Аутофагия болезнь. Выбор между жизнью и смертью: апоптоз или аутофагия? Питание при аутофагии

Министерство здравоохранения ЛНР ГУ ЛНР «Луганский Государственный Медицинский Университет им.Святителя Луки» Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии Зав.каф. д.м.н.,проф. Кащенко Светлана Аркадьевна Тема: «Клеточная гибель: аутофагия и ее роль в канцерогенезе» Подготовил: Шилов М.А. студент стоматологического факультета ll к. 46 группы Научный руководитель: к.м.н., доц. Кувенёва О.Н. Луганск 2018

Лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2016 году стал Ёсинори Осуми (Yoshinori Ohsumi) "За открытие механизмов аутофагии".

1. Микроаутофагия – макромолекулы и фрагменты мембраны попадают в лизосому путем инвагинации ее мембраны. 2. Макроаутофагия - образование аутофагосом, которые соединяются с лизосомами с образованием аутофаголизосом. Макроаутофагия контролируется специфическими генами Atg (autophagy-related gene) и вовлечена в процесс деградации митохондрий, эндоплазматического ретикулума, пероксисом, рибосом, а также различных белков, липидов и РНК. 3. Шаперон-зависимая аутофагия – направленный транспорт денатурировавших белков в лизосомы для деградации, происходит с помощью белков-шаперонов Hsp70 и белков LAMP-2 (lysosome- associated membrane protein type 2A).

Существует три основных пути регуляции аутофагии: сигнальный путь PI3K класса I (активируется в ответ на ростовые факторы) сигнальный путь PI3K класса III (регулируется количеством аминокислот в клетке) сигнальный путь LKB1/AMPK, который чувствителен к уровню АТФ. Одним из основных компонентов перечисленных выше сигнальных путей служит киназа mTOR.

Аутофагия: процесс лизосомальной деградация цитоплазматического материала Виды: Микроаутофагия, Макроаутофагия, Шаперон-зависимая аутофагия Стадии: Инициация, Элонгация, Формирование аутофагосомы,Формирование аутолизосомы Роль аутофагии в канцерогенезе: очень важна т.к она может выступать как промотором формирования опухолей так и супрессором.

2 Лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2016 году стал японский клеточный биолог Ёсинори Осуми (Yoshinori Ohsumi) "За открытие механизмов аутофагии". 3 Интенсивные исследования последних 30 лет в клеточной биологии, иммунологии и медицине привели к открытию различных типов клеточной гибели, регулируемых с помощью как общих, так и специфических сигнальных путей и реализующихся под воздействием различных факторов. Согласно последней классификации, опубликованной в 2012 г., выделяют 12 видов клеточной гибели (4 основных и 8 дополнительных). К наиболее распространенным видам клеточной гибели относятся апоптоз, аутофагия, кератинизация и некроз. Среди нетипичных описаны аноикис, пара птоз, пироптоз, паранекроз, энтоз, валлеровское перерождение (вторичная дегенерация нервных волокон), нетоз, Митотическая катастрофа. Основные Апопто́з (др.-греч. πόπτωσις листопад) регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка распадается на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной Кератинизация Ороговение специфический тип клеточной гибели, который происходит в эпидермисе Некроз-это процесс клеточный гибели, связанный с нарушением целостности плазматической мембраны, деградацией органелл, набуханием и вакуолизацией клетки, конденсацией и неспецифической деградацией ДНК. Аутофагия - это процесс утилизации клеточных органелл и макромолекул, необходимый для рециклирования собственного клеточного материала, для дифференцировки, развития и поддержания гомеостаза организма. Дополнительные Аноики́с частный случай клеточной гибели путём апоптоза, которая наступает в ответ на неправильную адгезию клеток (связь с внеклеточным матриксом) или её утрату.клеточнойапоптозаадгезию клетоквнеклеточным матриксом Параптоз-Программируемая клеточная гибель характеризуется значительной степенью вакуолизации цитоплазмы и набуханием митохондрий. Пиропто́з вид программируемой некротической гибели клетки, при котором в результате активации каспазы 1 происходит нарушение целостности плазматической мембраны и быстрое высвобождение наружу содержимого клетки.программируемойнекротическойклеткикаспазы 1 плазматической мембраны паранекроз Неспецифические изменения в клетке под действием какого либо повреждающего фактора. паранекроз Клеточный каннибализм (КК) - это явление, при котором одна клетка внедряется в другую клетку, в результате чего образуются структуры клетка-в-клетке. Частный случай КК – энтоз (лимфобласты) Валлеровское перерождение -дистрофия и распад нервных волокон, возникающие при поражении клеточных тел нейронов или при пересечении нерва и обусловленные выпадением трофического влияния нейронов. Нетоз это процесс программируемой клеточной гибели, сопровождающийся выбросом нейтрофилом внеклеточной нейтрофильной ловушки.программируемой клеточной гибелинейтрофилом Митотическая катастрофа – это гибель клетки в результате грубых нарушений митоза, таких как отставание хромосом в мета- и анафазе, К-митозы и др.

