Механизм аутофагии

Общие сведения

Итак, аутофагия – чтобы разобраться, что это такое, необходимо обратиться к древнегреческому языку. Ауто в переводе означает «сам», фагос – «есть». Дословно термин определяется, как самоедство.

Представляет собой механизм воздействия на старые клетки, выполнившие функции. Клеточные компоненты, включающие органеллы, белки, клеточные мембраны, разлагаются и перерабатываются.

Идентичный аутофагии процесс называется аптоз – смерть клетки, которая активируется спустя определенное количество циклов деления. Несмотря на обнадеживающее звучание, процесс обеспечивает поддержание здоровья организма человека.

Основное различие механизмов – во время аутофагии клетка не умирает полностью, происходит замена устаревших компонентов обновленными. Старые образования удаляются, попадают в лизосому, расщепляются под воздействием ферментов.

Клеточная свалка

Такой же процесс происходит и на субклеточном уровне. Вам нет необходимости менять всю машину. Иногда вам надо просто заменить аккумулятор – выбросить старый и поставить новый. То же происходит и внутри клетки. Вместо уничтожения целой клетки (апоптоз), вам всего лишь необходимо заменить некоторые клеточные компоненты.

Аутофагия была впервые описана в 1962 году, когда исследователи впервые отметили увеличение количества лизосом (органелл, разлагающих старые субклеточные компоненты) в печени крысы после введения глюкагона – гормона поджелудочной железы. Лауреат Нобелевской премии Кристан де Дюв придумал слово «аутофагия». На повреждённые субклеточные компоненты и неиспользуемые белки ставится маркер «уничтожить», и они направляются в лизосомы, завершающие их работу.

Одним из ключевых регуляторов аутофагии является протеинкиназа, называемая «мишень рапамицина у млекопитающих» (mTOR). Когда mTOR активируется, она подавляет аутофагию, а когда mTOR подавляется, то она способствует аутофагии.

На сегодня ряд ученых относят аутофагию к процессам клеточной гибели. Современная классификация выделяет несколько таких процессов: апоптоз, аутофагия, некроз, аноикис (смерть клетки, вызванная ее отделением от окружающего внеклеточного матрикса), некроптоз (программируемый некроз).

С тем, что аутофагия является одним из видов клеточной смерти, согласны далеко не все. Есть множество научных исследований, подтверждающих, что аутофагия является защитным механизмом клетки, поскольку позволяет спасти ее от гибели при неблагоприятных условиях. В случае интенсификации аутофагии клетка все же погибает.

Ученые выделили несколько критериев, которые позволяют говорить о том, что аутофагия является видом клеточной смерти. Так, должны отсутствовать признаки апоптоза, не должны быть активированы каспазы, конденсироваться хроматин. В клетке должно увеличиваться число аутофагосом и аутолизосом. Кроме того, ингибирование белков аутофагии должно предотвращать смерть клетки.

Процессы, связанные с клеточной гибелью, происходят постоянно и поддерживаются в строгом равновесии, сдвиг которого в одну или другую сторону неминуемо приводит к развитию нарушений и, в конечном счете, — к смерти организма. Какую роль все-таки играет в этом процессе аутофагия — ученым еще предстоит узнать.

Аутофагия находится в центре научных интересов Осуми уже 27 лет. В конце 1980-х, когда он только начал свои работы по этой теме, было известно, что клетки каким-то образом избавляются от своих структур и отдельных молекул, ставших вдруг ненужными. Впрочем, было бы странно, если бы это было не так: все организмы способны удалять отходы жизнедеятельности.

Уже давно учёные знали, что в клетках находятся специальные органоиды под названием лизосомы. В них неоднократно обнаруживали полуразрушенные фрагменты других клеточных структур. Да и сам термин “аутофагия” предложили ещё задолго до работ Осуми. Это слово в 1963 году придумал Кристиан де Дюв — учёный, который и сам стал лауреатом Нобелевки по физиологии в 1974-м за открытие лизосом.

