Lizozom Fonksiyonları, Tipleri ve Hastalıkları

lizozomlar Mitokondri ile esasen aşırı veya yıpranmış organellerin, besin parçacıklarının ve virüslerin veya bakterilerin sindirimi ve yok edilmesinde kullanılan çok çeşitli sindirim enzimleri (yaklaşık 50) içeren mikrozomlar arasında yer alan membranöz partiküllerdir..

Daha konuşma dili kullanarak, lizozomların hücrenin midesi gibi olduğu söylenebilir..

Lizozomlar, lizozomların içini membranın dış ortamından ayıran fosfolipidlerden oluşan bir zarla çevrilidir. Fosfolipitler, tüm hücreyi saran hücre zarını oluşturan aynı hücre molekülleridir. Lizozomların boyutu 0.1 ila 1.2 mikrometre arasında değişir.

Özel işlevleri şunlardır:

• Makromoleküllerin fagositoz, endositoz ve otofajiden sindirimi.
• bakteri ve diğer atık maddelerin sindirimi.
• bir membran yaması olarak işlev gören plazma zarına verilen hasarın onarımı. 
• ve apoptoz.

Autolysis'teki rollerinden dolayı genellikle "intihar çantaları" olarak adlandırılırlar..

Lizozomların keşfi

Lizozomlar, 1950'lerde Belçikalı sitolog ve biyokimyacı Christian René de Duve tarafından keşfedildi. De Duve, lizozomları ve peroksizomlar olarak bilinen diğer organelleri keşfettiği için 1974'te Nobel Tıp Ödülü'nün bir bölümünü aldı..

De Duve, lizozomları biyokimyasal yöntemlerle ve elektron mikroskobu kullanarak keşfetti. Bu temel keşif, Tay-Sach hastalığı ve Gaucher hastalığı dahil olmak üzere, kusurlu lizozomal proteinlerin neden olduğu çeşitli kalıtsal hastalıkların mevcut anlayışına yol açmıştır..

tip

Son araştırmalar iki tür lizozom olduğunu göstermektedir: salgılayıcı ve konvansiyonel lizozomlar.

Lizozom salgılayıcıları

Salgılayıcı lizozomlar, ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere, hematopoetik hücre hattından türetilen T lenfositleri gibi immün sistemin farklı hücrelerinde bulunur..

Salgılayıcı lizozomlar, geleneksel lizozomların ve salgı granüllerinin bir kombinasyonudur. İçinde bulundukları hücrenin belirli salgı ürününü içerdiklerinden, geleneksel lizozomlardan farklıdırlar.

T lenfositleri, örneğin, hem enfekte olmuş hem de tümör hücrelerine saldırabilen salgı ürünleri (perforin ve granzimler) içerir..

Salgılayıcı lizozomun "kombi hücreleri" ayrıca hidrolazları, zar proteinlerini içerir ve geleneksel lizozomların pH'ının düzenleyici kolaylığına sahiptir. Bu düzenleyici işlev, salgı ürünlerinin pasif halde tutulduğu asitli bir ortamı korur.

Olgun salgı lizozomları sitoplazma içinde plazma zarına hareket eder. Burada, "savaş başlığı" nın güçlü salgılanması etkin olmayan ama hazır olan bekleme modunda tutulurlar.

T lenfosit hücresi hedef hücreye mükemmel şekilde odaklandığında, sekresyon "tetiklenir" ve pH dahil çevresel ve kimyasal değişiklikler, hedefi bloke etmeden önce sekresyonları aktive eder.

Bütün bunlar, sadece hedef üzerindeki etkiyi en üst düzeye çıkarmak için değil, aynı zamanda komşu dost hücrelere yapılan teminat hasarını en aza indirgemek için konum ve zamanlamanın hassas kontrolüyle yapılır..

Genetik olarak kontrol edilen salgı lizozom bozuklukları, trombosit sentezi, bir çeşit immün yetmezlik ve hipopigmentasyona neden olabilir.

Geleneksel lizozomlar

Lizozomlar, yeniden kullanılabilir organeller olarak hücrede bulunur ve hücre bölünmesi gerçekleştiğinde, her bir kız hücre bir dizi lizozom alır. Kimyasal maddenin lizozomda birikmesinin Golgi cihazları tarafından "doldurulabildiği" düşünülmektedir..