4 Клетка считается мертвой, когда происходит одно из следующих событий: -клетка потеряла целостность плазматической мембраны; -клетка, включая ядро, подверглась фрагментации на дискретные тела; -мертвая клетка или ее фрагменты поглощены соседними клетками (in vitro). 5 При апоптозе происходит фрагментация на апоптические тельца, а при аутофагии нет. 6 Аутофагия (от греч. αυτος «само» и φαγειν «есть»: самопоедание) - клеточный механизм утилизации избыточных или поврежденных белков, белковых комплексов и клеточных органелл, осуществляемый лизосомами той же клетки. 7Аутофагия выполняет несколько важных функций: 1. получение питательных веществ при голодании 2. поддержка клеточного гомеостаза и клеточного иммунитета 3. избавление от поврежденных органелл 8Стимулы к запуску аутофагии: 1. отсутствие факторов роста или недостаточность нутриентов 2. наличие поврежденных органелл (митохондрий, пероксисом) 3. окислительный или токсический стресс 9Признаки аутофагии Частичная конденсация хроматина Пикноз ядра Отсутствие фрагментации ядра и клетки на поздних стадиях гибели Увеличение числа аутофагосом и аутофаголизосом Увеличение лизосом ной активности Увеличение аппарата Гольджи

10Типы аутофагии Микроаутофагия – макромолекулы и фрагменты мембраны попадают в лизосому путем инвагинации ее мембраны.(перевар белков) Макроаутофагия - образование аутофагосом, которые соединяются с лизосомами с образованием аутофаголизосом. Макроаутофагия контролируется специфическими генами Atg (autophagy-related gene) и вовлечена в процесс деградации митохондрий, эндоплазматического ретикулума, пероксисом, рибосом, а также различных белков, липидов и РНК. Шаперон-зависимая аутофагия – направленный транспорт денатурировавших белков в лизосомы для деградации, происходит с помощью белков-шаперонов Hsp70 и белков LAMP-2 (lysosome-associated membrane protein type 2A). 11Типы аутофагии сразу 12 Стадии аутофагии 1. Инициация 2. Элонгация 3. Формирование аутофагосомы 4. Формирование аутолизосомы

13Идентифицировано более 30 различных генов и белков, вовлеченных в этот процесс. Инициаторный комплекс служит ядром (основой) для начала сборки ауто-фагосомной мембраны de novo. Он состоит из Beclin-1, белков семейства Bcl-2, Vps (vacuolar protein sorting) ки-назы-34 и Atg14L. В дальнейшем росте мембраны принимает участие большое количество белков, однако главная роль в этом процессе отводится двум убиквитиноподобным конъюгирующим системам. Убиквитиноподобный белок Atg12 конъюгирует с Atg5 с помощью Atg7 и Atg10. Образующийся в результате комплекс Atg5–Atg12 взаимодействует c Atg16L1 и после этого принимает участие в элонгации аутофагосомальной мембраны. Для второй конъюгирующей системы необходимо присутствие белка LC3I (protein 1 light chain 3). Далее происходит расщепление LC3I с помощью протеазы Atg4B до LC3II, который после конъюгации с PE (фосфатидилэтаноламин) превращается в аутофагосомальный мембраносвязанный белок, непосредственно принимающий участие в формировании мембраны. После сборки мембраны белки, участвовавшие в этом процессе, покидают ее все, кроме LC3II. Для удаления трансмембранного Atg9 привлекается Atg2 и Atg18. Механизмы докинга (стыковки) и слияния аутофагосомы с аутолизосомой аналогичны тем, которые происходят при слиянии других везикул. В этих процессах участвуют белки SNARE (Vam3, Vam7, Vti1 и Ykt6) и их гомологи.В деградации внутренней мембраны (на-ружная сливается с аутолизосомой) участвуют протеи-наза B и липаза Atg15. 14Регуляция аутофагии Существует три основных пути регуляции аутофагии: сигнальный путь PI3K(Фосфоинозитид-3-киназа) класса I (активируется в ответ на ростовые факторы) сигнальный путь PI3K(Фосфоинозитид-3-киназа) класса III (регулируется количеством аминокислот в клетке) сигнальный путь LKB1/AMPK,(Киназа B1 (LKB1) это белок, которая контролирует рост клеток и метаболизм в тканях амф-активируемая протеинкиназа) который чувствителен к уровню АТФ. Одним из основных компонентов перечисленных выше сигнальных путей служит киназа mTOR. 15 сразу далее