Кроме лизосом, биологи обнаружили аутофагосомы – “тележки” для подвоза фрагментов клетки к лизосомам. Когда какой-то компонент клетки становится ненужным, его окружает специальная мембрана, и получается пузырёк с органоидом (или его частью) внутри. Этот пузырёк подходит к лизосоме и сливается с ней.

Долгое время лизосомы считали чем-то вроде “свалки” для всех ненужных структур клетки. Правда, такая точка зрения не давала ответа на вопрос: как клетка обновляет себя? Почему “свалка” не вырастает в размерах в десятки и сотни раз за всю долгую жизнь таких клеток, как, например, нейроны? И раз такие вопросы возникали, было логичным предположить, что клетки (в отличие от большинства людей) не зависят на сто процентов от внешних источников пищи и используют имеющиеся внутренние ресурсы по нескольку раз.

Поэтому через несколько лет после обнаружения лизосом, в 1980-х, исследователи переключили своё внимание на заново открытые органоиды — протеасомы. Как следует из их названия, они имеют дело с протеинами — а попросту, с белками. Оказалось, что “путёвкой” в протеасому для белка служит “чёрная метка” — молекула убиквитина.

Такой меченый белок попадает в протеасому и разлагается там за счёт ферментов-протеаз на аминокислоты. Затем эти аминокислоты клетка использует для построения других белков. В день человеку нужно 200—300 граммов протеина, но с пищей поступает только около 70. Остальное клетки получают, перерабатывая ненужные белки в протеасомах.

Изучение протеасом тем не менее не дало ответа на вопрос, как клетка перерабатывает фрагменты крупнее, чем отдельные молекулы белков. Что в лизосомах перерабатывает большие куски органоидов? Об этом до работ Ёсинори Осуми никто не знал.

Открытие Осуми — поворотный этап в понимании аутофагии

Впервые о феномене аутофагии и расщеплении цитоплазматического материала в лизосомах заговорил биохимик из Бельгии Кристиан де Дюв в 1963 году. А в 2016 году молекулярный биолог Есинори Осуми изучал механизм в дрожжевых клетках при помощи генетического метода.

Итог: идентификация свыше десяти генов, потерявших активность частично или полностью, что приводило аутофагосомы к дефектам. Обнаруженные гены, получившие название ATG (autophagy-related genes), изучались и клонировались. На данный момент обнаружено более 30.

Японский ученый установил, что аутофагия закодирована в геноме. Отключение или мутация гена, необходимого для активации механизма, исключает успешное протекание процесса.

Клеточный эксперимент удалось повторить на трансгенной мыши, чтобы обнаружить новые формы белка. Благодаря визуализации аутофагии флуорисцентной микроскопией получилось исследовать кинетику, интенсивность механизма в различных органах животного в момент отказа от пищи.

Отключение генома ATG привело японского ученого и его команду к открытию физиологической значимости компонента в развитии млекопитающих, человека в том числе. Открытие механизмов аутофагии сделала из ученого поднебесной Нобелевского лауреата в 2016 году.

Несмотря на понимание того, что аутофагия — чрезвычайно важный клеточный процесс, механизмы его функционирования и регуляции не были известны. Исследования этого процесса были довольно непростыми, поскольку период жизни фаговор и аутофагосом очень короткий. Аутофагосома существует только 10–20 мин перед слиянием с лизосомой, поэтому морфологические и биохимические исследования проводить крайне сложно.

В начале 1990-х годов, почти через 30 лет после введения Кристианом де Дювом термина «аутофагия», еще не были выделены молекулярные маркеры и не были описаны компоненты (этапы) механизма аутофагии. Множество фундаментальных вопросов оставались открытыми: инициация процесса, формирование аутофагосом, роль аутофагии в клеточном и организменном выживании, влияние на патогенез заболеваний.

В это время Е. Осуми, тогда ассистент профессора в Токийском университете, принял решение изучать аутофагию, используя дрожжи Saccharomyces cerevisae в качестве модельной системы.

Первое, что решил узнать ученый, — существует ли аутофагия в этих одноклеточных организмах. Вакуоли дрожжей являются эквивалентом лизосом млекопитающих. Е. Осуми предположил, что если аутофагия существует у дрожжей, ингибирование вакуольных ферментов приведет к накоплению поглощенных цитоплазматических компонентов в вакуоли.

