Lizosomi so ključni celični vezikli celične razgradnje. Lizosomski katepsini pomagajo ohranjati homeostazo celičnega metabolizma tako, da sodelujejo pri razgradnji heterofagnega in avtofagnega materiala. Po ciljani destabilizaciji lizosomske membrane se katepsini sprostijo v citosol in sprožijo lizosomsko pot apoptoze s cepitvijo proteina Bid in razgradnjo anti-apoptotskih homologov Bcl-2. Tudi če apoptozo sprožimo z drugimi dražljaji, lahko kasneje pride do poškodbe lizosomske membrane in katepsini pomnožijo apoptotski signal. Nasprotno pa funkcionalna celovitost lizosomskih veziklov med apoptozo omogoča učinkovito avtofagijo, ki priskrbi celici dodatne vire energije in sproti odstranjuje poškodovane mitohondrije, ki tvorijo ROS, kar apoptozo zavira. Oviranje avtofagije prek preprečevanja funkcije lizosomov se preizkuša kot adjuvantni terapevtski pristop, ki bi celice senzibiliziral za snovi, ki sprožajo apoptozo. Destabilizacija lizosomskih membran z lizosomotropnimi detergenti se zdi obetavna strategija, saj ne le da onemogoči avtofagijo, ampak tudi pospeši apoptozo prek lizosomske poti. Biti pa moramo pozorni, saj so motnje avtofagije in razgradnje v lizosomih pri starajočih nevronih povezane s povečanjem oksidativnega stresa, ki je osnova degenerativnih sprememb. Sklepamo, da imajo lizosomi in lizosomski katepsini dvojno vlogo pri celični smrti.
COBISS.SI-ID: 25347879
Potencialno vlogo cisteinskih katepsinov pri apoptozi sproženi z ligandom faktorja tumorske nekroze TRAIL/Apo2L in CD95 (Fas/APO-1) smo proučevali na štirih različnih celičnih linijah: HeLa, Huh-7, Jurkat, in U-937. Celice izbranih linij se razlikujejo po vsebnosti katepsinov in se različno odzivajo na sprožitev apoptoze. Celična linija Jurkat se je izkazala kot najbolj občutljiva in je edina, ki je bila občutljiva na agonistično anti-APO1 protitelo. Za apoptozo je bila značilna aktivacija kaspaz ter poškodba mitohondrijev in lizosomov, čemur je sledil izpust katepsinov v citosol. Prisotnost katepsinov v citosolu smo ocenili na podlagi hidrolize substrata cisteinskih katepsinov benziloksikarbonil-Phe-Arg-7-amino-4-metilkumarina in z imunsko detekcijo katepsina B. Čeprav sta širokospektralni cisteinski inhibitor katepsinov, (2S, 3S)-trans-epoksisucinil-leukilamido-3-metil-butan etil ester, in selektivni inhibitor katepsina B, (2S, 3S)-3-propilkarbamoiloksiran- 2-karbonil]-l-isoleucil-l-prolin metilester, popolnoma zavrla katepsinsko aktivnost, nista preprečila apoptoze, njenega napredovanja in značilnih apoptotskih poškodb membran mitohondrijev in lizosomov. Tudi izpust katepsinov iz lizosomov v citosol nismo uspeli preprečiti. Povzeto, ti rezultati kažejo, da cisteinski katepsini niso potrebni pri apoptozi rakavih celic človeških celičnih linij, ki jo sprožata TRAIL in CD95. To pa ne izključuje dejstva, da lizosomi in cisteinski katepsini sodelujejo pri pomnožitvi signala (in ne pri začetni sprožitvi) apoptoze sprožene prek receptorjev smrti v določenih celičnih linijah pod drugačnimi pogoji od tukaj izbranih.
COBISS.SI-ID: 26316327
S stresom inducirano prezgodnje staranje (SIPS) endotelijskih celic (EC) odločilno prispeva k splošnemu nepravilnemu delovanju EC. Ena izmed nepravilnosti povezanih s SIPS je nepravilno delovanje lizosomov. V naši študiji smo preučevali vpliv različnih kardiovaskularnih dejavnikov tveganja na izražanje sirtuina 1 (SIRT1), SIPS in apoptozo ter določili vlogo SIRT1 pri zmanjšanju viabilnosti EC in matičnih endotelijskih celic (MEC). Naša dognanja so bila potrjena s poskusi na laboratorijskih miših z izbitim genom za endotelijski SIRT1. Učinke stresnih dejavnikov smo posnemali s sprožanjem prepustnosti lizosomalne membrane ali zaviranjem avtofagije ter jih preprečili z zaviralci katepsinov. Dokazali smo, da je SIRT1 eden ključnih substratov cisteinskih katepsinov B, S in L. Antioksidant/peroksinitritni lovilec, ebselen, je preprečil s stresom inducirano pomanjkanje SIRT1 in vpliv na avtofagijo s preprečevanjem okvar lizosomov. Na koncu lahko potrdimo osnovno idejo o »staranju matičnih celic«, ki naj bi bila posledica nepravilnega delovanja lizosomov pri razvoju SIPS povzročenega s proteolitično cepitvijo SIRT1 s katepsini, kar povezuje celični stres in apoptozo ter SIPS. Ebselen domnevno ščiti celovitost lizosomalne membrane, preprečuje cepitev SIRT1 s katepsini v MEC in zavira SIPS ter apoptotska celično smrt, vzbujeno s kardiovaskularnim stresnim dejavnikom. Predlagani mehanizem pomanjkanja SIRT1 med stresom je značilen pri pojavu SIPS v MEC.
COBISS.SI-ID: 25738023