Lisosomas
Características:
- · Son
organelos digestivos ricos en enzimas hidrolíticas como proteasas, nucleasas,
glucosidasas, lipasas y fosfolipasas.
- · Representan
un compartimento digestivo principal en la célula que degrada macromoléculas
derivadas de los mecanismos endocíticos, así como de la célula misma en un
proceso conocido como autofagia.
- Las
enzimas de un lisosoma comparten una propiedad importante: todas alcanzan su
actividad óptima en un pH ácido, por lo que son hidrolasas acidas.
- El
pH óptimo de estas enzimas debajo del pH del compartimiento lisosómico, que se
aproxima a 4.6.
Grupos de enzimas:
Lipasas: Grupo de enzimas que hidrolizan esfingolipidos,
ésteres de ácidos grasos y Fosfoglicéridos. Ej. Galactosilceraminidasa,
esfingomielinasa, lipasa ácida, ceraminidasa y estearasa.
Fosfatasas: Hidrolizan grupos fosfato presentes en ácidos
nucleicos, proteínas, lípidos o carbohidratos. Ej. Fosfatasa ácida,
esfingo-fosfodiesterasa, fosfolipasas, exonucleasa ácida y nucleotidasa ácida.
Nucleotidasas: Hidrolizan ácidos nucleicos.
Funciones
·
Degradación
de materiales que llegan a la célula desde el ambiente extracelular.
·
Muchos
organismos unicelulares ingieren partículas de alimento que luego degradan en
un lisosoma. Los nutrientes obtenidos pasan por la membrana lisosómica hacia el
citosol.
·
Las
células fagocíticas funcionan como eliminadores que ingieren los detritos y
microorganismos que pudieran ser peligrosos
·
Las
bacterias ingeridas casi siempre se desactivan por el pH bajo del lisosoma y
luego se someten a la digestión enzimática.
Membrana
Lisosómica
Tiene una estructura fosfolipídica inusual que
contiene colesterol y un lípido exclusivo denominado ácido lisobifosfatídico.
Las proteínas estructurales de la membrana lisosómica
se clasifican en:
·
Proteinas
de membrana asociadas con lisosomas (LAMP)
·
Glucoproteínas
de membrana lisosómica (LGP)
·
teínas
integrales de membrana lisosómica (LIMP).
Las
LAMP, LGP y LIMP representan más del 50 %.
Clasificación Funcional
Lisosomas Primarios:
Son vesículas que se forman a partir del aparato de Golgi, contienen únicamente
hidrolasas ácidas y tienen la propiedad de fusionarse con diversos tipos de vesículas
fagocíticas.
Leucocitos:
Neutrófilos, eosinofilos y monocitos
Lisosomas Secundarios: Contienen tanto las
hidrolasas ácidas como los materiales que van a ser degradados, Son lisosomas
primarios fusionados con otras sustancias, de origen interno o externo.
Se distinguen en dos tipos: Vesículas heterofágicas
y vacuolas autofágicas.
Vesículas
autofágicas
Se piensa que las vesículas autofágicas se forman a
partir de membranas del RE que contienen fosfatasa ácida.
Estas membranas envuelven a aquellas partículas que
van a ser degradadas.
Inicialmente estas vesículas (autofagosomas) no
contienen enzimas lisosomales; a ellas se les fusionan lisosomas, con lo cual
se inicia la degradación del contenido de las vesículas autofágicas; estas
nuevas vesículas se conocen como autofagolisosomas.
Fagolisosomas
Se les conoce como heterofágicas, para distinguirlas
de las autofágicas.
Se encuentran en células fagocíticas profesionales,
como: monocitos, macrófagos, células de Kupffer, etc.
Contienen, además de las enzimas lisosomales,
partículas ajenas a la célula que han sido capturadas por un proceso de
fagocitosis.
La formación del fagolisosoma es un mecanismo de
defensa que el organismo posee para eliminar virus, bacterias, parásitos
unicelulares, células cancerígenas, partículas microscópicas, etc., que
penetran en él por diferentes vías.
Endosomas
Pueden considerarse como orgánulos citoplasmáticos estables o estructuras
transitorias formadas como resultado de endocitosis.
Estas vesículas se distinguen por:
1.
Su morfología
2.
Ser menos densas que los lisosomas
3.
Por ser un compartimento ligeramente ácido (pH 6 a 6.2).
Se dividen en:
Endosomas
Tempranos:
·
Suelen
encontrarse en el citoplasma más periférico
·
Tiene
una estructura tubulovesicular
·
Poseen
un medio apenas más acido (PH 6,2 a 6,5)
·
Clasifican
y reciclan proteínas interiorizadas por vías endociticas.
