В 2016 году Нобелевская ассамблея в Каролинском институте присудила Нобелевскую премию по физиологии и медицине Ёсинори Осуми за его открытие механизмов аутофагии.
Но что такое аутофагия? Слово происходит от греческого auto (сам) и phagos (есть). То есть слово буквально означает “есть самого себя”. По сути, это механизм избавления организма от всех разрушенных, старых клеточных объектов (органелл, белков и клеточных мембран), поддерживать жизнеспособность которых не имеет смысла. Это регулируемый, упорядоченный процесс разложения и рециркуляции клеточных компонентов.
Существует похожий, более известный процесс, называемый апоптозом, также известный как запрограммированная гибель клеток. Клетки после определенного количества делений запрограммированы умирать. Этот процесс имеет важное значение для поддержания здоровья.
Предположим, что вы владеете автомобилем. Вам нравится эта машина. У вас отличные воспоминания о ней. Вы любите ездить на ней. Но через несколько лет она начинает выглядеть несвежей. После еще нескольких лет, она уже совсем плохо выглядит. Автомобиль ежегодно обходится вам в тысячи долларов на содержание. Она все время ломается. Стоит ли заботиться о ней, когда она представляет собой груду металлолома? Очевидно, нет. Так что избавляйтесь от нее и купите новый шикарный автомобиль.
То же самое происходит в организме. Клетки становятся старыми и уродливыми. Лучше для всех, чтобы они были запрограммированы умирать, когда их полезный срок службы закончен. Звучит очень жестоко, но это жизнь. Это процесс апоптоза, при котором клеткам заранее суждено умереть через определенное время. Это как взять машину в аренду. Через некоторое время вы избавляетесь от нее, независимо от того, работает она или нет. Не стоит беспокоиться о том, что она сломается в ближайшее время.
Аутофагия – замена старых частей клетки
Такой же процесс происходит и на субклеточном уровне. Не обязательно нужно менять всю машину. Иногда нужно просто заменить аккумулятор, выбросить старый и купить новый. Это и происходит в клетках. Вместо того чтобы убивать всю клетку (апоптоз), нужно лишь заменить некоторые ее части. То есть происходит процесс аутофагии, при котором разрушаются клеточные органеллы и создаются новые, чтобы заменить их. Старые клеточные мембраны, органеллы и другие клеточные остатки могут быть удалены. Это происходит путем направления их в лизосомы, которые являются специализированными органеллами, содержащими ферменты для разложения белков.
Аутофагия была впервые описана в 1962 году, когда исследователи отметили увеличение числа лизосом (органелл, разрушающих материал) в клетках печени крыс после введения глюкагона. Лауреат Нобелевской премии ученый Кристиан де Дюв придумал термин аутофагия. Поврежденные субклеточные части и неиспользованные белки маркируются для разрушения, а затем направляются в лизосомы, чтобы это осуществить.
Одним из ключевых регуляторов аутофагии является киназа, называемая мишенью рапамицина у млекопитающих (mTOR). При активации mTOR подавляется процесс аутофагии, а при ее бездействии аутофагия происходит естественным образом.
Что активирует аутофагию?
Дефицит питательных веществ является ключевым активатором аутофагии. Помните, что глюкагон – это гормон, противоположный по действию инсулину. Это как игра, в которую мы играли, когда были детьми. Если инсулин в крови увеличивается, глюкагон падает. Если инсулин падает, глюкагон поднимается. Когда мы едим, инсулин поднимается, а глюкагон падает. Когда мы не едим (практикуем интервальное голодание) инсулин падает и глюкагон поднимается. Увеличение уровня глюкагона стимулирует процесс аутофагии. На самом деле голодание (которое стимулирует глюкагон) обеспечивает наилучший известный стимул для аутофагии.
Интервальное голодание на самом деле имеет гораздо больше преимуществ, чем просто стимуляция аутофагии. Однако только этот момент дает сразу два преимущества. Стимулируя аутофагию, мы уничтожаем все наши старые белки и клеточные органеллы. При этом голодание также стимулирует гормон роста, что говорит нашему организму начать производить какие-то новые части для организма. Таким образом, мы действительно выполняем полный «ремонт» для наших тел.
Вам нужно избавиться от старых вещей, прежде чем вы сможете приобрести новые. Подумайте о ремонте своей кухни. Если у вас есть старые в кухонные шкафы в стиле 1970-х, нужно их выбросить, прежде чем вносить какие-то новые. Так что процесс разрушения (удаления) так же важен, как и процесс созидания. Если бы вы просто пытались поставить новые шкафы, не убирая старые, это выглядело бы ужасно. Поэтому голодание может обратить вспять процесс старения, избавившись от старого клеточного мусора и заменив его новыми структурными единицами.
Контроль аутофагии
Аутофагия – регулируемый процесс. Если бы он вышел из-под контроля, это было бы вредно для организма, поэтому его надо тщательно контролировать. В клетках млекопитающих полное истощение количества аминокислот является достоверным сигналом для аутофагии, но роль отдельных аминокислот менее важна.
Однако уровень аминокислот в плазме крови варьирует лишь незначительно. Считается, что аминокислотные сигналы и сигналы фактора роста/инсулина пересекаются на пути mTOR, который иногда называют главным регулятором сигналов о содержании питательных веществ.
Так, во время аутофагии старые клеточные компоненты распадаются на аминокислоты (строительная единица белков). Что происходит с этими аминокислотами? На ранних стадиях голодания уровень аминокислот начинает повышаться. Полагают, что эти аминокислоты, полученные путем аутофагии, доставляются в печень для глюконеогенеза. Они также могут быть использованы для получения глюкозы через цикл трикарбоновых кислот (TCA, цикл Кребса). Третья потенциальная судьба аминокислот заключается во встраивании в новые белки.
Последствия накопления старых поврежденных белков можно увидеть в двух основных заболеваниях – болезни Альцгеймера (БА) и онкологии. Болезнь Альцгеймера характеризуется накоплением аномальных белков – амилоида бета и белка Тау – которые ухудшают работу нервной системы. Хотя у нас пока нет клинических доказательств, было бы логично, что такой процесс, как аутофагия, который обладает способностью устранять старый белок, может предотвратить развитие болезни Альцгеймера.
Что отключает аутофагию?
Питание. Глюкоза, повышенный инсулин (или пониженный глюкагон) и белки отключают этот процесс самоочищения. И это не занимает много времени. Даже небольшое количество аминокислоты (лейцина) может остановить аутофагию. Так что процесс аутофагии уникален для голодания – он недостижим при простом калорийном ограничении или диете.
Здесь, конечно, должен быть баланс. Вы заболеваете как при слишком интенсивной аутофагии, так и при ее отсутствии. Это возвращает нас к естественному циклу жизни – «пир и голодание». Не стоит практиковать постоянные диеты. Интервальный подход позволяет строить новые клетки, обновлять их во время питания и очищать во время голодания. В этом заключается равновесие. Жизнь – это баланс.
—
Джейсон Фанг
Периодическое голодание для похудения – руководство для начинающих
Эта статья была переведена с сайта DietDoctor, одного из крупнейших информационных ресурсов о кето и низкоуглеводных диетах
