Autophagy kroppens anti-aldringsmekanisme

Autophagy er en viktig prosess som holder kroppens celler i riktig balanse, eller det vi kaller homeostase. Et populært ordtak om bærekraft for miljøet er "Redusere, gjenbruk, resirkulere." På mange måter er autophagy den naturlige prosessen som gjør alle tre av disse tingene for kroppen din. Uttrykket "autophagy" kommer fra det latinske ordet som betyr "selv å spise". Dette er fordi prosessen med autofagi bryter ned deler av cellene dine for å gjenvinne dem i etableringen av nye celler.
Cytoplasma består av væske inne i en celle (unntatt kjernen). Under autophagy fjernes cytoplasma og organeller (små strukturer med spesifikke funksjoner) og resirkuleres. Denne prosessen holder kroppen din i balanse ved å fjerne celler som ikke fungerer optimalt eller passende.
Selv om autophagy bidrar til å holde kroppen i balanse, er det også lidelser som forstyrrer normale prosesser for autofagi, noe som fører til kronisk sykdom. Neurodegenerative lidelser som Parkinsons sykdom har genetiske koblinger til å være relatert til dysfunksjon i autofagi.

fordeler

Autophagy har viktige effekter som forekommer både i cellen og utenfor cellen. Inne i cellen bidrar autophagy til å redusere oksidativt stress, øke genomisk stabilitet (som hjelpemidler i forebygging av kreft), øke bioenergetisk metabolisme og øke eliminering av avfall.
Utenfor cellen bidrar autofagi til å redusere inflammatorisk respons, øke nevendokrine homeostase, øke overvåking av kreft i immunsystemet, og øke eliminering av aldrende celler.
Fordelene ved autophagys funksjoner reduserer risikoen for sykdom, fremmer evnen til å alder, og til slutt bidrar til å øke levetiden.

Prosess

Autophagy utløses vanligvis av en celle sult av næringsstoffer. Det antas at insulin undertrykker autofagi mens glukagon kan aktivere prosessen.
Etter å ha spist, frigjør kroppen din insulin, mens fastende forårsaker utslipp av glukagon ettersom kroppens blodsukker begynner å synke. Glukagon signaler kroppen din for å bruke glykogen i leveren for å øke blodsukkeret. Når autofagi er aktivert, skjer prosessen i fire trinn.

1. Sequestration. Under dette trinnet strekker to membraner (kalt phagophore) rundt og til slutt omslutter cytoplasma og organeller som senere blir nedbrytet. Denne doble membranen blir en organell kjent som et autophagosom. Vanligvis er innholdet som er oppslukt av autofagosomet valgt fordi de er innenfor rekkevidde. Autofagosomer kan imidlertid være selektive ettersom membranen kan initiere autofagi når det er interaksjon med visse proteiner i cellen.
2. Transport til et lysosom. Autofagosomene kan ikke koble direkte til et lysosom, så det sikres først med en mellomliggende struktur kalt et endosom. Autofagosomet som er fusjonert med en endosom, refereres nå til som en amphisome, som lett kan smelte med en lysosom.
3. nedbrytning. Dette kan begynne etter at fusjon med et lysosom oppstår. Ved fusjon med amphisomet frigjør lysosomet enzymer (kjent som hydrolaser) som nedbryter materialene som var i det opprinnelige autofagosomet. Denne strukturen som er full av nedbrytt cellulært materiale er nå kjent som enten et autolysosom eller en autophagolysosom.

1. Utnyttelse av nedbrytningsprodukter. Dette kan oppstå etter at alle cellulære materialer er nedgradert til aminosyrer. Etter å ha blitt eksportert ut av autolysosomet i cellulærvæsken, kan aminosyrene da gjenbrukes.

Det fjerde og siste stadium er i siste instans relatert til sult av cellulære næringsstoffer. Utnyttelsen av nedbrytningsprodukter er til slutt nødvendig for å gi aminosyrer for glukoneogenese (en prosess der kroppen syntetiserer glukose fra ikke-karbohydratkilder). Aminosyrene tjener som energikilde for tricarboxylsyre (TCA) syklusen, og disse aminosyrene kan resirkuleres til syntetisering av nye proteiner.
Autofagiens prosesser er alle viktige for å opprettholde balanse eller homeostase i kroppen. På et gitt tidspunkt kan en eller alle tre bli brukt til å møte kroppens behov. Disse prosessene kan imidlertid ikke opprettholdes på lang sikt for å støtte celleoverlevelse under kroniske forhold.

typer

Det er tre typer autofagi. Selv om de er like, har de hver for seg forskjellige egenskaper for å skille mellom hver type.

1. Makro autofagi refererer til autofagsprosessen beskrevet ovenfor. Dette begrepet er synonymt med autophagy.
2. Micro-autofagi ligner autofagi ved at den kan oppsluke og nedbryte mange forskjellige strukturer i cellen. Forskjellen i denne prosessen er at den ikke bruker en fagofor til å sekvestere cellulært innhold. I stedet trekker lysosomet det cellulære innholdet inn og engulerer materialet rundt membranen for deretter å nedbryte innholdet til aminosyrer for gjenbruk.
3. Chaperon-mediert autofagi er en mer spesifikk metode for å målrette proteiner nedbrytes. I denne prosessen hjelper chaperone-proteiner til å omdanne proteinet over lysosommembranet, hvor det kan nedbrytes til aminosyrer for gjenbruk.

