Autofagia – gwarancja zdrowia Twojego organizmu

Autofagia – gwarancja zdrowia Twojego organizmu

autofagia, komórki, mitochondria, spermidyna, post, starzenie sie, neurodegeneracja,

Autofagia to codzienny, specyficzny dla komórki proces detoksykacji. Można go porównać do recyklingu w stylu „zero waste” - to co niepotrzebne zostaje przetworzone i ponownie użyte lub zutylizowane. Przez większość czasu przebiega niezauważalnie, jednak gdy komórki są narażone na stres oksydacyjny, infekcje czy okres głodu, proces autofagii staje się kluczowy dla ich dalszych losów, a zatem również dla naszego zdrowia.

Autofagia – naturalne oczyszczanie

Autofagia (z greckiego dla samo-zjadanie) inaczej autofagocytoza, to regulowany proces, w którym komórka usuwa znajdujące się w niej stare lub dysfunkcyjne komponenty: białka, kwasy tłuszczowe czy nukleinowe, a nawet niedziałające organelle. Elementy te zostają przetworzone i ponownie wykorzystane do innych celów w komórce np. jako źródło energii [1]. W wyniku takich czynników jak: infekcje bakteryjne czy wirusowe, stres oksydacyjny czy niedobory substancji odżywczych proces autofagii nabiera na sile. Dzięki temu komórka może pozyskać energię trawiąc mniej potrzebne elementy. W takich sytuacjach autofagia jest strategią przeżycia komórki w niekorzystnych warunkach głodu, niedotlenienia czy narażenia na szkodliwe substancje.

Autofagocytoza jest jednym z mechanizmów zachowania homeostazy organizmu. W naturalny sposób reguluje skład białek w komórce, zapobiega gromadzeniu się toksycznych produktów przemiany materii, utrzymuje funkcję organelli komórkowych, usuwa chorobotwórcze patogeny i podtrzymuje komórki w okresach niskiego poziomu energii [2].

Niezwykle ważne jest zwrócenie uwagi na to co dzieje się, gdy proces autofagii przestaje wydajnie działać. W przypadku jego zahamowania, pojawia się szereg negatywnych konsekwencji dla funkcjonowania komórek, a w rezultacie dla pracy naszego organizmu. Naukowcy wskazują, że zaburzenia autofagii mogą być przyczyną rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, cukrzycy czy nowotworów. Dlatego stale szuka się sposobów na aktywowanie autofagii oraz bada się czynniki, które hamują ten proces.

Znaczenie i funkcje

W dawnych systemach medycznych takich jak Tradycyjna Medycyna Chińska czy Ajurweda  detoksykacja była skuteczną metodą zarówno profilaktyczną jak i terapeutyczną. Obecnie, dzięki poznaniu i zrozumieniu roli autofagii oczyszczanie komórek z pewnością zaczyna mieć większe znaczenie również dla medycyny konwencjonalnej.

Autofagia zachodzi w komórkach od bardzo dawna i stanowi część fizjologii – uczestniczy w prawidłowym rozwoju i funkcjonowaniu organizmu. Odgrywa istotną rolę w procesach takich jak: embriogeneza, czy różnicowanie się komórek. Gdy aktywność autofagii spada, komórki tracą zdolność do usuwania niepotrzebnych elementów i zaczynają gromadzić szkodliwe składniki. W konsekwencji, zahamowanie autofagii prowadzi do zaburzenia homeostazy wewnątrz komórek, uszkodzeń DNA, a nawet może promować onkogenezę [3]. Badacze z uniwersytetu w Warwick wykazali, że nieprawidłowa autofagia prowadzi do stanów zapalnych, co z kolei zwiększa podatność na choroby [4]. Dlatego zaburzony proces autofagii wiąże się z powstawaniem m.in. chorób neurodegeneracyjnych i nowotworów. Ponadto sugeruje się, że może ona determinować długość życia organizmu.

