Аутофагия: что это такое и как открытие нобелевского лауреата может хакнуть нашу жизнь. Японский ученый объяснил, как голодание продлевает молодость, и получил нобелевскую премию за свою работу Нобелевская премия по медицине голодание

Аутофагия - естественный процесс жизнедеятельности организма. Все клетки могут частично «поедать» себя, избавляясь от старых или повреждённых участков. Перерабатывая таким образом собственный материал, клетка получает новые ресурсы для восстановления и дальнейшего функционирования.

Аутофагия вовлечена в различные процессы: от борьбы с бактериальными и вирусными инфекциями до обновления клеток в развивающемся эмбрионе.

Ёсинори Осуми, специалист по клеточной биологии из Технологического университета Токио, начал изучать явление аутофагии ещё в 1992 году. Изначально он рассматривал гены, отвечающие за «самопоедание» в клетках дрожжей. Позже выяснилось, что процессы аутофагии оказывают влияние на различные болезни человека, среди которых рак, диабет, нейродегенеративные и инфекционные заболевания.

Сейчас учёные тестируют лекарства, которые смогут направленно воздействовать на процессы аутофагии. Это фундаментальным образом изменит наш подход к борьбе с раковыми опухолями, а также способы лечения психических расстройств, связанных с ухудшением когнитивных функций.

Контроль процессов аутофагии поможет в лечении рака и заболеваний мозга

Если процессы аутофагии замедляются или нарушаются, клетка теряет способность разрушать аномальные белки, отслужившие клеточные структуры и вредоносные микробы. Пока ещё не совсем ясна очерёдность событий: ведут ли нарушенные процессы аутофагии к возникновению болезни, или же болезнь вызывает сбой в работе механизмов аутофагии.

Тем не менее связь аутофагии с нейродегенеративными расстройствами не подвергается сомнению. Проявляется она, например, при болезни Паркинсона Melinda A. Lynch-Day, Kai Mao, Ke Wang. The Role of Autophagy in Parkinson’s Disease . . Для этого заболевания характерно наличие ненормальных белковых образований, телец Леви, которые распространяются в мозге. Учёные считают, что нарушенные процессы аутофагии как раз и приводят к тому, что клетки мозга прекращают «поедать» данные аномальные белки M. Xilouri M., O. R. Brekk OR, L. Stefanis. Autophagy and Alpha-Synuclein: Relevance to Parkinson’s Disease and Related Synucleopathies . .

Подобным образом в мозге могут образовываться и скопления амилоидов. Это вредный белок, который, по мнению учёных, вызывает болезнь Альцгеймера.

Возможность заново запустить процессы аутофагии у людей с нейродегенеративными заболеваниями позволит замедлить или даже полностью прекратить накопление в мозге вредных белков.

Это подтвердилось в первой фазе одного исследования, в ходе которого пациенты с болезнью Паркинсона и деменцией с тельцами Леви ежедневно получали небольшие дозы лекарства от лейкемии, стимулирующего процессы аутофагии. В течение шести месяцев пациенты заметили улучшение своих моторных навыков и мыслительной деятельности Cancer drug improved cognition and motor skills in small Parkinson’s clinical trial . .

Исследователи также рассматривают возможность того, что слишком активные процессы аутофагии могут способствовать развитию и распространению раковых клеток. Вероятнее всего, ускоренная аутофагия позволяет клеткам опухоли регенерировать быстрее обычного.

Сейчас проводятся клинические исследования, которые должны найти ответ на вопрос, действительно ли замедление процессов аутофагии поможет повысить эффективность таких традиционных методов лечения рака, как химиотерапия и облучение.

Хотя клеточные процессы, изучаемые Осуми, были уже известны учёным, до сих пор никто не видел их ценности для здоровья человека. Открытия Осуми проливают свет на возможности использования этих процессов при лечении различных заболеваний.

Узнав о присуждении ему Нобелевской премии , Осуми призвал молодых учёных присоединиться к нему в дальнейших исследованиях аутофагии.

В науке нет финишной черты. Когда находишь ответ на один вопрос, тут же возникает другой. Я никогда не считал, что ответил на все вопросы. Потому-то и продолжаю спрашивать у дрожжей.

Ёсинори Осуми

3 октября 2016 года в Стокгольме Нобелевским комитетом был объявлен лауреат премии в номинации по физиологии и медицине. Им оказался Ёсинори Осуми - японский микробиолог, подробно описавший механизм аутофагии клеток живых организмов. Не сказать, что это стало сногсшибательным ноу-хау, ведь данный процесс был открыт ещё в 60-х гг. XX века. Однако талантливому профессору удалось раскрыть его с новой стороны, и одна из самых престижных международных наград оказалась в его руках.