16 Кроме того, аутофагия важный участник процессов дифференцировки и трансформации клеток старение, канцерогенезе, эмбриогенез, метаболизме, иммунном ответе, кардиомиопатии, голодании, гемопоэзе и т.д 17Роль аутофагии в канцерогенезе(Канцерогене́з (лат. cancerogenesis; cancer рак + др.-греч. γένεσις зарождение, развитие) сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли Известно, что важнейшее свойство неопластических клеток подавление в них апоптоза. Уход от апоптоза резко повышает жизнеспособность неопластической клетки, делает ее менее чувствительной к факторам противоопухолевого иммунитета и терапевтическим воздействиям. Для опухолевых клеток характерны генетические изменения, ведущие к ослаблению различных путей индукции апоптоза. Роль аутофагии в канцерогенезе установлена и подтверждена. Однако нельзя не отметить противоречивость литературных данных о ее роли в неопластической транс- формации. С одной стороны, процесс аутофагии должен способствовать развитию и выживанию опухолевых клеток, избавляя их от ненужных молекул, таким образом выступая промотором формирования опухолей. С другой стороны, существует достаточно доказательств, что аутофагия может стать супрессором развития новооб разований. Например, экспрессия экзогенного Beclin-1 (один из главных регуляторов молекулярных механизмов аутофагии) снижает пролиферативную способность опухолевых клеток in vitro, а также их канцерогенный потенциал in vivo. Еще одним доказательством супрессорной функции аутофагии может служить тот факт, что гетерозиготные мыши, у которых инактивирован один аллель гена Beclin1, склонны к спонтанному развитию опухолей, например аденокарциномы легкого и печени. Следует отметить, что аутофагия важна не только на стадии трансформации клеток, но и в процессах опухолевой прогрессии, а именно при инвазии и метастазировании. Возможные механизмы влияния аутофагии на процессы канцерогенеза представлены на рис. 6. Во-первых, ряд проведенных исследований показал, что подавление аутофагии приводит к накоплению в клетке поврежденных митохондрий и белковых агрегатов. Это влечет за собой каскад событий, таких как окислительный стресс, повреждение ДНК и геномная нестабильность, что в конечном итоге способствует трансформации клеток в опухолевые. Второй потенциальный механизм участия аутофагии в канцерогенезе основан на том, что в случае блокирования в опухолевых клетках апоптоза подавление аутофагии вызывает гибель клеток путем некроза. Это приводит к развитию очага воспаления, при влечению различных клеток, например макрофагов, что способствует формированию и росту солидной опухоли. Недавние исследования показали, что аутофагия также нужна для онкогениндуцируемого старения. Старение представляется стадией безвозвратной остановки клеточного цикла, ограничивающей процесс деления поврежденной клетки. Показано, что аутофагия активируется в процессе старения, вызванного онкоге нами и повреждениями ДНК, что препятствует клеточной трансформации и подтверждает супрессорную функцию аутофагии в канцерогенезе. Кроме того, необходимо отметить и промоторную функцию аутофагии в канцерогенезе. В отличие от нормальных опухолевые клетки испытывают большую потребность в питательных веществах и кислороде ввиду их неограниченной пролиферации. В отсутствие необходимых веществ в них возникает гипоксия и метаболический стресс, что особенно характерно для слабо васкуляризованных солидных опухолей. Таким образом, в клетках, находящихся внутри опухоли, наблюдается усиление аутофагии по сравнению с поверхностными, что помогает им избежать гибели. Кроме того, про- мотирующий эффект аутофагии имеет место на поздних стадиях опухолевой прогрессии при инвазии и метастазировании. Например, при откреплении эпителиальной клетки от внеклеточного матрикса активируется процесс аутофагии, помогающий клетке избежать аноикиса, что служит необходимым условием для распространения за пределы первичного очага. Аутофагия играет немало- важную роль в защите опухолевых клеток от химиоте- рапии, помогая им уходить от апоптоза, что в ряде случаев способствует прогрессии заболевания.

18Выводы: Аутофагия: процесс лизосомальной деградация цитоплазматического материала Бывает: Микроаутофагия, Макроаутофагия, Шаперон-зависимая аутофагия Стадии: Инициация, Элонгация, Формирование аутофагосомы, Формирование аутолизосом Роль аутофагии в канцерогенезе: очень важна т.к она может выступать как промотором формирования опухолей так и супрессором.

Токсины и шлаки, скапливаясь в организме человека, приводят к его интоксикации - общему отравлению с очень неприятными симптомами. Первичными признаками интоксикации являются симптомы, на которые большинство из нас просто не обращают внимания, пока они не приводят к серьезным заболеваниям. Современный фармацевтический рынок предлагает множество лекарственных препаратов и БАДов для вывода шлаков и токсинов из организма, не гарантирующих полного очищения. Однако, такая методика, способ все же существуют - аутофагия, или, говоря простым языком, самоканнибаллизм организма, его самопоедание токсичных веществ, наносящих ущерб внутренним органам, кровеносной и нервной системам.

