Lysosome

Lysosomen zijn organellen in de cellen van levende wezens met ontwikkelde celkernen (eukaryoten). De lysosomen zijn blaasjes van een cel die omgeven zijn door een membraan en spijsverteringsenzymen bevatten. De taak van de lysosomen die in een zure omgeving worden gehouden, is om endogene en exogene stoffen af ​​te breken en, indien nodig, cellulaire vernietiging (apoptose) te initiëren.

Wat is een lysosoom?

Lysosomen zijn vesikels, d.w.z. kleincellige insluitsels in eukaryote cellen, die zijn omgeven door een membraan en die verschillende intracellulaire, hydrolytische spijsverteringsenzymen bevatten. Dit zijn proteasen, nucleasen en lipasen, d.w.z. spijsverteringsenzymen die eiwitten, nucleïnezuren en vetten kunnen afbreken en afbreken.

De fragmenten worden ofwel verder afgebroken en gedeeltelijk afgevoerd, ofwel hergebruikt door de stofwisseling, als het ware gerecycled. Lysosomen worden daarom ook wel de eigen maag van de cel genoemd. Het inwendige van de lysosomen met een diameter van 0,1 tot 1,1 micrometer wordt in zuur medium met een pH van 4,5 tot 5,0 gehouden door de activiteit van protonenpompen. De sterk zure omgeving dient ter bescherming van de cel zelf, omdat de enzymen alleen actief zijn in een zure omgeving.

Als een lysosoom zijn enzymen ledigt in het pH-neutrale cytosol, worden ze onmiddellijk gedeactiveerd en zijn ze onschadelijk voor de cel. Om ervoor te zorgen dat het membraan zelf niet wordt aangetast door de spijsverteringsenzymen, zijn de membraaneiwitten van binnen sterk geglycosyleerd.

Functie, effect en taken

De belangrijkste taak van de lysosomen is het leveren van hydrolytische spijsverteringsenzymen om eiwitten, nucleïnezuren en vetten af ​​te breken wanneer dat nodig is. Dit kunnen stoffen zijn die celvreemd zijn of die van henzelf. De afbraak van cellulaire stoffen omvat ook apoptose, de voorgeprogrammeerde celdood waarbij de lysosomen met hun enzymen een essentiële technische functie krijgen.

Niet-cellulaire deeltjes die zich in de extracellulaire ruimte bevinden en bedoeld zijn voor afbraak, worden eerst door endocytose naar de cel getransporteerd. Het buitenste celmembraan draait binnenstebuiten, stroomt rond de te breken stof en splitst zich vervolgens als een zelfstandig blaasje af van het celmembraan. De blaasjes versmelten met lysosomen zodat het afbraakproces kan beginnen. Het proces van endocytose en fusie met een lysosoom vindt altijd plaats zonder direct contact met het cytoplasma en is vergelijkbaar met fagocytose.

Als onderdeel van het onafhankelijke celvernieuwingsproces worden ook andere organellen en componenten van het cytosol aan de lysosomen toegevoerd voor ‘ontbinding’. In de regel worden de fragmenten hergebruikt voor de reconstructie van aminozuren, eiwitten, nucleïnezuren en koolhydraten, dus gerecycled. De lysosomen spelen ook een belangrijke rol bij apoptose, de geprogrammeerde celdood. De cel die het signaal voor apoptose heeft ontvangen, wordt volgens een bepaald programma verkleind en ontmanteld, zonder dat delen van de cel in de extracellulaire ruimte komen, waar onmiddellijk ontstekingsreacties zouden plaatsvinden.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Praktisch, op enkele uitzonderingen na, komen lysosomen voor in elke cel van de eukaryoten. Alleen het aantal lysosomen per cel varieert afhankelijk van het celtype en de taken van de cel in het weefsel. De hydrolytische enzymen en de eiwitten van het lysosoommembraan worden gesynthetiseerd door ribosomen op het endoplasmatisch reticulum (ER). Ze worden vervolgens gemarkeerd in het trans-Golgi-apparaat, zodat ze niet lukraak naar lysosomen worden getransporteerd.

De belangrijkste rol bij het labelen wordt gespeeld door een fosfotransferase en een ander enzym dat het labelingsproces voltooit. De zure omgeving in de lysosomen wordt verzekerd door een V-type ATPase. Het enzym splitst via het hydrolyseproces 2 H + -ionen uit ATP af en transporteert ze naar het lysosoom. Lysosomen zijn betrokken bij een groot aantal interne en externe metabolische processen. Een directe of indirecte meting van hun aantal is niet mogelijk en zou weinig informatieve waarde hebben. Daarom kan er geen uitspraak worden gedaan over een optimaal aantal lysosomen. Eventuele storingen in de lysosomen zijn meestal zeer merkbaar.

Ziekten en aandoeningen

Er zijn verschillende bekende lysosoomstoornissen die tot ernstige ziekte leiden. Een zeer zelden voorkomende - genetische - functionele aandoening wordt veroorzaakt door een defect in de fosfotransferase. Het niet-operabele enzym leidt tot een ongecontroleerde afgifte van de lysosomale enzymen in de extracellulaire matrix.

Tegelijkertijd is er een ophoping van lipiden, mucopolysacchariden en glycoproteïnen in de lysosomen, die eigenlijk bedoeld zijn voor afbraak en afbraak. Maar omdat er geen spijsverteringsenzymen zijn vanwege hun verkeerde richting, hopen de stoffen zich steeds meer op in de lysosomen. Deze autosomale, recessieve erfelijke lysosomale stapelingsziekte, bekend als I-celziekte, is gebaseerd op een mutatie in het GNPTAB-gen. Andere lysosomale stapelingsziekten zijn bekend, maar deze zijn gebaseerd op onjuist gesynthetiseerde hydrolasen. Net als bij I-celziekte zijn er ook hier ophopingen van niet-afgebroken eiwitten, nucleïnezuren en lipiden.

Alle lysosomale stapelingsziekten hebben gemeen dat de verhouding tussen de stoffen die uit de lysosomen worden gebracht en de stoffen die worden afgevoerd, wordt verstoord ten koste van de af te voeren stoffen. Er is een echte congestie in de lysosomen. De stapelingsziekten nemen meestal een ernstig verloop en zijn niet te genezen in termen van het wegnemen van de oorzaak.

Een ander risico doet zich voor bij het gebruik van lipofiele medicatie met een zwakke basis. Ze kunnen de membranen van de lysosomen in een neutrale vorm van buiten naar binnen passeren, maar niet in de tegenovergestelde richting als ze geprotoneerd worden door de zure omgeving in de lysosomen, zodat lysosomotropie, een ophoping van geneesmiddelen in de lysosomen, kan optreden. .De medicinale stoffen in de lysosomen kunnen een concentratie bereiken van 100 tot 1000 keer de concentratie in het bloedplasma.