LISI CELLULARE: PROCESSO, CAUSE E TIPI - BIOLOGIA - 2025

La lisi cellulare è il processo mediante il quale una cellula si disintegra o viene distrutta dalla rottura della membrana plasmatica e / o della parete cellulare. Etimologicamente parlando, la parola "lysis" deriva dal greco λύσις (leggi "Lúsis") che significa "allentamento", "indebolimento", "interruzione" o "diminuzione" (dall'inglese allentamento).

Il risultato della lisi di una o più cellule è noto come "lisato", termine ampiamente utilizzato in biologia sperimentale per riferirsi alla miscela della membrana plasmatica "rotta" e di tutti i componenti citosolici che vengono rilasciati dopo detta rottura.

Ciclo di vita di un virus batteriofago (Fonte: Phage2.JPG: Lavoro derivativo Suly12: DZadventiste tramite Wikimedia Commons)

La lisi cellulare è un normale processo che può avvenire in diversi contesti ed è stato ampiamente studiato in relazione alle invasioni batteriche e all '"attacco" enzimatico da parte di proteine ​​come il lisozima, per esempio.

Sperimentalmente è uno dei primi passi per studiare un qualsiasi elemento intracellulare o di membrana, per il quale esistono molte tecniche differenti, la cui base varia a seconda dello scopo dello studio.

Processi

Il processo di lisi dipende principalmente dal tipo di cellula considerata. Per le cellule vegetali, fungine e batteriche, ad esempio, questo inizia con la disintegrazione della parete cellulare.

Per le cellule animali e / o protoplasti di cellule vegetali o batteriche (cellula senza parete cellulare, solo membrana plasmatica e citosol), il processo litico si verifica generalmente quando l'integrità della membrana plasmatica è compromessa, rilasciando così contenuto cellulare nell'ambiente extracellulare.

La rottura della membrana cellulare può essere causata da enzimi, detergenti, tossine, da onde ultrasoniche ad alta frequenza o da processi meccanici o fisici, tra gli altri.

Le cause

La lisi cellulare può verificarsi in risposta a diverse condizioni ambientali, nonché a fattori endogeni o segnali specifici.

In molti batteri, ad esempio, la lisi cellulare può verificarsi dopo l'infezione con alcune specie di virus noti come "fagi" o "batteriofagi", nel cui ciclo di vita possono utilizzare il macchinario di replicazione batterica per moltiplicarsi e produrre enzimi litici che promuovono la "distruzione" della cellula.

Altre cellule possono subire lisi per la presenza di tossine secrete da qualche patogeno e, in un tessuto animale o vegetale, ad esempio, alcune cellule possono essere lisate grazie a vari processi di segnalazione che terminano con il rilascio di contenuto cellulare nell'ambiente circostante (necrosi ).

Tipi di lisi

In letteratura si fa riferimento a diversi tipi di lisi. Alcuni autori li classificano in base allo “stimolo” o fattore scatenante, mentre altri li classificano in base al tipo di cellula liscia.

Secondo il meccanismo che opera per ottenere la disintegrazione di una cellula, sono state definite la lisi osmotica, la lisi chimica, la lisi meccanica e la lisi enzimatica. Tuttavia, questi tipi sono stati appositamente definiti dal punto di vista sperimentale, in modo che la loro descrizione obbedisca a tecniche diverse, piuttosto che a processi naturali.

Per quanto riguarda il tipo di cellula che viene lisata, tuttavia, molti autori hanno coniato termini come "oncolisi", "plasmolisi", "citolisi", "emolisi", ecc.

L'oncolisi si riferisce alla lisi delle cellule tumorali o tumorali, mediante metodi chimici o fisici (trattamenti medici) o mediante infezione da un ceppo di virus in grado di abbattere le cellule. La plasmolisi, invece, si riferisce a un fenomeno che si verifica nelle cellule vegetali quando vengono sottoposte a soluzioni ipertoniche, con le quali l'acqua al loro interno esce dalla cellula.

Plasmolisi delle cellule vegetali (Fonte: CNX OpenStax tramite Wikimedia Commons)

Infine, l'emolisi è il processo mediante il quale le cellule oi globuli rossi vengono lisati, tra gli altri, da enzimi specifici (emolisine), dalla presenza di tossine prodotte da agenti patogeni o da esercizio fisico ad alta intensità.

