Lisosomi: Struttura, Funzioni e Ruolo Cruciale nella Salute Cellulare

Introduzione ai Lisosomi

I Lisosomi sono un insieme di strutture la cui funzione è digerire e lisare materiali catturati e sostanze di scarto. Queste strutture potrebbero essere considerate il sistema digerente della cellula. Le vescicole citoplasmatiche mostrano un grande polimorfismo, circondate da una singola membrana e da una matrice granulare, densa ed eterogenea. Agiscono come vacuoli digestivi e sono presenti in tutte le cellule eucariotiche. Il contenuto dei lisosomi ha un pH acido. L'insieme di enzimi presente è variabile e dipende dalla specializzazione funzionale di ogni cellula. Per l'identificazione, i criteri morfologici non sono sufficienti, ma devono includere marcatori di membrana (LAMP-1 e LAMP-2) o marcatori del contenuto lisosomiale (es. Catepsina L).

Composizione dei Lisosomi

La frazione lipidica è composta principalmente da fosfolipidi. Lo strato proteico interno contiene circa trenta proteine differenti con un peso molecolare (Mw) di 2-20 kD, oltre a glicoproteine. Sono presenti anche glicoproteine transmembrana con attività enzimatica, come la fosfatasi acida. La membrana dei lisosomi contiene LAMP-1 e LAMP-2, marcatori lisosomiali specifici.

Funzioni dei Lisosomi

Eterofagia

Consiste nella degradazione di prodotti catturati dalla cellula, sia tramite fagocitosi che endocitosi. I fagosomi sono vacuoli che si formano a seguito della fagocitosi, attraverso la quale macrofagi e leucociti internalizzano corpi estranei o frammenti di cellule necrotiche. A seconda del tipo di cellula, i lisosomi svolgono le seguenti funzioni:

• Difesa
• Turnover cellulare
• Assorbimento di proteine
• Catabolismo di glicoproteine
• Catabolismo del colesterolo
• Secrezione di ormoni tiroidei
• Elaborazione ormonale
• Rinnovamento dei dischi ottici

Autofagia

È un meccanismo attraverso cui la cellula si libera di organelli danneggiati, inutili o presenti in proporzioni eccessive. A seconda del tipo di cellula, i lisosomi svolgono le seguenti funzioni:

• Rinnovamento di organelli
• Differenziazione
• Gestione del danno cellulare reversibile
• Turnover proteico
• Adattamento al digiuno cellulare

Crinofagia

È un meccanismo speciale di autofagia che si verifica nelle cellule endocrine secretorie, come quelle della ghiandola pituitaria, quando vi è un eccesso di granuli di secrezione. Viene effettuata attraverso il meccanismo di autofagia o tramite la fusione diretta dei granuli con i lisosomi.

Esocitosi Lisosomiale (Scarico del Contenuto verso l'Esterno)

Alcuni tipi di cellule sono in grado di secernere il contenuto lisosomiale nel mezzo extracellulare, dove gli enzimi idrolitici esercitano la loro funzione. Esempi includono:

• Osteoclasti (nel tessuto osseo): rilasciano enzimi per il rimodellamento osseo.
• Difesa: I globuli bianchi, ad esempio, hanno la proprietà di secernere enzimi lisosomiali.
• Fecondazione: L'acrosoma degli spermatozoi è essenzialmente un lisosoma modificato. Il suo contenuto viene riversato a contatto con l'ovulo, favorendo il passaggio dello spermatozoo attraverso le membrane ovulari, grazie alla degradazione di queste ultime. Una volta fecondato, l'ovulo rilascia i suoi enzimi, causando la distruzione dei recettori e impedendo l'ingresso di ulteriori spermatozoi.

Conservazione

Gli organelli lisosomiali possono anche immagazzinare materiali. Ciò si verifica, ad esempio, nelle cellule di aleurone di alcune piante.

Patobiologie dei Lisosomi

Patobiologie Congenite

La membrana, il contenuto o la funzione dei lisosomi possono essere alterati. Esempi di malattie congenite includono:

• Malattia di Chédiak-Higashi
• Malattia da accumulo di cellule I-cell (Mucolipidosi II)
• Malattie da accumulo lisosomiale (Tesaurismosi): Le manifestazioni cliniche includono dispnea, tachipnea e tosse, spesso associate a problemi cardiaci. La morte può verificarsi entro il primo anno di vita. Dal punto di vista anatomico, si rilevano cardiomegalia, epatomegalia (a volte), ipertrofia, ipotonia muscolare e macroglossia.

Patobiologie Acquisite

Esempi di condizioni acquisite che possono influenzare i lisosomi includono:

• Pneumoconiosi
• Gotta
• Compromissione della funzione: Un gruppo di microrganismi che entrano nella cellula può alterare il normale funzionamento del complesso lisosomiale.