LISOSOMAS

Sistema endolisosomial.

    Los lisosomas son orgánulos citoplasmáticos rodeados de una membrana cargados en el interior con enzimas líticas y en su morfología son muy heterogéneos.

Los lisosomas forman parte del sistema digestivo intracelular y está íntimamente relacionado con el sistema de endocitosis.

Aparece en la mayoría de las células animales, lo que varía es la cantidad de lisosomas que se encuentran en la célula y esto depende de la actividad que presenta la célula.

    Origen: en el descubrimiento de los lisosomas lo primero que se vio fue su composición química. Después se vio su correlación morfológica. Los descubrió De Dive estudiando las reacciones de Fosfatasa ácida que tienen lugar en el interior celular. Y fue Novicoff el primero que los vio a microscopía electrónica en 1954.

    Estructura y ultraestructura:

   A microscopía óptica sólo se ven unos puntos si se tiñen, son prácticamente invisibles. A microscopía electrónica los lisosomas aparecen como orgánulos muy heterogéneos que aparecen con multitud de aspectos distintos, de diferentes tamaños y el aspecto también es muy variable.

Son vesículas más o menos redondeadas limitadas por una unidad de membrana. Esa membrana tiene un espesor de entre 6,5-7 nm. Para identificar un lisosoma se necesita saber su contenido interior, sólo se podría distinguir un tipo de lisosoma que son los residuales.

    Composición química:

-          Membrana: la composición química de la membrana es similar a la membrana del Complejo de Golgi pero tiene algunas particularidades (posee bombas de protones para mantener un pH ácido en el interior del lisosoma, también una serie de transportadores para que todos los productos que el lisosoma digiere sean utilizables por la célula salgan del lisosoma).

-          Contenido del interior del lisosoma: contienen enzimas que todas son hidrolasas ácidas, se han descrito hasta 50 enzimas distintas de los lisosomas, dentro de esas enzimas hidrolasas ácidas hay enzimas para digerir proteínas, lípidos, glúcidos y ácidos nucleicos, enzimas para digerir cualquier componente de la célula. Se supone que hay un recubrimiento glucídico en el interior de la membrana que impediría destruir su propia membrana, pero realmente no se sabe porque no actúan esas enzimas sobre el propio lisosoma.

    Endosoma: un endosoma es un orgánulo rodeado por una unidad de membrana, de forma irregular y que está relacionado con los procesos de endocitosis. Tienen forma bastante heterogénea y aparecen de diferentes tamaños. Su membrana es similar a la membrana plasmática de la célula.

Tipos de endosomas:

-          Fagosoma.

-          Autofagosoma: cuando la célula tiene que destruir parte de sus orgánulos, ese orgánulo se rodea por una cisterna del RE hasta que se forma una vesícula que contiene al orgánulo, denominándose esa vesícula autofagosoma.

-          Endosomas procedentes de la endocitosis mediada por receptor:

a)        Endosomas tempranos: los que se forman a partir de vesículas de endocitosis. Se encuentran cerca de la membrana plasmática. Normalmente tienen un pH ligeramente ácido (pH  6).

b)        Endosomas tardíos: se encuentran cerca de los dictiosomas del Complejo de Golgi. Ese endosoma tardío contiene las mismas sustancias que el endosoma temprano. El contenido del endosoma temprano pasa al endosoma tardío. El contenido pasa a irregular y que está relacionado con los procesos de endocitosis. Tienen forma bastante heterogénea y aparecen de diferentes tamaños. Su membrana es similar a la membrana plasmática de la célula.

Tipos de endosomas:

-          Fagosoma.

-          Autofagosoma: cuando la célula tiene que destruir parte de sus orgánulos, ese orgánulo se rodea por una cisterna del RE hasta que se forma una vesícula que contiene al orgánulo, denominándose esa vesícula autofagosoma.

-          Endosomas procedentes de la endocitosis mediada por receptor:

a)        Endosomas tempranos: los que se forman a partir de vesículas de endocitosis. Se encuentran cerca de la membrana plasmática. Normalmente tienen un pH ligeramente ácido (pH  6).

b)        Endosomas tardíos: se encuentran cerca de los dictiosomas del Complejo de Golgi. Ese endosoma tardío contiene las mismas sustancias que el endosoma temprano. El contenido del endosoma temprano pasa al endosoma tardío. El contenido pasa a través de vesículas o puede que el compartimiento se desplace hacia el interior. Tiene un pH ligeramente ácido (pH  5) y lo mantiene por las bombas de protones que tienen en la membrana. Ese pH ácido es necesario para que los productos tomados por endocitosis queden libres en el interior celular.