Lisi osmotica

La lisi osmotica o "citolisi" è la rottura della membrana plasmatica dovuta a un flusso eccessivo di acqua dal mezzo extracellulare al citosol.

Questo tipo di lisi è abbastanza comune nelle cellule animali. Il motivo è che mancano di una parete cellulare come quelle delle cellule vegetali, funghi o batteri, che li aiuta a controllare il volume cellulare dopo l'ingresso di liquidi a causa delle differenze osmotiche tra il citosol e l'ambiente circostante.

Quando una cellula animale si trova di fronte a una soluzione ipotonica (a causa di fluttuazioni ambientali o in condizioni sperimentali), si gonfiano, il che può terminare con la loro lisi. Una soluzione ipotonica è quella che presenta, rispetto all'interno della cellula, una minore concentrazione di soluti, per cui l'acqua tende ad "entrare" nella cellula, ricercando il suo equilibrio idrico.

Nella biologia sperimentale la lisi osmotica o "shock" viene regolarmente impiegata per rompere le cellule al fine di analizzarne i componenti interni, in particolare le proteine ​​citosoliche, gli acidi nucleici, ecc.

Lisi chimica

La lisi chimica è quella mediante la quale la membrana cellulare viene rotta o disintegrata dall'azione di una sostanza chimica specifica. Può verificarsi in un ambiente naturale, se si considerano le cellule di un tessuto o di qualche organismo unicellulare che viene accidentalmente esposto a qualche composto chimico in grado di compromettere l'integrità della membrana plasmatica.

È anche tipicamente utilizzato nel contesto sperimentale, dove vengono utilizzati detergenti con proprietà diverse per influenzare la struttura fondamentale della membrana, provocando la lisi. Viene applicato direttamente o indirettamente, a seconda del tipo di cella in questione e per quale scopo viene sottoposto a detto processo.

Lisi meccanica o fisica

La membrana plasmatica di una cellula può essere rotta sperimentalmente con metodi meccanici o fisici. Questo tipo di lisi può avvenire, in determinate condizioni, anche in ambienti naturali, ma sperimentalmente si ottiene mediante l'utilizzo di:

- Omogeneizzatori a lama per la lavorazione di colture cellulari o tissutali

- Sonicatori, che rompono le cellule mediante onde ultrasoniche ad alta frequenza

- Presse, che provocano lisi cellulare grazie ad un progressivo aumento della pressione a cui è sottoposto un tessuto o un gruppo di cellule

- Materiali abrasivi che provocano attrito, tra gli altri

Lisi enzimatica

La lisi enzimatica è un "metodo" biologico di lisi che può essere artificiale o naturale. Nel contesto naturale, ciò può verificarsi a causa di diversi fattori, ma è stato particolarmente rivisto rispetto ad alcune proteine ​​con attività enzimatica secrete da batteri, funghi e altri organismi o loro cellule per combattere le infezioni, ad esempio.

In questo senso, il lisozima è stato uno degli enzimi più studiati. Si trova in alcuni tessuti vegetali, nel bianco delle uova, e anche nel fegato, nella cartilagine, nella saliva, nel muco, nelle lacrime e in molte cellule del lignaggio ematopoietico dell'uomo e di altri animali.

La capacità litica di questo enzima risiede nella sua attività idrolitica sui legami glicosidici del peptidoglicano, che è uno dei polisaccaridi più abbondanti nella parete cellulare dei batteri.

Altri enzimi comuni in natura e nell'industria o nell'ambiente sperimentale sono le mannanasi, le chitinasi, le ananasse, le glucanasi e simili, che funzionano nella disintegrazione della parete cellulare di funghi e lieviti, solo per citarne alcuni.

La lisi causata da enzimi virali è anche un tipo di lisi enzimatica, poiché i batteriofagi che infettano i batteri producono "lisine" che rompono la membrana e la parete cellulare batterica.

Sperimentalmente, alcuni autori ritengono che le proteasi interne e altri enzimi idrolitici tipici del citosol possano essere utilizzati per la lisi enzimatica di altre cellule, che avviene anche quando, in un tessuto, un insieme di cellule muore per necrosi e rilascia il suo contenuto interno al mezzo circostante, provocando la lisi delle cellule adiacenti.

Riferimenti

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