Los lisosomas

 Los lisosomas definición, características, funciones y enfermedades

Carolina Mesén, Marianela Sancho, Jose Carlos , Diego Camacho

Escuela de Terapia Fisica, Unversidad Americana de Costa Rica

I cuatrimestre 2011.

 

Definición: 

Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple. Son bolsas de enzimas que si se liberan, destruirían toda la célula. Esto implica que la membrana lisosómica debe estar protegida de estas enzimas. Sin embargo, la barrera de permeabilidad representada por la membrana lisosómica es suficiente para impedir que los enzimas escapen al interior de la célula. 

Además parece ser que la membrana contiene una proteína de transporte especial que utiliza la energía de hidrólisis del ATP para bombear H+ hacia el interior del lisosoma, manteniendo así el pH de su matriz cercano a 5. La membrana del lisosoma también ha de contener proteínas "aceptores de marcadores de acoplamiento”, que marcan a un lisosoma para la fusión con vesículas celulares específicas de transporte. 

Su diámetro oscila entre 50 nm-1mm.

En un principio se pensó que los lisosomas serían iguales en todas las células, pero se descubrió que tanto sus dimensiones como su contenido son muy variables. Se encuentran en todas las células animales. 

No se ha demostrado su existencia en vegetales.

Entre sus enzimas, la más importante es la fosfatasa ácida. En el caso de los lisosomas se encuentran en la vacuola. 

Actualmente se conocen unos 40 enzimas lisosómicas. Todos ellos son enzimas hidrolíticas, como proteasas, nucleasas, glucosidasas, lipasas, fosfolipasas, fosfatasas y sulfatasas. Además, todos son hidrolasas ácidas, con una actividad óptima cerca del pH 5 

Características:

Una característica común entre los lisosomas es que contienen enzimas hidrolasas acidas.

Hasta ahora se han identificado unos 40 tipos distintos de enzimas hidrolíticas, que degradan proteínas (proteasas), esteres de sulfato (sulfatasas), lípidos (lipasas y fosfolipasas) o fosfatos de moléculas orgánicas (fosfatasas).

No todas están presentes en todos los lisosomas. La más común es la fosfatasa acida. El pH es de 5 en el interior del lisosoma. Para mantener este pH, los lisosomas poseen en su membrana una proteína que bombea protones hacia el interior del lisosoma. El pH 5 es el óptimo para la actuación de las enzimas.

Para identificar los lisosomas, se ha seguido la Técnica de gomoi, que consiste en cultivar el tejido con un sustrato (glicerofosfato sódico) que penetra en los lisosomas y pone de manifiesto la actividad de la fosfatasa ácida. Además, se añade nitrato de plomo, que debido a la liberación de fosfato por la fosfatasa, forma fosfato de plomo, que precipita y es reconocible al microscopio óptico

Se diferencian dos clases generales de lisosomas:

*Lisosomas primarios

Recién formados y que por lo tanto todavía no han encontrado sustrato para la digestión tienen sólo enzimas, son los más pequeños y su contenido es homogéneo.

Los lisosomas primarios se forman por gemación en las cisternas más "trans" del Aparato de Golgi. Los lisosomas primarios derivan de las vesículas revestidas que se han separado del A.G.

*Lisosomas secundarios

Son vesículas de morfología diversa que contienen sustratos y enzimas hidrolíticas. De mayor tamaño y contenido heterogéneo.

Los lisosomas secundarios resultan de la fusión repetida de los lisosomas primarios con diversos sustratos unidos a la membrana. Por consiguiente la morfología de los lisosomas secundarios será tan variada como maneras diferentes existen para incorporar y empaquetar los distintos sustratos (los lisosomas grandes resultarán de fagocitosis, los pequeños de endocitosis. 

Funciones del lisosoma: 

Los lisosomas funcionan como estómagos de la célula, ya que sus enzimas son capaces de digerir sustancias y bacterias que ingresan a la célula por procesos de endocitosis, la fusión de un endosoma con un lisosoma primario forma un lisosoma secundario. En el caso de la fagocitosis, los lisosomas primarios se unen a las vesículas formando los lisosomas secundarios. Esto permite la digestión del material digerido y por ello también se les llama vesícula digestiva. Posteriormente se produce la absorción en el citoplasma. Los productos no degradados quedan en un cuerpo rodeado de membrana que pueden ser defecados por exocitosis o bien quedan retenidos en el interior de la célula. A la digestión de materiales extracelulares se le llama heterofagia.

Participan en la muerte celular. Contribuyen a la desintegración de células de desecho. Quedando un espacio que puede ser utilizado por otra célula nueva. 

Intervienen en el proceso de diferenciación de órganos durante la ontogenia (por ejemplo, desaparición de la cola del embrión). 

Los lisosomas utilizan sus enzimas para recic

lar los diferentes orgánulos y organelas de la célula, englobándolas, digiriéndolas y liberando sus componentes en el citosol. Lo cual permite que el interior celular se esté reponiendo continuamente y a este proceso se le denomina autofagia. 

También funcionan como defensa celular contra extraños en el interior de la misma. 