Он выявил, что аутофагические тела накап­ливаются в вакуоле при росте дрожжей в обед­ненной питательной среде. Такие вакуоли становились очень большими, и их можно было исследовать под световым микроскопом.

Е. Осуми идентифицировал уникальный фенотип, который стал использовать для открытия генов, регулирующих индукцию аутофагии. Ученый индуцировал случайные мутации. И одна из них оказалась первой удачей: он смог найти первый ген, при мутации которого не отмечено накопления аутофагических телец, то есть не происходят начальные этапы процесса аутофагии. Этот ген он назвал — ген аутофагии 1 (autophagy gene 1 — APG-1). Продолжая работу в том направлении, ученому удалось выявить 75 мутаций.

В 1993 г. он опубликовал статью, в которой сообщил об открытии 15 генов, играющих ключевую роль в активации аутофагии в эукариотических клетках. Они получили название APG-1–15. После открытия этих генов у других организмов всей группе было присвоено название ATG-гены. Эта номенклатура используется вплоть до настоя­щего времени.

На протяжении последующих лет Е. Осуми клонировал некоторые ATG-гены и охарактеризовал их функции. Клонирование гена ATG-1 позволило узнать, что он кодирует серин/треониновую киназу. Таким образом, было доказано, что в процессе аутофагии происходит фосфорилирование белков (присоединение фосфатного остатка, что является одним из самых распространенных механизмов посттрансляционной модификации белка, приводящей к изменению его активности).

Дополнительные исследования показали, что ATG-1 формирует комплекс с белком, кодируемым геном ATG-13, и что это взаимодействие регулируется TOR-киназой (рис. 2).

Японский клеточный биолог, специализация — изучение аутофагии. Работает профессором в Институте инновационных исследований Технологического университета Токио. Образование получил в Университете Токио. В 1974–1977 гг. работал в Университете Рокфеллера, затем вернулся в Японию и получил ставку научного сотрудника. В 1996 г.

Волшебные грибы

Осуми выбрал в качестве объекта для экспериментов дрожжи — одноклеточные грибы, которые быстро размножаются бесполым путём. Наблюдать за их ростом и развитием довольно легко, если иметь обычный световой микроскоп. С одной стороны, дрожжи — простые организмы, и все их клетки имеют более-менее одинаковую структуру.

С другой, они, как и у всех грибов, по строению достаточно близки к животным, а значит, и к человеческим. В клетках грибов, как и в наших собственных, есть ядро, митохондрии (органоиды для выработки энергии), есть аппарат для производства белков и аппарат для их деградации (протеасомы). Есть у дрожжей и аналог лизосом животных — вакуоли. Они достаточно крупные, чтобы за их изменениями можно было наблюдать в микроскоп.

Когда Осуми начинал эксперименты с дрожжами, учёные уже умели отделять одни компоненты клеток от других с помощью очень быстро вращающихся центрифуг. Поэтому Ёсинори смог определить, какие ферменты, разлагающие белки, находятся в вакуолях клеток дрожжей. Каждый фермент кодируется собственным геном, благодаря чему стало ясно, за какими генами нужно “следить”, чтобы определить роль каждого из ферментов вакуолей.

Осуми выводил дрожжей-мутантов, в клетках которых не работал тот или иной ген фермента для разложения белков (а в некоторых и весь механизм разложения белков был “отключён”). Раз в несколько часов учёный фотографировал “подопытные” клетки под микроскопом. В зависимости от условий, в которых находились дрожжи, результат был разным.

Тот факт, что фрагменты клеток особенно быстро накапливаются в “голодающих” клетках, подтвердил предположение, что аутофагия помогает клетке заново использовать уже имеющиеся ресурсы в отсутствие притока новых (голоде). Кстати, при нехватке пищи первым делом аутофагии подвергаются белки. Это одна из главных причин, по которой голодание не приводит к моментальной и значительной потере жира.

Показания и противопоказания к голоданию

Напряженный ритм жизни, переедание, отсутствие плана питания и употребление фастфуда исключают активацию аутофагии. Это понижает уровень иммунитета, провоцирует старение и развитие мутаций в клетках.

