Eterofagia e Autofagia: Funzioni dei Lisosomi nella Cellula

Eterofagia

L'eterofagia è un processo mediante il quale la cellula introduce all'interno di grandi vacuoli, sia per fagocitosi sia per endocitosi, sostanze e particelle provenienti dall'esterno, come microrganismi, cellule morte, corpi estranei, ecc. Questo processo è svolto in particolare da cellule specializzate come macrofagi e leucociti.

La membrana plasmatica forma delle estensioni (pseudopodi) grazie all'azione di proteine come l'actina, la miosina e la chinasi PKC, che insieme spingono la particella verso l'interno della cellula, formando il fagosoma.

Successivamente, il fagosoma si fonde con i lisosomi primari o preesistenti, oppure con i lisosomi secondari (già coinvolti in un precedente processo digestivo), dando origine al fagolisosoma o eterofagolisosoma. All'interno di questa struttura, gli enzimi lisosomiali degradano il materiale introdotto.

Le vescicole di endocitosi, dopo aver perso il rivestimento di clatrina, si fondono con endosomi precoci, tardivi o esterni, e vengono riciclate, garantendo il mantenimento dei recettori di membrana. Il contenuto dei corpi multivescicolari si sposta verso il centro della cellula, dove si forma il compartimento endosomiale tardivo. La pompa protonica presente in questo compartimento favorisce la fusione con i lisosomi, dando origine a endolisosomi.

Funzioni dell'eterofagia

Nei diversi tipi cellulari, l'eterofagia svolge le seguenti funzioni:

1. Difesa: i leucociti distruggono e inghiottono microrganismi durante la risposta infiammatoria. Anche i macrofagi fagocitano microrganismi, cellule residue e corpi estranei, digerendoli.
2. Ricambio cellulare: cellule vecchie o difettose, come gli eritrociti che vivono circa 120 giorni, vengono fagocitate e riconosciute dai macrofagi della milza e di altri organi (fegato o midollo osseo).
3. Assorbimento proteico: le proteine plasmatiche che attraversano il filtro glomerulare (come l'albumina) vengono recuperate dalle cellule tubulari mediante endocitosi.
4. Catabolismo delle glicoproteine: le glicoproteine danneggiate vengono degradate dagli epatociti dopo essere state rimosse dalla circolazione.
5. Metabolismo del colesterolo: le LDL vengono catturate per endocitosi e, a livello lisosomiale, liberano colesterolo libero.
6. Secrezione dell'ormone tiroideo: le cellule follicolari della tiroide internalizzano frammenti di tireoglobulina tramite fagocitosi e, attraverso processi di digestione, liberano T3 e T4 (tiroxina, vero ormone tiroideo).
7. Processo ormonale: alcuni ormoni peptidici vengono catturati e degradati dai lisosomi.
8. Rinnovamento dei dischi ottici: i dischi dei fotorecettori vengono fagocitati dalle cellule dell'epitelio pigmentato della retina e processati dai lisosomi.

Autofagia

L'autofagia è un meccanismo mediante il quale la cellula degrada i propri organuli danneggiati o componenti citoplasmatici non più necessari. Questi elementi vengono racchiusi in una doppia membrana formando l'autofagosoma (lisosoma secondario). I lisosomi si fondono con questa vescicola e ne riversano il contenuto enzimatico, mentre la membrana interna si degrada progressivamente.

Funzioni dell'autofagia

1. Rinnovamento degli organuli: alcune cellule hanno un elevato tasso di rinnovamento degli organuli; ad esempio, nell'epatocita i mitocondri vengono sostituiti circa 15 volte nel corso della vita media della cellula, grazie all'autofagia.
2. Differenziazione: durante i processi di rimodellamento cellulare che accompagnano la differenziazione, l'autofagia permette di eliminare componenti non più necessari. Ad esempio, la cellula epiteliale che si differenzia in cheratinociti elimina alcune proteine non più utili.
3. Danni cellulari reversibili: alcuni agenti producono lesioni cellulari che danneggiano gli organuli; se il danno è reversibile, l'autofagia rimuove gli organuli danneggiati.
4. Turnover proteico: le proteine intracellulari danneggiate o non più funzionali vengono catturate da autofagosomi e fusi con i lisosomi lungo tutto il ciclo cellulare.

Condizioni di autofagia

In condizioni di carenza nutrizionale, la cellula può mantenersi per un certo tempo utilizzando le proprie sostanze e organuli come fonte di energia.

Crinofagia

La crinofagia è un meccanismo particolare di autofagia e di autolisi cellulare, in cui si rompono le membrane dei granuli di secrezione e gli enzimi lisosomiali vengono riversati nel citoplasma. Si verifica nelle cellule endocrine secretrici quando si produce un eccesso di secrezione di granuli. Secondo alcuni autori, si tratta di un meccanismo di autofagia; secondo altri, i granuli si fondono direttamente con i lisosomi.

Secrezione del contenuto lisosomiale all'esterno

Alcuni tipi cellulari sono in grado di rilasciare il contenuto lisosomiale nel mezzo extracellulare, dove gli enzimi idrolitici esercitano la loro funzione. Ad esempio:

1. Osteoclasti: sono cellule multinucleate che secernono contenuto lisosomiale nel mezzo extracellulare, favorendo la distruzione delle fibre di collagene e dei cristalli di idrossiapatite di calcio dell'osso. Questo meccanismo contribuisce al rimodellamento osseo e al controllo della calcemia tramite meccanismi ormonali.
2. Difesa: i globuli bianchi fagocitano microrganismi e, rilasciando enzimi lisosomiali nel fluido extracellulare, favoriscono il movimento dei polimorfonucleati verso il focolaio infiammatorio.
3. Fecondazione: nello spermatozoo, l'acrosoma è un lisosoma modificato che, al contatto con l'uovo, rilascia il proprio contenuto enzimatico nel mezzo, consentendo la penetrazione delle membrane ovulari. A sua volta, l'uovo, una volta fecondato, secerne i propri enzimi lisosomiali che distruggono i recettori per gli spermatozoi, prevenendo la polispermia.

Lisosomi come compartimenti di riserva

I lisosomi possono anche funzionare come deposito di sostanze di riserva. Questo accade in alcune piante, dove sono chiamati aleuroni.