Мало какие научные достижения, за которые ежегодно вручается Нобелевская премия, оказываются достоянием широкой публики. В большинстве своём они интересны лишь узкому кругу знающих и просвещённых. Однако открытие японского учёного с тех пор стало невероятно популярным.

Сегодня о нём говорят не только диетологи, медики и биологи, но и те рядовые граждане, которые ведут здоровый образ жизни, регулярно занимаются чисткой организма, стараются похудеть или являются приверженцами оздоравливающей системы голодания. Оказывается, механизмы клеточной аутофагии в жизни не только людей, но и всех живых существ играют важную роль.

О талантливом учёном

Ёсинори Осуми (родился в 1945 году) - японский учёный, микробиолог, профессор, доктор наук, преподаватель Токийского технологического института, член Европейской Организации Молекулярной Биологии.

Японский учёный, молекулярный биолог Ёсинори Осуми

Начиная с 80-х гг. XX века, занимался изучением исключительно процесса аутофагии. Он был открыт задолго до него, ещё в 60-е гг., но о его роли в организме и важности для человеческой жизни никто даже не подозревал. И только Ёсинори Осуми удалось выяснить в начале 90-х годов, насколько он значим для каждого живого существа на планете.

Задолго до Нобелевской премии японского микробиолога неоднократно награждали за его открытие. Вот некоторые из самых значительных наград:

• 2008 год - премия Асахи, «За точные молекулярные исследования аутофагии и внутриклеточной системы деструкции».
• 2015 - премия Розенстила, «В знак признания за новаторские открытия молекулярных и биологических функций аутофагии».
• 2016 - премия Поля Джанссена, «За открытие молекулярной основы аутофагии как универсального процесса самопереваривания клеток для получения энергии, спасающей жизнь во время голодания».
• 2016 - Нобелевская премия, «За открытие механизмов аутофагии».
• 2017 - премия за прорыв в медицине, «За исследование аутофагии и системы рециркуляции, которую клетки используют для получения питательных веществ из своих собственных несущественных или повреждённых компонентов».

Лишь в одной из формулировок вышеперечисленных премий упоминается . Так почему все считают, что именно за него в 2016 году Ёсинори Осуми дали Нобелевскую премию? Чтобы разобраться в этом вопросе, нужно вникнуть в суть открытия.

Это интересно. В 1974 году Нобелевскую премию получил Кристиан де Дюв - учёный, открывший лизосомы. И он же незадолго до этого ввёл термин «аутофагия».

Аутофагия

Термин восходит к древнегреческому языку и переводится с него как «самопоедание». Он означает процесс ликвидации клетками собственных частиц, которые оказываются вредными, лишними, ненужными. Как уже было сказано, ещё в 60-е годы учёные сделали открытие, что он время от времени запускается, но почему, когда именно, с какой целью и какое это оказывает влияние на работу организма в целом, с тех пор так никто и не выяснил. И лишь спустя 20 лет Ёсинори Осуми взялся за его изучение вплотную.

Материалом для исследования стали дрожжи. Однако всё, что выяснил в ходе своих научных изысканий обладатель Нобелевской премии, относится ко всем живым клеткам, в том числе и человеческого организма. И вот какие открытия он сделал.

В течение жизни под влиянием различных факторов (питания, условий проживания, климата, вредных привычек) в организме накапливается мусор:

• токсины;
• дефектные белки;
• различные вредные вещества;
• омертвевшие частицы;
• инфекции, бактерии, вирусы;
• патологические, повреждённые ткани.

Оказывается, природа наделила клетки способностью самостоятельно избавляться от всего этого. Схематично и упрощённо, не вдаваясь в сложную биологическую терминологию, процесс аутофагии выглядит следующим образом:

Состояние стресса → Клетки распознают в своём составе инородные частицы → Атакуют их → Заключают их в аутофагосомы (похоже на то, как мы складируем мусор в пакеты) → Перемещают их в лизосомы (контейнеры) → Там разрушают и переваривают → Образовавшиеся продукты переработки используют для получения нужной энергии, собственного омоложения и регенерации, внутреннего питания

Результат превосходит все ожидания: мало того, что клетки очищаются от мусора, среди которого оказываются инфекции и вирусы, опасные для здоровья, они ещё и обновляются. Причём никаких внешних ресурсов для этого не требуется.

