Αυτοφαγία, η διαδικασία που αποτοξινώνει τα κύτταρα

Η αυτοφαγία είναι μια μορφή καθαρισμού των άχρηστων ουσιών εντός των κυττάρων.

Όπως μια πόλη, έτσι και τα κύτταρά μας γεμίζουν με σκουπίδια από τα οποία πρέπει να απαλλαγούν. Τα κύτταρα διαθέτουν μηχανισμό που αναγνωρίζει τα παλιά και υποβαθμισμένα συστατικά τους (π.χ. ελαττωματικές πρωτεΐνες) και τα καταστρέφουν. Πρόκειται για μια δημιουργική καταστροφή. Χρησιμοποιούν αυτά τα υλικά είτε για να φτιάξουν καινούργια συστατικά είτε ως ενέργεια.

Μπορεί να θεωρηθεί η αυτοφαγία ως αποτοξίνωση από τις ελαττωματικές ουσίες που έχουν συσσωρευτεί στο εσωτερικό των κυττάρων. Ο όρος προέρχεται από το γεγονός ότι διαδικασία μοιάζει σαν τα κύτταρα να τρώνε ένα κομμάτι του εαυτού τους. Πρόκειται για μια καλά οργανωμένη διαδικασία ανακύκλωσης συστατικών. Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει σχετικά πρόσφατα το σημαντικό ρόλο αυτής της διαδικασίας ενώ υπάρχει ένα επιστημονικό περιοδικό που φιλοξενεί τη σχετική έρευνα σ’ αυτόν τον τομέα, το Autophagy.

Αυτό που ενισχύει την αυτοφαγία είναι η έλλειψη τροφής στο σώμα. Τα κύτταρα αισθάνονται ότι λείπει η ενέργεια και τα αμινοξέα, κι έτσι προσπαθούν να κάνουν την αναπλήρωση από τα άχρηστα υλικά τους. Κάνουν ότι περίπου και οι αστροναύτες που χρησιμοποιούν τα ούρα τους, αφού πρώτα τα καθαρίσουν, για να πιουν νερό. Το καλό είναι ότι η διαδικασία εκκαθαρίζει όχι μόνο οι προβληματικές ουσίες εντός των κυττάρων αλλά και τα διάφορα παθογόνα μικρόβια που μπορεί να βρίσκονται μέσα τους προάγοντας έτσι την υγεία. Θεωρείται ότι η αυτοφαγία μπορεί να είναι η αιτία που ο θερμιδικός περιορισμός μειώνει τις ασθένειες και παρατείνει τη ζωή.

Η διαδικασία της αυτοφαγίας

Η διαδικασία έχει ως εξής: Όταν δεν υπάρχει τροφή στο σώμα, παράγεται μια ποικιλόμορφη ομάδα οργανιδίων που ονομάζονται λυσοσώματα (λέγονται έτσι επειδή προκαλούν “λύση”, δηλαδή διάσπαση των μακρομορίων). Τα λυσοσώματα αποτελούν σάκους που περιβάλλονται από μια μεμβράνη. Περιέχουν πάνω από 50 διαφορετικά ένζυμα τα οποία έχουν την ικανότητα τα διασπούν διάφορες ουσίες.

Αντί να αποδομεί μεμονωμένες πρωτεΐνες, αυτή η διαδικασία δημιουργεί μεμβράνες και τελικά ένα κυστίδιο (αυτοφαγόσωμα) γύρω από τα δυσλειτουργικά οργανίδια μεταφέροντας το υλικό στο λυσόσωμα, ένα είδος αποτεφρωτήρα. Όταν ένα κυτταρικό οργανίδιο πρόκειται να αυτοφαγωθεί, είτε για λόγους που σχετίζονται με την έλλειψη τροφής είτε διότι έχει φθαρεί, εγκλωβίζεται στα λυσοσώματα. Τα ένζυμα των λυσοσωμάτων προκαλούν λύση των συστατικών τα οποία απελευθερώνονται στο κυτταρόπλασμα προκειμένου να χρησιμοποιηθούν για ενεργειακές ανάγκες ή για βιοσύνθεση. Η ανακάλυψη των λυσοσωμάτων έγινε το 1949 και πιστώνεται στον Βέλγο κυτταρολόγο και βιοχημικό Christian de Duve ο οποίος τα χαρακτήρισε ως “σάκους αυτοκτονίας”.

