Fungsi, Jenis dan Penyakit Lisosom

itu lisosom mereka adalah partikel membran yang terletak antara mitokondria dan mikrosom yang mengandung berbagai enzim pencernaan (sekitar 50) yang digunakan terutama untuk pencernaan dan penghapusan organel yang berlebihan atau aus, partikel makanan dan virus atau bakteri.

Menggunakan istilah yang lebih sehari-hari, bisa dikatakan bahwa lisosom seperti perut sel.

Lisosom dikelilingi oleh membran yang terdiri dari fosfolipid yang memisahkan bagian dalam lisosom dari lingkungan luar membran. Fosfolipid adalah molekul sel yang sama yang membentuk membran sel yang mengelilingi seluruh sel. Lisosom bervariasi dalam ukuran mulai dari 0,1 hingga 1,2 mikrometer.

Fungsi spesifiknya meliputi:

• pencernaan makromolekul dari fagositosis, endositosis dan autophagy.
• pencernaan bakteri dan bahan limbah lainnya.
• perbaikan kerusakan pada membran plasma yang bertindak sebagai tambalan membran. 
• dan apoptosis.

Mereka sering disebut sebagai "tas bunuh diri" karena peran mereka dalam autolisis.

Penemuan lisosom

Lisosom ditemukan oleh ahli sitologi dan ahli biokimia Belgia Christian René de Duve pada 1950-an. De Duve memperoleh bagian dari Hadiah Nobel dalam Kedokteran pada tahun 1974 untuk penemuan lisosom dan organel lainnya yang dikenal sebagai peroksisom..

De Duve menemukan lisosom dengan metode biokimia dan menggunakan mikroskop elektron. Penemuan dasar ini telah menyebabkan pemahaman saat ini tentang beberapa kelainan bawaan yang disebabkan oleh protein lisosom yang rusak, termasuk penyakit Tay-Sach dan penyakit Gaucher.

Jenis

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa ada dua jenis lisosom: lisosom sekretori dan konvensional.

Sekretor lisosom

Lisosom sekretori ditemukan, tetapi tidak secara eksklusif, dalam sel yang berbeda dari sistem kekebalan tubuh, seperti limfosit T, yang berasal dari garis sel hematopoietik..

Lisosom sekretori adalah kombinasi dari lisosom konvensional dan butiran sekretori. Mereka berbeda dari lisosom konvensional karena mengandung produk sekretori khusus dari sel tempat mereka tinggal.

Limfosit T, misalnya, mengandung produk sekretori (perforin dan granzymes) yang dapat menyerang sel-sel yang terinfeksi dan tumor.

"Sel-sel kombi" dari lisosom sekretori juga mengandung hidrolase, protein membran dan memiliki kemudahan pengaturan pH lisosom konvensional. Fungsi pengaturan ini memelihara lingkungan yang asam di mana produk sekretorik dipertahankan dalam bentuk tidak aktif.

Lisosom sekretori matang bergerak di dalam sitoplasma ke membran plasma. Di sini mereka disimpan dalam mode siaga dengan sekresi kuat "hulu ledak" tidak aktif tetapi siap.

Ketika sel limfosit T terfokus sempurna pada sel target, sekresi "dipicu" dan perubahan lingkungan dan kimia, termasuk pH, mengaktifkan sekresi sebelum memblokir target.

Semua ini dilakukan dengan kontrol yang tepat terhadap lokasi dan waktu tidak hanya untuk memaksimalkan efek pada target, tetapi juga untuk meminimalkan kerusakan jaminan pada sel-sel ramah tetangga.

Gangguan sekresi lisosom sekretori yang dikendalikan secara genetis dapat menyebabkan gangguan sintesis trombosit, sejenis defisiensi imun dan hipopigmentasi.

Lisosom konvensional

Lisosom berada di dalam sel sebagai organel yang dapat digunakan kembali dan, ketika pembelahan sel terjadi, masing-masing sel anak menerima serangkaian lisosom. Diperkirakan bahwa deposit bahan kimia di lisosom dapat "diisi ulang" oleh persediaan peralatan Golgi.