  

Enfermedades lisosomales

Las Enfermedades de Depósito Lisosomal son desordenes poco frecuentes, genéticos y progresivos, tienen su origen en el lisosoma, considerado la unidad digestiva elemental de nuestras células, se producen por la incapacidad de degradar las macromoléculas por un defecto funcional específico. Esta disfunción provoca la acumulación de macromoléculas en el lisosoma y es la causa de la enfermedad. .

En la mayoría de los casos, estas enfermedades son a causa de la deficiencia de una hidrolasa lisosomal implicada en la degradación de macromoléculas, pero también puede ser por la deficiencia de una proteína activadora de la enzima o de un transportador de la membrana lisosomal encargada de facilitar la salida de pequeñas moléculas hacia el exterior del organelo.

Algunas de estas enfermedades son:

1.   Esfingolipidosis: Son enfermedades causadas por la disfunción de alguna de las enzimas de la ruta de degradación de los glicoesfingolípidos y fosfoesfingolipidos en el sistema nervioso central y con grado variable, en las estructuras viscerales. Dado que los esfingolípidos abundan en el cerebro, las características comunes incluyen deterioro progresivo en la función psicomotora y visual, retardo mental severo y muerte prematura; entre ellas hay que destacar la enfermedad de Tay-Sachs, la enfermedad de Gaucher, la enfermedad de Niemann-Pick, la enfermedad de Krabbe, entre otras. 
2. La Enfermedad de Gaucher: Es la más frecuente de las enfermedades lisosomales, Enfermedad que se debe a la deficiencia de la enzima betaglucosidasa ácida, que origina un depósito de un glucocerebrósido, la glucosilceramida, en el sistema retículoendotelial. Afecta a todas las razas, aunque su frecuencia es mayor entre la población judía de origen Ashkenazi. Se estima una prevalencia (número de casos de una enfermedad en una población) de 1/200.000 habitantes en población general. Sus signos y síntomas principales son ensanchamiento del hígado y del brazo, erosión de los huesos largos y de la pelvis, retraso mental en la forma infantil.
3.  Enfermedad de Niemann-Pick: Esta enfermedad genética se presenta bajo cuatro formas conocidas como tipos A, B, C y D. Cada una involucra diferentes órganos y puede inutilizar áreas tan básicas del organismo como el sistema nervioso central o el aparato respiratorio. Desde una perspectiva clínica, el tipo A tiene una presentación aguda, la del tipo B es crónica y los tipos C y D cursan de forma subaguda. Todas las modalidades del síndrome se transmiten de forma autosómica recesiva. En los tipos A y B, la mutación genética impide el metabolismo de la esfingomielina celular por falta o deterioro de la enzima responsable, la esfingomielinasa ácida, lo que imposibilita la supervivencia de la célula. En la afectación nerviosa se pueden paliar distintos efectos, pero en la pulmonar ninguna intervención clínica se muestra eficaz. El tipo C actúa de forma menos fulminante, aunque tan deletérea como eficaz. Los enfermos son incapaces de metabolizar el colesterol y otros lípidos de manera adecuada, acumulando cantidades desorbitadas de colesterol dentro del hígado y el bazo, aunque también en el cerebro. El tipo C de la enfermedad de Niemann-Pick se ha descrito en todos los grupos étnicos, pero se ha constatado una prevalencia más elevada entre los puertorriqueños de ascendencia española. En cambio, la enfermedad de Niemann-Pick tipo D sólo se ha identificado en individuos francocanadienses del condado de Yarmouth (Nueva Escocia) e investigaciones recientes hacen pensar que se trata de una variante genética del tipo C. 
4. Carencia de lipasa ácida: La lipasa ácida es una enzima fundamental en el metabolismo de los triglicéridos y del colesterol, los cuales se acumulan en los tejidos. La disfunción de esta enzima provoca dos enfermedades, la enfermedad de almacenamiento de ésteres de colesterol, en que la enzima presenta muy poca actividad, y la enfermedad de Wolman, en que la enzima es totalmente inactiva.
5. La enfermedad de Wolman: es una lipidosis congénita, que se transmite de una forma autosómica recesiva y se debe al déficit de una enzima lisosómica que es codificada en el brazo largo del cromosoma 10: la lipasa ácida. Se caracteriza por vómitos, diarrea, esteatorrea, hepatoesplenomegalia, distensión abdominal, desnutrición progresiva y detención de la curva ponderal.
6. Glucogenosis tipo II o enfermedad de Pompe: Es un defecto de la α(1-4) glucosidasa ácida lisosómica, también denominada maltasa ácida. El glucógeno aparece almacenado en lisosomas. Es una enfermedad muscular debilitante y rara que afecta a niños y adultos. La forma infantil de la enfermedad se manifiesta generalmente en los primeros meses de nacido, mientras que la forma juvenil se caracteriza por retraso motor, hipotonía y debilidad muscular que afecta, preferentemente, al tronco y a la cintura. La alteración de los músculos respiratorios es precoz y la muerte se produce por fallo respiratorio en ausencia de miocardiopatía. La forma adulta  se inicia entre la segunda y cuarta década de vida y cursa como una miopatía lentamente progresiva. La muerte se desencadena por fallo respiratorio.