Kimyasallar endoplazmik retikulumda üretilir, Golgi aparatında modifiye edilir ve veziküllerdeki lizozomlara taşınır. Golgi cihazında modifikasyon, vezikülün plazma membranına veya başka bir yere değil bir lizozoma iletilmesini sağlayan moleküler seviyede bir "hedef etiketleme" içerir..

"Etiket" yeniden kullanılmak üzere Golgi aparatına geri gönderilir. 3 farklı kaynaktan gelen malzeme sökme ve geri dönüştürme gerektirir. Bu kaynaklardan ikisinin substratları, hücreye dışarıdan girer ve üçüncüsü içeriden kaynaklanır..

Hücrenin dışından, pinositoz da dahil olmak üzere endositoz işlemi, protein zarlarıyla kaplanmış küçük boşlukların oluşumu boyunca sıvıları ve küçük parçacıkları kabul eder. Bu mühürler, proteinlerle kaplanmış veziküller oluşana kadar.

Her vezikül bir "erken endozom" ve sonra "geç endozom" olur. Ayrıca hücrenin dışından fagositoz (hücre beslemesi) bakteri ve hücre döküntüleri dahil olmak üzere nispeten büyük parçacıklar (genellikle 250 nm boyutunda) getirir.

Fagositoz, "sıradan hücreler" tarafından gerçekleştirilebilir, ancak esas olarak hücre başına 1.000 lisozom içerebilen makrofajlar tarafından gerçekleştirilir. Elde edilen fagositozun yapısına fagosom denir. Hücrenin içinden, otofagosomlar mitokondri ve ribozomlar gibi organellerin elimine edilmesinden sorumludur..

Lizozomların fonksiyonları

Lizozomların ana fonksiyonları şunlardır:

Hücre içi sindirim

Lizozom kelimesi "pürüzsüz" (litik veya sindirim) ve "soma" (vücut) kelimesinden türemiştir. Hücre vakuollerinde veya fagositlerde (hücredeki katı parçacıkların emilmesiyle oluşan) sıvı maddenin emiliminin bir sonucu olarak oluşan pinositik vakuoller, protein malzemesini lizozomal bölgeye taşır..

Bu proteinler, endositozun bir sonucu olarak hücre içerisinde sindirime maruz kalabilir. Endositoz, fagositoz, pinositoz ve mikropinositoz işlemlerini içerir.

Fagositoz ve pinositoz, hücrenin çalışması için enerjiye ihtiyaç duyduğu aktif mekanizmalardır. Lökositlere bağlı fagositoz sırasında oksijen tüketimi, glukoz alımı ve glikojen ayrışması önemli ölçüde artar.

Endositozda, periferik sitoplazmada bulunan aktin ve miyosin mikrofilamentlerinin kasılması meydana gelir. Bu, plazma zarının istila etmesine ve endositik vakuol oluşturmasına neden olur. Plazma zarından türetilen zarlarda bulunan ve vakuol oluşturan yutulan parçacıklar bazen hücresel fagomlardır.

Büyük bir partikül veya vücudun endositozla hücreye girmesinden ve bir fagozomun oluşmasından sonra, fagozomun ve bir lizozomun membranları tek bir büyük vakuol oluşturmak için birleşebilir.

Bu vakuol içinde lizozomal enzimler, yabancı maddenin sindirim sürecine başlar. İlk olarak birincil lizozom olarak bilinen lizozom, inaktif durumda enzim kompleksi içerir, ancak fagozomla füzyondan sonra farklı bir morfolojiye ve aktif enzimlere sahip ikincil bir lizozom üretir..

Enzimatik sindirimden sonra, sindirilen malzeme hücrenin hialoplazmasına dağılır. Bazı materyaller, genişletilmiş lizozomun boşluğunda kalabilir. Bu kalan vakuol, kalıntı organdır, çünkü sindirim sürecinin kalıntısını içerir..

Açlık sırasında ayrıca lizozomlar depolanmış gıda maddelerini, yani proteinleri, lipidleri ve glikojeni sitoplazmadan sindirir ve hücre tarafından ihtiyaç duyulan enerjiyi sağlar. Proteinlerin sindirimi genellikle membrandan geçebilen ve daha sonra amino asitlere sindirilebilen dipeptid seviyesinde sonlanır..