Практикуя однодневное голодание, клетки занимаются поиском ресурсов для поддержания жизнедеятельности и избавляются от токсичных веществ, что способствует восстановлению. Не стоит впадать в крайности, поскольку систематический дефицит калорий приводит к разрушительным процессам, нарушению обмена веществ. Поэтому устраивать лечебное голодание 1 день в неделю или следовать принципам интервального голодания полезно для здоровья.

Вывод: процесс аутофагии невозможен при ограниченном потреблении калорий, нет специальной диеты. Все что потребуется – однодневное голодание один в неделю или другая удобная схема.

Механизм аутофагии

Временное отсутствие питательных веществ – главный фактор запуска механизма аутофагии при помощи глюкагона. Гормон тесно взаимосвязан с другим гормоном – инсулином:

  • повышение инсулина (прием пищи) приводит к падению уровня глюкагона;
  • падение инсулина (однодневное голодание) приводит к росту глюкагона.

Клеточное самоочищение обнаруживает отжившие компоненты, маркируя для последующего устранения. Накопление нестандартных элементов становится пусковым механизмом старения.Помимо аутофагии польза однодневного отказа от еды заключается в стимуляции выработке гормона роста, активирующего производство новых клеточных компонентов. Это приводит к обновлению тела.

Механизм аутофагии необходимо держать под контролем, чтобы исключить нанесение вреда организму.

Голодание будет полезно при:

  • снижении иммунитета, подверженности простуде;
  • аллергических проявлениях, кожных высыпаниях;
  • токсикации;
  • для похудения, снятия отечности;
  • гипертонии;
  • атеросклерозе, ишемии;
  • запорах, вздутии;
  • онкологических заболеваниях на ранних стадиях;
  • стрессах, панических атаках.

Прежде чем практиковать однодневное голодание для стимуляции аутофагии необходимо убедиться в отсутствие противопоказаний:

  • хронические заболевания;
  • нарушение работы ЖКТ;
  • гастрит, язва;
  • дефицит массы тела;
  • диабет;
  • ишемическая болезнь сердца;
  • гипотония;
  • нарушения психики.

Категорически запрещается запускать механизм клеточного самопоедания беременным и кормящим женщинам, при фертильности, во время приема лекарственных средств, не совместимых с отсутствием приемов пищи.

Пренебрежение вышеперечисленными противопоказаниями приводят к ухудшению работы организма, приводят к обострению физических недугов, психической нестабильности. Однако в остальном процесс аутофагии является безопасным и эффективным методом омоложения и очищения, который контролируется без вмешательства врачей.

От дрожжей к людям

Исследования грибов с мутантными генами позволили определить, какие именно гены отвечают за образование аутофагосом и их слияние с лизосомами. Их оказалось всего 15. Впрочем, механизмы аутофагии у дрожжей могли отличаться от “животных”. Поэтому, чтобы выявить структуру процесса аутофагии в клетках других организмов, потребовались дополнительные исследования.

Эти эксперименты выявили, что механизмы аутофагии у животных и грибов мало отличаются. В принципе, это не слишком удивительно: процесс “самопоедания” — свойство практически всех клеток, поэтому велики шансы, что он имел место и у древнейших общих предков животных, грибов и представителей других царств живого.

Механизм аутофагии

Научные статьи Осуми, вышедшие в 1992—1993 годах, запустили шквал интереса к теме аутофагии, хотя и с небольшой задержкой. Количество работ об аутофагии, выходящих ежегодно, за последние 20 лет выросло в пару сотен раз.

Тем не менее на первый взгляд не очень понятно, почему исследования японского профессора должны представлять большой интерес для Нобелевского комитета. Как тонкие процессы в клетках каких-то грибов могут повлиять на судьбу человечества?

А вот как. Аутофагия — это единственный процесс, за счёт которого клетка обновляется “по-крупному”. Протеасомы со своими убиквитиновыми метками разрушают только белки, и то не все, а лишь те, которым и так на роду написана короткая жизнь. В аутофагосомы попадают большие фрагменты клеток, содержащие в себе не только белки, но и липиды, и нуклеиновые кислоты, и другие вещества. Когда ферменты лизосом, слившихся с аутофагосомами, переводят эти вещества в более доступную форму, клетка получает дополнительное питание.

