Lisosomas

Los lisosomas son orgánulos celulares rodeados por una única membrana que contienen enzimas digestivas capaces de degradar casi todos los tipos de biomoléculas. Funcionan como el «sistema de reciclaje y de eliminación de residuos» de la célula eucariota: destruyen los materiales captados del exterior, los orgánulos viejos y las moléculas dañadas, y devuelven los componentes básicos para que la célula los reutilice.

¿Qué son los lisosomas?

El nombre procede del griego lysis («disolución») y soma («cuerpo»). Fueron descubiertos en la década de 1950 por el bioquímico belga Christian de Duve, quien los identificó al fraccionar células de hígado de rata y comprobar que ciertas enzimas ácidas estaban encerradas en partículas con membrana. Por este trabajo, De Duve compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1974 con Albert Claude y George Palade. Su tamaño suele oscilar entre 0,1 y 1 micrómetro, aunque varía según el tipo celular y el material que digieren.

Estructura

• Membrana lisosomal: una sola bicapa lipídica, protegida en su cara interna por proteínas muy glicosiladas que la resguardan de la autodigestión. Contiene bombas de protones (V-ATPasa) que acidifican el interior.
• Interior ácido: el pH ronda 4,5-5, frente a casi 7,2 del citosol. Las enzimas lisosomales funcionan en medio ácido, de modo que si se escaparan al citosol serían poco activas y causarían menos daño.
• Enzimas hidrolasas ácidas: hay unas 50 o más, entre ellas proteasas (catepsinas), nucleasas, lipasas, fosfatasas, sulfatasas y glicosidasas.

Formación de los lisosomas

Las enzimas lisosomales se sintetizan en los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso y pasan al aparato de Golgi. Allí se les añade una etiqueta química, la manosa-6-fosfato, que actúa como «dirección de entrega». Los receptores del trans-Golgi reconocen la etiqueta y las empaquetan en vesículas que llegan a los endosomas tardíos; estos van madurando y acidificándose hasta convertirse en lisosomas.

Funciones

Digestión intracelular (heterofagia)

Las sustancias captadas del exterior por endocitosis o fagocitosis quedan dentro de vesículas (endosomas, fagosomas) que se fusionan con los lisosomas. El resultado, el fagolisosoma, digiere el contenido. Es el mecanismo con el que los macrófagos y los neutrófilos destruyen bacterias.

Autofagia

La célula rodea con una membrana sus propios orgánulos viejos o dañados (por ejemplo, mitocondrias) y los lleva a los lisosomas para degradarlos. La autofagia mantiene la célula sana y ayuda a sobrevivir al ayuno, porque aporta nutrientes. El japonés Yoshinori Ohsumi recibió el Nobel de Fisiología o Medicina de 2016 por descubrir sus mecanismos.

Otras funciones

• Autólisis: destrucción de la propia célula tras la rotura de los lisosomas, importante en la muerte celular y en el desarrollo, como la reabsorción de la cola del renacuajo en la metamorfosis.
• Exocitosis lisosomal: liberación de enzimas fuera de la célula, por ejemplo en la reparación de la membrana o en la remodelación del hueso por los osteoclastos.
• Señalización: la superficie lisosomal participa en la detección de nutrientes y en la regulación del crecimiento celular.

Tipos de lisosomas

Enfermedades lisosomales

Cuando falta o falla una enzima lisosomal, su sustrato se acumula y daña los tejidos. Son las enfermedades de depósito lisosomal, la mayoría hereditarias y de transmisión recesiva. Algunos ejemplos:

• Enfermedad de Tay-Sachs: déficit de hexosaminidasa A; se acumula el gangliósido GM2 en las neuronas.
• Enfermedad de Gaucher: déficit de glucocerebrosidasa; acumulación de glucocerebrósidos, sobre todo en el bazo, el hígado y la médula ósea.
• Enfermedad de Pompe: déficit de alfa-glucosidasa ácida; acumulación de glucógeno en músculos.
• Enfermedad de Fabry: déficit de alfa-galactosidasa A; acumulación de glicoesfingolípidos.

Algunas disponen de terapia de sustitución enzimática, que consiste en administrar por vía intravenosa la enzima que falta. También se investigan terapias génicas.

Lisosomas en otros organismos

En las células animales los lisosomas son abundantes y característicos. En las células vegetales y de hongos, la vacuola cumple funciones equivalentes, aunque se hable de lisosomas de forma menos habitual. Los procariotas no tienen lisosomas, ya que carecen de orgánulos membranosos.

Preguntas frecuentes

Referencias

• Alberts, B. et al. Biología molecular de la célula. Omega.
• Lodish, H. et al. Biología celular y molecular. Editorial Médica Panamericana.
• De Duve, C. (1963). «The lysosome». Scientific American, 208(5), 64-72.