Zawartość
Autofagia to kluczowy proces, który utrzymuje komórki twojego ciała w odpowiedniej równowadze, czyli to, co nazywamy homeostazą. Popularne powiedzenie na temat zrównoważonego rozwoju dla środowiska brzmi: „Ograniczaj, wykorzystuj ponownie, poddawaj recyklingowi”. Pod wieloma względami autofagia jest naturalnym procesem, który ma wpływ na wszystkie te trzy rzeczy. Termin „autofagia” pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego „samozjadanie się”. Dzieje się tak, ponieważ proces autofagii rozkłada części komórek, aby je ponownie wykorzystać w tworzeniu nowych komórek.Cytoplazma składa się z płynu wewnątrz komórki (z wyłączeniem jądra). Podczas autofagii cytoplazma i organelle (małe struktury o określonych funkcjach) są usuwane i poddawane recyklingowi. Ten proces utrzymuje twoje ciało w równowadze poprzez samo usuwanie komórek, które nie działają już optymalnie lub właściwie.
Podczas gdy autofagia pomaga utrzymać równowagę organizmu, istnieją również zaburzenia, które zakłócają normalne procesy autofagii, co prowadzi do przewlekłej choroby. Zaburzenia neurodegeneracyjne, takie jak choroba Parkinsona, mają genetyczne powiązania z dysfunkcjami autofagii.
Korzyści
Autofagia ma ważne skutki, które występują zarówno w komórce, jak i poza nią. W komórce autofagia pomaga zmniejszyć stres oksydacyjny, zwiększyć stabilność genomu (co pomaga w zapobieganiu nowotworom), zwiększyć metabolizm bioenergetyczny i zwiększyć eliminację odpadów.
Poza komórką autofagia pomaga zmniejszyć odpowiedź zapalną, zwiększyć homeostazę neuroendokrynną, zwiększyć nadzór nad rakiem przez układ odpornościowy i zwiększyć eliminację starzejących się komórek.
Korzyści z funkcji autofagii minimalizują ryzyko zachorowania, promują zdolność do starzenia się i ostatecznie pomagają wydłużyć życie.
Proces
Autofagia jest zwykle wywoływana przez głód składników odżywczych w komórce. Uważa się, że insulina hamuje autofagię, podczas gdy glukagon może aktywować ten proces.
Po jedzeniu organizm uwalnia insulinę, podczas gdy post powoduje uwalnianie glukagonu, gdy poziom cukru we krwi zaczyna spadać. Glukagon sygnalizuje organizmowi użycie glikogenu w wątrobie w celu zwiększenia stężenia cukru we krwi. Po aktywacji autofagii proces przebiega w czterech etapach.
- Sekwestr: Na tym etapie dwie błony (zwane fagoforami) wydłużają się wokół i ostatecznie zamykają cytoplazmę i organelle, które mają później zostać zdegradowane. Ta podwójna błona staje się organellą znaną jako autofagosom. Zwykle zawartość pochłonięta przez autofagosom jest wybierana, ponieważ znajduje się w zasięgu. Jednak autofagosomy mogą być selektywne, ponieważ błona może zainicjować autofagię, gdy zachodzi interakcja z określonymi białkami w komórce.
- Transport do lizosomu: Autofagosomy nie mogą łączyć się bezpośrednio z lizosomem, więc najpierw łączy się ze strukturą pośrednią zwaną endosomem. Autofagosom, który jest połączony z endosomem, jest obecnie nazywany amfisomem, który może łatwo łączyć się z lizosomem.
- Degradacja: Może się to rozpocząć po wystąpieniu fuzji z lizosomem. Po fuzji z amfisomem lizosom uwalnia enzymy (znane jako hydrolazy), które degradują materiały znajdujące się w oryginalnym autofagosomie. Ta struktura, która jest pełna zdegradowanego materiału komórkowego, jest obecnie znana jako autolizosom lub autofagolizosom.
- Utylizacja produktów degradacji: Może to nastąpić, gdy wszystkie materiały komórkowe zostaną zdegradowane do aminokwasów. Po wyeksportowaniu z autolizosomu do płynu komórkowego aminokwasy można następnie ponownie wykorzystać.
