Citologia e Istologia - Appunti

I LISOSOMI

Sono organelli citoplasmatici delimitati da una membrana (fanno parte del sistema vacuolare)

perché contengono elevata concentrazione di enzimi digestivi (o litici) che svolgono la loro azione

digestiva (con 40-50 enzimi identificati) solo a valori di pH bassi (intorno a 5). Questi lisosomi

sono organelli che sono il sito specifico della digestione generalmente intracellulare e presiedono

processo di turnover (ricambio) dei componenti cellulari (ciò che digeriscono è reso nuovamente

disponibile alla cellula), per questo è fondamentale la sua importanza.

Furono scoperti tardi perché non si sapeva che cosa fossero potevano essere fatti degli omogenati in

cui i lisosomi non si rompevano la cellula aveva pH intorno a 7,3 ma se nell’omogenato si

rompevano i lisosomi il pH si abbassava e non si capiva il perché di questo abbassamento. Si è poi

scoperto che esistevano i lisosomi contenenti enzimi litici a pH basso e pertanto si potevano

riconoscere i lisosomi facendoli rompere in un mezzo ipotonico che li faceva scoppiare.

Morfologia e peculiarità dei lisosomi

I lisosomi sono vescicole che possiamo vedere al microscopio ottico se sono grandi (da 0,2 al

micron). Però non possiamo riconoscerli perché si tratta di vescicole variamente opache agli

elettroni, non possiamo da un punto di vista morfologico riconoscerli e allora si fanno alcune

reazioni enzimatiche specifiche ovvero si mettono dei substrati, che sono quelli su cui agiscono gli

enzimi dei lisosomi, insieme ai lisosomi. Quindi l’unica maniera per identificare i lisosomi è

utilizzare un substrato che ci consenta di riconoscere un determinato enzima lisosomiale (in genere

si usa la reazione della fosfatasi acida).

I lisosomi Contengono una quantità ampia di enzimi, più di 50 riconosciuti (nucleasi per acidi

nucleici, proteasi, glicosidasi, lipasi, fosfatasi (per i gruppi fosforici), fosfolipasi per i fosfolipidi…)

perché questi enzimi possano agire il pH deve essere basso.

La membrana dei lisosomi oltre a essere resistente ai propri enzimi possiede delle pompe

protoniche che fanno trasporto attivo dell’idrogeno all’interno del lisosoma finché il pH si abbassa

e gli enzimi diventano attivi (il pH scende dunque a 5).

I lisosomi si trovano in quasi tutte le cellule ad eccezione dei globuli rossi che non hanno né nucleo

né organelli. Saranno abbondanti in cellule che devono digerire il loro materiale e digeriscono

batteri o cellule morte (come i neutrofili granulociti, monociti, macrofagi che inglobano i corpi

estranei e in cellule secernenti che possono incappare in una secrezione sovrabbondante il cui

eccesso va ri-digerito).

La formazione di un lisosoma 28

Per vedere come si forma un lisosoma i cui enzimi siano attivi cioè abbiano per poter agire un pH

basso dobbiamo tener presente che la cellula attraverso la sua membrana plasmatica introduce

mediante endocitosi delle sostanze e:

1. poniamo che abbia introdotto qualcosa che la cellula deve o digerire o digerire per utilizzare

o altro e mediante l’endocitosi si forma un endosoma (corpo introdotto nella cellula) in un

punto ben preciso. Questo endosoma può avere un contenuto che era legato ai recettori.

2. Torniamo al Golgi dove abbiamo visto che nella regione TRANS si formano queste

vescicole idrolasiche (rivestite da clatrina anche loro) e che contengono gli enzimi litici col

mannosio-6-fosfato che li lega al recettore.

3. L’endosoma ha un pH prima intorno a 7 poi man mano che si è liberato di quanto non serve

più (ad es. i recettori il pH si abbassa ma non è sufficiente per stimolare la formazione degli

enzimi contenuti nelle vescicole idrolasiche). L’endosoma intanto viene portato nella

regione più vicina al TRANS-Golgi (dove ci sono le vescicole idrolasiche).

4. Le vescicole idrolasiche si fondono all’endosoma che chiamiamo ora endosoma tardivo

perché è una evoluzione di quello che si è formato più precocemente (endosoma precoce -

dopo l’ingresso nella membrana plasmatica). Le vescicole idrolasiche hanno ancora un pH

pari a 7 quindi i loro enzimi non possono ancora agire.

5. L’endosoma e le vescicole idrolasiche fuse ricevono dalla regione TRANS-Golgi delle

vescicole che hanno delle membrane che contengono le pompe protoniche e anche queste

vescicole vanno a fondersi all’endosoma.

6. Le pompe protoniche abbassano il pH, gli enzimi idrolitici si staccano dai loro recettori per

abbassamento del pH, i recettori vengono rispediti al TRANS-Golgi (nell’ottica

dell’economia cellulare c’è sempre il riciclo-recupero) perché non servono più e gli enzimi

che sono liberi nell’interno di questa nuova vescicola possono svolgere la loro azione litica

perché il pH grazie alle pompe protoniche si è abbassato ed ha raggiunto un valore attorno a

5.

In breve cosa avviene: il lisosoma è un organello con enzimi funzionanti a pH basso quindi è il

risultato della fusione delle vescicole idrolasiche con un endosoma tardivo che viene attivato grazie

alla fusione con le pompe protoniche che ne abbassano il pH.

Il lisosoma avrà forma, dimensioni e contenuto variabile a seconda del materiale con cui verrà a

contatto. (da notare in figura una vescicolina di forma irregolare)

Digestione di materiale esogeno ed endogeno

Questi processi attivi di digestione possono essere svolti nei confronti materiali di provenienza

esogena e materiali di provenienza endogena.

