Autofagija - Koje su zdravstvene prednosti za tijelo?

Uvod u Autofagiju

Autofagija je prirodan proces unutar naših tijela koji igra ključnu ulogu u očuvanju opšteg zdravlja i blagostanja. Izvedena iz grčkih riječi "auto", što znači samo, i "phagy", što znači jedenje, autofagija se odnosi na prirodan, očuvan proces razgradnje nepotrebnih ili disfunkcionalnih komponenti unutar ćelija putem kontroliranog mehanizma vezanog za lizozome, omogućavajući uredno razlaganje i recikliranje ćelijskih dijelova. Ranije se smatralo da je autofagija prilagodba za preživljavanje u uvjetima gladi, ali sada se zna da je ključna za održavanje stabilnog stanja u ćelijama koje nisu oslobođene hranjivih materija. Poremećaji u autofagiji povezani su s različitim bolestima poput neurodegenerativnih oboljenja i karcinoma, te postoji sve veći interes za korištenje regulacije autofagije kao potencijalnog tretmana za ove uvjete.

Razumijevanje Procesa Autofagije

Autofagija se dijeli na četiri vrste: makroautofagija, mikroautofagija, autofagija posredovana šaperonom (CMA) i krinofagija. Makroautofagija je najdetaljnije proučena vrsta i uključuje izolaciju ćelijskih dijelova, poput mitohondrija, od ostatka ćelije u dvostrukoj membranskoj vezikuli poznatoj kao autofagosom. Ovaj vezikul zatim se spaja s dostupnim lizozomom, a njegovi sadržaji razgrađuju se i recikliraju. Krinofagija, koja je najmanje poznata, je proces odlaganja nepotrebnih sekretornih granula.

Vjeruje se da autofagija može biti korisan odgovor na stres, omogućavajući preživljavanje ćelije; međutim, pod određenim uvjetima, čini se da je uzrok smrti ćelije i morbidnosti. U situacijama ekstremnog gladovanja, razgradnja ćelijskih dijelova pomaže u održavanju energetskih razina na ćelijskoj razini, promovišući preživljavanje.

Makroautofagija

- je često korišten proces za razgradnju i eliminaciju oštećenih organela ili nepotrebnih proteina u ćelijama. To postiže formiranjem dvostruke membrane, autofagosoma, oko komponente ćelije koja treba biti razgrađena. Ovaj autofagosom zatim putuje u citoplazmu ćelije do lizozoma ili vakuole i dvije organele se spajaju zajedno. Sadržaj autofagosoma zatim se razgrađuje u lizosomu ili vakuoli putem kisele lizozomalne hidrolize.

Mikroautofagija

- je proces direktnog usisavanja citoplazmatskih materijala u lizozom. Ovo sepostiže invaginacijom, što uključuje unutrašnje savijanje membrane lizozoma ili kroz ćelijsku protruziju.

Mitofagija

- selektivna degradacija mitohondrija. Ovaj proces pokreće oštećenje ili stres defektnih mitohondrija, čime se sprječava njihovo nakupljanje i promoviše ćelijska degeneracija. U kvascu se posreduje preko Atg32 dok se kod sisavaca kontroliše putem NIX-a i njegovog regulatora BNIP3. Proteini PINK1 i parkin uključeni su u regulaciju mitofagije, koja nije ograničena samo na oštećene mitohondrije već se može proširiti i na neoštećene.

Lipofagija

- razgradnja lipida putem autofagije, funkcija koja je pokazana da postoji i kod životinja i gljivica. Međutim, njena uloga u biljnim ćelijama ostaje nepoznata. Ovaj proces cilja lipidne kapljice, sfernih "organela" sa jezgrom uglavnom triglicerida i unilamelnim fosfolipidima i membranskim proteinima. U životinjskim ćelijama, lipofagija se odvija putem usisavanja lipidnih kapljica putem fagofora, makroautofagije. Gljivične ćelije, međutim, uglavnom koriste proces nazvan mikroplipofagija.

