溶酶体与疾病
2.先天性溶酶体疾病(溶酶体贮积症)
溶酶体中酸性水解酶的合成,象其它蛋白质的生物合成过程一样, 是由基因决定的,当基因突变引起酶蛋白合成障阻时,可造成溶 酶体酶缺乏。机体由于基因缺陷,可使溶酶体中缺少某种水解酶, 致使相应作用物不能降解而积蓄在溶酶体中,造成细胞代谢障阻, 形成溶酶体贮积病。其主要的病理表现为有关脏器(肝、肾、心肌、 骨骼肌)中溶酶体过载,即细胞摄入过多或不能消化的物质,或因 溶酶体酶活性降低,以及机体的年龄增长,从而在细胞内出现大 量溶酶体蓄积造成过载。目前已知这类疾病达40余种,国内可检 测的有30多种。
内体
自噬体 分泌颗粒
自噬溶酶体
酶 体
分泌溶酶体
残余小体
溶酶体的功能
消化营养保护作用 对细胞内吞物质的消化 对细胞自身物质的消化 参与机体组织器官的变态和退化 参与受精作用 参与激素的合成
溶酶体有关的疾病
先天性溶酶体疾病 (溶酶体贮积症)
溶酶体与癌
溶酶体与休克
与溶酶体膜失常有 关的疾病
2.先天性溶酶体疾病(溶酶体贮积症)
台-萨氏综合征(Tay-Sachs diesease):要叫黑蒙性家族痴呆症,溶酶 体缺少氨基已糖酯酶A(β-N-hexosaminidase),导致神经节甘脂GM2 积累(图 6-30 ),影响细胞功能,造成精神痴呆, 2~6 岁死亡。患者表 现为渐进性失明、病呆和瘫痪,该病主要出现在犹太人群中。 II型糖原累积病(Pompe病或称庞贝氏病):溶酶体缺乏α-1,4-葡萄糖 苷酶,糖原在溶酶体中积累,导致心、肝、舌肿大和骨骼肌无力。属常 染色体缺陷性遗传病,患者多为小孩,常在两周岁以前死亡。 戈谢病(Gaucher 病):又称脑苷脂沉积病,是巨噬细胞和脑神经细胞 的溶酶体缺乏β- 葡萄糖苷酶造成的。大量的葡萄糖脑苷脂沉积在这些细 胞溶酶体内,巨噬细胞变成戈谢细胞,患者的肝、脾、淋巴结等肿大, 中枢神经系统发生退行性变化,常在1 岁内死亡。 细胞内含物病(inclusion-cell disease,I-cell disease):一种更严重的 贮积症,是N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶单基因突变引起的。由于基因突变, 高尔基体中加工的溶酶体前酶上不能形成 M6P分选信号,酶被运出细胞 (default pathway)。这类病人成纤维细胞的溶酶体中没有水解酶,导 致底物在溶酶体中大量贮积,形成所谓的“包涵体(inclusion )”。另 外这类病人肝细胞中有正常的溶酶体,说明溶酶体形成还具有 M6P之外 的途径
1.与溶酶体膜失常有关的疾病
矽肺(石棉沉着病) 类风湿关节炎
痛风
类风湿关节炎(RA)
类风湿关节炎(RA)是一种慢性的、以炎性滑膜炎为主的系统性 疾病。其特征是手、足小关节的多关节、对称性、侵袭性关节炎 症,经常伴有关节外器官受累及血清类风湿因子阳性,可以导致 关节畸形及功能丧失。虽然该疾病的病因尚不清楚,但是其表现 出的关节骨膜的炎症变化以及关节软骨细胞的腐蚀已被认为是细 胞内溶酶体的局部释放所致。
类风湿性因子——巨球蛋白IgM(类风湿因子是由于感染因子(细菌、病毒等) 引起体内产生的以变性 IgG (一种抗体)为抗原的一种抗体,故又称抗抗体。 常见的类风湿因子有I gM型、IgG型IgA型和IgE型。人体内普遍存在着类风湿 因子,并起着一定的生理作用。) ↓ IgM-IgG免疫复合物(在RA疾病早期甚至确诊前即可在患者体内检测到循环免 疫复合物,其主要成分是RF和IgM分子,免疫复合物是参与RA发病机制的重 要环节,IgM-IgG 免疫复合物,可以增强后者激活补体的能力及促进炎症细 胞因子) ↓ 补体激活(补体可被抗原—抗体复合物或其他途径激活,产生 溶细胞、炎 症反应以及促进巨噬细胞的吞噬等多种功能,补体会对其粘附的细胞产生溶 解作用,使细胞内容物外溢,包括许多溶酶体酶,从而破坏关节软骨。) ↓ 细胞内溶酶体酶外逸 ↓ 关节组织的破坏及炎症
溶 酶 体 的 类 型
初级溶 自噬体 酶体 初级溶 吞饮小泡 酶体
吞噬体
自噬性溶酶体
异噬性溶酶体
次级溶酶体
初级溶酶体 (primary lysosome)
不含底物,仅含 酸性水解酶
次级溶酶体 含活性水解酶与 (Secondary lysosome) 底物
终末溶酶体 (Residual body)
含残留底物
溶酶体的产生