Czwarty i ostatni etap jest ostatecznie związany z głodem komórkowych składników odżywczych. Utylizacja produktów degradacji jest ostatecznie potrzebna do dostarczania aminokwasów do glukoneogenezy (procesu, w którym organizm syntetyzuje glukozę ze źródeł niewęglowodanowych). Aminokwasy służą jako źródło energii dla cyklu trikarboksylowego (TCA), a aminokwasy te można odzyskać do syntezy nowych białek.
Wszystkie procesy autofagii są ważne dla utrzymania równowagi lub homeostazy w organizmie. W dowolnym momencie jeden lub wszystkie trzy mogą być wykorzystane do zaspokojenia potrzeb ciała. Jednak procesy te nie mogą być długotrwałe, aby wspierać przeżycie komórek w stanach przewlekłych.
Rodzaje
Istnieją trzy rodzaje autofagii. Chociaż są podobne, każdy z nich ma różne cechy, które odróżniają każdy typ.
- Makroautofagia odnosi się do procesu autofagii opisanego powyżej. Ten termin jest synonimem autofagii.
- Mikro-autofagia jest podobny do autofagii, ponieważ może pochłonąć i degradować wiele różnych struktur w komórce. Różnica w tym procesie polega na tym, że nie używa on fagoforu do sekwestracji zawartości komórkowej. Zamiast tego lizosom wciąga zawartość komórkową i pochłania materiał wokół swojej błony, aby następnie rozłożyć zawartość na aminokwasy do ponownego wykorzystania.
- Autofagia zależna od opiekuna jest bardziej specyficzną metodą kierowania białek, które mają być zdegradowane. W tym procesie białka opiekuńcze pomagają w translokacji białka przez błonę lizosomu, gdzie można je rozłożyć na aminokwasy do ponownego użycia.
Indukowanie autofagii
Istnieje wiele badań poświęconych metodom aktywacji autofagii ze względu na wiele korzyści zdrowotnych, w tym profilaktykę raka i właściwości homeostatyczne w układzie nerwowym. Jednak przemawia również do wielu osób ze względu na właściwości przeciwstarzeniowe i zwiększone działanie metaboliczne.
Badania farmaceutyczne mają na celu zidentyfikowanie sposobów selektywnej aktywacji autofagii za pomocą niektórych leków. W szczególności istnieje zainteresowanie farmaceutów identyfikacją sposobów stymulowania indukcji autofagii, aby pomóc w zaburzeniach neurodegeneracyjnych.
- Choroba Huntingtona: Resweratrol, latrepirdyna i lit są badane w celu stymulowania autofagii u pacjentów z chorobą Huntingtona.
- Choroba Alzheimera: Resweratrol, nilotynib, lit, latrepirdyna, metformina, kwas walproinowy, statyny, nikotynamid i hydroksychlorochina mogą pomóc w stymulacji autofagii w chorobie Alzheimera.
- Choroba Parkinsona: Nilotynib i statyny mogą stymulować autofagię w chorobie Parkinsona.
- Stwardnienie zanikowe boczne (ALS): lit, tamoksyfen i kwas walproinowy mogą stymulować autofagię u pacjentów z ALS.
Wszystkie wymienione powyżej leki są badane i obecnie nie są zalecane do stosowania. Jednak przyszłość wywoływania autofagii w leczeniu chorób może być obiecująca.
Poza lekami, post przerywany lub przez dłuższy czas również wywołuje autofagię. Czyni to poprzez wyczerpywanie komórkowych składników odżywczych. W celu utrzymania funkcji komórek autofagia jest wywoływana do produkcji aminokwasów, których już nie ma.
Ponadto dieta obejmująca niskie spożycie węglowodanów pozbawia organizm łatwo dostępnych cukrów. Autofagia jest aktywowana, aby uczestniczyć w tworzeniu aminokwasów. Aminokwasy mogą być następnie wykorzystywane do dostarczania energii poprzez glukoneogenezę i cykl TCA, ponieważ węglowodany nie są łatwo dostępne. Jednak przed rozpoczęciem jakiejkolwiek diety należy skonsultować się z lekarzem, aby zapewnić sobie bezpieczeństwo i prawidłowe odżywianie.