Zat kimia tersebut diproduksi di retikulum endoplasma, dimodifikasi dalam peralatan Golgi dan diangkut ke lisosom di vesikel. Modifikasi pada peralatan Golgi termasuk "label target" pada tingkat molekuler yang memastikan bahwa vesikel dikirim ke lisosom dan bukan ke membran plasma atau di tempat lain.

"Label" dikembalikan ke peralatan Golgi untuk digunakan kembali. Bahan dari 3 sumber berbeda membutuhkan pembongkaran dan daur ulang. Substrat dari dua sumber ini memasuki sel dari luar dan sumber ketiga berasal dari dalam.

Dari luar sel, proses endositosis, termasuk pinositosis, menerima cairan dan partikel kecil melalui pembentukan, di membran plasma, dari rongga kecil yang dilapisi dengan protein. Segel ini sampai terbentuk vesikel yang dilapisi protein.

Setiap vesikel menjadi "endosom awal" dan kemudian "endosom akhir". Juga dari luar sel, fagositosis (makan sel) membawa partikel yang relatif besar (biasanya berukuran 250 nm), termasuk bakteri dan serpihan sel..

Fagositosis dapat dilakukan oleh "sel biasa", tetapi terutama dilakukan oleh makrofag yang dapat mengandung hingga 1.000 lisosom per sel. Struktur fagositosis yang dihasilkan disebut fagosom. Dari bagian dalam sel, autofagosom bertanggung jawab untuk menghilangkan organel, seperti mitokondria dan ribosom.

Fungsi lisosom

Fungsi utama lisosom adalah:

Pencernaan intraseluler

Kata lisosom berasal dari "halus" (litik atau pencernaan), dan "soma" (tubuh). Vakuola pinositik, terbentuk sebagai hasil dari penyerapan zat cairan dalam vakuola seluler atau fagosit (dibentuk oleh penyerapan partikel padat dalam sel), mengangkut bahan protein ke daerah lisosom..

Protein-protein ini dapat mengalami pencernaan di dalam sel sebagai hasil dari endositosis. Endositosis meliputi proses fagositosis, pinositosis, dan mikropinositosis.

Fagositosis dan pinositosis adalah mekanisme aktif di mana sel membutuhkan energi untuk berfungsi. Selama fagositosis akibat leukosit, konsumsi oksigen, pengambilan glukosa dan dekomposisi glikogen meningkat secara signifikan.

Pada endositosis, terjadi kontraksi mikrofilamen aktin dan miosin dalam sitoplasma perifer. Ini menyebabkan membran plasma invaginasi dan membentuk vakuola endositik. Partikel yang dicerna tertutup dalam membran yang berasal dari membran plasma dan membentuk vakuola kadang-kadang merupakan fagosom seluler.

Setelah masuknya partikel besar atau tubuh ke dalam sel oleh endositosis dan pembentukan fagosom, membran fagosom dan lisosom dapat berfusi membentuk satu vakuola besar tunggal.

Dalam vakuola ini, enzim lisosomal memulai proses pencernaan bahan asing. Awalnya lisosom, yang dikenal sebagai lisosom primer, mengandung kompleks enzim dalam keadaan tidak aktif, tetapi setelah fusi dengan fagosom, ia menghasilkan lisosom sekunder dengan morfologi dan enzim aktif berbeda..

Setelah pencernaan enzimatik, bahan yang dicerna berdifusi ke dalam hialoplasma sel. Beberapa bahan mungkin tetap dalam vakuola lisosom yang membesar. Vakuola sisa ini adalah sisa tubuh, karena mengandung residu dari proses pencernaan.

Selama kelaparan juga, lisosom mencerna bahan makanan yang tersimpan, yaitu protein, lipid dan glikogen dari sitoplasma dan menyediakan energi yang dibutuhkan oleh sel. Pencernaan protein biasanya berakhir pada tingkat dipeptida, yang dapat melewati membran dan kemudian dicerna menjadi asam amino..

Pencernaan zat intraseluler atau autophagy

Banyak komponen seluler, seperti mitokondria, secara konstan dikeluarkan dari sel oleh sistem lisosom. Organel sitoplasma dikelilingi oleh membran retikulum endoplasma halus, membentuk vakuola, kemudian enzim lisosomal dibuang dalam vakuola autophagic dan organel dicerna.