Hücre içi maddelerin veya otofajinin sindirimi

Mitokondri gibi pek çok hücresel bileşen, hücreden lizozomal sistem tarafından sürekli olarak uzaklaştırılır. Sitoplazmik organeller, pürüzsüz endoplazmik retikulum membranları ile çevrilidir, vakuoller oluşturur, sonra lizozomal enzimler, otofajik vakuollerde deşarj edilir ve organeller sindirilir..

Otofaji, ökaryotik hücrelerin genel bir özelliğidir. Bunlar hücresel bileşenlerin yenilenmesiyle ilgilidir..

Mitokondri veya diğer hücresel yapıların sindirimi, bu hücreler için bir enerji kaynağı sağlar. Hücresel yapının sindirilmesinden sonra, otofajik vakuoller artık organlar haline gelebilir. 

Metamorfozda rolü var

Son zamanlarda, lizozomun rolü kurbağanın metamorfozunda keşfedilmiştir. Kurbağanın kurbağa direğinin larva kuyruğunun kaybolması, lizozomal aktivitenin (lizozomlarda mevcut olan katepsinlerin etkisinden) kaynaklanmaktadır..

Proteinlerin sentezinde yardımcı olurlar

Bilim adamları Novikoff ve Essner (1960), lizozomların protein sentezindeki olası rolünü önermiştir. Bazı kuşların karaciğerinde ve pankreasında, lizozomların daha aktif olduğu ve bunun hücresel metabolizma ile olası bir ilişki olduğunu gösteren gelişmiş olduğu görülmektedir..

Gübrelemeye yardımcı olurlar

Döllenme sırasında spermin başı, ovülün vitellin tabakasına spermatozoanın girmesine yardımcı olan bazı lizozomal enzimler salgılar..

Akrozom, proteaz ve hiyalüronidaz ve bol asit fosfataz içerir. Oosit etrafındaki hücrelerde dağılmış olan hyaluronidaz ve proteaz, zona pellucida'yı sindirerek, spermatik çekirdeğin nüfuz ettiği bir kanalı oluşturur.

Osteogenezde rolü var

Kemik hücrelerinin oluşumunun ve ayrıca bunların yıkılmasının lizozomal aktiviteye bağlı olduğu iddia edildi. Benzer şekilde, hücre yaşlanması ve partenogenetik gelişme, lizozomların aktivitesi ile de ilgilidir..

Kemiği gideren osteoklastlar (çok çekirdekli hücreler), bunu organik matrisi bozan lizozomal enzimleri serbest bırakarak yapar. Bu işlem paratiroid hormonu tarafından aktive edilir.

Lizozomların malformasyonu

Bir lizozomun bozukluğu hastalıklara neden olabilir. Örneğin, lizozomlar tarafından absorbe edilen glikojen sindirilmediğinde, Pompe hastalığı oluşur..

Doğrudan güneş ışığına maruz kalan cilt hücrelerindeki lizozomlardaki yırtıklar, güneş yanığı sonrası patolojik değişikliklere neden olur. Bu lizozomlar tarafından salınan enzimler, epidermisin hücrelerini tahrip eder, kabarcıklara ve ardından bir epidermis tabakasının ayrılmasına neden olur.

Kıkırdak ve kemik dokusunun otolizi

Aşırı A vitamini hücre zehirlenmesine neden olur. Hücre içinde enzim salınımına neden olan ve kıkırdak ve kemik dokusunda otolizise neden olan lizozomal membranı keser.

Lizozomal hastalıklar

Gaucher Tip I, II ve III Hastalıkları

Gaucher hastalığı en sık görülen lizozomal depo bozukluğu türüdür. Araştırmacılar nörolojik komplikasyonların yokluğuna (tip I) veya varlığına ve kapsamına (tip II ve III) bağlı olarak üç farklı Gaucher hastalığı tipi tanımlamışlardır..

Etkilenen bireylerin çoğunda tip I vardır, morluk, kronik yorgunluk ve anormal şekilde genişlemiş karaciğer ve / veya dalak (hepatosplenomegali) yaşayabilir.

Tip II Gaucher hastalığı yenidoğanlarda ve bebeklerde ortaya çıkar ve istemsiz kas spazmları, yutma zorluğu ve önceden kazanılmış motor becerilerinin kaybı içerebilecek nörolojik komplikasyonlarla karakterizedir..

