リソソーム：機能、種類、病気

リソソーム ミトコンドリアとミクロソームの間に位置する膜状の粒子で、主に過剰または摩耗したオルガネラ、食物粒子、ウイルスまたはバクテリアの消化と除去に使用される幅広い消化酵素 (約 50) を含んでいます。

より口語的な用語を使用すると、リソソームは細胞の胃のようなものであると言えます。

リソソームは、リソソームの内部を膜の外部媒体から分離するリン脂質で構成される膜に囲まれています。リン脂質は、細胞全体を取り囲む細胞膜を形成するのと同じ細胞分子です。リソソームのサイズは、0.1 ～ 1.2 ミクロンです。

具体的な機能は次のとおりです:

• 食作用、エンドサイトーシス、オートファジーによる高分子の消化。
• バクテリアやその他の老廃物の消化。
• 膜パッチとして機能する原形質膜への損傷の修復。
• そしてアポトーシス。

自己消化における役割から、「自殺ポケット」と呼ばれることがよくあります。

リソソームの発見

リソソームは、50 年代にベルギーの生化学者で生化学者の Christian René de Duve によって発見されました。 De Duve は、1974 年に、リソソームおよびペルオキシソームとして知られる他のオルガネラの発見により、ノーベル医学賞の一部を受賞しました。

De Duve は、生化学的方法と電子顕微鏡を使用してリソソームを発見しました。この基本的な発見は、テイ・サック病やゴーシェ病など、欠陥のあるリソソームタンパク質によって引き起こされるいくつかの遺伝性疾患の現在の圧縮につながっています.

タイプ

最近の研究によると、リソソームには分泌型と従来のリソソームの 2 種類があることが示唆されています。

分泌型リソソーム

分泌型リソソームは、造血細胞株に由来する T リンパ球など、免疫系のさまざまな細胞に見られますが、これに限定されません。

分泌型リソソームは、従来のリソソームと分泌型顆粒を組み合わせたものです。それらは、それらが存在する細胞の特定の分泌産物を含むという点で、従来のリソソームとは異なります。

たとえば、T リンパ球には、感染細胞と腫瘍細胞の両方を攻撃できる分泌産物 (パーフォリンとグランザイム) が含まれています。

「分泌型リソソーム」複合細胞は、加水分解酵素、膜タンパク質も含み、従来のリソソームの pH 調節機能を備えています。この調節機能は、分泌産物が不活性な形に保たれる酸性環境を維持します。

成熟した分泌型リソソームは、細胞質内を原形質膜に移動します。ここで、彼らは非アクティブだが準備完了の「弾頭」の強力な分泌物でスタンバイモードに立っています。

T リンパ球が標的細胞に完全に集中すると、分泌が「誘発」され、pH を含む環境および化学変化が分泌を活性化してから、標的を遮断します。

これはすべて、ターゲットへの影響を最大化するだけでなく、隣接する味方セルへの巻き添え被害を最小限に抑えるために、場所と時間を正確に制御して行われます。

遺伝的に制御された分泌型リソソームの障害は、血小板合成の変化、一種の免疫不全および低色素沈着につながる可能性があります。

従来のリソソーム

リソソームは再利用可能なオルガネラとして細胞内に存在し、細胞分裂が起こると、各娘細胞は一連のリソソームを受け取ります。リソソーム内の化学物質の沈着は、ゴルジ装置の供給によって「補充」できると考えられています。

化学物質は小胞体で作られ、ゴルジ装置で修飾され、小胞のリソソームに運ばれます。ゴルジ装置における改変は、小胞が原形質膜または他の場所ではなくリソソームに送達されることを確実にする分子レベルでの「ターゲティング」を含む。

「タグ」は再利用のためにゴルジ装置に戻されます。 3 つの異なるソースからの材料には、分解とリサイクルが必要です。これらの供給源のうちの 2 つの基質は外側から細胞に入り、3 つ目は内側から発生します。

細胞外から、ピノサイトーシスを含むエンドサイトーシスのプロセスは、原形質膜内のタンパク質でコーティングされた小さな空洞の形成を通じて、小さな粒子と液体を受け入れます。これらはシールして、タンパク質でコーティングされた小胞を形成します。

各小胞は「初期エンドソーム」になり、「後期エンドソーム」になります。また、細胞の外側から、食作用 (細胞フィード) によって、細菌や細胞片などの比較的大きな粒子 (通常は 250 nm のサイズ) がもたらされます。