Endosomas
Tardios:
- Suelen posicionarse cerca del aparato de Golgi
y del núcleo.
- Posee una estructura más compleja y con frecuencia
exhiben membranas internas.
Cuerpos
Multivesiculares (MVB)
Se distinguen fácilmente, son vacuolas en las que en su lumen se pueden distinguir vesículas más pequeñas.
Debido a que su pH es ligeramente ácido (pH 5.5 a 6)
y contienen hidrolasas ácidas, son considerados
como lisosomas secundarios.
Autofagia
·
Principal mecanismo celular por el cual varias proteínas citoplasmáticas,
orgánulos o estructuras celulares son degradadas en los lisosomas.
·
Mantiene un equilibrio bien controlado entre las funciones celulares
anabólicas y catabólicas
·
Permite que la célula elimine los orgánulos innecesarios o no deseados.
En general la autofagia puede dividirse en tres
mecanismos:
• Macroautofagia: Proceso no especifico en el
cual una porción del citoplasma o un orgánulo completo es rodeada por una
membrana doble (membrana de aislamiento o fagóforo). Para formar una vesícula
secuestrante denominada autofagosoma.
Una vez que autofagosoma se
completa, se fusiona con un lisosoma y genera autofagolisosoma, en el cual el
organelo encerrado se degrada y los productos de degradación se hacen
disponibles para la célula.
• Microautofagia: Es un proceso no especifico
en el cual las proteínas citoplasmáticas son degradadas en un proceso lento y
continuo en condiciones fisiológicas normales. Las proteínas
citoplasmáticas solubles pequeñas se incorporan dentro de los lisosomas por
invaginación de la membrana lisosómica.
• Autofagia mediada
por chaperonas: Es el único proceso selectivo de degradación proteica y requiere la
colaboración de chaperonas citosólicas específicas como la proteína chaperona
de choque térmico denominada hsc73.
Es responsable de la degradación de aproximadamente
el 30% de las proteínas citoplasmáticas en órganos como el hígado y el riñón.
Enzimas
lisosomales
Las enzimas lisosomales son glicoproteínas que contienen cadenas glicosídicas unidas a residuos de serina (O-glicosídicas) o de asparagina (N-glicosídicas).
ü
Son sintetizadas en ribosomas adheridos a las membranas del retículo
endoplásmico rugoso.
ü
Se
sintetizan en el RER y se clasifican en el aparato de Golgi.
Enfermedades
Lisosomales
Leucodistrofia metacromática:
La enzima faltante es la arilsulfatasa A. El nombre
se refiere a disfunción de sustancia blanca cerebral metacromasia. Es un
trastorno genético que empeora lentamente con el tiempo y afecta los nervios,
músculos y otros órganos. Se caracteriza por la acumulación de sulfatidos en el
SNC y en los riñones, debido a la falta de la enzima unos químicos llamados
sulfatidos se acumulan y causan daño al sistema nervioso en particular causan
daño a las vainas de mielina que rodean las neuronas.
Síntomas: Demencia, Irritabilidad, Convulsiones e
Hipotonía.
Gaucher:
Existe una deficiencia en la enzima Glucocerebrosidasa y la principal
sustancia almacenada es el glucocerebrosido. Se debe a la mutación del gen que
codifica la producción de la enzima glucocerebrosidasa, enzima glicoproteica
lisosomal que cataliza la hidrólisis de glucosilceramida en los lisosomas de
los macrófagos.
Síntomas: Dolor de hueso, agrandamiento del bazo, hígado, fatiga, cambios
de piel.
Tay- Sachs:
Enfermedad causada por la ausencia de la galactosidasa lisosómica (Hexosaminidasa
A) cataliza un paso en la degradación lisosómica de los gangliósidos en las
neuronas y la concentración de Gangliosido Gm2 aumenta, que se encuentra dentro
de las estructuras laminillares concéntricas en cuerpos residuales de las
neuronas que interfiere con la función celular normal.
Síntomas: Sordera, ceguera, hipotonía, retraso mental, irritabilidad,
convulsiones.
Gangliosidosis GM1:
Mutación del gen GLB1. Este gen se encarga de dar instrucciones en el
cuerpo para que funcione la enzima galactosidad β GM1, desempeña un
papel muy importante en el cerebro, la enzima se encuentra dentro de los
lisosomas y ayuda a romper ciertas moléculas incluido el gangliosido GM1 que es
importante para el funcionamiento de las células nerviosas.