Kada nedostaju nutrijenti, pokreće se proces autofagije

Poznato je da je autofagija uključena u nekoliko ćelijskih procesa. U slučaju kvasca, nedostatak nutrijenata pokreće visok nivo autofagije. To omogućava da se nepotrebni proteini razgrade, a njihove aminokiseline ponovno koriste za proizvodnju proteina potrebnih za opstanak. U složenijim eukariotima, autofagija se pokreće kada nedostaje hrane, što se dešava kod životinja pri rođenju kada prestane transplacentarna hrana, kao i u tkivima ili ćelijama u kulturi kojima nedostaju nutrijenti. Kvasne ćelije s smanjenom autofagičkom sposobnošću brzo propadaju u nedostatku nutrijenata.

"Tijelo popravlja samo sebe"

Autofagija je proces kojim se tijelo popravlja. Uključuje uništavanje i razgradnju oštećenih ćelija i ćelijskih komponenti, te recikliranje njihovih komponenata za ponovnu upotrebu u drugim ćelijama.

Vjeruje se da nedostatak aktivnosti autofagije glavni uzrok nakupljanja zastarjelih ćelija i starenja. Autofagija i njeni regulatori učestvuju u odgovoru na oštećenje lizozoma, što je često regulisano galectinima kao što su galectin-3 i galectin-8.

Programirano uništavanje ćelija

Rasprava o tome mogu li autofagijski proteini, povezani s programiranom ćelijskom smrću (PCD), biti uzrok ili prevencija smrti, nije riješena. Morfološka i histohemijska istraživanja još uvijek nisu uspostavila vezu između autofagičnog procesa i smrti ćelija. Novija teorija, međutim, sugeriše da bi autofagija u umirućim ćelijama mogla biti oblik preživljavanja. Ovaj koncept prvi put je primijećen u metamorfozi insekata i dalje je podržan farmakološkim i biohemijskim studijama koje pokazuju razliku između preživljavanja i smrtonosne autofagije, posebno u vezi s virusnim infekcijama. Ipak, ova ideja još nije testirana u ne-virusnim sistemima.

Autofagija i fizička aktivnost

Osnovna ravnoteža zavisi od autofagije i posebno je bitna za održavanje ravnoteže mišića tokom fizičke aktivnosti. Iako još uvijek djelimično razumijemo autofagiju na molekularnom nivou, istraživanje na miševima je pokazalo važnost autofagije u prilagođavanju stalno promenljivim energetskim potrebama, posebno u razgradnji proteina. Kako bi se ovo dodatno istražilo, Medicinski centar Sveučilišta u Texasu u Dallasu je proučavao miševe "mutante" s genetskim promjenama. Rezultati su pokazali da su mutirani miševi imali smanjenu izdržljivost i izmijenjen metabolizam glukoze tokom intenzivnog vježbanja u poređenju s kontrolnom grupom.

Studija miševa s kolagenom VI u mišićima skeleta pokazala je da zbog nedostatka autofagije vlakna pokazuju znakove degeneracije, uključujući nakupljanje oštećenih mitohondrija i povećanu smrt ćelija. Iako autofagija pokrenuta vježbanjem nije pomogla u sprečavanju ovoga, vještačko podsticanje autofagije nakon vježbanja bilo je uspješno u održavanju ravnoteže u mišićnim vlaknima kojima nedostaje kolagen VI. Ova istraživanja sugerišu da je indukcija autofagije korisna za metaboličke efekte vježbanja i neophodna za održavanje ravnoteže u mišićima, posebno kod vlakana kolagena VI.

Osteoartritis: Pregled

Uloga autofagije u osteoartritisu implicirana je zbog njenog smanjenja s godinama, što je glavni faktor rizika. Proteini povezani s autofagijom su smanjeni i u ljudskoj i u mišjoj hrskavici kako starenje napreduje. Nadalje, mehanička povreda hrskavice  pokazala je smanjenje autofagijskih proteina. Autofagija je generalno prisutna u normalnoj hrskavici, ali je narušena starenjem i dolazi prije smrti hrskavičnih ćelija i strukturnih oštećenja. Zato je autofagija dio procesa zaštite koji se dešava u zglobovima.