来自ER的水解酶前体在GC顺面磷酸化,形成具有M-6-P标记的水 解酶,至反面与受体结合,出芽形成囊泡,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ含M-6-P标记的水 解酶及其受体。与内体融合,酶与受体分离,受体再循环,酶的 磷酸被去除,形成成熟的水解酶。
吞
吞噬体
吞饮体
异噬溶酶体
噬 性 溶
异噬作用 内体性溶酶体 自噬作用
4.溶酶体与癌症
坏的一面 致癌物质引起细胞分裂调节机能的障阻及染色体畸变,可能与溶 酶体释放水解酶的作用有关; 某些影响溶酶体膜通透性的物质,如巴豆油,某些去垢剂、高压 氧等,是促进致癌作用的辅助因子,也能引发细胞的异常分裂; 在核膜残缺的情况下,核膜对核的保护丧失,溶酶体可以溶解染 色质,而引起细胞突变; 溶酶体代谢过程中的某些产物是肿瘤细胞增殖的物质基础; 致癌物质进入细胞,在与染色体整合之前,总是先贮存在溶酶体 中,这已为放射自显影所证实。
4.溶酶体与癌症
癌症
在医学上,癌是指起源于上皮组织的恶性肿瘤,是恶性肿瘤中最 常见的一类。相对应的,起源于间叶组织的恶性肿瘤统称为肉瘤。 有少数恶性肿瘤不按上述原则命名,如肾母细胞瘤、恶性畸胎瘤 等。一般人们所说的“癌症”习惯上泛指所有恶性肿瘤。 肿瘤是机体在各种致瘤因素作用下,局部组织的细胞在基因水平 上失去对其生长的正常调控导致异常增生与分化而形成的新生物。 新生物一旦形成,不因病因消除而停止生长,他的生长不受正常 机体生理调节,而是破坏正常组织与器官,这一点在恶性肿瘤尤 其明显。与良性肿瘤相比,恶性肿瘤生长速度快,呈浸润性生长, 易发生出血、坏死、溃疡等,并常有远处转移,造成人体消瘦、 无力、贫血、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损等,最终 造成患者死亡。
3.溶酶体与休克
溶酶体含有多种水解酶,如组织蛋白酶、多肽酶、磷酸酶等,但 在未释放之前都处于无活性状态。一旦释放出来后,它们即转为 活性状态而可溶解和消化细胞内、外的各种大分子物质,尤其是 蛋白类物质。已证明,休克早期,肝、脾、肠等细胞即出现溶酶 体肿大,颗粒丧失和酶释放增加;内毒素休克动物血液和淋巴中 水解酶浓度增高,且与休克严重程度呈正相关。给动物注射溶酶 体或溶酶体酶,可产生类似休克的各种病理生理改变。
4.溶酶体与癌症
好的一面
溶酶体可能成为将来抗肿瘤治疗的作用靶点
以溶酶体组织蛋白酶为目标,通过药物抑制剂, 基因敲除等方法,根据肿瘤细胞类型和死亡刺 激的不同减少或增加其表达,从而达到一致肿 瘤的目的
以溶酶体本身为标靶,通过一系列方法使溶酶 体膜不稳定,从而杀死肿瘤细胞
3.溶酶体与休克
休 克 时 导 致 溶 酶 体 破 裂 的 主 要 原 因 是 : ① 组织的缺血、缺氧、酸中毒以及内毒素对溶酶体膜的直接破坏; ② 氧 自 由 基 对 溶 酶 体 膜 磷 脂 的 过 氧 化 作 用 ; ③ 血浆补体被激活产生C5a,后者可剌激中性粒细胞释放溶酶体 酶。
释放的溶酶体酶又可通过多种途径参与休克的发生、发展和细胞的 损 害 , 例 如 : a. 释放的组织蛋白酶使蛋白质水解,这不但可以破坏蛋白酶的活 性,甚至还可使细胞自溶坏死,而且所产生的多肽类活性物质, 还 能 加 重 微 循 环 障 碍 ; b . 破 坏 生 物 膜 的 完 性 ; c. 直接损害血管内皮和血管平滑肌细胞,从而导致血液外渗、出 血 和 血 小 板 的 粘 附 、 聚 集 以 及 D I C 形 成 ; d. 激活补体系统产生C5a,后者再进一步促使溶酶体酶的释放。
溶酶体与疾病
溶酶体
溶酶体的基本知识
由一层单位膜组成,形态大小不同,多为圆形或卵圆形。 不同的溶酶体所含溶酶不同。酶的种类已发现有60多种, 可分六大类:蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、 溶菌酶。其中酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。 溶酶体中的酶都属酸性水解酶,其最适pH为5左右 pH7左右时酶失活。 溶酶体膜上具有H+——ATP 酶,可 将胞质中的 H +泵入溶酶体。(V型-质子泵) 溶酶体膜蛋白(IgpA、IgpB)在溶酶体腔面极高度糖基化, 可保护溶酶体膜免受溶酶体内蛋白酶的消化。