Как выяснил Ёсинори Осуми, если процессы аутофагии протекают в человеческом организме регулярно и без сбоев, это гарантирует:

• высокую продолжительность жизни;
• замедление процессов старения;
• крепкий иммунитет, отражающий атаки любых, даже самых опасных бактерий и вирусов;
• отличное самочувствие;
• физическую активность и высокие интеллектуальные способности;
• бесперебойную работу всех органов и систем.

А самое главное, что удалось выяснить Нобелевскому лауреату, нарушения в процессе аутофагии влекут за собой такие тяжёлые патологии, как рак, ДЦП, болезни Альцгеймера и Паркинсона, диабет и многие другие, с которыми современная медицина справиться не может. Получается, что, если клетки будут регулярно заниматься «самоедством», риск всех этих заболеваний сводится к нулю.

Собственно, за то, что японский учёный открыл миру истинную причину таких серьёзных патологий (нарушенную аутофагию) и в то же время приоткрыл завесу, как их лечить (наладить этот механизм), он и получил Нобелевскую премию. Остаётся выяснить, а при чём здесь всё-таки голодание?

Аутофагия и голодание

С помощью аутофагии можно продлить жизнь и излечиться от самых тяжёлых заболеваний. Автоматически этого не происходит потому, что запускается она крайне редко. Ёсинори Осуми выяснил, что клетки начинают переваривать свои патогенные части лишь в условиях сильного стресса. И одним из способов его создания является голодание.

Когда клетки получают питание извне (в процессе переваривания съедаемых человеком продуктов), им нет смысла выполнять дополнительную работу - распознавать свои повреждённые элементы и заниматься их утилизацией. Но, как только они в течение длительного времени не получают никакой внешней подпитки, они начинают искать выход из сложившейся ситуации. И единственным спасением становятся те самые лишние частицы, которые можно переработать и потребить, чтобы не погибнуть.

Получается, что, работая над аутофагией, японский учёный неожиданно для своих исследований доказал ещё и пользу голодания. Именно оно запускает этот процесс и, соответственно, гарантирует и долгую жизнь, и избавление чуть ли не от всех заболеваний.

Однако стоит сразу оговориться, что в своих исследованиях Ёсинори Осуми подробно описывает исключительно процесс аутофагии: как он запускается, как протекает, что на него влияет, какое значение он имеет для здоровья и жизни человека и иные нюансы. Он не предлагает авторскую систему голодания, как считают многие, подобно , или другим исследователям. Он лишь упомянул о том, что именно воздержание от еды создаёт условия стресса, при котором клетки начинают самоочищаться.

Поэтому нельзя утверждать, что Нобелевскую премию Ёсинори Осуми дали именно за голодание. Нет, он её получил за описание механизмов аутофагии. Но эти два понятия тесно взаимосвязаны, а простому человеку гораздо ближе первое - отсюда и пошло это разночтение.

Значение открытия Ёсинори Осуми

В связи с Нобелевской премией 2016 года в области физиологии и медицины интерес к процессам аутофагии вырос в несколько раз. Практически все современные исследования и труды о голодании ссылаются на открытие Ёсинори Осуми, обосновывая его невероятную пользу. Но здесь нужно уточнить некоторые моменты.

Часто можно услышать, что Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию за однодневное голодание. С одной стороны, мы выяснили, что это косвенно ошибочное заявление. С другой, рациональное зерно в этой формулировке есть, и именно на него должны обратить внимание все те, кто планирует использовать открытие японского учёного в своих целях.

Как его можно использовать?

Кажется, схема максимально проста: запускаем процесс аутофагии с помощью лечебного голодания - и живём без болезней и старости много-много лет. Самые активные уже начали всё это претворять в жизнь: взяли за основу методики 40-дневного воздержания от пищи (системы Джигурды, Суворина) и постятся. Только вряд ли у кого-то получится пройти весь этот путь до конца и добиться желаемых результатов. В чём подвох?

Длительные голодания, предлагаемые большинством существующих методик (Войтовича, Николаева, Лавровой, Щенникова), не поддерживаются официальной медициной. Их польза не только не доказана научно, но и активно опровергается. Риск серьёзных нарушений в работе органов и даже летального исхода слишком высок, чтобы решаться на такое сомнительное оздоровление. Нобелевскую премию за это точно ещё никому не дали.