Суть понятия «аутофагия»

Понятие аутофагия впервые было упомянуто еще в середине прошлого века. Именно тогда научными специалистами в области цитологии (биологи, изучающие строение клетки и принципы ее развития, функционирования) была замечена способность клеток поедать себя, избавляться от вредоносных или поврежденных элементов в своей структуре. Но само понятие аутофагия и принцип очищения организма по этой методике были описаны японским профессором Йосинори Осуми. Он занимался изучением самоканнибализма клеток живых организмов с конца 80-х годов прошлого века, и к 2016 году предоставил обширный научный труд, за который был удостоен Нобелевской премии.

Суть аутофагии заключается в том, что в стрессовой ситуации клетки организма самостоятельно адаптируются к более тяжелым условиям и начинают решать проблему - избавляться от источника стресса, удалять вредные вещества и восстанавливать поврежденные участки своей структуры. Йосинори Осуми описал в своей научной работе три вида аутофагии:

микроаутофагию,
макроаутофагию,
шапероновую аутофагию.

Микроаутофагия - это переваривание излишков белков клеткой и превращение их в качественную энергию или строительный материал для организма. В процессе макроаутофагии клетка избавляется от отслуживших свой срок, бесполезных для организма элементов простейшим путем - их поеданием. При шапероновой аутофагии вредные и ненужные вещества сначала транспортируются в те зоны клетки, где они будут наиболее полезны после переработки.

Принцип запуска процесса аутофагии

Если говорить научным языком, то аутофагия - это процесс очищения, значительно продлевающий жизнь, характерный, как правило, только для млекопитающих. Для запуска процесса организму нужен стресс. У животных процесс контролируется на уровне инстинкта, а вот человек вынужден прилагать усилия, чтобы запустить или остановить процесс аутофагии в нужный момент.

Есть четыре способа запуска процесса аутофагии для человека:

голодание - достаточно не есть один раз в неделю, в течение суток, и тогда организм, не получивший извне строительный материал, начнет вырабатывать его из собственных ресурсов, попутно избавляясь от скопившихся в структуре клеток шлаков и токсинов,
прием лекарственных средств, угнетающих активность киназы TOR (мультимолекулярных внутриклеточных комплексов, регулирующих рост и развитие клеток), и стимулирующих самоканнибализм клеток, к примеру - метформин или рапамицин,
два-три дня сыроедения овощей, на фоне приема только воды, без соков, чаев, кофе и других напитков,
длительное низкокалорийное питание, с ежедневным вычетом более 30% необходимых для нормального функционирования организма калорий.

Стимулируют процесс аутофагии некоторые продукты питания, к примеру - кисломолочные продукты, сырые овощи, фрукты, капуста и шпинат, растительные жиры, рыба и крупы (овсянка и темный рис). Правильное питания должно сопровождаться физическими нагрузками, но лишь в той норме, которая не нанесет вреда организму.

Питание при аутофагии

Научно доказано, что именно голодание является лучшим стимулятором для запуска процесса очищения по принципу аутофагии. Но очень важно в этом отношении не переусердствовать и не причинить своему организму вред вместо ожидаемой пользы, очищения от токсинов и шлаков. Постоянный режим недоедания приведет к тому, что организм будет постоянно поедать сам себя, избавляясь уже не только от ненужных частиц, но и от строительного материала для клеток, что приведет к их гибели и серьезным проблемам со здоровьем. Медицинские специалисты рекомендуют следующий принцип питания для запуска аутофагии и ее правильного функционирования:

прерывистое голодание,
пролонгированное голодание,
сыроедение.

Прерывистое голодание осуществляется по принципу 1 к 2 - один день проходит вообще без пищи, а последующие два в обычном режиме, но с уменьшенным количеством белка. И уже на этапе запуска процесса аутофагии большинство отмечают улучшение состояния организма - нормализуется артериальное давление и сердечная деятельность, повышается тонус и настроение.

Пролонгированное голодание так же имеет циклический характер, но с более продолжительными периодами воздержания от приема пищи и обычного питания - от двух дней и более. В период отказа от пищи происходит резкое снижение массы печени, снижается содержание лейкоцитов в крови. А когда наступает период нормального, привычного для организма питания, возникает стрессовая ситуация, запускающая в организме процессы самопоедания.

Физические упражнения для запуска аутофагии

Прежде чем использовать физическую нагрузку для запуска в организме процесса самопоедания, нужно понять, какое воздействие оказывают на мышцы упражнения. Во время занятий в структуре мышц появляются микротравмы - трещинки и разрывы волокон. Очень важно правильно подобрать комплекс и регулировать процесс, так как цель занятий заключается не в наращивании мышечной массы, а в очищении ее структуры.

Медицинские специалисты и биологи сформировали комплекс упражнений для активации и поддержки аутофагии на основе бега. Начинать с продолжительных пробежек они не рекомендуют, и их курс выглядит следующим образом:

ежедневные аэробные нагрузки в виде прогулок по 10-15 тысяч шагов,
изменение маршрута и рельефа местности, где проходят прогулки - спуск и подъем, новые направления - лес, берег водоема,
активация темпа - включение в прогулки пробежек по 30 минут, дважды в неделю,
следующий этап - пробежки по 60-120минут, с ускорением,
участие в коротких марафонских забегах, но не ранее, чем через 3 месяца после начала занятий.