Tip III Gaucher hastalığı, yaşamın ilk on yılında ortaya çıkar. Nörolojik komplikasyonlar zihinsel bozulma, gönüllü hareketleri koordine edememe ve kolların, bacakların veya tüm vücudun kas spazmlarını içerebilir..

Niemann-Pick hastalığı tipleri A / B, C1 ve C2

Niemann-Pick hastalığı, yağ metabolizması ile ilgili bir kalıtsal bozukluk grubundan oluşur. Tüm tiplerde ortak olan bazı özellikler, karaciğer ve dalağın genişlemesini içerir. Niemann-Pick hastalığı olan A veya C tipleri olan çocuklar ayrıca ilerici motor beceri kaybı, beslenme güçlüğü, ilerici öğrenme güçlüğü ve nöbet geçirir..

Fabry hastalığı

Fabry hastalığının semptomları genellikle erken çocukluk veya ergenlik döneminde başlar, ancak yaşamın ikinci veya üçüncü on yılına kadar belli olmaz.

İlk belirtiler, ellerde ve ayaklarda şiddetli yanma ağrısı olaylarını içerir. Diğer erken belirtiler arasında ter üretiminde bir azalma, sıcak sıcaklıklarda rahatsızlık ve özellikle kalça ve diz arasındaki alanda kırmızımsı ila koyu mavi deri döküntüsü ortaya çıkabilir..

Glikojen depo hastalığı II (Pompe hastalığı)

Pompe hastalığının geç başlangıçlı bir şekli vardır. Bebek formuna sahip hastalar en ciddi şekilde etkilenir. Her ne kadar bu bebekler doğumda genellikle normal görünse de, hastalık ilk iki ila üç ay içerisinde hızla ilerleyen kas zayıflığı, kas tonusunun azalması (hipotoni) ve hipertrofik kardiyomiyopati olarak bilinen bir tür kalp hastalığı ile ortaya çıkar..

Beslenme problemleri ve solunum güçlüğüleri sık görülür. Çocuk / yetişkin formu, birinci ve yedinci on yıllar arasında giderek yavaşlayan bir kas zayıflığı veya solunum yetmezliği semptomları ile ortaya çıkar. 

Tip I Gangliosidosis (Tay Sachs hastalığı)

Tay Sachs hastalığının iki ana formu vardır: klasik form veya bebek formu ve geç başlangıç ​​formu.

Tay Sachs çocukluk hastalığına sahip kişilerde, semptomlar genellikle ilk kez üç ila beş aylık arasında ortaya çıkar. Bunlar arasında beslenme sorunları, genel zayıflık (uyuşukluk) ve yüksek sesle ve ani seslere yanıt olarak abartılı bir irkilme refleksi bulunabilir. Motor gecikmeleri ve zihinsel bozulma ilericidir.

Geç başlangıç ​​formu olan bireylerde, belirtiler ergenlikten 30 yıla kadar herhangi bir zamanda ortaya çıkabilir. İnfantil form sıklıkla hızla ilerler, bu da ciddi zihinsel ve fiziksel bozulmalara yol açar..

Vakaların yüzde 90'ında meydana gelen Tay Sachs hastalığının karakteristik bir semptomu, gözlerin arkasındaki kırmızı lekelerin gelişmesidir. Geç başlayan Tay Sachs hastalığının semptomları, vakadan duruma geniş ölçüde değişir. Bu hastalık çocuksu formdan çok daha yavaş ilerler.

Gangliosidosis tip II (Sandhoff hastalığı)

Sandhoff hastalığının ilk belirtileri genellikle üç ila altı aylık arasında başlar. Hastalık klinik olarak tip I gangliosidozdan ayırt edilemez.

Metakromatik lökodistrofi

İlk belirti ve semptomlar belirsiz ve kademeli olabilir, bu yüzden bu hastalığın teşhisi zordur. Yürüme dengesizliği genellikle ilk gözlenen belirtidir.

Nadiren, en erken belirti okul performansının gelişmesi veya bozulmasındaki gecikmedir. Zaman içinde semptomlar belirgin spastisite, nöbet ve derin zeka geriliği içerebilir.

Mukopolisakkaritlerin depolanma hastalıkları (Hurler hastalığı ve varyantları, A, B, C, D, Morquio A ve B Tipleri, Maroteaux-Lamy ve Sly hastalıkları)

Bu hastalıklara, mukopolisakaritler olarak bilinen kompleks karbonhidratların normal parçalanmasındaki değişiklikler neden olur. Bu hastalıklar, hareketlilik ile etkileşime giren ve genellikle osteoartrit, özellikle de ağırlıkları destekleyen büyük eklemler gibi kemik ve eklemlerin deformitelerini içeren ortak özelliklere sahiptir..