А вот краткосрочных от 12 часов до 3 дней (не больше!) достаточно для того, чтобы запустить полный цикл процесса аутофагии и добиться желаемых результатов.

К сожалению, пока нет какой-то чёткой концепции или запатентованной методики лечебного голодания, которая бы основывалась конкретно на открытии Ёсинори Осуми. Каков оптимальный срок воздержания, как часто его практиковать, сколько воды можно пить, что разрешено, а что запрещено - все эти вопросы пока остаются открытыми и решаются каждым в индивидуальном порядке.

Те, кто регулярно практикует голодания, советуют брать именно , так как оно и переносится легче, и не вызывает сильного ухудшения самочувствия, и вполне вписывается в рамки выходного дня.

Кому подойдёт?

Аутофагия имеет важное значение для жизни и здоровья каждого человека. Все мы дышим загрязнённым воздухом, едим консерванты и красители и накапливаем в себе настоящие мусорные свалки. Справиться с ними могут и сами клетки, но им в этом нужно помочь. Поэтому абсолютно всем нужно время от времени устраивать краткосрочные голодания.

Но особенно полезными они окажутся для тех, кто:

• страдает от ожирения и лишнего веса (согласно исследованиям, именно жировые клетки накапливают в себе максимальное количество вредных веществ);
• попадает в группу риска по онкологии (из-за наследственного фактора);
• находится в солидном возрасте (после 50 лет это нужно делать регулярно, для профилактики Альцгеймера и Паркинсона);
• планирует в скором времени зачатие малыша (во избежание риска ДЦП).

Несмотря на то, что Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию вовсе не за , как ошибочно считают многие, описанные им механизмы аутофагии тесно с ним связаны. Его открытие даёт надежду абсолютно всем людям на излечение заболеваний, перед которыми до сих пор бессильна современная медицина. Некоторые всерьёз считают, что при правильной реализации этого достижения вполне реально замедлить процессы старения и существенно увеличить продолжительность жизни.

Осень — время урожая, и свое заслуженное вознаграждение получил японский молекулярный биолог Ёсинори Осуми. Третьего октября 2016 года он получил Нобелевскую премия по физиологии и медицине за исследование механизмов аутофагии, которые он проводил с 1990-х годов. Что именно открыл ученый, и почему это так важно для каждого из нас — в обзоре .

Аутофагия и самоедство

А вот «приличные» клетки, которые внимательно следят за порядком в своем домашнем хозяйстве и регулярно избавляются от хлама, способствуют омоложению и продлению жизни целого организма.

Исследования на постном масле пекарских дрожжах

Для своих испытаний японский ученый использовал пекарские дрожжи — эукариотический организм (клетки которого содержат ядро), процесс аутофагии в котором можно наблюдать в микроскоп. В результате различных экспериментов и генных модификации Ёсинори Осуми определил белки и гены, которые участвуют в аутофагии.

Один из них — ген TOR — регулирует запуск процесса аутофагии в зависимости от количества энергии для клеток (того самого аденозинтрифосфата, о котором мы писали вчера). Пока энергии много, TOR работает активно и удерживает клетки от самоедства. Как только запасы сил организма иссякают, белок выключается и передает пульт управления белкам группы APG, которые запускают аутофагию.

Аутофагия способствует омоложению и замедляет старение. Из этого следует, что стимуляция этого процесса в разумных пределах — ключ к долголетию. Один из простейших способов управления аутофагией — это снижение количества потребляемых калорий (небольшое голодание), которое блокирует сигнальный путь TOR.

Комментарий эксперта

Аутофагия — один из фундаментальных процессов сохранения гомеостаза, реализующийся на уровне клетки.Таким способом клетка следит за тем, чтобы каждый ее компонент работал на полную катушку, а если что не так — под нож и в переплавку. Для примера возьмем митохондрии — их сотни в каждой клетке, и не все из них функционируют одинаково эффективно. Клетка постоянно тестирует свои «маленькие энергетические станции», и если КПД какой-то из них упадет, такая митохондрия будет быстро «разобрана» на составные элементы, то есть попросту переварена. Из оставшихся «строительных материалов» построят новую «станция», которая будет работать эффективно. Это своего рода естественный отбор на уровне клеточных органелл — кто не работает, тот будет съеден. В результате клетка постоянно работает над оптимизацией всех процессов.

Слишком интенсивная аутофагия может привести к апоптозу — программируемой клеточной смерти: если клетка не может себя обновить, её съедят соседние клетки. И в этом нет ничего плохого — наоборот! Эффективное самообновление клеток — залог здоровья и долголетия.