Во время регулярного бега на фоне смены режимов питания происходит не только запуск процесса аутофагии, но и выводится лишняя жидкость из организма, причем вместе со скопившимися в нем шлаками и токсинами. То есть, процесс очищения происходит еще интенсивнее, а результаты сохраняются на более длительный срок.

Мнение медицинских специалистов об аутофагии

Готов ли организм к аутофагии, принесет она ему пользу или навредит - эти вопросы нужно решать только вместе с медицинским специалистом, который наблюдает вас длительное время, после анализа биоматериалов конкретного пациента. Медики рекомендуют предварительно сделать хотя бы биохимический анализ крови из вены, что бы исключить наличие противопоказаний к проведению аутофагии. Не рекомендуется такая методика очищения тем, у кого

есть проблемы с ЖКТ - язвы, гастрит,
снижена способность к фертильности - воспроизводству здорового потомства,
вес тела значительно ниже рекомендуемой нормы,
есть склонность к сердечно-сосудистым проблемам,
наблюдается диабет в любой форме,
прогрессируют или периодически проявляются психические и психологические проблемы.

Кроме этого, абсолютными противопоказаниями к аутофагии служат прием некоторых типов лекарственных средств, беременность или кормление грудью, иммунные нарушения и период после обострения хронических заболеваний, вирусных инфекций, гриппа.

Но сам факт того, что периодическое голодание полезно и помогает очистить организм от скопившихся в нем вредных веществ, медицинское сообщество не отвергает. Более того, такие методики лечения активно использовались еще в советский период, к примеру, академиком Юрием Николаевым. Он успешно лечил подобным образом различные заболевания, и даже официально запатентовал методику РДТ (разгрузочно-диетическая терапия). То есть, несмотря на то, что аутофагия была официально признана лишь в 2016 году, она активно использовалась в официальной медицине еще в середине прошлого века.

В каждой клетке нашего организма со временем накапливается «мусор». Аутофагия — это процесс, когда лизосомы (внутренние органоиды клеток) нашего организма переваривают внутриклеточный мусор — в том числе перерабатывают поврежденные клеточные структуры, что вызывает омоложение. для продления жизни заключается в аутофагии .

В процессе жизнедеятельности организма человека происходят два противоположных процесса: синтез новых белков и новых клеток, и «ремонт-очищение» старых» (происходит также за счёт аутофагии ).
Когда основные усилия организма направлены на синтез новых белков, то аутофагия несколько тормозится. Поломки и мусор накапливаются, а ускоряется.
Когда же наоборот, доминирует аутофагия , то старение замедляется, но также подавляется и синтез новых белков.

Факторы, ускоряющие процессы синтеза новых белков, но угнетающие ремонт старых — провокаторы старения организма:

Большое количество в продуктах питания БЦА аминокислот и метионина. Эти аминокислоты принимают активное участие в построении новых структур в организме. И при излишке растёт мышечная масса (как у культуристов), но тормозится аутофагия , а процессы старения организма ускоряются. БЦА аминокислот и метионина много в яйцах, в красном мясе, в .
Большое количество «быстрых» углеводов в рационе питания. Быстрые углеводы содержатся во всех .
Приём спортивных добавок: БЦА аминокислоты, метионин, протеин.

Факторы, подавляющие синтез новых белков и активизирующие процессы аутофагии (ремонт старых структур) — стимуляторы омоложения организма:

(употреблять только воду, кофе и чай без сахара и без молока). Когда организм не получает извне новые строительные материалы (БЦА аминокислоты, метионин), то он старается получить это путём переваривания внутриклеточного мусора и синтеза из него нужных для жизни жиров, белков и углеводов. А переваривание старых клеточных структур (аутофагия ) — это правильное очищение организма .
Приём некоторых лекарственных средств. Например: рапамицин, . Метформин угнетает активность киназы TOR, стимулируя процессы аутофагии .
Употребление в пищу раз в две недели на протяжении 2-3 дней только сырых овощей и . В сырых овощах крайне мало БЦА аминокислот, метионина и быстрых углеводов. Организм во время такого питания не дополучает всех необходимых строительных материалов для роста и начинает получать это путём переваривания внутриклеточного мусора и синтеза из него нужных для жизни жиров, белков и углеводов. Вот почему переваривание старых клеточных структур (аутофагия ) — это правильное очищение организма .
— снижение калорийности питания на 30% на протяжении всей жизни. Когда рацион питания сокращается, то сокращается и поступление в организм всё тех же БЦА аминокислот, метионина и быстрых углеводов, что ведёт к активному поеданию лизосомами внутриклеточного мусора и омоложению организма.