Sanfilippo hastalığı dışındaki tüm bu hastalıklar, kısa boylanmaya neden olarak büyümeye müdahale eder.

Schindler Hastalığı Tipleri I ve II

Schindler'in hastalık tipi I, çocukluk döneminde ilk kez ortaya çıkan klasik formdur. Etkilenen bireyler, bir yaşına kadar, fiziksel ve zihinsel faaliyetlerin koordinasyonunu gerektiren daha önce kazanılmış becerilerini kaybetmeye başladıklarında normal olarak gelişiyor gibi görünmektedir..

Tip II Schindler yetişkinlerde görünüm şeklidir. Belirtiler, ciltte siğile benzer renk değişikliği kümelerinin gelişimini, etkilenen bölgelerde cildin kızarmasına neden olan kan damarı gruplarının kalıcı olarak genişlemesini, yüz özelliklerinin nispi kalınlaşmasını ve hafif entelektüel bozulmayı içerebilir..

Batten hastalığı

Batten hastalığı, nöronal seroid lipofusinozu olarak bilinen bir grup progresif nörolojik hastalığın genç formudur. Beyindeki ve ayrıca sinir hücrelerini içermeyen dokularda bulunan bir yağ maddesinin birikmesi ile karakterize edilir..

Batten hastalığı, hızla ilerleyen görme yetersizliği (optik atrofi) ve sekiz yaşından önce başlayabilen nörolojik bozukluklar ile kendini gösteriyor. Daha çok kuzey Avrupa'dan gelen İskandinav kökenli ailelerde görülür ve bozukluk beyni etkiler ve zihinsel ve nörolojik fonksiyonların bozulmasına neden olabilir.

Etkilenen nüfus

Bir grup olarak, lizozomal depo hastalıklarının 5.000 canlı doğumda yaklaşık bir sıklıkta tahmin edildiğine inanılmaktadır. Bireysel hastalıklar nadir olmasına rağmen, grup bir bütün olarak dünyadaki birçok insanı etkiler..

Bazı popülasyonlarda bazı hastalıkların görülme sıklığı daha fazladır. Örneğin, Gaucher ve Tay-Sachs hastalıkları Aşkenazi Yahudi nüfusu arasında daha sık görülür. Hurler sendromuyla ilişkili bir mutasyonun İskandinav ve Rus halkları arasında daha sık meydana geldiği bilinmektedir..

tanı

Tüm lizozomal depo bozuklukları için prenatal tanı mümkündür. Doğumdan önce veya mümkün olan en kısa sürede lizozomal depo hastalıklarının erken teşhisi önemlidir, çünkü terapiler mevcut olduğunda, hastalığın kendisi veya ilgili semptomlar için, uzun süreli seyri önemli ölçüde sınırlayabilirler. ve hastalığın etkisi.

referanslar

1. Biyoloji-Online. (2008). Lizozom. 6-2-2017, Biology-Online.org sitesinden Web sitesi: biology-online.org.
2. Rockefeller Üniversitesi Hastanesi. (2004). "Santrifüjlü Hücreleri Keşfetmek": Lizozomun Keşfi. 6-2-2017, The Rockefeller Üniversitesi'nden. Web sitesi: centennial.rucares.org.
3. İngiliz Hücre Biyolojisi Derneği. (2016). Lizozom. 6-2-2017, BSCB web sitesinden: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 Lizozomların Ana Fonksiyonları. 6-2-2017, BiologyDiscussion.com web sitesinden: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Lizozomal Depo Bozuklukları. 6-2-2017, NORD'dan - Ulusal Nadir Bozukluklar Örgütü İnternet sitesi: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). Hücreler 6-2-2017, ascb.org sitesinden Web sitesi: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Lizozomal Hastalığı. 7-2-2017, Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi'nden Web sitesi: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). Lizozomların İşlevi. 7-2-2017, TutorVista.com web sitesinden: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Doğa Eğitimi. (2014). Endoplazmik Retikulum, Golgi Aparatı ve Lizozomlar. 7-2-2017, nature.com adresinden Web sitesi: nature.com.