Síntomas: Hepatoesplenomegalia, anomalías esqueléticas, convulsiones,
discapacidad intelectual.
Fabry:
Trastorno genético del metabolismo de los glicoesfingolípidos, es causada
por la deficiencia de la enzima lisosomal alfa galactosidasa A, la cual media
el catabolismo de la globosilceramida (G13), produciendo una acumulación de
esta en células del endotelio vascular de diferentes órganos como el riñón,
corazón, SNC y piel, el depósito progresivo de esto ocasiona que la célula
aumente de grosor lo que ocasiona una disminución de la luz vascular.
Síntomas: Opacidad de la córnea, manchas rojas en la piel, cardiopatías.
Síndrome de Hurter (MPS ll):
Su causa se debe a la deficiencia de la enzima alfa-1-iduronidasa,
esencial para la degradación de los sulfatos de dermatan y heparan. Al
degradarse de forma parcial, grandes moléculas se depositan o almacenan en los
lisosomas de las células. Los lisosomas comienzan a hincharse interrumpiendo el
funcionamiento normal de la célula y causando daño progresivo de la misma.
Síntomas: Hiperactividad, sordera, aumento en el crecimiento del cabello.
Síndrome de Maroteaux-Lamy (MPS lV):
Es una enfermedad hereditaria, las personas que padecen de esto tienen un
déficit de una enzima en particular conocida como arilsulfatasa B (ASB). El
propósito de la ASB es descomponer una clase específica de desecho celular, un
azúcar complejo denominado glicosaminoglicano, el exceso de este ocasiona
acumulación dentro de los órganos del cuerpo, piel, corazón.
Síntomas: Estatura baja, rasgos faciales toscos, córnea opaca.
Artritis Reumatoide:
Causa la destrucción de las membranas lisosomales, con la consecuente
liberación de las enzimas y la lisis celular.
Síntomas: La rigidez matutina, que dura por más de 1 hora, es común. Las
articulaciones pueden sentirse calientes, sensibles y rígidas cuando no se usan
durante una hora, Dolor articular, Dolor torácico al respirar, Resequedad en
ojos y boca.
Gota:
El ácido úrico proveniente del catabolismo de las purinas se produce en
exceso, provoca la deposición de cristales de urato en las articulaciones.
Síntomas: Articulaciones del dedo gordo del pie, la rodilla o el tobillo,
Puede haber fiebre.
Sandhoff:
Deficiencia de la enzima hexosaminidasas A y B, por lo tanto, el producto
que se acumula es el gangliosido GM2 y globósido los cuales se encuentran en
mayor concentración en el cerebro, ocasionando diversos daños, ya que las
células comienzan a hincharse por la acumulación de sustancias.
Krabbe:
Deficiencia de la enzima Galactocerebrosida, y el producto que se ve
acumulado en los lisosomas es el galactocerebrósido, ocasionando retraso
mental, pérdida de mielina y algunos cambios en el tono muscular de flácido a
rígido.
Niemann- Pick:
Deficiencia de la enzima Esfingomielinasa, provocando que se acumule la
esfingomielina en los lisosomas del hígado y bazo, ocasionando la hinchazón de
estos, así como retraso mental y algunas manchas color rojo fresa en la parte
de atrás del ojo.
Aspartilglucosaminuria:
Deficiencia de N-aspartil-beta-glucosaminidasa, provocando que se acumule
oligosacáridos N-ligandos afectando al esqueleto, provocando de igual forma
retraso del desarrollo psicomotor y hepatomegalia.
α-Manosidosis:
Deficiencia de la enzima α-Manosidasa, por lo que se acumula α-manósidos
principalmente en los músculos provocando ciertas discapacidades y debilidades
musculares.
Síndrome de Hurler:
Deficiencia de la enzima a-L-iduronidasa, y se acumula el dermatán
sulfato, heparán sulfato.
Wolman:
Deficiencia de la enzima lipasa ácida, provocando que se acumule los
ésteres de colesterol, triacilgliceroles en diversos órganos mayormente en el
hígado, acumulándose la sustancia en los lisosomas y provocan hepatomegalia y
distensión abdominal.
Canavan:
Deficiencia de la enzima Aspartoacilasa, provocando la acumulación del
ácido N-acetilaspártico.
Danon:
Deficiencia de la enzima LAMP2 (Proteína de membrana asociada lisosómica
2), donde el producto que se ve acumulado en los lisosomas es la presencia de
vacuolas autofágicas.