Autofagia spełnia następujące funkcje [5]:

  • adaptacja do warunków stresowych i zapewnienie komórkom źródła energii w czasie niedoborów składników odżywczych,
  • utrzymanie homeostazy wewnątrzkomórkowej,
  • detoksykacja i usuwanie zbędnych lub uszkodzonych komponentów komórki,
  • udział w procesach: dojrzewania erytrocytów, wytwarzania surfaktantu na powierzchni komórek płuc, biosynteza neurolaminy w neuronach, [6]
  • ochrona przed nadmiernym rozrostem bakterii i wirusów. [7,8]

Przebieg autofagii

Proces autofagii można w uproszczeniu porównać do tworzenia worka na śmieci (autofagosomu), który zbiera składniki komórkowe, a następnie przenosi je do centrum recyklingu  komórki (lizosomu), aby rozłożyć je na części, które można przetworzyć.

Autofagosom wytwarzany jest z fragmentu cytoplazmy komórki, zostaje otoczony przez formującą się podwójną błonę, (w kształcie litery C) nazywaną fagoforem. Następnie oba końce fagoforu wydłużają się, otaczając część cytoplazmy wraz z elementami do usunięcia. W końcu zamykają się w pęcherzyk – autofagosom. Taki autofagosom przenoszony jest do lizosomów – organelli komórkowych (należących do aparatu Golgiego). Lizosomy zawierają enzymy rozkładające białka, kwasy nukleinowe, węglowodany i tłuszcze, które umożliwiają trawienie wewnątrzkomórkowe lub odzyskiwanie materiału do ponownego wykorzystania. Podczas dojrzewania autofagosomu następuje fuzja (połączenie) autofagosomu z lizosomami i utworzenia autofagolizosomów. To właśnie w tych strukturach zachodzi proces degradacji makrocząsteczkowych substratów do ich podstawowych składników: aminokwasów, czy kwasów tłuszczowych. (schemat procesu przedstawia rycina 1.)

Rycina 1. – schemat przebiegu makroautofagii

Podział i rodzaje procesu autofagii

W zależności od tego w jaki sposób elementy z komórki dostarczane są do lizosomów, autofagię dzielimy na trzy grupy:

  • makroautofagię,
  • mikroautofagię
  • autofagię zależną od białek opiekuńczych (czaperonów).

Drugi podział powstał w oparciu o to który element ulegnie degradacji. Wyróżniamy w nim autofagię:

  • nieselektywną – gdy strawieniu ulega część cytoplazmy, aby zachować prawidłową wielkość i skład komórki.
  • selektywną – gdy usuwane są określone struktury: agregaty białek – agrefagia, mitochondria – mitofagia, retikulum endoplazmatyczne – retikulofagia, rybosomy – rybofagia, peroksysomy – peksofagia oraz bakterii i wirusów – ksenofagia [9].

Najstarszą oraz najczęściej występującą formą autofagii jest makroautofagia (z tego powodu większość opisywanych w badaniach procesów autofagii dotyczy właśnie makroautofagii). Ten rodzaj polega na przedstawionym wcześniej formowaniu autofagosomu i jego degradacji w lizosomach. Podczas procesu mikroautofagii elementy przeznaczone do degradacji są dostarczane bezpośrednio do wnętrza lizosomów bez udziału autofagosomu [10]. Natomiast w przypadku autofagii zależnej od białek opiekuńczych (czaperonów) białka opiekuńcze wychwytują elementy przeznaczone do degradacji (np. nieprawidłowo pofałdowane białka) i przenoszą je do lizosomów [11].

Jednak, aby białka opiekuńcze mogły rozpoznać element do degradacji muszą one zawierać specyficzna sekwencję peptydową (KFERQ). Ta sekwencja jest następnie rozpoznawana przez receptor na powierzchni błony lizosomów. Dzięki temu, że lizosomy rozpoznają sekwencję danego elementu mogą rozpocząć jego usuwanie.