Да, “самопоедание” имеет множество ограничений (нельзя есть себя непрерывно), но это лучше, чем ничего. Именно оно позволяет большинству тканей организма пережить недостаток ресурсов. Например, для раковых клеток аутофагия оказалась отличным оружием в борьбе за выживание. Даже если организм по каким-то причинам не снабжает опухоль питательными веществами, она не погибает — именно потому, что её клетки используют собственные энергетические запасы, опираясь на процессы аутофагии. Таким образом, остановив эти процессы, можно истощить ресурсы “осаждаемой” опухоли и остановить её развитие, а то и вовсе убить часть её клеток.

Впрочем, совсем останавливать процессы аутофагии в здоровых клетках не стоит. Ведь с их помощью клетки избавляются от своих потенциально опасных компонентов. Если какие-то органоиды работают не так, как надо, или какие-то молекулы белков имеют неправильную структуру, аутофагосомы уничтожают их. В большинстве случаев это хорошо, особенно для долгоживущих клеток.

В частности, при нейродегенеративных заболеваниях в нервных клетках накапливаются неверно сложенные протеины, такие как альфа-синуклеин (при болезни Паркинсона), бета-амилоид (при болезни Альцгеймера) или хантингтин (при хорее Гентингтона). Это происходит именно потому, что аутофагосомы и лизосомы не успевают разлагать эти белки.

Для аутофагии не принципиально, какие белки разрушать — образованные в самой клетке или за её пределами. А это значит, что с её помощью можно избавиться и от вирусов и бактерий, попадающих в клетки и вызывающих различные болезни. Показано, что возбудители вирусных и бактериальных заболеваний в ходе эволюции вырабатывают сложные механизмы защиты, чтобы не попадаться под горячую руку аутофагосом или остановить их действие. Вообще аутофагия важна для множества процессов в иммунной системе, начиная от воспаления и заканчивая защитой от вирусов и бактерий.

Наконец, аутофагия полезна и в том случае, когда строение клетки нужно быстро и часто перестраивать. Такая потребность возникает при эмбриональном развитии. Изменения, которые происходят в тканях зародыша, развиваются стремительно именно за счёт активной аутофагии. Одни части клетки, которые выполнили свою функцию, разлагаются на составные элементы, и из них строятся новые, “более актуальные” органоиды. Нарушение процессов аутофагии у эмбрионов приводят к тому, что их развитие существенно замедляется.

Одинокий самурай

С 2011 года и до настоящего момента Нобелевская премия по физиологии и медицине ни разу не доставалась одному человеку. Всегда находилось несколько исследователей, чьи научные интересы лежали в одной области. А в случае Ёсинори Осуми это оказалось не так. Почему?

Вряд ли мы сможем в скором времени узнать точный ответ на этот вопрос: личности номинантов и людей, выдвинувших их кандидатуры в 2016 году, будут хранить в секрете ближайшие 50 лет. Но одно можно сказать точно: когда Осуми начинал свои исследования аутофагии, ею не интересовался почти никто. Однако все крупные учёные, которые внесли свой вклад в обнаружение лизосом, аутофагосом и исследование их функций, в 1990-х уже имели награды от Нобелевского комитета.

Осуми в своей научной карьере сделал ставку на малоизученную непопулярную тему и не проиграл. Правда, по признанию лауреата, он не ставил себе целью получить престижную премию. В одном из недавних интервью он отметил: “Не все молодые специалисты достигнут успеха в науке, но попытаться точно стоит”. Как мы видим, его попытка оказалась успешной.