Inducing Autophagy

Det er mye forskning dedikert til metoder for å aktivere autophagy på grunn av de mange helsemessige fordelene, inkludert kreftforebygging og homeostatiske egenskaper i nervesystemet. Men det appellerer også til mange mennesker på grunn av anti-aging egenskaper og økt metabolske effekter.
Farmasøytisk forskning vokser for å identifisere måter å selektivt aktivere autofag med bestemte stoffer. Spesielt er det farmasøytisk interesse i å identifisere måter å stimulere induksjon av autofagi for å hjelpe med neurodegenerative forstyrrelser.

• Huntingtons sykdom: Resveratrol, latrepirdin og litium undersøkes for å stimulere autofagi for pasienter med Huntingtons sykdom.
• Alzheimers sykdom:Resveratrol, nilotinib, litium, latrepirdin, metformin, valproinsyre, statiner, nikotinamid og hydroksyklorokin kan bidra til å stimulere autofagi i Alzheimers sykdom.
• Parkinsons sykdom: Nilotinib og statiner kan stimulere autofagi i Parkinsons.
• Amyotrofisk lateral sklerose (ALS): Litium, tamoksifen og valproinsyre kan stimulere autofagi hos pasienter med ALS.

Medisinene nevnt ovenfor blir alle undersøkt og anbefales ikke for øyeblikket til bruk. Imidlertid kan fremtiden for å fremkalle autophagy å behandle sykdom være lovende.
Utenfor legemidler, fastende enten intermittent eller i lengre perioder av tid induserer også autofagi. Det gjør dette ved å tømme cellulære næringsstoffer. For å opprettholde cellulær funksjon, induseres autofagi til å produsere aminosyrer som ikke lenger er tilstede.
I tillegg slipper dieting som involverer lavt karbohydratinntak kroppen av lett tilgjengelige sukkerarter. Autophagy er aktivert for å delta i generasjonen av aminosyrer. Aminosyrer kan da brukes til å gi energi gjennom glukoneogenese og TCA-syklusen, siden karbohydrater ikke er lett tilgjengelige. Før du starter diett, bør du kontakte legen din for å sikre din sikkerhet og riktig ernæring.

Relaterte lidelser

Autophagy-relaterte gener (ATG) ble først identifisert på 1990-tallet. Siden da har dysfunksjonelle gener vært knyttet til lidelser relatert til unormal funksjon av autofagi i kroppen. 

• Statisk encefalopati av barndom med nevrogenerasjon i voksen alder (SENDA) var den første neurodegenerative lidelsen identifisert i forhold til autofagdysfunksjon. Dette ble viktig for å identifisere autofagiens rolle i potensialet til å behandle andre neurodegenerative forstyrrelser med autofag-målrettede terapier. Genet som er forbundet med SENDA, påvirker dannelsen av autofagosomer. Selv om foreningen har blitt identifisert, har autofagdysfunksjon knyttet til akkumulering av hjernestjernen ikke blitt bestemt.
• Vici Syndrome er en progressiv neurodegenerativ lidelse som er et resessivt gen (som betyr både faren og moren må passere genet for at barnet skal ha uorden). Genet assosiert påvirker hvordan autofagosomer modnes og nedbrytes.
• Arvelig Spastisk Paraparesis er en annen recessiv genforstyrrelse som er neurodegenerativ i naturen, og det påvirker underarmene. Selv om autofagiens rolle i forstyrrelsen ikke er godt forstått, har det blitt identifisert at det undergraver dannelsen av autofagosomer, samt nedsetter fusionen av autofagosomet med lysosomet.

• Parkinsons sykdom er en neurodegenerativ lidelse og påvirkes annerledes enn andre lidelser. I dette tilfellet antas det tilknyttede genet å forårsake selektiv nedbrytning av mitokondrier (en cellulær struktur assosiert med generering av energi) ved autofagi, vanligvis referert til som myofagi.
• Crohns sykdom avviker fra de andre sykdommene som er oppført, da det er en inflammatorisk tarmlidelse. Det er flere gener kjent for å påvirke autophagy som det relaterer til Crohns sykdom; Disse samme gener er imidlertid også relatert til mange andre prosesser. Det er derfor uklart om Crohns sykdom er en autofagrelatert lidelse, og om autofag-målrettede terapier ville være levedyktige behandlingsalternativer.
• Kreft er forskjellig fra de andre forstyrrelsene, da autofagi ikke er genetisk relatert, men heller har vist fordeler og risiko forbundet med det. Autophagy har cellebeskyttende egenskaper for å forsøke å forhindre kreftdannelse. Men når en tumor er etablert, antas autofag å demonstrere de samme beskyttende egenskaper, men for kreftcellene. Med andre ord, når en tumor er etablert, hjelper autophagy å holde svulsten fra å bli ødelagt av normale prosesser som kroppen din har til å bekjempe kreft.

I motsetning til terapier som retter seg mot induktiv autofagi for noen lidelser, er kreftene de som undersøkes, rettet mot inhibering av autofagi.
Målrettet hemming av autofagi hos kreftpasienter ville fjerne de tumorbeskyttende egenskapene som autofagi antas å ha etablert i kreft. Terapier som undersøkes, retter seg mot lysosom-delen av autofageprosessen og inkluderer medisinene klorokin og hydroksyklorokin.

Et ord fra Verywell

Autophagy er kroppens naturlige prosess som det "resirkulerer" celler og opprettholder homeostase. Dens fordeler inkluderer styring av inflammatoriske responser samt økt kreftovervåkning. Men når autophagy ikke fungerer riktig i kroppen, har det vært knyttet til ulike lidelser som Parkinsons sykdom. Selv om autophagy kan være beskyttende mot kreft, kan det i enkelte tilfeller faktisk beskytte kreftcellene når de er etablert i kroppen.
Det første nye anti-parkinsons stoffet i 10 år