Autofagija i njena veza s kancerom

Autofagija igra ključnu ulogu u razvoju raka, kako kao zaštitni mehanizam, tako i kao potencijalni doprinositelj. Primjećeno je da tumorske ćelije mogu koristiti autofagiju kako bi preživjele u prisustvu gladi i/ili apoptotičkih medijatora. Korišćenje inhibitora poput hlorokina na ćelijama koje se oslanjaju na autofagiju za preživljavanje, dokazano je povećalo efikasnost antineoplastičkih lekova u ubijanju tumorskih ćelija. Ovo sugeriše da poremećaj puteva koji regulišu diferencijaciju ćelija, što može dovesti do raka.

Istraživanja funkcije autofagije u kanceru su obimna i otkrila su dokaze da autofagija može biti i supresor tumora i faktor u preživljavanju tumorskih ćelija. Ipak, nedavna istraživanja ukazuju da je autofagija vjerovatnije korištena kao supresor tumora u različitim modelima.

Funkcija supresora tumora autofagije

Izvedeni su eksperimenti na miševima koji uključuju manipulaciju Beclin1, koji reguliše autofagiju. Kada je gen promijenjen da bude heterozigotan (Beclin 1+/-), miševi su pokazali veću sklonost prema tumorima. S druge strane, višak proteina pokazao se da smanjuje rast tumora. Ipak, važno je biti oprezan kod interpretacija fenotipova mutanata beklina: Beclin1 je potreban za proizvodnju fosfatidilinozitol 3-fosfata i stoga utiče na izvedbu mnogih lizozomnih i endozomskih procesa, uključujući endocitozu i endocitnu degradaciju aktiviranih receptora faktora rasta.

Istraživanja su pokazala da autofagija, koja djeluje kako bi ograničila nekrozu i kroničnu upalu, može također zaštititi od stvaranja tumorskih ćelija.

Način na koji ćelije umiru

Ekstremne razine stresa u ćelijama mogu dovesti do njihovog uništenja, bilo putem apoptoze ili nekroze. Produžena aktivacija autofagije može uzrokovati zamjenu proteina i organela velikom brzinom. U slučajevima gdje se premašuje granica preživljavanja, ćelije s visokim apoptotskim pragom mogu biti ubijene. Ovaj pristup istražuje se kao potencijalni tretman raka.

*Apoptoza: Planirani proces ćelijske smrti kojim se ćelija razgrađuje bez izazivanja upale, često kao odgovor na signale tijela ili oštećenja.

*Nekroza: Brza i kaotična ćelijska smrt zbog ozljeda ili bolesti koja rezultira bubrenjem i raspadanjem ćelije te može izazvati upalni odgovor u okolnom tkivu.

Primijećeno je da je autofagija ključna za preživljavanje ćelija raka, pri čemu miRNA-4673 djeluje kao mehanizam za povećanje otpornosti ćelija na zračenje. Blokiranje gena povezanih s autofagijom rezultira intenzivnijom ćelijskom smrću. Autofagija se koristi za kompenzaciju metaboličkih stresova koji su posljedica nedostatka kiseonika, hranjivih sastojaka i brzog rasta ćelija, kao i za održavanje energetske proizvodnje tumorskih ćelija. Inhibicija autofagije pokazala se kao efikasna u smanjenju tumora i produženju preživljavanja organa koji su zahvaćeni. Nadalje, dokazano je da se efikasnost antikancerskih tretmana može poboljšati blokadom autofagije.

*miRNA-4673 - jemikro-RNA koja djeluje kao mehanizam povećanja otpornosti ćelija na zračenje, igrajući ulogu u regulaciji genetskog izražavanja.