Dowiedziono, że poziom czaperonów maleje wraz z wiekiem [12] co może wpływać na rozwój chorób, w których dochodzi do akumulacji nieprawidłowych białek np. w chorobie Parkinsona, Alzheimera czy w chorobie Huntingtona. Występujące w tych chorobach nieprawidłowe białka zawierają właśnie te sekwencję (KFERQ) [13, 14]. W przypadku zaburzenia procesu autofagii rozpoznanie tej sekwencji i usuwanie uszkodzonych białek staje się niemożliwe, a ich nadmierne gromadzenia się nasila chorobę.

Mitofagia – specjalna autofagia mitochondriów

Najnowsze badania dowodzą, że autofagia wpływa także na mitochondria i może usuwać te z nich, które są uszkodzone (np. obciążone nadmiarem żelaza). Proces ten określany jest jako mitofagia [15]. Badacze starają się ustalić, czy zwiększenie mitofagii może chronić DNA przed wolnymi rodnikami tlenowymi, które powstają m.in w wyniku nadmiaru żelaza w mitochondriach. Prawdopodobnie zaburzenie procesu mitofagii powoduje zwiększoną ilość wolnych rodników i może zwiększać ilość uszkodzeń DNA (badanie dotyczy przebiegu choroby u osób z zespołem mielodysplastycznym) [16]. 

Obszary działania autofagii

W prawidłowo działającej komórce autofagia przebiega z niską intensywnością, pomagając usuwać zużyte komponenty, wtedy kiedy to konieczne. Jeżeli jednak środowisko, w którym znajdzie się komórka, a wiec stan naszego organizmu, nie będą sprzyjające (np. w przypadku braku odpowiednich składników odżywczych lub energii, stresu czy infekcji), autofagia powinna zostać nasilona, aby pomóc w ochronie komórek. Do tej pory poznano znaczenie autofagii w kilku ważnych procesach i stanach:  

  1. Starzenie się organizmu

Wraz z wiekiem nasila się gromadzenie uszkodzonych składników komórkowych. Natomiast prawidłowa aktywność autofagii może zapobiec nadmiarowi niepotrzebnych komponentów i zwiększać wydajność metaboliczną komórek [17]. Szczególne znaczenie w procesie starzenia ma aktywowanie mitofagii (usuwanie dysfunkcyjnych mitochondriów), które wytwarzają szkodliwe wolne rodniki uszkadzające komórkę [18]. Podaje się, że procesy związane z aktywacją autofagi mogą wydłużać życie u kilku badanych gatunków [19].

  1. Neurodegeneracja

W wielu chorobach neurodegeneracyjnych dochodzi do gromadzenia się zdeformowanych białek w neuronach, co prowadzi do stopniowego zaniku neuronów i postępującej utraty zdolności intelektualnych [20]. Autofagia usuwa te nieprawidłowe białka, chroniąc przed neurodegeneracją. Przykładowo w chorobie Huntingtona usuwa białko huntingtynę (HTT) [21], w chorobie Alzheimera usuwa amyloid ꞵ [22], w chorobie Parkinsona ⍺-synukleinę (SNCA), natomiast podczas demencji usuwa białko tau związane z mikrotubulami (MAPT) [23].

  1. Stany zapalne

Autofagia może działać dwukierunkowo. Z jednej strony może nasilać reakcje zapalne w celu aktywowania odpowiedzi odpornościowej przeciwko patogenom [24]. Następnie po ustaniu zakażenia patogenem, autofagia zmniejsza stan zapalny usuwając z komórki antygeny i inne cząsteczki odpowiedzi immunologicznej wytwarzane przez komórkę [25].

  1. Choroby zakaźne

Autofagia może pomagać w zwalczania chorób zakaźnych poprzez: [26]

  • bezpośrednie usuwanie drobnoustrojów z wnętrza komórek (ksenofagia)
  • usuwanie toksyn wytwarzanych podczas infekcji
  • modulację odpowiedzi immunologicznej na infekcje

Dotychczas poznane drobnoustroje usuwane w procesie autofagii to m.in.: Mycobacterium tuberculosis, Streptococcus A, wirus HIV oraz niektóre pierwotniaki [25, 26, 27, 28].