Πείτε ότι ένα κύτταρο έχει μια λανθασμένη πρωτεΐνη. Μια διπλή μεμβράνη, γνωστή και ως μεμβράνη απομόνωσης, ξεχωρίζει την ανώμαλη πρωτεΐνη. Η μεμβράνη αναδιπλώνεται γύρω από την πρωτεΐνη για να σχηματίσει αυτό που ονομάζεται αυτοφαγόσωμα. Από εκεί, αυτή η αυτοφαγική φούσκα κατευθύνεται προς ένα λυσόσωμα όπου μια πρωτεάση διασπά την πρωτεΐνη καθώς και άλλα ανεπιθύμητα υλικά του κυττάρου. Μπορεί σκεφτεί κανείς το λυσόσωμα ως ένα σάκο που μπορεί να διασπάσει οτιδήποτε το κύτταρο δεν θέλει πια, ακόμη και τα μιτοχόνδρια που πάλιωσαν. Το λυσόσωμα είναι για το κύτταρο ότι είναι για μια πόλη το κέντρο απορριμμάτων και ανακύκλωσης. Με αυτόν τον τρόπο, ένα ηπατικό κύτταρο ανανεώνει το 50% των μακρομορίων του κάθε εβδομάδα.

Αυτοφαγία και γήρανση

Η αυτοφαγία μπορεί να ελέγξει άλλες βασικές κυτταρικές διεργασίες όπως είναι ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος (απόπτωση) και οι προσαρμοστικοί ανοσοποιητικοί μηχανισμοί. Φαίνεται μάλιστα πως η γήρανση είναι στενά συνδεδεμένη με την αυτοφαγία. Όσο περνούν τα χρόνια, η δράση των λυσοσωμάτων επιβραδύνεται κι έτσι η διαδικασία ανακύκλωσης των πρωτεϊνών δεν εκτελείται αποτελεσματικά. Η συνέπεια είναι να συσσωρεύονται κακής ποιότητας πρωτεΐνες εντός των κυττάρων.

Η αυτοφαγία είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα παραμένουν “fit” και είναι εξαιρετικά σημαντική για την υγιή γήρανση, οπότε δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η ανακάλυψη των μηχανισμών της τιμήθηκε με το  Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής το 2016. Όταν τα γονίδια που προκαλούν την αυτοφαγία παρεμποδίζονται στα κύτταρα των θηλαστικών, παρατηρείται εκφυλισμός παρόμοιος με αυτόν της γήρανσης.

Η ίδια η γήρανση συχνά έρχεται με τη μειωμένη αυτοφαγία. Όταν ο επιστήμονες διεγείρουν την αυτοφαγία, αμβλύνεται η γήρανση ενώ όταν περιορίζεται η αυτοφαγία επιδεινώνεται η γήρανση. Για παράδειγμα, μελέτες έχουν δείξει πως όταν παρεμποδίζεται η αυτοφαγία κατά τη διάρκεια των διαδικασιών που παρατείνουν τη διάρκεια ζωής και αφορούν τον περιορισμό των θερμίδων, την αναστολή της οδού του αυξητικού παράγοντα της ινσουλίνης, την σπερμιδίνη, την ρεσβερατρόλη ή την ραπαμυκίνη, υποσκάπτονται τα αντιγηραντικά αποτελέσματα.

Νηστεία, κέτωση και άσκηση

Ένας τρόπος με τον οποίο ενεργοποιείται η αυτοφαγία είναι η μείωση της ινσουλίνης. Όταν τρώμε, κυρίως υδατάνθρακες, η ινσουλίνη ανεβαίνει στο αίμα ενώ η γλυκαγόνη πέφτει. Αντίθετα, όταν περάσουν αρκετές ώρες από ένα γεύμα, η ινσουλίνη πέφτει και η γλυκαγόνη ανεβαίνει. Η αύξηση της γλυκαγόνης (δηλαδή η έλλειψη υδατανθράκων) διεγείρει την αυτοφαγία και δεν είναι τυχαίο ότι η διαδικασία αυτή περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1962, όταν παρατηρήθηκε αύξηση στον αριθμό των λυσοσωμάτων σε ηπατικά κύτταρα αρουραίου μετά από έγχυση γλυκαγόνης.