Польза

Аутофагия, активирующаяся за 1 день голода, приносит больше пользы, нежели вреда. В противном случае феномену не уделяли бы столь пристального внимания. 20 часовое голодание избавит организм от шлаков, токсинов, отеков и улучшит деятельность органов, систем жизнедеятельности:

  1. Повышение иммунитета, оздоровление – голодание на чистой воде 1 день в неделю понижает риск заболеваний, помогает снять острые аллергические симптомы, устраняет запоры, изжогу, стабилизирует давление.
  2. Омоложение – лечебное голодание собирает положительные отзывы, результаты которых содержат сведения об устранении от угрей, кожной сыпи. Ткани регенерируются быстрее, кожа становится упругой.
  3. Помощь в борьбе с онкологическими заболеваниями – на ранних стадиях механизм аутофагии включен в список вспомогательных мероприятий, не является непосредственным способом лечения рака.
  4. Профилактика болезни Альцгеймера – болезнь сопровождается накоплением аномальных белков (бета-амилоиды), деструктивно воздействующих на клетки головного мозга. Очищение от старых клеточных структур при помощи аутофагии предотвращает развитие слабоумия.
  5. Потеря лишнего веса – отсутствие поступления пищи автоматически формирует дефицит дневной калорийности, что важно при похудении. Однако не стоит тешить себя иллюзиями: стрелка на весах пойдет вниз исключительно за счет вывода излишков воды из организма. Для потери жира необходимо увеличить физическую активность с помощью прогулок или тренировок в тренажерном зале, систематически поддерживать 10-15% дефицит от суточной нормы калорий.

Вред

Вред методики кроется в побочных эффектах:

  • головокружение, слабость, сонливость;
  • тошнота;
  • снижение концентрации внимания, что препятствует продуктивной работоспособности;
  • головная боль;
  • острый голод, занимающий мысли на постоянной основе;
  • риск срыва, бесконтрольного потребления пищи.

При проявлении побочных эффектов более 3 часов рекомендуется выходить из однодневного голодания, не дожидаясь окончания. Это позволит исключить риски и срывы.

Есинори Осуми

Открытию Е. Осуми, за которое он получил наиболее престижную научную награду, предшествовали ранние исследования.

В 1950-е годы Кристиан Рене де Дюв (Christian Renе de Duve) изучал действие инсулина в клетках печени крыс. В рамках своей исследовательской работы он изучал локализацию фермента глюкозо-6-фосфатазы. Этот фермент играет важнейшую роль в гликогенолизе — процессе расщепления гликогена до глюкозы. В печени фермент глюкозо-6-фосфатаза расщепляет промежуточный метаболит на фосфат и глюкозу, которая затем поступает в кровь.

При исследовании глюкозо-6-фосфатазы был использован метод фракционирования, разработанный Альбером Клодом (Albert Claude). Однако выявить ферментную активность в свежевыделенных печеночных фракциях не удавалось. В то же время ферментная активность сохранялась и усиливалась после того, как фракции хранились 5 сут в холодильнике.

Таким образом, Кристиан де Дюв и его студенты выявили различия в активности кислой фосфатазы в зависимости от способа выделения. Первоначально команда решила, что причина в какой-либо технической ошибке. Однако в последующих экспериментах результаты получались точно такими же.

Довольно скоро стало понятно, что ферменты каким-то образом отделены от всего содержимого клетки мембранной органеллой. На протяжении 3 лет были выявлены еще несколько кислых ферментов, связанных с этой микросомальной фракцией. Далее последовали опыты, показавшие, что фракция является самостоятельной органеллой.

В 1955 г. на основании полученных данных Кристиан де Дюв предложил название «лизосома» для органеллы, окружающей мембраной клеточные частицы, внутри которой поддерживается низкий рН (кислотный) и в которой функцио­нируют кислые ферменты.

В том же 1955 г. Алекс Новиков (Alex B. Novikoff, американский ученый украинского происхождения) посетил лабораторию Кристиана де Дюва. Там он сделал электронные фотографии открытых органелл. Далее А. Новиков провел эксперименты и подтвердил, что в лизосомах содержится кислая фосфатаза.

За эти и другие открытия Кристиану де Дюву, Альберу Клоду и Джорджу Паладу (George E. Palade) была присуждена Нобелевская премия в 1974 г.