 Las hidrolasas ácidas formadas en el Complejo de Golgi (que se encuentran inactivas) se almacenan en vesículas y se fusionan con un endosoma tardío, como hay un pH ácido se liberan las enzimas y se obtienen los componentes que la célula ha digerido por endocitosis más los enzimas lisosomiales a un pH ácido y los lisosomas son las vesículas que proceden del endosoma tardío y que contienen los productos de la endocitosis más las enzimas lisosomiales (que ahora sí están activas).

    Cuando se fusiona un fagosoma y un lisosoma se denomina fagolisosoma, las enzimas destruyen ese fagolisosoma y parte, lo que la célula puede aprovechar, sale al citoplasma de la célula, y lo que no se puede aprovechar queda formando un cuerpo residual que queda almacenado dentro del citoplasma celular y normalmente contienen un producto muy denso a los electrones. Los lisosomas también se fusionan con los autofagosomas formando un autofagolisosoma.

    La principal digestión que realizan los lisosomas es la digestión intracelular. La digestión que realizan los lisosomas en ocasiones es extracelular y las enzimas hidrolasas ácidas actúan fuera de la célula y es lo que sucede en la renovación de los huesos y de los cartílagos.

    Los lisosomas también participan en la defensa del organismo (por ejemplo destruyendo bacterias) y normalmente en los organismos las células que intervienen en la defensa (Ej. Macrófagos) contienen gran cantidad de lisosomas para destruir esos agentes patógenos. 

    En ocasiones hay bacterias con mecanismos especiales que no pueden ser destruidas por los lisosomas:

-          Mycobacterium tuberculosis: es una bacteria, responsable de la mayor cantidad de casos de tuberculosis en el mundo. Entra en el citoplasma de la célula, forma el fagosoma pero es incapaz de unirse al lisosoma por lo que no se puede destruir y en vez de destruirse se multiplica.

-          Coxiella burnetti: bacteria responsable de la fiebre Q, es un organismo que habita primordialmente en animales domésticos como vacas, ovejas, cabras, gatos, al igual que algunos animales salvajes y garrapatas. Es una enfermedad infecciosa adquirida de los animales. El fagosoma se une al lisosoma pero las hidrolasas ácidas no pueden destruir a la bacteria.

-          Lysteria monocitogenes: es la causante de la meningitis. La meningitis es una infección que causa inflamación de las membranas que cubren el cerebro y la médula espinal. Produce una fosfolipasa que destruye la membrana del lisosoma, entonces la bacteria puede entrar dentro del citoplasma de la célula.

    Otra de las funciones de los lisosomas es intervenir en el procesamiento de la hormona tiroidea.

    Enfermedades relacionadas con el mal funcionamiento de los lisosomas:

a)        Enfermedad celular de tipo I: alteración de los lisosomas de los fibroblastos. Las hidrolasas ácidas no se clasifican correctamente en el Complejo de Golgi no poseen la manosa-6-fosfato. Estas  personas tienen una mutación en la enzima que interviene en la formación de la manosa- primordialmente en animales domésticos como vacas, ovejas, cabras, gatos, al igual que algunos animales salvajes y garrapatas. Es una enfermedad infecciosa adquirida de los animales. El fagosoma se une al lisosoma pero las hidrolasas ácidas no pueden destruir a la bacteria.

-          Lysteria monocitogenes: es la causante de la meningitis. La meningitis es una infección que causa inflamación de las membranas que cubren el cerebro y la médula espinal. Produce una fosfolipasa que destruye la membrana del lisosoma, entonces la bacteria puede entrar dentro del citoplasma de la célula.

    Otra de las funciones de los lisosomas es intervenir en el procesamiento de la hormona tiroidea.

    Enfermedades relacionadas con el mal funcionamiento de los lisosomas:

a)        Enfermedad celular de tipo I: alteración de los lisosomas de los fibroblastos. Las hidrolasas ácidas no se clasifican correctamente en el Complejo de Golgi no poseen la manosa-6-fosfato. Estas  personas tienen una mutación en la enzima que interviene en la formación de la manosa-6-fosfato. Pero en el resto de tipos celulares los lisosomas son normales. Se supone que tiene que haber otro sistema de clasificación de las hidrolasas ácidas.

b)        Enfermedades de acúmulo lisosomial: se han descrito más de 30 enfermedades de acúmulo lisosomial. Todas ellas se deben a un fallo en algunas de las enzimas de los lisosomas, cada una se debe a un fallo en una enzima.

-          Enfermedad de Pompe: los lisosomas tienen un defecto en la glucosidasa . En esas células se acumula glucógeno.