Η ενεργοποίηση της διαδικασίας απαιτεί ασιτία γι’ αυτό και οι σύγχρονοι διατροφολόγοι συστήνουν να τρώμε όχι παραπάνω από τρεις φορές την ημέρα ή ακόμη και να παραλείπουμε κάπου-κάπου το βραδινό μας γεύμα καθώς αυτό επιτρέπει μια καλύτερη αποτοξίνωση των κυττάρων. Η ειρωνεία είναι ότι όσοι καταναλώνουν χυμούς με σκοπό την αποτοξίνωση -μια μόδα των τελευταίων χρόνων- υποσκάπτουν την διαδικασία της αυτοφαγίας. Άρα, στις παλιότερες εποχές, όταν οι άνθρωποι έκαναν νηστεία πίνοντας μόνο νερό είχαν δίκιο που έλεγαν ότι αποτοξινώνουν το σώμα τους.

Εκτός από τη νηστεία, υπάρχει ένας άλλος τρόπος να ενισχυθεί η αυτοφαγία με τον οποίο δεν χρειάζεται κάποιος να είναι εντελώς νηστικός: η κέτωση. Πρόκειται για τη λήψη πολύ λίγων υδατανθράκων προκειμένου ο οργανισμός να αναγκαστεί να χρησιμοποιήσει τo αποθηκευμένο λίπος του. Μ’ αυτόν τον τρόπο παράγονται τρία μόρια που λέγονται κετόνες και χρησιμοποιούνται ως ενέργεια από τον εγκέφαλο. Η κέτωση βοηθά στην απώλεια λίπους και διατηρεί σε σημαντικό βαθμό τον μυϊκό ιστό. Επιπλέον, μπορεί κάποιος με την κέτωση να έχει τα οφέλη της αυτοφαγίας χωρίς να χρειαστεί να καταφύγει στην ασιτία. Η κετογονική δίαιτα είναι υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά (περίπου 75%) ενώ η πρόσληψη υδατανθράκων είναι 5-10% (μικρότερη από 50 γραμμάρια την ημέρα).

Η άσκηση επίσης ενισχύει την αυτοφαγία. Τα οφέλη της αερόβιας άσκησης είναι γνωστά για την καρδιά και μια μελέτη που δημοσιεύθηκε το 2017, βρήκε κάτι επιπλέον σε ποντίκια: ότι διευκολύνει την απομάκρυνση των δυσλειτουργικών μιτοχονδρίων στα καρδιακά κύτταρα. Μάλιστα, τα οφέλη της άσκησης εξαφανίστηκαν όταν η αυτοφαγία εμποδίστηκε φαρμακευτικά ή γενετικά.

Αυτοφαγία και ασθένειες

Η ζωή δεν θα μπορούσε να υπάρχει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς τη διαδικασία της αυτοφαγίας. Όταν οι αισθητήρες των κυττάρων εντοπίζουν χαμηλή διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών, “λένε” στα κύτταρα να σταματήσουν να αναπτύσσονται και να αρχίσουν να διασπούν τα περιττά μέρη: αυτό είναι ουσιαστικά το μονοπάτι του αυτοκαθαρισμού, της αυτοφαγίας. Όταν η διαδικασία δεν λειτουργεί σωστά, επιβλαβείς πρωτεΐνες μπορούν να συσσωρευτούν.

Το ερώτημα είναι αν η ενίσχυση της αυτοφαγίας μέσω της νηστείας ή μιας δίαιτας που μιμείται τη νηστεία όπως η κετογονική δίαιτα μπορεί να προλάβει ή να βοηθήσει στην αντιμετώπιση ορισμένων ασθενειών.