‍
Područje potencijalnog fokusa terapije

Istraživanja su pokazala da je usmjerena autofagija potencijalna metoda za upravljanje kancerom. Autofagija ima sposobnost i da potisne i da podrži preživljavanje tumorskih ćelija. Zato se može koristiti kao tehnika za sprječavanje raka. To se može postići podsticanjem autofagije radi jačanja njenih sposobnosti suzbijanja tumora ili blokiranjem autofagije kako bi se izazvala apoptoza.

Istraživanje o anti-tumorskim efektima dozno-zavisne indukcije autofagije pokazalo je da autofagija raste zavisno o dozi, što je usklađeno s rastom tumorskih ćelija. Ovo otkriće podstiče dalji razvoj terapija za podsticanje autofagije. Također, inhibicija proteina poznatih kao aktivatori autofagije može biti prihvatljiv oblik tretmana raka.

Koncept da je autofagija proces razgradnje proteina za održavanje ravnoteže unutar ćelije i da njeno blokiranje može dovesti do apoptoze je osnova drugog pristupa. Međutim, blokiranje autofagije možda neće imati željeni efekat i moglo bi dovesti do preživljavanja ćelija umjesto njihove smrti.

*Apoptoza - je proces programiranog ćelijskog samouništenja.

Veza između upale i autofagije

Autofagija i upala imaju međusoban odnos, gdje regulatori svake strane utiču na drugu stranu. U normalnim organizmima kičmenjaka, aktivacija upale povećava kapacitet imunološkog sistema za borbu protiv infekcija i za obnavljanje strukture i funkcije tkiva. Autofagijska razgradnja ćelijskih komponenti reciklira esencijalne molekule i pruža ćeliji resurse za prilagođavanje promjenljivom okruženju. Osim toga, mreža proteina koji regulišu i autofagiju i upalu je neophodna za funkcionisanje tkiva, međutim, ćelije raka imaju tendenciju promijeniti ovu mrežu, čineći ih osjetljivim na intervencije regulatora autofagije.

Parksinova bolest

Parkinsonova bolest je vrsta neurodegenerativnog poremećaja povezana sa smrću ćelija mozga i moždanog debla. To je potvrđeno prisustvom alfa-sinukleina (Lewyjevih tijela) u zahvaćenim neuronima koji se ne mogu razgraditi. Smatra se da mutacije u putanji autofagije i aleli koji je regulišu su odgovorni za razvoj takvih stanja. Autofagija je bitna za preživljavanje neurona, jer pomaže u uklanjanju ubikvitiniranih proteinskih agregata i drugog otpada. Mutacije u alelima sinukleina mogu dovesti do povećanja pH vrijednosti lizozoma, što zauzvrat inhibira hidrolize i smanjuje kapacitet lizozoma za razgradnju. Nadalje, gubitak funkcije PINK1 i Parkina može uzrokovati nakupljanje oštećenih mitohondrija i proteinskih agregata, što može dovesti do degeneracije ćelija. Kod idiopatske Parkinsonove bolesti, disfunkcija mitohondrija, oksidativni stres, promjene u autofagiji i agregacija proteina smatraju se primarnim faktorima koji doprinose razvoju poremećaja. Ti faktori mogu dovesti do oticanja i depolarizacije mitohondrija.

Dijeabetes tipa 2

Visoke razine crinofagije, odnosno povećana aktivnost autofagije u beta ćelijama pankreasa, mogu potencijalno dovesti do smanjenja izlučivanja insulina. To može rezultirati razvojem šećerne bolesti tipa 2. Insulin je hormon neophodan za regulaciju nivoa šećera u krvi, pa njegovo smanjeno izlučivanje može dovesti do problema u regulisanju šećera u organizmu i razvoja ovog oblika šećerne bolesti.

Autofagija i regulacija hormona

Autofagija također igra ulogu u regulaciji hormona. Uklanjanjem disfunkcionalnih mitohondrija i smanjenjem ćelijskog stresa, autofagija pomaže u održavanju hormonalne ravnoteže. Ova ravnoteža je ključna za različite fiziološke procese, uključujući metabolizam, reprodukciju i regulaciju raspoloženja.