Autophagy adalah sifat umum dari sel eukariotik. Ini terkait dengan pembaruan komponen seluler.

Pencernaan mitokondria atau struktur seluler lainnya menyediakan sumber energi untuk sel-sel ini. Setelah pencernaan struktur sel, vakuola autofagik dapat menjadi sisa tubuh. 

Mereka memiliki peran dalam metamorfosis

Baru-baru ini, peran lisosom telah ditemukan dalam metamorfosis katak. Hilangnya ekor larva dari berudu katak adalah karena aktivitas lisosom (aksi cathepsin hadir dalam lisosom).

Mereka membantu dalam sintesis protein

Para ilmuwan Novikoff dan Essner (1960) telah menyarankan kemungkinan peran lisosom dalam sintesis protein. Di hati dan pankreas beberapa burung, lisosom tampak lebih aktif dan berkembang menunjukkan hubungan yang mungkin dengan metabolisme sel..

Mereka membantu dalam pembuahan

Selama pembuahan, kepala sperma mengeluarkan beberapa enzim lisosom yang membantu penetrasi spermatozoa di lapisan vitelline ovula.

Akrosom mengandung protease dan hyaluronidase dan asam fosfatase yang berlimpah. Hyaluronidase tersebar dalam sel-sel di sekitar oosit dan protease mencerna zona pellucida membuat saluran melalui mana inti sperma menembus.

Ini memiliki peran dalam osteogenesis

Telah dikemukakan bahwa pembentukan sel-sel tulang dan juga kerusakannya tergantung pada aktivitas lisosom. Demikian pula, penuaan sel dan perkembangan partenogenetik terkait dengan aktivitas lisosom.

Osteoklas (sel berinti banyak) yang menghilangkan tulang, lakukan dengan melepaskan enzim lisosom yang menurunkan matriks organik. Proses ini diaktifkan oleh hormon paratiroid.

Malformasi lisosom

Kerusakan lisosom dapat menyebabkan penyakit. Misalnya, ketika glikogen yang diserap oleh lisosom tidak dicerna, penyakit Pompe terjadi.

Pecahnya lisosom dalam sel kulit yang terpapar sinar matahari langsung menyebabkan perubahan patologis setelah terbakar sinar matahari. Enzim yang dilepaskan oleh lisosom ini menghancurkan sel-sel epidermis, menyebabkan lecet dan kemudian pelepasan lapisan epidermis..

Autolisis tulang rawan dan jaringan tulang

Kelebihan vitamin A menyebabkan keracunan sel. Ini mengganggu membran lisosom, menyebabkan pelepasan enzim dalam sel dan menyebabkan autolisis di tulang rawan dan jaringan tulang.

Penyakit lisosom

Penyakit Gaucher Tipe I, II dan III

Penyakit Gaucher adalah jenis gangguan penyimpanan lisosomal yang paling umum. Para peneliti telah mengidentifikasi tiga jenis penyakit Gaucher berdasarkan pada tidak adanya (tipe I) atau ada dan luasnya (tipe II dan III) komplikasi neurologis.

Kebanyakan individu yang terkena memiliki tipe I, mungkin mengalami memar, kelelahan kronis dan hati yang membesar secara abnormal dan / atau limpa (hepatosplenomegali).

Penyakit Gaucher tipe II terjadi pada bayi baru lahir dan bayi, dan ditandai dengan komplikasi neurologis yang mungkin termasuk kejang otot tak disengaja, kesulitan menelan, dan kehilangan keterampilan motorik yang sebelumnya didapat..

Penyakit Gaucher tipe III muncul selama dekade pertama kehidupan. Komplikasi neurologis mungkin termasuk kerusakan mental, ketidakmampuan untuk mengkoordinasikan gerakan sukarela dan kejang otot lengan, kaki atau seluruh tubuh.