7. Síndrome de Hurler: La enfermedad se hereda de forma autosómica recesiva; los síntomas se inician en el periodo neonatal con la presencia de hernia umbilical Entre el segundo semestre y el segundo año, pueden ya detectarse facies peculiar (rasgos toscos, cejas muy pobladas, macroglosia y frente prominente, que recuerda a las gárgolas de las catedrales góticas: gargolismo), hepatosplenomegalia y afectación osteoarticular (disostosis múltiple y rigidez articular). Los pacientes desarrollan también problemas otorrinolaringológicos graves (gran hipertrofia adenoidea que puede generar episodios de apnea obstructiva, rinitis hipersecretora y otitis). El retraso psicomotor es, en general, importante y progresivo, agravado por la hipoacusia, que origina graves problemas en el lenguaje. Las opacidades corneales comienzan hacia el año de vida. Si no se instaura tratamiento, el fallecimiento suele suceder en torno a los 10 años de vida. A partir de la presentación inicial, el paciente empieza un deterioro progresivo y continuo que le llevará a la muerte, por lo general antes de la segunda década de vida; esta enfermedad presenta también un alto grado de retardo mental.
8. Síndrome de Hunter: Al igual que la enfermedad de Fabry, esta entidad se transmite ligada al cromosoma X, por tanto, pueden existir antecedentes familiares por vía materna, causada por un deficit en la enzima iduronato-2-sulfatasa. Produce alteraciones en el fenotipo y en el desarrollo físico y mental del niño. Existe una variante grave y otra más leve de la enfermedad. En la grave, el fenotipo es parecido al del Hurler, pero sin la presencia de opacidades corneales. Los síntomas se hacen evidentes entre el segundo y cuarto año de vida: fenotipo hurleroide (rasgos faciales toscos, talla baja, abdomen prominente, rigidez articular, deformidades esqueléticas). Existe también retraso psicomotor. Como síntomas más inhabituales destacan la degeneración retiniana y las alteraciones gastrointestinales (episodios diarreicos y seudobstrucción intestinal). En ausencia de tratamiento, los pacientes fallecen hacia la segunda década de vida por complicaciones cardiorrespiratorias. La forma más leve debuta de forma más tardía y con síntomas similares, pero más atenuados; no existe retraso mental. Son frecuentes la sordera y el síndrome del túnel carpiano; también desarrollan síndrome cervical de compresión medular. 
9. Schindler: Es parte de un grupo más grande de desórdenes llamados las enfermedades del almacenaje de Lisosomal. Ocurre por la ausencia de enzima específica que se llama alfa n-acetylgalactosaminidase (conocida previamente como alfa-galactosidase B.) la acumulación de las azúcares del oligosaccharide que se causa, es gradual e interfiere con la función correcta de la célula. La acumulación de Hitas es gradual y conduce eventual a las características clínicas de la enfermedad de Schindler. Las características pueden progresar en un cierto plazo la severidad. 
10. Gota: En la gota, el ácido úrico proviniente del catabolismo de las purinas se produce en exceso, lo que provoca la deposición de cristales de urato en las articulaciones. Los cristales son fagocitados por las células y se acumulan en los lisosomas secundarios; estos cristales provocan la rotura de dichas vacuolas con la consiguiente liberación de enzimas lisosómicos en el citosol que causa la digestión de componentes celulares, la liberación de sustancias de la célula y la autolisis celular.
11. Artritis reumatoide: La membrana de los lisosomas es impermeable a las enzimas y resistente a la acción de éstas. Ambos hechos protegen normalmente a la célula de una batería enzimática que podría degradarla. Existen, sin embargo, algunos procesos patológicos, como la artritis reumatoide, que causan la destrucción de las membranas lisosomales, con la consecuente liberación de las enzimas y la lisis celular. 
12.  Enfermedad de Anderson-Fabry:Se hereda ligada al cromosoma X. La Por tanto, y en general, el varón presenta formas clínicas más graves de la enfermedad; sin embargo, la anulación funcional aleatoria de un cromosoma X en la mujer (fenómeno de lionización) hace que las mujeres puedan no sólo ser portadoras, sino también padecedoras de formas incluso graves.Es un trastorno hereditario póco común causado por un gene defectuoso en el organismo. Cuando una persona hereda el gene anormal que causa la enfermedad de Fabry, su cuerpo no puede producir suficientes cantidades de alfa-galactosidasa A o alfa-Gal. Alfa-Gal la cual es requerida para eliminar una substancia grasa llamada globotriosilceramida o Gl-3 en ciertas células del cuerpo.  

http://es.wikibooks.org/wiki/Enfermedades_metab%C3%B3licas_producidas_por_enzimas_defectuosas/Mucopolidosis
http://appel-peru.org/mucopolisacaridosis.html
http://appel-peru.org/www.medmol.es/glosario/100/
www.definicionesmedicas.com/concepto-de-lisosomas-en-pdf.html 
www.monografias.com