Интересный факт, что А. Новиков также внес большой вклад в открытие лизосом и понимание их функционирования. Однако ученый подвергался социальному и политическому преследованию. Так, в 1953 г. он был уволен из медицинского колледжа Университета штата Вермонт за отказ в сотрудничестве по раскрытию его друзей-коммунистов.

Он также дважды получил отказ по поводу службы в американской армии. Спустя 20 лет после начала расследования его связей с коммунистами дело против ученого было закрыто по причине отсутствия существенных доказательств. Спустя 30 лет после начала преследований Университет принес ему официальные извинения и предоставил почетную степень доктора.

Механизм аутофагии

Вскоре после открытия лизосом ученые стали все больше узнавать об этих органеллах. Так, было показано, что определенные «порции» цитоплазмы отделяются (секвестрируются) мембранными структурами во время нормального развития почек у мышей. Выявлено, что аналогичные структуры, содержащие небольшой объем цитоплазмы и митохондрий, находятся в клетках проксимальных канальцев при гидронефрозе.

Ученые установили, что вакуоли группируются вместе с гранулами, содержащими кислые фосфатазы. Также стало известно, что количество таких структур увеличивается по мере интенсификации дегенеративных процессов.

Мембранные структуры, содержащие дегенеративную цитоплазму, находились и в нормальной печени (исследовалось на крысах), но их количество существенно возрастало при воздействии на животное глюкагоном (перфузией) или токсическими агентами.

Понимая, что эти структуры обладают свойством переваривать части внутриклеточного содержимого, Кристиан де Дюв ввел термин «аутофагия» в 1963 г. и широко описал эту концепцию в публикации, сделанной несколькими годами позже.

На протяжении следующих десятилетий достижения в этой области были весьма ограниченными. Установлено, что питательная среда и гормоны оказывают влияние на аутофагию, в частности, стимулирование инсулином супрессирует аутофагию в тканях млекопитающих.

Одно из исследований продемонстрировало, что на ранних этапах процесса происходит формирование двухмембранной структуры — фагофоры, которая образуется вокруг участка цитоплазмы и замыкается в пузырек, не содержащий гидролитических ферментов, — аутофагосому (см. рис. 1).

Советы

Краткие рекомендации по организации голодных дней, которые помогут оптимизировать процесс:

  • проведение еженедельных голодовок в один и тот же день недели поможет организму адаптироваться к режиму;
  • поддержка со стороны окружения в этот день будет не лишней. Лучше предупредить близких, чтобы исключить планирование походов в ресторан и дополнительных кулинарных искушений;
  • не допускать исключений и поблажек, чтобы получить максимум результата;
  • заняться делом или любимым занятием, чтобы не зациклиться на голоде;
  • организовать процесс: подготовиться, правильной войти, выйти из процесса.

Подготовка

Подготовка – основа основ любого процесса, обеспечивающая успех в достижении целей. В этом поможет:

  • за 2-3 дня исключить употребление алкоголя;
  • убедиться в отсутствие противопоказаний;
  • за день уменьшить количество порций пищи;
  • не следует наедаться вечером и перед сном, чтобы не превращать лечебное голодание в типичный разгрузочный день после праздника живота;
  • настроиться на голодание.

Оптимальным временем считается утро или время сразу после завтрака. Это может быть блюдо, приготовленное по принципам полезного завтрака или любимые фрукты. Завтрак – лучшее время для начала, потому что следующим утром получится наслаждаться любимыми ингредиентами, напитками.

Механизм аутофагии

Вечернее время входа чревато желанием наесться, но вместо этого предпочтение необходимо отдавать легкому ужину и постным продуктам.

Важно знать, как выходить из голодания, чтобы не навредить организму:

  • не перегрузить работу ЖКТ поможет постепенное увеличение порций;
  • для первого приема пищи выбирать легкие продукты и блюда: смузи, фруктовые или овощные салаты;
  • нет перееданию! Один день отказа от пищи не повод хвалить себя тортом или большой пиццей. Рекомендуется один день после голодания сопровождать выход из однодневного голодания на воде или сухой пищи, придерживаясь принципов дробного питания.