Таким образом, аутофагия является реальным средством тормозящим процессы старения. (Научные исследования влияние аутофагии на процессы старения: http://www.scienceagainstaging.com/Books/OBZOR_razvorot-final.pdf — страницы 71 — 119) . Но такое средство, как голодание 24-36 часов еженедельно не для всех доступно. Оптимально-калорийное питание нереально соблюдать на протяжении всей жизни — можно лишь ограничивать и . Приём лекарственных средств — это хорошо, но большего эффекта можно добиться комплексно. Вот поэтому самым удобным и доступным способом является питание исключительно сырыми овощами и водой 2-3 дня подряд каждые две недели. Так сказать разгрузочные дни.

Аутофагия — правильное очищение организма

Вывод: диета (только сырые овощи и вода) раз в две недели в течение 2-3 дней тормозит процессы старения и продлевает жизнь человека.

Почти каждую неделю появляются всё новые открытия, и появляются эффективные средства борьбы со старостью. Наука идёт семимильными шагами. Рекомендуем Вам подписаться на новые статьи блога, чтобы быть в курсе.

Уважаемый читатель. Если Вы находите материал данного блога полезным и имеете желание, чтобы данная информация была доступна всем, то можете помочь в раскрутке блога, уделив этому всего пару минут Вашего времени.

3 октября 2016 года Нобелевская Ассамблея Каролинского Института присудила Нобелевскую Премию по Физиологии или Медицине Ёсинори Осуми за открытие механизмов аутофагии.

Что же такое аутофагия? Аутофагия (от др.-греч. ауто – «сам», фагос – «есть») – самоедство. По сути, это механизм избавления от всех, выполнивших свою роль, старых клеточных компонентов (органеллы, белки и клеточные мембраны), когда клетке уже недостаточно энергии, чтобы их поддерживать. Это регулируемый упорядоченный процесс, направленный на разложение и переработку клеточных компонентов.

Существует похожий на аутофагию и лучше изученный процесс апоптоза – процесс запрограммированной клеточной смерти. Клетки запрограммированы на смерть после определённого числа циклов деления. Хотя это и звучит мрачно, но необходимо понять, что этот процесс важен для поддержания хорошего здоровья организма в целом.

Предположим, что вы владеете машиной. Вы любите вашу машину. У вас с ней связано много воспоминаний. Вам нравится ездить на ней. Но после нескольких лет использования она уже выглядит немного побито. А ещё через несколько лет вид её уже совсем неважный. Поддержка машины обходится вам в тысячи долларов в год. Она всё время ломается. Стоит ли продолжать держать у себя этот кусок хлама? Конечно нет! Вы избавляетесь от неё и покупаете себе новенький автомобиль.

То же самое происходит и в нашем организме. Клетки становятся старыми и бесполезными. И лучше бы им быть запрограммированными на смерть, когда их полезная жизнь подошла к концу. Это звучит очень жестоко, но это жизнь. Это процесс апоптоза, при котором клетки заранее обречены на гибель по прошествии заданного времени. Это похоже на лизинг автомобиля – после определённого времени вы избавляетесь от него, работает он или сломался. Затем вы покупаете новый автомобиль и вам не надо беспокоиться, что он сломается в трудную минуту.

Аутофагия – замена старых клеточных компонентов

Такой же процесс происходит и на субклеточном уровне. Вам нет необходимости менять всю машину. Иногда вам надо просто заменить аккумулятор – выбросить старый и поставить новый. То же происходит и внутри клетки. Вместо уничтожения целой клетки (апоптоз), вам всего лишь необходимо заменить некоторые клеточные компоненты. Это и есть процесс аутофагии, в котором старые субклеточные органеллы разрушаются и создаются новые органеллы на замену старым. Старые клеточные мембраны, органеллы и продукты обмена удаляются из клетки, попадая в лизосому, которая содержит ферменты для расщепления белков.

Аутофагия была впервые описана в 1962 году, когда исследователи впервые отметили увеличение количества лизосом (органелл, разлагающих старые субклеточные компоненты) в печени крысы после введения глюкагона – гормона поджелудочной железы. Лауреат Нобелевской премии Кристан де Дюв придумал слово «аутофагия». На повреждённые субклеточные компоненты и неиспользуемые белки ставится маркер «уничтожить», и они направляются в лизосомы, завершающие их работу.

Одним из ключевых регуляторов аутофагии является протеинкиназа, называемая «мишень рапамицина у млекопитающих» (mTOR). Когда mTOR активируется, она подавляет аутофагию, а когда mTOR подавляется, то она способствует аутофагии.

Что активирует аутофагию?

Ограничение питательных веществ является ключевым при активации аутофагии. Гормон глюкагон противоположен инсулину. Как в детской игре «день наоборот». Если уровень инсулина повышается, то уровень глюкагона падает. Если инсулин падает, глюкагон растёт. Когда мы едим, инсулин повышается и глюкагон падает. Когда мы не едим (голодаем), инсулин падает, а глюкагон растёт. Этот рост уровня глюкагона стимулирует процесс аутофагии. Голодание, при котором повышается глюкагон, является, на самом деле, лучшим стимулятором аутофагии.