• Eterofagolisosoma: esogena (batterio) introdotto per fagocitosi nella cellula. Il materiale da

digerire si chiama fagosoma , quando il lisosoma si attacca al fagosoma si forma il

fagolisosoma.

• Autofagolisosoma: esiste anche la capacità digestiva di tutte le cellule nei confronti delle

parti vecchie della cellula (materiale endogeno). Se il lisosoma digerisce il materiale

endogeno si forma dalla fusione del lisosoma col materiale endogeno l’autofagolisosoma.

I monociti avranno tanti eterofagolisosomi in atto, mentre altre autofagolisosomi.

Esempi di autofagia

• il reticolo liscio ha una funzione di detossicazione (se uno assume tanti barbiturici il REL si

ipertrofizza per eliminare (detossicare) il materiale che avrebbe funzione tossica per

l’organismo) se diminuiscono i barbiturici la parte di REL in eccesso viene eliminata per

autofagia (per esempio nelle cellule del fegato dove avviene prevalentemente la

detossicazione).

• Nei casi di digiuno prolungato le cellule digeriscono alcuni componenti cellulari per ottenere

materiali. 29

• Autofagia diventa crinofagia in cellule secernenti del materiale prodotto in eccesso.

• Anche in cellule epiteliali della prostata dopo la castrazione nel maschio c’è autofagia.

I lisosomi hanno forma, aspetto e dimensioni variabili. A seconda del substrato su cui hanno

lavorato avranno aspetto morfologico differente.

Materiale non digerito e digestione esterna

Se la digestione prevede la metabolizzazione ciò che può essere metabolizzato e digerito la cellula

lo rilascia nel citosol e lo riutilizza. Il materiale digerito è digerito nell’ottica dell’economia

cellulare per essere riutilizzato.

Ci sono casi in cui il materiale non viene completamente digerito. Questo materiale rimane chiuso

nei lisosomi formando i cosiddetti corpi residui (residui che il lisosoma stesso non può più digerire

(evidente nelle cellule che invecchiano (neuroni in cui si chiamano lipofuscine che sono anche un

pigmento perché hanno colore giallastro)) altrimenti è possibile che materiale non digerito la cellula

lo espella (alla base di alcune patologie avviene questo processo di espulsione).

La digestione avviene all’interno della cellula, ci sono però normalmente dei processi digestivi che

avvengono all’esterno della cellula:

• gli spermatozoi con il lisosoma acrosoma che ha contenuto litico preciso che si rompe

quando raggiunge cellula uovo da fecondare, questi enzimi fanno un canale per lo

spermatozoo.

• gli osteoclasti e condroclasti hanno enzimi litici che riversano enzimi all’esterno per digerire

quanto sta loro attorno.

• la cellula fecondata che deve impiantarsi nell’utero materno: un componente dell’uovo

emana enzimi litici che erodono parete utero su cui si impianta.

• Anche in embriogenesi ci sono cellule che vengono digerite per far spazio ad altre (cellule o

organi embrionali).

Importanza degli enzimi lisosomiali

C’è una vasta serie di patologie legata alla mancata formazione di alcuni di questi enzimi (se

geneticamente non si forma uno o più enzimi dei lisosomi la cellula accumula un certo materiale

non potendolo digerire e ciò può portare a morte (ad esempio accumulo di glicolipidi).

• Ci sono tipi di patologie come tesaurismosi (tesaurizzati = accumulati). I lisosomi stessi

sono quindi determinanti nella funzionalità cellulare.

• I lisosomi possono tenere o buttare all’esterno materie, la silicosi malattia del lavoro che

butta carbone fuori da cellule. Cambia composizione cellule che impedisce respirazione per

cui fondamentale lisosoma.

• Ci sono tumori che rendono fragile membrana lisosomiale. Digerita parete cellulare e

diffusione degli enzimi metastatizzando varie cellule.

• Anche la gotta è legata al malfunzionamento dei lisosomi.

I PEROSSISOMI

Hanno forma sferica come lisosomi , sono presenti in tutte le cellule, sono vescicole delimitate da

membrana con contenuto finemente granulare con diametro 0,3-0,8 micron con certa variabilità con

membrana più sottile rispetto ai lisosomi e aspetto un po’ diverso. Hanno enzimi ossidasi che fanno

reazioni ossidative: (agiscono attaccando dell’ossigeno molecolare ad un substrato organico

cosicché si ottiene un residuo organico e soprattutto del perossido di idrogeno H2O2 (RH2 + O2 ->

R + H2O2).

Ma il perossido di idrogeno molto tossico perché danneggia alcuni costituenti cellulari. Per questo i

perossisomi hanno l’enzima catalasi che scinde il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno 30

molecolare (H2O2 -> H2O + O2). Quasi la metà dell’alcool etilico viene ossidato a livello dei

perossisomi e poi con catalasi il perossido di idrogeno viene convertito in acqua e idrogeno

(detossicazione di questa reazione specifica). Fanno anche ossidazioni di acidi grassi.

Dove e come si formano i perossisomi?

Ossidasi e catalasi si formano sui polisomi liberi presenti nel citosol che pertanto non passeranno

nel Golgi ma per arrivare ai perossisomi hanno piccola sequenza di riconoscimento che li fa

riconoscere dai recettori della membrana presente sui perossisomi che li fa internalizzare

Si pensa che un perossisoma si forma da un perossisoma preesistente che si ingrandisce, si

arricchisce di enzimi e poi si divide in due perossisomi p