Lysosom

Lysosom (e)  (von griech. lysis = Lösung, und  soma = Körper) sind 0,1–1,1 μm große, von einer einfachen Membran-umschlossene Organellen, die im Zytoplasma aller kernhaltigen Zellen nachweisbar sind. Die lysosomale Membran verfügt über eine spezifische Ausstattung. Auf der Innenseite dieser Biomembran sind die Membranproteine stark glykosyliert um das Zytosol vor den umschlossenen Enzymen zu schützen.

Die Lysosomen enthalten zahlreiche hydrolysierende Enzyme, wie Proteasen, Nukleasen und Lipasen. Diese erreichen nur im saurem Milieu (pH<5) eine hohe biologische Aktivität. Dadurch wird sicher gestellt, dass Enzyme, die aus beschädigten Lysosomen in das Zytosol gelangen, keine essenziellen zellulären Bestandteile abbauen können.

Im Zytoplasma verschmelzen die sog. primären Lysosomen mit endozytotischen Vesikeln oder Phagosomen zu sog. sekundären Lysosomen. In besonders großen Mengen finden sich Lysosome im Zytoplasma Antigen-präsentierender Zellen (Phagolysosome). Lysosome enthalten weiterhin verschiedene antimikrobiell wirksame Stoffe, sowie Bestandteile einiger Rezeptoren (neutrophile Granula).    

Abbau von Biopolymeren: Die wichtigste Funktion der Lysosomen besteht darin, zellfremde Biopolymere (Heterophagie) in ihre Monomere zu zersetzen. Lysosomen verdauen aber auch zelleigenes (Autophagie) Material, ein enzymatischer Prozess der bei der Apoptose umgesetzt wird. Eine weitere Aufgabe des Lysosoms besteht in der Speicherung und dem Abbau von Zellgiften. Indem die Lysosome die schädlichen Stoffe in ihren Vesikeln speichern kann eine unmittelbare toxische Wirkung auf die Zelle verhindert werden.

Lysosome und Medikamente: Weiterhin neigen schwache Basen, dies betrifft zahlreiche Medikamenten, zur Akkumulation in den sauren intrazellulären lysosomalen Kompartimenten. Dieser Mechanismus wird als "Lysosomotropie" bezeichnet. So liegt die Gewebekonzentration lysosomotroper Medikamente über ihrer eigentlichen Plasmakonzentration. Ihre Halbwertszeit im Gewebe ist höher als im Plasma. Beispiele hierfür sind Haloperidol, Levomepromazin oder Amantadin.

Lysosomale Speicherkrankheiten: Defekte lysosomaler Enzymfunktionen führen zu sog. lysosomalen Speicherkrankheiten von denen etwa 50 unterschiedliche Formen bekannt sind. Die bekanntesten sind M.Gaucher (E75.21), ein autosomal-rezessiver vererbter Mangel an Glukozerebrosidase,  M. Fabry (E75.2) ein X-chromosomal vererbter Mangel an alpha-Galaktosidase, M. Pompe, ein Defekt der sauren alpha-Glukosidase, M. Hurler, ein Defekt der alpha-Iduronisadase  u.a.  Bei allen lysosomalen Speicherkrankheiten kommt es zu einer Akkumulation von nicht mehr abbaubaren Makromolekülen (z.B. Glukozerebroside beim M. Gaucher) in den Lysosomen.

Lysosome und ANCA: Gegen einige der lysosomalen Enzyme von Leukozyten können Autoantikörper gebildet werden (s. ANCA). 

Lysosome und Störungen der Melaninpigmentierungen: Bei einigen seltenen Erkrankungen (Hermansky-Pudlak-Syndrom, Chediak-Higashi-Syndrom) sind mit Lysosomen verwandte Organellen z.B. in Thromboyzten, Makrophagen und Granuloyzten funktionsgestört. Gleichzeitig ist die Entstehung, der Transport oder der Transfer der mit den Lysosomen verwandten Melanosomen gestört (Albinoidismus).    

1. Luzio JP et al.(2014) The biogenesis of lysosomes  and lysosome-related organelles. Cold Spring Harb Perspect Biol 6:a016840.
2. Platt FM (2014) Sphingolipid lysosomal storage disorders. Nature 510(7503):68-75.
3. Sardiello M et al.(2009) A gene network regulating lysosomal biogenesis and function. Science. 325(5939):473-437.