  1. Praca mięśni

Podczas ćwiczeń nasze komórki są obciążone dodatkowym wysiłkiem, więc wzrasta zapotrzebowanie na energię. Dodatkowe obciążenie komórek może powodować nadprodukcję wolnych rodników, które uszkadzają organelle i komponenty komórkowe. Dlatego podczas ćwiczeń intensywność autofagii wzrasta, aby zrównoważyć produkcję energii z wydatkiem. Autofagia umożliwia zmniejszenia zapotrzebowania na energię dostarczanej z zewnątrz, dzięki wykorzystaniu energii wewnętrznej, pochodzącej z recyklingu utylizowanych komponentów [24].

  1. Rak

Autofagia może odgrywać również potencjalną rolę w hamowaniu niektórych procesów nowotworzenia, zwłaszcza we wczesnym stadium. Hamuje przewlekłe zapalenie, zapobieganie nadmiernym uszkodzeniom DNA i niestabilności genomu [25]. Badania na modelu zwierzęcym (u myszy) wykazały, że modyfikacja genetyczna upośledzająca autofagię spowodowała zwiększoną ilość procesów nowotworowych u tych zwierząt [26].

Niestety, rola autofagii w procesach nowotworowych może być dwukierunkowa. Efekt, jaki autofagia wywiera na komórki, zależy od typu tych komórek oraz środowiska w jakim się znajdują. W niektórych rodzajach guzów nowotworowych, autofagia nasila wzrost zmienionych chorobowo komórek [26]. Dopiero szczegółowa wiedza określająca, czy w danym nowotworze pod wpływem określonego leczenia w mechanizmie autofagii dochodzi do śmierci komórek, pozwoli podjąć właściwe decyzje odnośnie wyboru i dostosowania terapii przeciwnowotworowej.  

Podsumowując, autofagia to niezwykle istotny proces do zachowania prawidłowego funkcjonowania komórek, a zatem i zdrowia całego organizmu. Warto dowiedzieć się jak aktywować autofagię oraz jakie procesy mogą ją hamować.

 

autor Paulina Żurek

 

Epigenetyka – co to takiego?

Epigenetyka zajmuje się badaniem zmian w genach, które powstają w wyniku działania szkodliwych czynników zewnętrznych: niewłaściwego stylu życia, diety, środowiska czy emocji. Istnieje wiele naturalnych składników działających ochronnie na nasz genom m.in: magnez (naprawa DNA), selen (warunkujący metylację), witaminy C, A, E (przeciwutleniacze), niacyna (utrzymanie struktury telomerów), witamina B12 i kwas foliowy (dostarczają grup metylowych).

