溶酶体与疾病
溶酶体在细胞内主要承担着消化分解的功能,因此在机体新陈代谢和免疫防御屏障调节中发挥着重要作用。然而,溶酶体生理功能过强或溶酶体酶溢到细胞质或组织间隙,会造成消耗自身物质、促进细胞衰老或引起细胞和组织自溶等“自杀”现象,严重者会导致疾病发生,如肾小球肾炎等。另外,某种溶酶体酶发生先天性缺陷,可能造成某种代谢产物堆积的贮积性疾病,如糖原贮积症(Ⅱ型)等。正是由于溶酶体具有这些特殊功能,使溶酶体与医学的研究领域备受人们关注。目前关于溶酶体的研究有了新的进展,不仅涉及溶酶体与疾病发生的关系,也包括利用溶酶体自身的作用探讨溶酶体与疾病的治疗。
(一)先天性溶酶体病
先天性溶酶体病(inborn lysosomal diseases)是指由于遗传因素导致溶酶体内某种溶酶缺乏,造成相应底物不能被消化而蓄积在溶酶体内而引起的代谢障碍性疾病,又称溶酶体贮积病(lysosomal storage diseases)。目前已知此类病有40余种,可分为糖原贮积症、脂沉积症(lipoidosis)、黏多糖贮积症(mucopolysaccharidosis,MPS)等几大类。
(1)糖原贮积症Ⅱ型
糖原贮积症Ⅱ型(glycogen storage disease typeⅡ)又称为Pompe病,是最早发现的溶酶体贮积症(lysosomal storage diseases,LSD)。该病是由于患者常染色体隐性基因缺陷,使肝细胞和肌细胞的溶酶体缺乏α-1-4-葡萄糖苷酶,导致摄入溶酶体的糖原无法分解而大量堆积,造成溶酶体过载,最后导致溶酶体膜破裂,其内含的各种水解酶溢出,产生细胞或组织的自溶。糖原贮积症Ⅱ型患者的主要临床表现为肌肉无力、心脏扩大、进行性循环和呼吸衰竭。据统计,该病多发生于婴儿,患者常于2岁内死亡。
(2)黏多糖贮积症
黏多糖贮积症是由于特定的糖苷酶或硫酸脂酶遗传性缺乏,使大量的黏多糖蓄积在次级溶酶体内而导致的代谢障碍性疾病。根据缺乏的酶的种类不同可分将MPS为七大类型,即MPSⅠ、MPSⅡ、MPSⅢ、MPSⅣ、MPSⅤ、MPSⅥ和MPSⅦ,其中MPSⅠ和MPSⅣ最常见且较具特征性,尤以MPSⅠ型最典型,它是MPS的原型。MPS主要累及全身的结缔组织,如皮肤、韧带、动脉、心瓣膜、肝肺等。黏多糖贮积症患者的主要临床表现为身材矮小、特殊面容、骨骼畸形、多器官受累、智力发育不全等,部分患者可有角膜混浊和肝脾肿大。MPS属于常染色体隐性遗传病(autosomal recessive disease),目前缺乏根治的方法,最有希望的治疗方法是特异性的酶替代治疗及基因治疗,二者可改善患者的临床表现以及生存情况。
(3)脂沉积症
脂沉积症是巨噬细胞和神经细胞的溶酶体由于缺乏神经鞘脂类代谢酶,使其相应的底物不能分解,贮积在次级溶酶体内,导致巨噬细胞和神经细胞受损而引起的疾病。脂沉积症多在脑、肝和肾组织中沉积脂类,所以患者易出现智力障碍、痉挛、肝脾肿大等临床症状。该疾病可通过测定白细胞、血清和尿等的各种溶酶体酶的活性进行酶学的诊断。脂沉积症是一类常染色体隐性遗传病,病种较多,主要有脑苷脂沉积病(cerebrosidosis)、神经鞘磷脂沉积病(sphingomyelin lipoidosis)及神经节苷脂沉积病。
脑苷脂沉积病又称Gaucher病,此病是由于巨噬细胞和脑神经细胞的溶酶体缺乏葡萄糖脑苷脂酶,导致大量的葡萄糖脑苷脂沉积在次级溶酶体内,引起巨噬细胞和脑神经细胞受损,巨噬细胞变成Gaucher细胞。该病患者的主要临床表现为肝、脾、淋巴结肿大,中枢神经系统的齿状核、基底神经节、黑质及脑干网状系统发生变性和萎缩。(https://www.daowen.com)
神经鞘磷脂沉积病又称Niemann-Pick病,是一种常染色体隐性遗传病。该病是由于巨噬细胞或神经细胞中溶酶体缺乏神经鞘磷脂酶,导致神经鞘磷脂底物蓄积在溶酶体中,引起细胞变性肿胀,形成泡沫细胞,从而导致神经系统损伤的疾病。该病患者的主要临床表现为重度神经运动障碍,视网膜樱桃红斑,肝、脾肿大,骨髓有泡沫细胞。
泰-萨克斯病(Tay-Sachs disease)旧称家族性黑矇性痴呆,是由于患者缺乏氨基己糖苷酶A,阻断了GM2神经节苷脂的代谢,使得脂质在GM2神经节细胞中大量累积,引起的严重的神经系统损害性疾病。该病患者的主要临床表现为渐进性失明、痴呆和瘫痪。
(二)溶酶体膜稳定性异常疾病
(1)硅沉着病
硅沉着病(矽肺)是一种与溶酶体膜受损导致溶酶体酶释放有关的常见职业病,其发病机制是肺吸入含二氧化硅的粉尘后,粉尘被肺组织中的巨噬细胞吞噬,形成吞噬小体,进而与初级溶酶体融合为吞噬性溶酶体。二氧化硅在吞噬溶酶体内因无法消化而积聚形成硅酸,以非共价键与溶酶体膜受体或膜上的阳离子结合,影响到膜的稳定性,使得溶酶体酶和矽酸分子外泄,造成巨噬细胞自溶。一方面,外泄的溶酶体酶消化和溶解周围的组织细胞;另一方面,释放出的不能被消化分解的二氧化硅又被巨噬细胞所吞噬,重复上述过程。结果成纤维细胞增生并分泌大量胶原物质,造成肺组织纤维化,降低肺的弹性,引起肺功能障碍甚至丧失。
(2)类风湿性关节炎
类风湿性关节炎(RA)发病率高,其发病机制目前尚不清楚。有研究发现,RA发病期间可见到关节骨膜组织出现炎症变化和关节软骨细胞被破坏的现象,有人认为是溶酶体膜稳定性降低导致溶酶溢出所致。吲哚美辛有稳定溶酶体膜的作用,因此可用于治疗该病。
(三)溶酶体与肿瘤的发生
肿瘤产生的机制相当复杂,可能与溶酶体有关。有研究发现,某些致癌物质可诱导溶酶体水解酶的释放,直接损伤核膜及DNA,参与细胞癌变的过程。