Μια περιοχή έντονου ενδιαφέροντος είναι οι νευροεκφυλιστικές νόσοι π.χ. Αλτσχάιμερ, Πάρκινσον και Χάντινγκτον. Αυτές οι ασθένειες χαρακτηρίζονται από υπερβολική συσσώρευση πρωτεϊνών εντός των νευρώνων που οδηγούν σε δυσλειτουργία – οι νευρώνες είναι κύτταρα που δεν μπορούν να αντικατασταθούν. Η αποτυχία των οδών αποικοδόμησης των πρωτεϊνών μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην πρόληψη αυτών των ασθενειών, ωστόσο, ο ακριβής ρόλος της δεν έχει ακόμη ξεκαθαριστεί.

Άλλες έρευνες δείχνουν ότι κάποιες ασθένειες μπορεί να οφείλονται σε μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, όπως π.χ. είναι η καρδιακή ανεπάρκεια. Άρα και σ’ αυτές τις περιπτώσεις μπορεί η αυτοφαγία να παίζει σημαντικό ρόλο. Να σημειωθεί ότι μια μελέτη έδειξε πως η κατάθλιψη συνδέεται με δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων.

Σχετικά με το διαβήτη, μελέτη που έγινε σε ποντίκια έδειξε πως μια διατροφή που μιμείται τη νηστεία – και χαρακτηρίζεται από περιόδους σίτισης και πείνας – μπορεί να αντιστρέψει το διαβήτη και να αναγεννήσει πραγματικά το πάγκρεας. Η αιτία γι’ αυτό δεν είναι γνωστή αλλά θα μπορούσε να συνδέεται με την αυτοφαγία. Επικεφαλής του πειράματος ήταν ο Valter Longo, καθηγητής Γεροντολογίας, και αυτό που ανακάλυψαν οι ερευνητές ήταν ότι με τους κύκλους πείνας και σίτισης δημιουργήθηκαν βήτα κύτταρα στο πάγκρεας που παρήγαγαν ινσουλίνη. Τα βήτα κύτταρα ανιχνεύουν τη γλυκόζη στο αίμα και απελευθερώνουν ινσουλίνη όταν τα επίπεδα σακχάρου είναι υψηλά. Με την αποκατάσταση της παγκρεατικής λειτουργίας, τα διαβητικά συμπτώματα αντιστράφηκαν.

Ορισμένοι ερευνητές εξετάζουν το ενδεχόμενο η αυτοφαγία να μειώνει τον κίνδυνο καρκίνου. Ενώ δεν υπάρχουν μέχρι σήμερα επιστημονικά στοιχεία που να το υποστηρίζουν αυτό, μερικές μελέτες υποδεικνύουν ότι o κίνδυνος για καρκίνο θα μπορούσε να μειωθεί μέσω της αυτοφαγίας.

Ενδεχόμενες παρενέργειες

Πρέπει ωστόσο να αναφερθεί ότι η ενίσχυση της αυτοφαγίας είναι ένα δίκοπο μαχαίρι. Από τη μία πλευρά, η διαδικασία καθαρίζει τα τοξικά ή ελαττωματικά υλικά των κυττάρων, από την άλλη πλευρά, αν η διαδικασία υπερβαίνει την ανακύκλωση και την εκκαθάριση των πρωτεϊνών, μπορεί να αρχίσει να καταστρέφει το κύτταρο, οδηγώντας στον κυτταρικό θάνατο. Αυτό σημαίνει ότι η αυτοφαγία δεν πρέπει να είναι υπερβολική. Αν η αυτοφαγία εκκαθαρίζει κάποιες πρωτεΐνες που καταστέλλουν τον καρκίνο μπορεί να έχει αρνητικές συνέπειες.

Ένα άλλο ενδεχόμενο είναι ενώ η ενίσχυση της αυτοφαγίας μπορεί να είναι θετική σε νέους και μεσήλικες μπορεί να είναι αρνητική στους ηλικιωμένους. Για παράδειγμα αν η ίδια η αυτοφαγία αρχίζει να δυσλειτουργεί μετά από μια ηλικία και μετά, ίσως να είναι καλύτερα να υποβαθμιστεί παρά να ενισχυθεί. Η ιδέα αυτή βασίζεται σε μια μελέτη που έδειξε ότι η παύση της αυτοφαγίας παρέτεινε τη ζωή των ηλκιωμένων σκουληκικών κατά 50%.

Δείτε επίσης