Стимуляция аутофагии — один из способов терапевтического воздействия на организм. Аутофагию стимулирует метформин — препарат, который снижает устойчивость к действию инсулина, и потому незаменимый в терапии метаболического синдрома и диабета. Вместе с этим он помогает и другим системам организма, в частности, снижая вероятность злокачественной трансформации клеток.

Интересно, что молекулярные онкологи сейчас испытывают сразу два типа противораковых препаратов — стимуляторы аутофагии и ингибиторы (блокировщики) аутофагии. Высокий уровень аутофагии необходим для предотвращения развития опухолей, а вот если рак уже развился — аутофагию необходимо подавлять. Опухолевые клетки «научились» использовать это важный процесс обновления клетки для выработки устойчивости к химиотерапевтическим препаратам.

P.S. Видео в начале статьи — ролик 2013 года, подготовленный Университетом Мичигана. На экране — творческое восприятие процесса аутофагии, над созданием которого работали биологи, иллюстраторы, хореографы, танцоры и композиторы.

Биолог из Японии Ёсинори Осуми стал Нобелевским лауреатом в области физиологии и медицины.
Скриншот с видео

Началась Нобелевская неделя-2016, в ходе которой будут распределены самые почетные научные награды в разных сферах.

Лауреат в области медицины и физиологии был назван 3 октября. Им стал Ёсинори Осями — специалист по биологии клетки из Технологического университета Токио, который удостоен награды «за открытие механизмов аутофагии», говорится на сайте Нобелевского комитета .

Его открытия проложили путь к пониманию фундаментальной важности аутофагии для множества физиологических процессов, таких, как адаптация к голоду и ответ на инфекцию, пояснили в пресс-релизе к награде.

Аутофагия — это процесс утилизации и переработки ненужных частей клетки — разного накопившегося в ней «мусора». Термин переводятся с греческого как «самоедство» или «самопоедание».

Механизм аутофагии.

Этот феномен ученые обнаружили еще в 60-х годах прошлого века. Но не смогли разобраться в тонкостях механизма. В 90-х годах это сделал Осуми. Проводя свои эксперименты, он выявил еще и гены, которые отвечают за аутофагию. Осуми стал 39-м в истории ученым, удостоенным Нобелевской премии единолично.

Аутофагия присуща живым организмам, в том числе и человеческим. Благодаря ей клетки избавляются от ненужных частей, а организм в целом — от ненужных клеток.

Природа наделила клетки способностью переваривать то, что «выглядит» лишним или вредным. Если очень упростить, то клетки упаковывают «мусор» в специальные мешки — аутофагосомы. Далее перемещают в контейнеры — лизосомы, где все это разрушается и переваривается. Продукты переработки используются для питания или обновления клетки.

Образование фагосомы.
Инфографика: Нобелевский комитет

Благодаря аутофагии клетка отчищается от попавшей в нее инфекции и от образовавшихся токсинов.

Слияние фагосомы и лизосомы.
Инфографика: Нобелевский комитет

Аутофагия начинает работать наиболее интенсивно, когда организм испытывает стресс. Например, голодает. В этом случае клетка вырабатывает энергию за счет своих внутренних ресурсов, то есть из всякого накопившегося “мусора”, в том числе, из болезнетворных бактерий.

Открытие японского ученого свидетельствует: голодать или поститься все-таки полезно — организм действительно очищается за счет аутофагии.

Она также предохраняет организм от преждевременной старости. Может быть, даже омолаживает за счет того, что создает новые клетки, выводит из организма дефектные белки и поврежденные внутриклеточные элементы, поддерживая его в исправном состоянии.

А нарушения в процессах аутофагии приводят к болезни Паркинсона, диабету и даже к раку. Понимая это, медики создают уже новые лекарства, способные исправить нарушения и, стало быть, вылечить.

Ну а в целях профилактики стоит иной раз поголодать, вгоняя организм в оздоровительный стресс.

Читайте также на ForumDaily:

Мы просим вас о поддержке: сделайте свой вклад в развитие проекта ForumDaily

Спасибо, что остаетесь с нами и доверяете! За последние четыре года мы получили массу благодарных отзывов от читателей, которым наши материалы помогли устроить жизнь после переезда в США, получить работу или образование, найти жилье или устроить ребенка в садик.

Всегда ваш, ForumDaily!

Processing . . .