Kako autofagija djeluje na zdravlje ljudi kod režima 16/8 posta:

1. Tokom posta, tijelo ulazi u autofagiju - proces čišćenja ćelija.
2. Autofagija razgrađuje oštećene ćelijske komponente i toksine.
3. Poboljšava funkciju imunološkog sistema.
4. Smanjuje upalu u tijelu.
5. Pomogne ćelijama da se obnove i regenerišu.
6. Dugoročni efekti na zdravlje zahtijevaju dalja istraživanja.
7. Prije prakticiranja posta, važno je konsultirati se sa stručnjakom.

Autofagija i Detoksikacija

Autofagija također igra ključnu ulogu u detoksikaciji naših tijela. Pomaže uklanjanju nakupljenih toksina, uključujući nesavijene proteine i oštećene organele, razgrađujući ih i reciklirajući njihove komponente. Ovaj proces detoksikacije je bitan za održavanje ćelijskog zdravlja i sprječavanja nakupljanja štetnih materija koje mogu dovesti do bolesti.

*Zeolit - je mineral koji se koristi u različite svrhe, poput filtriranja vode, u poljoprivredi i industriji zbog svoje sposobnosti apsorpcije i razmjene iona. Koristi se u detoksikaciji organizma zbog svojih svojstava apsorpcije toksina i teških metala, čime pomaže u čišćenju crijeva i eliminaciji nekih štetnih materija iz tijela.

Imuni Sistem

Autofagija ima dubok uticaj na naš imuni sistem. Pomaže u uklanjanju intracelularnih patogena, poput virusa i bakterija, progutajući ih unutar autofagosoma i dostavljajući ih lizozomima na razgradnju. Dodatno, autofagija potiče prezentaciju antigena imunim ćelijama, pomažući u prepoznavanju i eliminaciji stranih napadača. Ovaj imunomodulatorni učinak autofagije jača naš imunološki odgovor i povećava sposobnost borbe protiv infekcija.

Efekti Autofagije na Starenje

Jedan od najintrigantnijih aspekata autofagije su njeni potencijalni efekti na starenje. S godinama, naše ćelije nakupljaju više oštećenih komponenti, što dovodi do disfunkcije ćelija i nastanka bolesti povezanih sa starenjem. Autofagija igra ključnu ulogu u umanjivanju učinaka starenja uklanjanjem ovih oštećenih komponenti i podsticanjem obnove ćelija. Održavanjem ćelijskog zdravlja, autofagija može usporiti proces starenja i poboljšati opštu dugovječnost.

Autofagija i ishrana

Pravilna ishrana ključna je za optimalnu autofagiju. Konzumiranje uravnotežene ishrane koja uključuje dovoljnu količinu esencijalnih nutrijenata, poput vitamina, minerala i antioksidansa, podržava autofagiju i zdravlje ćelija. Uključivanje hrane bogate nutrijentima poput lisnatog povrća, masnih riba i orašastih plodova u ishranu može poboljšati autofagiju i promovirati opće blagostanje. (paleo ishrana)

Autofagija i post

Post je moćan alat za aktiviranje autofagije. Tokom perioda posta, rezerve energije u našem tijelu se smanjuju, što dovodi do povećane autofagije kako bi se osigurali potrebni građevinski blokovi za održavanje ćelija. Intermitentni post, post svaki drugi dan ili produženi post mogu biti efikasne strategije za indukovanje autofagije i iskorištavanje njenih benefita.

Kako se onda hraniti?

Preporučljivo je da da se hranite u okviru 16:8. 16 sati ne jedete ništa, osim što pijete vodu ili nezaslađeni čaj. A ovih 8 sati jedete. Prvi obrok može da bude u 11:00, a zadnji u 19:00. Ili vi sebi prilagodite to vrijeme. Ovisno o poslu kojim se bavite, organizujte sebi plan ishrane u skladu sa tim da dobijate dovoljno energije iz vašeg tijela. Preporuka je da ne pretjerujete sa višednvnim gladovanjem ako radite teške fizičke poslove i ako se prethodno niste konsultovali sa doktorom.