食作用は「通常の細胞」によって実行されますが、主に細胞あたり最大 1,000 個のリソソームを含むマクロファージによって実行されます。食作用の結果として生じる構造は、ファゴソームと呼ばれます。オートファゴソームは、細胞内からミトコンドリアやリボソームなどのオルガネラを排除する役割を果たします。

リソソームの機能

リソソームの主な機能:

細胞内消化

リソソームという言葉は、「スムーズ」(溶解または消化) と「ソーマ」(体) に由来します。液体物質が細胞または貪食液胞（細胞内の固体粒子の吸収によって形成される）に吸収された結果として形成される飲作用液胞は、タンパク質材料をリソソーム領域に輸送します。

これらのタンパク質は、エンドサイトーシスの結果、細胞内で消化される可能性があります。エンドサイトーシスには、食作用、飲作用、微飲作用のプロセスが含まれます。

食作用と飲作用は、細胞が機能するためにエネルギーを必要とする活発なメカニズムです。白血球による食作用の間、酸素の取り込み、グルコースの取り込み、およびグリコーゲンの分解が大幅に増加します。

エンドサイトーシスでは、末梢細胞質に存在するアクチンとミオシンのマイクロフィラメントの収縮が起こります。これにより原形質膜が陥入し、エンドサイトーシス液胞を形成します。原形質膜に由来する膜に囲まれ、液胞を形成する摂取粒子は、細胞ファゴソームである場合があります。

エンドサイトーシスとファゴソームの形成によって大きな粒子または体が細胞に侵入した後、ファゴソームとリソソームの膜が融合して単一の大きな分子を形成します。液胞。

この液胞内で、リソソーム酵素が異物の消化プロセスを開始します。一次リソソームとして知られる最初のリソソームは、不活性状態の酵素複合体を含んでいますが、ファゴソームとの融合後、異なる形態と活性酵素を持つ二次リソソームを生成します。

酵素消化の後、消化された物質は細胞のヒアロプラズムに拡散します。一部の物質は、拡大したリソソーム液胞に残る場合があります。この残りの空胞は、消化プロセスの残留物を含んでいるため、残留体です。

飢餓状態の間も、リソソームは細胞質からタンパク質、脂質、グリコーゲンなどの貯蔵食品を消化し、細胞が必要とするエネルギーを提供します。タンパク質の消化は、通常、膜を通過してアミノ酸に消化されるジペプチドのレベルで終了します。

細胞内物質の消化またはオートファジー

ミトコンドリアなどの多くの細胞成分は、リソソーム系によって常に細胞から取り除かれています。細胞質オルガネラは平滑な小胞体の膜に囲まれて液胞を形成し、リソソーム酵素がオートファジー液胞に放出され、オルガネラが消化されます。

オートファジーは真核細胞の一般的な性質です。これらは、細胞成分の更新に関連しています。

ミトコンドリアまたは他の細胞構造の消化は、これらの細胞にエネルギー源を提供します。細胞構造の消化後、オートファジー液胞は残留体になる可能性があります。

変身に役割がある

最近、カエルの変態におけるリソソームの役割が発見されました。カエルのオタマジャクシ幼生の尾の消失は、リソソーム活性 (リソソームに存在するカテプシンの作用) によるものです。

タンパク質の合成を助ける

科学者の Novikoff と Essner (1960) は、タンパク質合成におけるリソソームの役割の可能性を示唆しました。一部の鳥の肝臓と膵臓では、リソソームがより活発に発達しているように見え、これは細胞代謝との関係の可能性を示しています.

受精を助ける

受精中、精子頭部はリソソーム酵素を分泌し、精子が卵黄層に浸透するのを助けます。

先体には、プロテアーゼとヒアルロニダーゼ、および豊富な酸性ホスファターゼが含まれています。ヒアルロニダーゼは卵母細胞の周りの細胞に分散し、プロテアーゼは透明帯を消化して精核が貫通するチャネルを作ります。

骨形成に関与

骨細胞の形成とその破壊は、リソソームの活動に依存していると主張されてきました。同様に、細胞の老化と単為生殖の発生は、リソソームの活性に関連しています。

骨を除去する破骨細胞 (多核細胞) は、有機基質を分解するリソソーム酵素を放出することによって骨を除去します。このプロセスは、副甲状腺ホルモンによって活性化されます。

リソソームの機能不全

リソソームの機能不全は病気につながる可能性があります。例えば、リソソームに吸収されたグリコーゲンが消化されない場合、ポンペ病.