Leksykon Zdrowia
4 4-HNE 4-HYDROKSYNONENAL 5 5-MTHF A ACESULFAM K ACETON ACETYLACJA ACETYLO-COA ADDISONA, ZESPÓŁ ADENINA ADENOZYNOTRÓJFOSFORAN ADINOPEKTYNA ADIPOCYTY ADMA AGE AKONITAZA AKROLEINA AKTYWNY OCTAN ALFA, FALE MÓZGOWE ALLOSTERYCZNY MODULATOR AMD AMID KWASU NIKOTYNOWEGO AMPK AMYLAZA ANGIOGENEZA ANGIOTENSYNA ANTYOKSYDANTY APOPTOZA ASPARTAM ATP AUTOFAGOCYTOZA ATOPOWE ZAPALENIE SKÓRY (AZS) ANTYGEN AUTOFAGOSOM B BABKA JAJOWATA BETA - OKSYDACJA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH BETA, FALE MÓZGOWE BETA-BLOKERY BIAŁA TKANKA TŁUSZCZOWA BIAŁKO C-REAKTYWNE BŁONNIK POKARMOWY BRĄZOWA TKANKA TŁUSZCZOWA BRCA1 C CFS CHELATACJA CHROMOGRANINA A CIAŁA KETONOWE CISPLATYNA CK COMT CORICH CYKL COX CRP CYJANOKOBALAMINA CYKL CYTRYNIANOWY CYKL KREBSA CYKL KWASU CYTRYNOWEGO CYKL MOCZNIKOWY CYKL ORNITYNOWY CYKLAMINIAN CYKLOOKSYGENAZA PROSTAGLANDYNOWA CYP2D6 CYSTATIONINA CYTOCHROM C CYTOKINY STANU ZAPALNEGO CYTOZYNA CYTRULINA CZYNNIK INDUKOWANY HIPOKSJĄ CZYNNIK TOLERANCJI GLUKOZY CZYNNIK WZROSTU NASKÓRKA CZYNNIK WZROSTU NASKÓRKA CZYNNIK WZROSTU ŚRÓDBŁONKA NACZYNIOWEGO CHOLINA CYTOKINY CHEMOKINY CZYNNIK MARTWICY NOWOTWORÓW D DEHYDROGENAZA PIROGRONIANOWA DEHYDROGENAZY DEKSTRYNA DELTA, FALE MÓZGOWE DHA DIALDEHYD MALONOWY DINUKLEOTYD NIKOTYNOAMIDOADENINOWY DIOKSYGENAZA DIOKSYNY DOKSORUBICYNA DYSMUTAZA PONADTLENKOWA DYSTONIA DESATURACJA E EBV ECGF EEG ELEKTROENCEFALOGRAFIA ENDOTOKSYNA ENO ENTEROCYTY EPA EPIGENETYKA ERYTRYTOL F FAD FADH2 FENOLOWE KWASY FERMENTACJA MLECZANOWA FIBRATY FIBROMIALGIA FILOCHINON FITOSTERYNY FITOWY, KWAS FLAWONOIDY FLUPIRTYNA FMS FOSFATYDYLOSERYNA FOSFORAN-5-PIRYDOKSALU FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA FRATAKSYNA FRUKTOZO-1,6-BIFOSFORAN FURANY FAGOCYTOZA G GABA GALAKTOZA GALENIKA GAMMA, FALE MÓZGOWE GASTRYNA GENISTEINA GLICEROLO-3-FOSFORAN GLIKOLIZA GLUKAGON GLUKOKORTYKOIDY GLUKONEOGENEZA GLUT GLUTAMINA GLUTAMINIAN GLUTATION GLUTATION ZREDUKOWANY GSH GSSG GTP GUANINA H HAPTOKORYNA HBA1C HDL HEMOGLOBINA HENLEGO, PĘTLA HIF1Α HIPOKSJA HISTONY HOLOTRANSKOBALAMINA HYDROPEROKSYLOWY, RODNIK HASHIMOTO I IGA IGE IGF-1 IGG IMMUNOGLOBULINA A IMMUNOGLOBULINA E IMMUNOGLOBULINA G INDEKS GLIKEMICZNY (IG) INDEKS INSULINOWY (FII) INHIBITORY ENZYMÓW INHIBITORY POMPY PROTONOWEJ INO INSULINA INSULINOOPORNOŚĆ INULINA INULINA K KALCYTRIOL KANCEROGEN KARBOKSYLAZA PIROGRONIANOWA KARDIOLIPINA KATECHOLO-O-METYLOTRANSFERAZA KERATYNA KETOGENEZA KINAZA KREATYNOWA KINAZA MTOR KOBALAMINA KOENZYM A KOENZYM Q10 KOFAKTOR KOMPLEKS DEHYDROGENAZY