Мнения врачей

Лечебное голодание, которое укладывается ровно в одни сутки, поддерживается и признается врачами. Однако некоторые энтузиасты и любители волшебных пилюль для похудения увеличивают сроки отказа от пищи до нескольких дней, что вызывает негодование среди диетологов. Подобное пренебрежение здоровьем чревато запуском необратимых деструктивных процессов.

Врачи обращают внимание на факт грамотного вхождения и выхода из однодневного голодания, которое очистит организм от шлаков и токсинов, активируя процесс аутофагии.

Аутофагия и спорт

Результаты тренировочного процесса можно увидеть только при формировании достаточного уровня стресса для мышц при выполнении физических упражнений. Принцип возникновения аутофагии абсолютно идентичен, а спорт – дополнительный фактор запуска, усиления механизма.

Выполнение упражнений способствует получению микротравм мышечными тканями, которые становятся сильнее и объемнее после восстановления, улучшая физические качества человека. Физическая нагрузка также очищает и выводит токсины из организма за счет потоотделения. Это можно назвать своеобразной детокс-программой. Некоторые тренеры утверждают, что тренировка – важный фактор для успешной детоксикации.

Механизм аутофагии

Доктором медицинского центра Вашингтонского университета Джорджем Йу проводились исследования, которые доказали пользу совмещения физических упражнений и посещение сауны. При помощи большой площади кожи выводится большое количество токсинов, что служит профилактикой раковых заболеваний, болезни Альцгеймера.

На данный момент не установлена взаимосвязь типа тренировок или количества повторений в подходе для активации процесса аутофагии. Однако наиболее эффективными считаются интенсивные упражнения, которые характерны для системы тренировок кроссфит.

Научно доказано, что умеренная нагрузка снижает риск преждевременного ухода из жизни более чем на 30%. Если отдавать предпочтение высокоинтенсивным упражнениями хотя бы 30% общего тренировочного времени, активируя процесс аутофагии, существует возможность увеличить продолжительность жизни еще на 13%.

Высокорегулируемый процесс

Изучение молекулярных принципов аутофагии позволило понять патогенез многих заболеваний (рис. 3). В то же время в этой теме еще очень многое остается не изученным.

Аутофагия является высокорегулируемым процессом. Выйдя из-под контроля, аутофагия может нанести вред, так что должна чётко управляться. Полное истощение запаса аминокислот в клетках млекопитающих является мощным сигналом для аутофагии, хотя роль индивидуальных аминокислот варьируется. Уровни аминокислот в плазме, однако, почти постоянны.

Итак, при аутофагии старые клеточные компоненты расщепляются на аминокислоты (строительные блоки для белков). Что же случается дальше с этими аминокислотами? На ранних стадиях голодания уровни аминокислот начинают повышаться. Считается, что эти аминокислоты, полученные при аутофагии, направляются в печень для глюконеогенеза.

Механизм аутофагии

Последствия накопления старых «мусорных» белков внутри клетки прослеживается в двух главных состояниях – болезни Альцгеймера и раке. При болезни Альцгеймера происходит накопление аномальных белков – бета-амилоидов или тау-белков, разрушающих клетки мозга и приводящих к слабоумию. Разумно предположить, что процесс, подобный аутофагии, способной очищать клетки от старых белков, может предотвратить развитие болезни Альцгеймера.

Что же «отключает» процесс аутофагии? Питание. Глюкоза, инсулин (или пониженный глюкагон) и старые белки могут в совокупности «отключить» этот процесс самоочищения клетки. И много их для этого не потребуется. Даже небольшие количества аминокислоты (лейцин) могут остановить аутофагию. Таким образом, процесс аутофагии является уникальным свойством голодания – он не происходит при простом ограничении калорий или питании по диете.

Заключение

Процесс аутофагии – не панацея, не волшебное лекарство, которое сработает с одного раза. Очищение организма требует системности и выдержки. Разумный подход к методу однодневного голодания в тандеме с интенсивными тренировками позволит очистить организм, улучшить состояние здоровья и продлить жизнь.

Не пренебрегайте основами здорового образа жизни, прислушивайтесь к себе, принимайте правильное решение. Успешных тренировок!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Dieta-Tonus.ru
Adblock detector