-          Enfermedad de Tay-Sachs: es una enfermedad familiar que se encuentra predominantemente en los judíos asquenazí y que produce la muerte temprana. La enfermedad de Tay-Sachs se produce por una deficiencia de hexosaminidasa, una enzima que es importante en el metabolismo de los gangliósidos (un tipo de sustancia química que se encuentra en el tejido nervioso). Estos gangliósidos, en particular el gangliósido GM2, se acumulan luego en el cerebro, produciendo deterioro neurológico.

-          Enfermedad de Gaucher: es una deficiencia hereditaria de la enzima glucosidasa , que ocasiona una acumulación de una sustancia tóxica (glucosilceramida) en diferentes partes del cuerpo, como el bazo, el hígado y los huesos.

que haber otro sistema de clasificación de las hidrolasas ácidas.

b)        Enfermedades de acúmulo lisosomial: se han descrito más de 30 enfermedades de acúmulo lisosomial. Todas ellas se deben a un fallo en algunas de las enzimas de los lisosomas, cada una se debe a un fallo en una enzima.

-          Enfermedad de Pompe: los lisosomas tienen un defecto en la glucosidasa . En esas células se acumula glucógeno.

-          Enfermedad de Tay-Sachs: es una enfermedad familiar que se encuentra predominantemente en los judíos asquenazí y que produce la muerte temprana. La enfermedad de Tay-Sachs se produce por una deficiencia de hexosaminidasa, una enzima que es importante en el metabolismo de los gangliósidos (un tipo de sustancia química que se encuentra en el tejido nervioso). Estos gangliósidos, en particular el gangliósido GM2, se acumulan luego en el cerebro, produciendo deterioro neurológico.

-          Enfermedad de Gaucher: es una deficiencia hereditaria de la enzima glucosidasa , que ocasiona una acumulación de una sustancia tóxica (glucosilceramida) en diferentes partes del cuerpo, como el bazo, el hígado y los huesos.

-          Enfermedad de Niemann-Pick: la enfermedad de Niemann-Pick es causada por mutaciones genéticas específicas. Las cuatro formas de la enfermedad de Niemann-Pick se caracterizan por una acumulación de esfingomielina y colesterol en las células, particularmente en las células de órganos importantes como el hígado y el bazo. Las cuatro formas más conocidas de la enfermedad son los tipos A, B, C y D. Cada subtipo involucra diferentes órganos y puede o no involucrar el sistema nervioso central o el sistema respiratorio. Además, cada subtipo tiene diferente progresión: el tipo A es agudo, el tipo B es crónico y los tipos C y D son subagudos.

c)        Silicosis: es una enfermedad respiratoria causada por inhalación de polvo de sílice que conduce a inflamación y luego cicatrización del tejido pulmonar. El sílice es un cristal común que se presenta naturalmente. Se encuentra en la mayoría de los lechos rocosos y forma polvo durante el trabajo con minería, la formación de canteras, la construcción de túneles y la manipulación de muchos minerales metálicos. El sílice es un componente principal de la arena por lo que las personas que trabajan con vidrio y los areneros también están altamente expuestos a este elemento. 

Los factores de riesgo comprenden cualquier trabajo que implique la exposición al polvo de sílice, como el trabajo en las minas, el corte de piedra, el trabajo en canteras, el trabajo en la construcción de carreteras y de edificaciones, el trabajo en la fabricación de abrasivos, el trabajo con arena y muchas otras ocupaciones y pasatiempos que involucren exposición al sílice. La exposición intensa al sílice puede causar esta enfermedad en un año o menos, pero, por lo general, toma al menos 10 ó 15 años de exposición antes de que se presenten los síntomas. Las células fagocíticas del sistema respiratorio intentan destruir estas partículas de sílice y se produce un daño pulmonar.

d)        Asbestosis: es una enfermedad respiratoria producida por la inhalación de fibras de asbesto. La inhalación de fibras de asbesto puede producir cicatrización de los tejidos (fibrosis) en el interior del pulmón. El tejido pulmonar cicatrizado no se expande ni se contrae en forma normal. La severidad de esta enfermedad depende del tiempo de exposición y de la cantidad de asbesto inhalada.

e)        Artritis reumatoide: se debe, en parte, a la liberación de enzimas lisosomiales que proceden de células inmunológicas hacia el espacio extracelular que provoca daños en las articulaciones.

f)         Gota: se producen cristales de urato en el líquido sinovial de las articulaciones, los neutrófilos toman esos cristales de urato pero los lisosomas no pueden digerirlo por lo que esos cristales rompen la membrana del lisosoma. Se destruye en parte el neutrófilo y en parte las enzimas lisosomiales se vierten hacia el líquido sinovial y producen la acción inflamatoria típica de la gota