Jenis penyakit Niemann-Pick A / B, C1 dan C2

Penyakit Niemann-Pick terdiri dari sekelompok kelainan bawaan yang terkait dengan metabolisme lemak. Beberapa karakteristik umum untuk semua jenis termasuk pembesaran hati dan limpa. Anak-anak dengan penyakit Niemann-Pick, tipe A atau C, juga mengalami kehilangan keterampilan motorik, kesulitan makan, kesulitan belajar progresif dan kejang yang progresif.

Penyakit luar biasa

Gejala-gejala penyakit Fabry biasanya mulai pada masa kanak-kanak atau remaja, tetapi mungkin tidak menjadi jelas sampai dekade kedua atau ketiga kehidupan.

Gejala pertama termasuk episode nyeri terbakar hebat di tangan dan kaki. Tanda-tanda awal lainnya mungkin termasuk penurunan produksi keringat, ketidaknyamanan ketika mengalami suhu hangat dan munculnya ruam kulit kemerahan hingga biru tua, terutama di daerah antara pinggul dan lutut..

Penyakit penyimpanan glikogen II (penyakit Pompe)

Penyakit Pompe memiliki bentuk serangan lambat. Pasien dengan bentuk bayi adalah yang paling parah terkena dampaknya. Meskipun bayi-bayi ini biasanya terlihat normal saat lahir, penyakit ini terjadi dalam dua sampai tiga bulan pertama dengan kelemahan otot yang progresif cepat, penurunan tonus otot (hipotonia), dan jenis penyakit jantung yang dikenal sebagai kardiomiopati hipertrofik..

Masalah makan dan kesulitan bernapas sering terjadi. Bentuk juvenile / dewasa terjadi antara dekade pertama dan ketujuh sebagai kelemahan otot progresif lambat atau dengan gejala kegagalan pernapasan. 

Gangliosidosis tipe I (penyakit Tay Sachs)

Ada dua bentuk utama penyakit Tay Sachs: bentuk klasik atau bayi dan bentuk onset terlambat.

Pada individu dengan penyakit anak Tay Sachs, gejala biasanya muncul untuk pertama kalinya antara tiga dan lima bulan. Ini mungkin termasuk masalah makan, kelemahan umum (kelesuan) dan refleks kaget yang berlebihan dalam menanggapi suara keras dan tiba-tiba. Keterlambatan motorik dan kerusakan mental adalah progresif.

Pada individu dengan bentuk onset lambat, gejala dapat muncul kapan saja dari remaja hingga 30 tahun. Bentuk kekanak-kanakan sering berkembang dengan cepat, mengakibatkan kerusakan mental dan fisik yang signifikan.

Gejala khas penyakit Tay Sachs, yang terjadi pada 90 persen kasus, adalah timbulnya bintik-bintik merah di bagian belakang mata. Gejala penyakit Tay Sachs dengan onset lambat sangat bervariasi dari kasus ke kasus. Gangguan ini berkembang jauh lebih lambat daripada bentuk kekanak-kanakan.

Gangliosidosis tipe II (penyakit Sandhoff)

Gejala pertama penyakit Sandhoff biasanya mulai antara tiga dan enam bulan. Penyakit ini secara klinis tidak dapat dibedakan dari gangliosidosis tipe I.

Leukodistrofi metakromatik

Tanda dan gejala pertama bisa samar dan bertahap, sehingga gangguan ini sulit didiagnosis. Ketidakstabilan berjalan sering merupakan gejala pertama yang diamati.

Kadang-kadang, gejala paling awal adalah keterlambatan perkembangan atau penurunan kinerja sekolah. Seiring waktu, gejalanya mungkin termasuk kejang yang jelas, kejang, dan keterbelakangan mental yang dalam.

Penyimpanan penyakit mucopolysaccharides (penyakit Hurler dan varian, tipe A, B, C, D, Morquio Tipe A dan B, penyakit Maroteaux-Lamy dan Sly)

Penyakit-penyakit ini disebabkan oleh perubahan dalam penguraian normal karbohidrat kompleks yang dikenal sebagai mucopolysaccharides. Penyakit-penyakit ini memiliki karakteristik tertentu yang sama, yang mencakup kelainan bentuk tulang dan sendi yang mengganggu mobilitas dan sering menyebabkan osteoartritis, terutama sendi besar yang menopang berat badan..