PIROGRONIANOWEJ KOZŁEK LEKARSKI KREATYNA KREATYNINA KSENOBIOTYKI KSYLITOL KUMARYNA KWAS ALFA - LINOLENOWY KWAS DOKOZAHEKSAENOWY KWAS EIKOZAPENTAENOWY KWAS GAMMA-AMINOMASŁOWY KWAS LINOLOWY KWAS LIPONOWY KWASICA KETONOWA KWASICA METABOLICZNA KWASICA MLECZANOWA KWASU MLEKOWEGO CYKL KWAS MLEKOWY KATALAZA KLASTER Ł ŁAŃCUCH ODDECHOWY L LDL LEKTYNY LEPTYNA LEPTYNOOPORNOŚĆ LIGAND LIGNANY LIKOPEN LIMONINA LINDAN LINDANY LIPAZA LIPOLIZA LIZOSOM LIMFOCYTY M MALONOWY, DIALDEHYD MALTODEKSTRYNA MAŚLAN MASŁOWY, KWAS MCS MDA MDR – P MEDYCYNA MITOCHONDRIALNA METYLACJA METYLOKOBALAMINA MITOCHONDRIUM MITOFAGIA MLECZAN MRNA MRNA MTDNA MTHFR MTNO MTRNA N NAD NAD+ NADH NADPH NADTLENEK WODORU NADTLENOAZOTYN NEFRONU, PĘTLA NFKB NIACYNA NIESTEROIDOWE LEKI PRZECIWZAPALNE NIEZBĘDNE NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE NLPZ NMDA NNO O OKSYDAZA CYTOCHROMU C OKSYDOREDUKTAZY OKSYGENAZA HEMOWA 1 ORAC OROTOWY, KWAS OSTROPEST PLAMISTY OŚ HPA P PEKTYNY PEPSYNA PEPTYDY PEROKSYDAZY PET PIEPRZ METYSTYNOWY PIROFOSFORAN TIAMINY PIROGRONIAN PIRYDOKSYNA PIRYMIDYNY PLUSKWICA GRONIASTA POCHP PODSTAWNIK POJEMNOŚĆ ANTYOKSYDACYJNA ORGANIZMU POLIFENOLE POLISACHARYDY POSZARPANE CZERWONE WŁÓKNA PPI PRODUKT ZAAWANSOWANEJ GLIKACJI PROTEAZY PROTEOLIZA PRZECIWUTLENIACZE PURYNY PARESTEZJA PRZECIWCIAŁA Q QTC R REAKCJA ANAPLEROTYCZNA REPERFUZJA RESWERATROL RÓŻENIEC RYBOFLAWINA RYBOZA REAKCJA AUTOIMMUNOLOGICZNA RECEPTORY KOMÓRKOWE S S-100, BIAŁKA SAPONINY SIRT3 SIRTUINY SOD SOD-1 SOD-2 SOMATOLIBERTYNA SOMATOSTATYNA SSRI STATYNY STRES NITROZACYJNY STRES OKSYDACYJNY SUKRALOZA SYLIMARYNA SZCZAWIOOCTAN SIBO Ś ŚRÓDBŁONKOWY CZYNNIK WZROSTU T T3 T4 TEOBROMINA THETA, FALE MÓZGOWE TIAMINA TLENEK AZOTU (NO) TORSADE DE POINTES TRANSKOBALAMINA I TRANSKOBALAMINA II TRIJODOTYRONINA TRÓJGLICERYDY TRYPSYNA TYMINA TYROKSYNA TNF - ALFA U U, ZAŁAMEK URACYL UTLENIONE GSH V VEGF W WIELOKSZTAŁTNY CZĘSTOKURCZ KOMOROWY WOLNE RODNIKI Z ZESPÓŁ PRZEWLEKŁEGO ZMĘCZENIA ZESPÓŁ WRAŻLIWOŚCI NA WIELORAKIE SUBSTANCJE CHEMICZNE ZWYRODNIENIE PLAMKI ŻÓŁTEJ
Reklama
B-Kompleks MSE
Kompleks witamin z grupy B z aktywnym kwasem foliowym oraz aktywną wit. B12
Witamina C MSE matrix
Lewoskrętna witamina C o przedłużonym uwalnianiu - aż do 8 godz. 500 mg
Reklama
B-Kompleks MSE
Kompleks witamin z grupy B z aktywnym kwasem foliowym oraz aktywną wit. B12
Witamina C MSE matrix
Lewoskrętna witamina C o przedłużonym uwalnianiu - aż do 8 godz. 500 mg
Redakcja:
mail: redakcja@mito-med.pl
Reklama:
mail: reklama@mito-med.pl
2017 © Mito Med