Kako autor članka praktikuje autofagiju?

Konkretno, najčešće se hranim u okviru 18:6. Što znači da 18 sati ne jedm ništa, a 6 sati se hranim. Da napomenem u ovih 16 sati pijem jedino vodu ili nezaslađeni čaj. U toku 6 sati unosim hranu bogatu proteinima i mastima. A danima kada treniram, unosim i ugljene hidrate (svaki drugi dan u mom slučaju). Povremeno uradim izazov da ne jedem po 2 ili 3 dana i tada imam ogromnu količinu energije i osjećam se mnogo bolje.

Zaključak: Iskorištavanje moći autofagije za optimalno zdravlje

Autofagija je fundamentalni proces koji doprinosi našem opštem zdravlju i blagostanju. Kroz promociju obnove ćelija, detoksikacije i imunološkog statusa, autofagija nudi brojne zdravstvene benefite. Kroz pravilnu ishranu, post i usvajanje zdravog načina života, možemo iskoristiti moć autofagije i optimizovati svoje zdravlje. Prihvatanjem čuda autofagije možemo utrti put ka zdravijoj i vitalnijoj budućnosti.

Posavjetujte se sa doktorom

Prije nego što započnete prakticirati autofagiju ili bilo koji režim ishrane, važno je posavjetovati se sa svojim ljekarom ili nutricionistom. Konsultacija sa stručnjakom može biti korisna kako biste osigurali da odabrani način ishrane ili posta odgovara vašem zdravstvenom stanju i individualnim potrebama. Ovo je posebno bitno ako već imate zdravstvene probleme, uzimate lijekove ili imate specifične dijetetske zahtjeve. Stručnjak može pružiti personalizovane savjete i upute kako bi se osiguralo da odabrani režim ishrane bude siguran i odgovarajući za vaše zdravlje.

Izvori:

1. Autophagy: Cellular and Molecular Mechanisms - PMC - D Glick, 2010. This article explores autophagy's role in preventing tumorigenesis by limiting necrosis and inflammation [1].
2. What We Learned From Big Data for Autophagy Research - PMC - AC Jacomin, 2018. Highlights the fundamental role of autophagy in various pathologies and its significance in life processes [2].
3. Autophagy in Healthy Aging and Disease - Nature - Y Aman, 2021. Discusses how autophagy is compromised during aging and its association with age-related diseases [3].
4. Historical Landmarks of Autophagy Research - Cell Research - Y Ohsumi, 2014. Describes the breakthroughs in autophagy research, particularly its discovery in yeast during starvation [4].
5. An Overview of Autophagy: Mechanism, Regulation, and Function - ScienceDirect - W Cao, 2021. Provides insights into autophagy's discovery, molecules involved, biological functions, and regulatory mechanisms [5].
6. Where is the Field of Autophagy Research Heading? - Taylor & Francis Online - H Abeliovich, 2023. Discusses new functions of autophagy in controlling host-tumor metabolic exchange and regulating tumor cells [6].
7. Autophagy: from basic science to clinical application - PubMed - J Van Limbergen, 2009. Explores autophagy's role in cellular adaptation to starvation and disease prevention [7].
8. Members of the autophagy class III phosphatidylinositol 3-... - PubMed - ÅB Birgisdottir, 2019. Discusses the mechanisms involved in autophagy initiation and regulation [8].
9. Methods of inducing autophagy using coumarin derivatives... - Google Patents - Provides compounds and methods to induce autophagy for disease treatment [9].
10. The Role of Autophagy and Autophagy Receptor NDP52 in... - PubMed - S Fan, 2020. Focuses on autophagy as a cellular protective mechanism and its role in cellular homeostasis [10].