Semua penyakit ini, kecuali penyakit Sanfilippo, mengganggu pertumbuhan, menyebabkan perawakan pendek.

Penyakit Schindler Tipe I dan II

Tipe penyakit Schindler I adalah bentuk klasik, yang muncul untuk pertama kalinya selama masa kanak-kanak. Individu yang terkena tampaknya berkembang secara normal sampai mereka berusia satu tahun, ketika mereka mulai kehilangan keterampilan yang diperoleh sebelumnya yang membutuhkan koordinasi kegiatan fisik dan mental.

Tipe II Schindler adalah bentuk penampilan pada orang dewasa. Gejala-gejalanya mungkin termasuk perkembangan kluster perubahan warna yang mirip dengan kutil pada kulit, pelebaran permanen kelompok pembuluh darah yang menyebabkan kemerahan pada kulit di daerah yang terkena, penebalan relatif dari fitur wajah, dan kemunduran intelektual ringan..

Penyakit reng

Penyakit Batten adalah bentuk remaja dari sekelompok kelainan neurologis progresif yang dikenal sebagai lipofuscinosis seroid neuronal. Hal ini ditandai dengan akumulasi zat berlemak di otak, serta di jaringan yang tidak mengandung sel-sel saraf.

Penyakit Batten ditandai oleh kegagalan penglihatan yang progresif cepat (atrofi optik) dan gangguan neurologis, yang dapat dimulai sebelum usia delapan tahun. Ini terjadi terutama pada keluarga keturunan Skandinavia dari Eropa utara dan gangguan tersebut mempengaruhi otak dan dapat menyebabkan kemunduran fungsi intelektual dan neurologis..

Populasi yang terkena dampak

Sebagai sebuah kelompok, diyakini bahwa penyakit penyimpanan lisosom memiliki perkiraan frekuensi sekitar satu dari 5.000 kelahiran hidup. Meskipun penyakit individu jarang terjadi, kelompok ini secara keseluruhan mempengaruhi banyak orang di seluruh dunia.

Beberapa penyakit memiliki insiden yang lebih tinggi pada populasi tertentu. Sebagai contoh, penyakit Gaucher dan Tay-Sachs lebih sering terjadi pada populasi Yahudi Ashkenazi. Diketahui bahwa mutasi terkait dengan sindrom Hurler lebih sering terjadi antara orang-orang Skandinavia dan Rusia.

Diagnosis

Diagnosis prenatal dimungkinkan untuk semua gangguan penyimpanan lisosom. Deteksi dini penyakit penyimpanan lisosom, baik sebelum kelahiran atau sesegera mungkin, penting karena ketika terapi tersedia, baik untuk penyakit itu sendiri atau untuk gejala yang terkait, mereka dapat secara signifikan membatasi perjalanan jangka panjang dan dampak penyakit.

Referensi

1. Biologi-Online. (2008). Lisosom 6-2-2017, dari Situs Web Biology-Online.org: biology-online.org.
2. Rumah Sakit Universitas Rockefeller. (2004). "Menjelajahi Sel Dengan Centrifuge": Penemuan Lysosome. 6-2-2017, dari The Rockefeller University. Situs web: centennial.rucares.org.
3. Masyarakat Inggris untuk Biologi Sel. (2016). Lisosom 6-2-2017, dari Situs web BSCB: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 Fungsi Utama Lisosom. 6-2-2017, dari Situs Web BiologyDiscussion.com: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Gangguan Penyimpanan Lisosom. 6-2-2017, dari NORD - Situs Organisasi Nasional untuk Gangguan Langka: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). Sel-sel. 6-2-2017, dari Situs web ascb.org: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Penyakit Lisosom. 7-2-2017, dari Situs Web Pusat Informasi Bioteknologi Nasional: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). Fungsi Lisosom. 7-2-2017, dari Situs web TutorVista.com: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Pendidikan Alam. (2014). Retikulum Endoplasma, Peralatan Golgi, dan Lisosom. 7-2-2017, dari situs web nature.com: nature.com.