Это, по сути, тип клеточной уборки – организм идентифицирует старые и нестандартные клеточные компоненты и маркирует их для дальнейшего уничтожения. Накопление в клетках этих старых клеточных компонентов может быть причиной многих эффектов старения.

Голодание полезно не только с точки зрения стимуляции аутофагии. Стимулируя аутофагию, мы очищаем клетки от старых белков и продуктов обмена. С другой стороны, голодание приводит к выработке гормона роста, указывающего нашему организму, чтобы тот начал производить новые клеточные компоненты. Таким образом мы полностью обновляем наше тело.

Перед тем, как поставить новые вещи, вам необходимо избавиться от старых. Представим себе ремонт кухни: если у вас там ещё с 70-х висят облезлые грязно-салатовые шкафы, то их придётся выкинуть, прежде чем вешать новые. Таким образом, процесс разрушения (удаления) является таким же важным, как и процесс созидания. Было бы ужасным повесить новые полки на старые. Голодание может обратить процесс старения путём избавления от старых клеточных компонентов и замены их новыми.

Высокорегулируемый процесс

Аутофагия является высокорегулируемым процессом. Выйдя из-под контроля, аутофагия может нанести вред, так что должна чётко управляться. Полное истощение запаса аминокислот в клетках млекопитающих является мощным сигналом для аутофагии, хотя роль индивидуальных аминокислот варьируется. Уровни аминокислот в плазме, однако, почти постоянны. Предполагается, что сигналы от аминокислот и факторов роста, а также сигналы от инсулина, сходятся с сигнальным путем mTOR, иногда называемым главным регулятором сигнализации питательных веществ.

Итак, при аутофагии старые клеточные компоненты расщепляются на аминокислоты (строительные блоки для белков). Что же случается дальше с этими аминокислотами? На ранних стадиях голодания уровни аминокислот начинают повышаться. Считается, что эти аминокислоты, полученные при аутофагии, направляются в печень для глюконеогенеза. Эти аминокислоты могут быть также расщеплены на глюкозу в процессе цикла трикарбоновых кислот. И, наконец, эти аминокислоты могут стать частью новых белков.

Последствия накопления старых «мусорных» белков внутри клетки прослеживается в двух главных состояниях – болезни Альцгеймера и раке. При болезни Альцгеймера происходит накопление аномальных белков – бета-амилоидов или тау-белков, разрушающих клетки мозга и приводящих к слабоумию. Разумно предположить, что процесс, подобный аутофагии, способной очищать клетки от старых белков, может предотвратить развитие болезни Альцгеймера.

Что же «отключает» процесс аутофагии? Питание. Глюкоза, инсулин (или пониженный глюкагон) и старые белки могут в совокупности «отключить» этот процесс самоочищения клетки. И много их для этого не потребуется. Даже небольшие количества аминокислоты (лейцин) могут остановить аутофагию. Таким образом, процесс аутофагии является уникальным свойством голодания – он не происходит при простом ограничении калорий или питании по диете.

Конечно же, и здесь должен быть соблюдён баланс. Как недостаточная, так и слишком интенсивная аутофагия может навредить вам. И это понимание возвращает нас к естественному природному циклу – питанию и голоданию, а не постоянному следованию диете. Это обеспечивает клеточный рост во время фазы питания и клеточное очищение во время фазы голодания, то есть баланс. Жизнь – это только баланс. опубликовано

Доктор Джейсон Фанг, п еревод Николай Кузьмин

В среднем килограмм картофельных чипсов стоит в двести раз дороже, чем килограмм картофеля.

Последнее время мне все чаще задают вопросы об аутофагии. Сначала такая волна интереса к молекулярной биологии меня удивила. Но оказалось, дело в том, что различные «тренеры по питанию» рекомендуют делать длительные перерывы между приемами пищи, нечто типа голодания продолжительностью в 14-16 часов и называют этот процесс аутофагией.

Якобы во время такого голодания, организм перерабатывает старые, больные, поврежденные клетки и создает из них новые – молодые и здоровые. И якобы именно за изобретение такой «диеты» японский ученый Есинори Осуми получил Нобелевскую премию.

Если кротко, то все эти истории — неправда. Но короткого ответа в данной ситуации как мне кажется недостаточно. Поэтому давайте разбираться подробно.

Есинори Осуми на самом деле существует, он биолог, работает в сфере молекулярной биологии. И он действительно получил Нобелевскую премию за то, что «выяснил механизм аутофагии, самофагоцитоз, в котором голодные клетки используют собственный белки в качестве источника питания». Но никакого отношения к похудению и омоложению организма это не имеет вообще. Я думаю, господин Осуми вообще очень сильно бы удивился, если бы узнал о подобной трактовке его работы.