直射日光にさらされた皮膚細胞のリソソームの破裂は、日焼け後の病理学的変化につながります。これらのリソソームによって放出された酵素は、表皮の細胞を破壊し、水ぶくれを引き起こし、表皮の層の剥離が起こります.

軟骨および骨組織の自己融解

過剰なビタミン A は細胞中毒を引き起こします。それはリソソーム膜を破壊し、細胞内の酵素の放出を引き起こし、軟骨および骨組織の自己溶解を引き起こします.

リソソーム病

ゴーシェ病 I、II、III 型

ゴーシェ病は、最も一般的なタイプのリソソーム蓄積症です。研究者は、神経学的合併症の欠如 (タイプ I) または存在と程度 (タイプ II および III) に基づいて、3 つの異なるタイプのゴーシェ病を特定しました。

ほとんどの罹患者は I 型で、あざ、慢性疲労、異常に肥大した肝臓や脾臓 (肝脾腫) を経験することがあります。

II 型ゴーシェ病は新生児と乳児に発生し、不随意の筋肉痙攣、嚥下困難、以前に獲得した運動能力の喪失などの神経学的合併症を特徴とします。

ゴーシェ病 III 型は生後 10 年間に発症します。神経学的合併症には、精神の悪化、随意運動の調整不能、腕、脚、または全身の筋肉のけいれんが含まれる場合があります。

ニーマン ピック A / B、C1、C2 病の種類

ニーマン-ピック病は、脂肪の代謝に関連する遺伝性疾患のグループで構成されています。すべてのタイプに共通するいくつかの特徴には、肝臓と脾臓の肥大が含まれます。 A型またはC型のニーマン・ピック病の子供は、進行性の運動能力の喪失、摂食障害、進行性の学習障害、および痙攣も経験します。

ファブリー病

ファブリー病の症状 通常、幼児期または青年期に始まりますが、生後 20 代または 30 代になるまで明らかにならない場合があります。

初期の症状には、手足の激しい焼けるような痛みのエピソードが含まれます。その他の初期の兆候としては、発汗の減少、高温を経験したときの不快感、特に腰と膝の間の領域で赤みがかった色から紺色に変わる発疹が含まれる場合があります.

糖原病 II (ポンペ病)

ポンペ病は遅発型です。乳児型の患者は、最も深刻な影響を受けます。これらの赤ちゃんは通常、出生時には正常に見えますが、最初の 2 ～ 3 か月以内に、急速に進行する筋力低下、筋緊張の低下 (筋緊張低下)、および肥大型心筋症として知られる一種の心臓病を伴う病気が発生します。

摂食障害や呼吸困難はよくあることです。若年性/成人型は、10代から70代の間に、次第に緩慢な筋力低下または呼吸不全の症状を示します。

ガングリオシドーシス I 型 (テイ サックス病)

テイ・サックス病には主に 2 つの形態があります。古典型または乳児型と遅発型です。

テイ・サックス乳児病患者では、通常、生後 3 か月から 5 か月の間に初めて症状が現れます。これらには、摂食障害、一般的な脱力感（無気力）、大きな音や突然の音に反応する誇張されたジャーク反射が含まれる場合があります.運動の遅れと精神の衰えは進行性です。

遅発型の人では、思春期から 30 歳までのいつでも症状が現れることがあります。乳児型はしばしば急速に進行し、重大な精神的および身体的障害をもたらします。

症例の 90% で発生するテイ サックス病の特徴的な症状は、目の後ろに赤い斑点ができることです。遅発性テイ・サックス病の症状は、症例によって大きく異なります。この障害は、乳児型よりもはるかにゆっくりと進行します。

II 型ガングリオシドーシス (サンドホフ病)

サンドホフ病の最初の症状は通常、生後 3 か月から 6 か月の間に始まります。この疾患は、I 型ガングリオシドーシスと臨床的に区別がつきません。

異染性白質ジストロフィー

最初の徴候や症状は漠然としていて徐々に現れるため、この病気の診断は困難です。多くの場合、歩行時の不安定性が最初に観察される症状です。

時折、発達の遅れや学業成績の低下が初期症状として現れることがあります。時間の経過とともに、症状には、痙性の顕著な発作、および重度の精神遅滞が含まれる場合があります。

ムコ多糖類蓄積症 (ハーラー病および変異型、A、B、C、D 型、モルキオ A 型および B 型、マロトー・ラミー病およびスライ病)