Powiązane zaburzenia
Geny związane z autofagią (ATG) zostały po raz pierwszy zidentyfikowane w latach 90. Od tego czasu dysfunkcjonalne geny łączono z zaburzeniami związanymi z nieprawidłowym funkcjonowaniem autofagii w organizmie.
- Statyczna encefalopatia dzieciństwa z neurodegeneracją w wieku dorosłym (SENDA) było pierwszym zaburzeniem neurodegeneracyjnym zidentyfikowanym w związku z dysfunkcją autofagii. Stało się to ważne dla określenia roli autofagii w potencjalnym leczeniu innych zaburzeń neurodegeneracyjnych za pomocą terapii ukierunkowanych na autofagię. Gen związany z SENDA wpływa na tworzenie autofagosomów. Chociaż związek został zidentyfikowany, nie ustalono, w jaki sposób dysfunkcja autofagii wiąże się z gromadzeniem żelaza w mózgu.
- Zespół Vici jest postępującą chorobą neurodegeneracyjną, która jest genem recesywnym (co oznacza, że zarówno ojciec, jak i matka muszą przekazać gen, aby dziecko miało chorobę). Powiązany gen wpływa na dojrzewanie autofagosomów i ich degradację.
- Dziedziczny spastyczny niedowład jest kolejnym recesywnym zaburzeniem genetycznym, które ma charakter neurodegeneracyjny i dotyka kończyn dolnych. Chociaż rola autofagii w zaburzeniu nie jest dobrze poznana, stwierdzono, że upośledza ona tworzenie autofagosomów, jak również utrudnia fuzję autofagosomu z lizosomem.
- Choroba Parkinsona jest zaburzeniem neurodegeneracyjnym, na które wpływa inaczej niż inne zaburzenia. W tym przypadku uważa się, że powiązany gen powoduje selektywną degradację mitochondriów (struktury komórkowej związanej z wytwarzaniem energii) w wyniku autofagii, powszechnie nazywanej mitofagią.
- choroba Crohna różni się od innych wymienionych zaburzeń, ponieważ jest to choroba zapalna jelit. Istnieje kilka genów, o których wiadomo, że wpływają na autofagię w odniesieniu do choroby Leśniowskiego-Crohna; jednak te same geny są również powiązane z wieloma innymi procesami. Dlatego nie jest jasne, czy choroba Leśniowskiego-Crohna jest zaburzeniem związanym z autofagią i czy terapie ukierunkowane na autofagię byłyby realnymi opcjami leczenia.
- Rak różni się od innych zaburzeń, ponieważ autofagia nie jest genetycznie związana, ale raczej wykazała korzyści i ryzyko z nią związane. Autofagia ma właściwości ochronne dla komórek, aby zapobiec tworzeniu się raka. Jednak po ustaleniu się guza uważa się, że autofagia wykazuje takie same właściwości ochronne, jak w przypadku komórek rakowych. Innymi słowy, po ustaleniu się guza autofagia pomaga zapobiec zniszczeniu guza przez normalne procesy, które organizm musi zwalczać z rakiem.
W przeciwieństwie do terapii, których celem jest wywołanie autofagii w przypadku niektórych zaburzeń, w przypadku raka, badane terapie mają na celu hamowanie autofagii.
Ukierunkowanie na hamowanie autofagii u pacjentów z rakiem mogłoby usunąć właściwości ochronne guza, które uważa się za wykazane przez autofagię w raku. Badane terapie są ukierunkowane na lizosomalną część procesu autofagii i obejmują chlorochinę i hydroksychlorochinę.
Słowo od Verywell
Autofagia to naturalny proces organizmu, w którym „przetwarza” komórki i utrzymuje homeostazę. Jego zalety obejmują zarządzanie reakcjami zapalnymi, a także zwiększanie nadzoru nad rakiem. Jednak gdy autofagia nie funkcjonuje prawidłowo w organizmie, wiąże się z różnymi zaburzeniami, takimi jak choroba Parkinsona. Chociaż autofagia może chronić przed rakiem, w niektórych przypadkach może faktycznie chronić komórki rakowe, gdy już osadzą się w organizmie.
Pierwszy nowy lek na chorobę Parkinsona od 10 lat- Dzielić
- Trzepnięcie
- Tekst