Что такое аутофагия

Это механизм, обнаруженный в клетках эукариотических организмов, от дрожжей до людей, предотвращающий накопление аномального количества белка в клетке, обеспечивающий рециркуляцию белков при чрезмерном их синтезе. В случае голодания, разрушение клеточных компонентов способствует выживанию клеток, поддерживая уровни клеточной энергии.

Аутофагия участвует в поддержании гомеостаза живых организмов путем устранения патогенных микроорганизмов, вторгшихся в цитоплазму.

При болезни аутофагия рассматривается в одних случаях как адаптивный ответ на стресс, который способствует выживанию, а в других, способствует гибели клеток и заболеванию (болезнь Альцгеймера, ИБС и др.).

Как работает аутофагия в масштабе организма

Для того чтобы клетки могли выполнять жизненно важные функции, организму необходимо синтезировать белки, которые состоят из аминокислот. То есть для того, чтобы клетки могли функционировать нормально, нужны незаменимые аминокислоты, служащие источником питательных веществ.

При голодании, когда питательные вещества истощаются, а поступление аминокислот прекращается, организму может быть нанесен серьезный ущерб, связанный с гибелью клеток. Однако считается, что клетки могут временно избежать этого повреждения с помощью аутофагии.

Когда происходит аутофагия, часть белка, всегда присутствующего в клетке, разлагается с образованием пептидов или аминокислот. Тем не менее, избегание голода при помощи аутофагии носит временный характер и не может помочь, если голод продолжается в течение длительного времени. А когда аутофагия прогрессирует чрезмерно, это приводит к гибели клеток.

Роль аутофагии в предотвращении и провоцировании заболеваний

Как уже понятно из написанного выше, аутофагию никак нельзя назвать процессом однозначно полезным или однозначно вредным. Все зависит от конкретной ситуации и интенсивности процесса.

Например, аутофагия играет важную роль при раке. И роль может быть абсолютно противоположной. Она может, как защищать от рака, уничтожая потенциально опасные клетки, так и способствовать прогрессированию рака, помогая выживать опухолевым клеткам.

Аутофагия при болезни Альцгеймера наносит вред . Исследователи из Центра RIKEN в Японии выяснили, что отсутствие аутофагии в нейронах предотвращает секрецию бета-амилоида и образование амилоидных бляшек в мозге. Те же данные получили исследователи из Университета Сарагосы.

А вот при наследственной форме болезни Паркинсона, наоборот, отсутствие аутофагии , служит причиной накопления компонентов вызывающих гибель нейронов.

На заболевания сердечно-сосудистой системы, аутофагия влияет как положительно так и отрицательно. При ранних стадиях, например, гипертонии аутофагия помогает быстрее восстановить ткани, но при избыточной активации может усилить их повреждение. Особенно с учетом того, что регенеративная способность тканей миокарда крайне ограничена.

Поскольку нарушение процесса аутофагии вовлечено в патогенез широкого спектра заболеваний, ученые всего мира прилагают большие усилия для выявления или создания лекарств которые будут способны ее регулировать. Не только ускорять, но и замедлять или даже останавливать.

Какое отношение аутофагия имеет к похудению и омоложению?

К похудению однозначно никакого. В контексте питания, аутофагия это механизм который при голодании, больших физических нагрузках и др. позволяет поддерживать гомеостаз. Можно сказать, благодаря аутофагии, организм может безвредно голодать какое-то время, получая нужные аминокислоты из собственных тканей. То есть это функция, сохраняющая жизнь организма, во время перебоев с получением пищи.

Поскольку лишний вес это отнюдь не лишние белки, а лишний жир, абсолютно непонятно как адепты «аутофагии для похудения» вообще связали этот процесс со снижением веса.

С омоложением тоже проблема. То, что одна клетка погибла, не означает, что новая, сформировавшаяся вместо нее будет лучше по качеству и никто не может гарантировать, что это не будет клетка злокачественной опухоли.

Хотя конечно, не следует сбрасывать со счетов, что дисфункции процесса аутофагии играют роль во многих возрастных заболеваниях. Например ученым удалось увеличить продолжительность жизни нематод и фруктовых мух увеличив аутофагию. Но учитывая разницу в физиологии нематоды и человека и роль аутофагии в нейродегенеративных и сердечно-сосудистых заболеваниях, нельзя сказать, что такие же методы приведут к увеличению продолжительность жизни человека.

В общем, чтобы делать какие-то выводы о влиянии процесса аутофагии на продолжительность жизни, придется подождать, пока исследователи всесторонне изучат этот процесс и получат однозначные ответы.

Резюмируя вышеизложенное можно сказать только одно. «Чудесной пилюли» для похудения как не было, так и нет. Чтобы похудеть, чувствовать себя лучше и выглядеть моложе, нужно воспользоваться простым старым способом – правильно питаться, заниматься физкультурой и нормально высыпаться.