Аутофагия.
(от др.-греч. αὐτός ауто- — сам и φαγεῖν — «есть») — процесс, при котором внутренние компоненты клетки доставляются внутрь её лизосом или вакуолей и подвергаются в них деградации.
Является естественным, регулируемым механизмом клетки, который разбирает ненужные, неполноценные, дефектные или дисфункциональные компоненты.
При аутофагическом типе клеточной гибели все органеллы клетки перевариваются, оставляя лишь клеточный мусор, который поглощается макрофагами.
Термин «аутофагия» для способа доставки цитоплазматического материала клетки в лизосомы с целью последующей деградации ввел в 1963 году бельгийский биохимик Кристиан де Дюв, первооткрыватель лизосом.
Лизосомы — это клеточные органеллы, содержащие множество гидролитических ферментов, работающих в кислой среде.
Впоследствии было обнаружено, что в процессе аутофагии в цитоплазме сначала образуются аутофагосомы — пузырьки, окруженные двухслойной мембраной, содержащие часть цитоплазмы и клеточные органеллы (митохондрии, рибосомы, фрагменты эндоплазматического ретикулума).
Аутофагосомы далее сливаются с лизосомами, в образовавшихся при этом аутолизосомах происходит деградация макромолекул и органелл в результате действия лизосомных ферментов — гидролаз.
Де Дюв получил Нобелевскую премию в 1974 году «за открытия, касающиеся структурной и функциональной организации клетки».
Лауреат Нобелевской премии 2016 года Ёсинори Осуми начал исследование аутофагии в дрожжевых клетках и с помощью генетического подхода обнаружил полтора десятка генов, инактивация которых приводила к дефектам в образовании аутофагосом.
Эти гены были клонированы и секвенированы.
Исследование функционирования белковых продуктов этих генов привело в дальнейшем к выяснению молекулярных механизмов индукции, протекания и регуляции аутофагии.
Эти гены по современной номенклатуре называются ATG (Autophagy-related Genes).
В настоящее время открыто уже более тридцати генов ATG.
Осуми показал, что аутофагия — это действительно запрограммированный процесс, то есть процесс, который кодируется в геноме. Если мутировать или отключить важные для аутофагии гены, то аутофагии происходить не будет.
Аутофагия – это механизм избавления от всех выполнивших свою роль старых клеточных структур – органелл (своеобразные «органы» клетки), белков, жиров, углеводов, компонентов клеточных мембран и многого другого.
Аутофагия – это создание своеобразного мусорного «мешка» – аутофагосомы – для сбора старых клеточных компонентов, которые потом переносятся в «пункт приема утильсырья» – лизосомы – органеллы клетки, где они разбираются на части и затем могут быть переработаны в новые компоненты клетки.
С помощью аутофагии клетка избавляется от дефектных белков и органелл.
Особенно это актуально для неделящихся долгоживущих клеток, таких как нервные клетки.
При нейродегенеративных заболеваниях в нейронах накапливаются агрегаты неправильно свернутых белков, например бета-амилоида при болезни Альцгеймера и альфа-синуклеина при болезни Паркинсона.
Для правильной работы аппарата аутофагии необходим баланс между образованием аутофагосом и их деградацией в лизосомах.
Нарушение этого баланса приводит к гибели нервных клеток.
Показано, что повышенная аккумуляция аутофагосом в нейронах ассоциирована с нейродегенеративными заболеваниями (болезнями Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона). К этим же заболеваниям приводят мутации ATG-генов.
Недостаточная переработка отслуживших компонентов приводит к их накоплению внутри клетки, что в свою очередь приводит к старению самой клетки, её болезням и смерти.
Аутофагия регулирует баланс белкового состава клетки в частности, предотвращает накопление токсичных отходов, поддерживает функции клеточных органелл (особенно ядра и митохондрии), удаляет чужеродные агенты и поддерживает клетки в периоды голодания.
Механизмы аутофагии запрограммированы генетически. В молодом возрасте они работают нормально. С годами, в процессе старения, они ослабевают, что приводит к собственно старению клетки, ткани и организма в целом, болезням, ассоциированным со старением и смерти.
Больше всего аутофагия контролируется белком, именуемым mTOR.
mTOR активируется компонентами Фаговита (специфические агенты Фаговита – САФ).
САФ также включают дополнительные механизмы запуска аутофагии.
Когда клетки организма работают нормально, аутофагия находится на низком уровне, помогая перерабатывать износившиеся компоненты клетки. Это своего рода режим поддержания. Но когда клетки оказываются под воздействием стресса, механизм аутофагии активируется и спешит защитить наш организм (реакция на стресс). С возрастом реакция на стресс ослабевает и человек стареет.
Процесс старения можно представить, как нарушение гомеостаза (постоянства внутренней среды) – организму по мере взросления и старения становится все труднее контролировать самого себя и поддерживать все системы в состоянии равновесия и здоровья.
С нарушениями процесса аутофагии происходит накопление поврежденных, дефектных, неполноценных веществ, т.к. аутофагия не достигает нормального функционального уровня. Повышение уровня аутофагии противодействует старению организма.
По научным сведениям, продолжительность жизни и здоровья можно увеличить с помощью специфических агентов Фаговита (САВ). Они стимулируют аутофагию – цитоплазматический процесс рециклизации.
При болезни Хантингтона аутофагия удаляет белок гентингтин,
у пациентов с болезнью Альцгеймера – β-амилоиды,
у пациентов с деменцией – тау-белок,
у пациентов с болезнью Паркинсона – ɑ-синуклеин.
Это важно также и в профилактике данных заболеваний, и для повышения умственных способностей здоровых людей.
Аутофагия способствует борьбе с инфекционными заболеваниями – напрямую удаляя микробы из клеток (ксенофагия), удаляя токсины, связанные с инфекцией, регулируя иммунный ответ на инфекцию. В т. ч. микобактерии туберкулеза, стрептококк группы А, вирусы (ВИЧ, гепатит, герпес, папиломавирус и пр.) удаляются из организма при помощи процессов аутофагии.
Аутофагия помогает регулировать воспаление.
В зависимости от процесса, аутофагия может как усиливать, так и ослабевать воспаление в организме.
Если организму требуется усиление воспаления в период острой стадии заболевания
– Фаговит усиливает его, включает иммунный ответ, аутофагия очищает клетку от антигенов, которые стимулируют ответ.
Аутофагия, улучшая мышечную деятельность (Фаговит рекомендован спортсменам), поддерживает баланс использования энергии в клетках, снижает потребность во внешних источниках энергии.
Разрушенные клеточные компоненты удаляются до того, как начинают вызывать проблемы.
Аутофагия играет значимую роль в предотвращении возникновения рака.
Аутофагия подавляет связанные с раком процессы, такие как хроническое воспаление, ответ на повреждения ДНК и нестабильность генома.
Аутофагия при атеросклерозе – способствует сгоранию клеток, инфильтрирующих атеросклеротическую бляшку. Бляшка стабилизируется и уменьшается. Стабильная бляшка неопасна.
