Czy można spowolnić starzenie oczyszczając własne komórki z “odpadów”? Choć brzmi to niewiarygodnie, to okazuje się, że tak! Właściwie to każdego dnia pracuje nad tym system nazywany autofagią, który jest odpowiedzialny za to, aby Twoje komórki nie zostały zasypane przez nadmiar “odpadów” komórkowych.
Okazuje się, że nieprawidłowości w procesie autofagii powiązano z szeregiem chorób cywilizacyjnych, jak cukrzyca typu 2, choroby neurodegeneracyjne, nowotwory, choroby sercowo-naczyniowe oraz z samym procesem starzenia. Z tego też powodu autofagia jest kluczowa w dbaniu o długie życie w zdrowie. W artykule przyjrzymy się bliżej temu czym dokładnie jest autofagia i jak przebiega krok po kroku. Zastanowimy się również, co realnie może wspierać proces autofagii, czyli jak dbać o to, aby nasz wewnętrzny serwis sprzątający miał odpowiednie warunki do pracy.
Porządek w komórce jako podstawa zdrowego starzenia
Wyobraź sobie, że Twoje komórki to dobrze prosperujące miasto, w którym wszystkie procesy powinny być pod kontrolą. Błona komórkowa jest jak mur otaczający miasto. Jądro komórkowe to ratusz, który zarządza całym miastem. Cytoszkielet to ulice i rusztowania, które nadają miastu strukturę i umożliwia transport, a w mitochondriach wytwarzana jest energia - w formie ATP - podobnie jak w elektrowniach. Jednak z czasem coś się psuje lub zużywa i mogą powstawać “odpady”. I tutaj właśnie kluczową rolę pełni autofagia, która organizuje wywóz i recykling, aby nasze komórki nie zostały zasypane “odpadami”.
A co się dzieje kiedy “odpadów” komórkowych jest za dużo? Niestety wtedy może dochodzić do przyspieszonego starzenia. Powstała nawet hipoteza tłumacząca to zjawisko, którą nazwano „garb-aging”. Postuluje ona, że wraz z upływem czasu składniki komórkowe ulegają uszkodzeniu i zaczynają gromadzić się w nadmiarze. W połączeniu z postępującą niewydolnością procesów naprawy DNA i autofagii, prowadzi to do wzrostu poziomu „odpadów” komórkowych, które mogą wywołać przewlekły stan zapalny, przyspieszając tym samym starzenie.
Czym dokładnie jest autofagia i dlaczego jest tak ważna?
Autofagia dosłownie oznacza „samozjadanie” (od greckich słów “auto” - oznaczającego “siebie” i “fagia” - oznaczającego “jedzenie”), choć brzmi trochę makabrycznie, to nie chodzi dosłownie o to, że komórka pożera samą siebie. Uszkodzone białka, stare mitochondria czy fragmenty błon są pakowane w specjalne „worki”, nazywane autofagosomami, a następnie są rozkładane na części pierwsze w lizosomach. Odzyskane w ten sposób cząsteczki służą jako surowiec do budowy nowych struktur komórkowych albo po prostu jako źródło energii.
Co ciekawe, za odkrycie kluczowych genów i mechanizmów autofagii u drożdży, japoński biolog komórkowy Yoshinori Ohsumi otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny w 2016 roku. Wykazał on, że autofagia działa podobnie zarówno u drożdży, jak i człowieka i jest niezbędna do utrzymania homeostazy w komórce. Badania na gryzoniach laboratoryjnych wykazały, że całkowite wyłączenie autofagii prowadzi do śmierci zwierząt w ciągu 1–2 dni po urodzeniu. Oczywiście jest to skrajny przykład kiedy całkowicie wyłączamy autofagię w organizmie, niemniej podkreśla on istotę całego procesu. Z kolei wyłączenie autofagii w pojedynczych tkankach prowadzi do głębokich patologii np. w tkance nerwowej do neurodegeneracji, a tkance mięśnia sercowego do kardiomiopatii. Dziś wiemy, że zaburzenia autofagii wiążą się z wieloma chorobami cywilizacyjnymi jak cukrzyca typu 2, choroby neurodegeneracyjne, nowotwory, czy choroby sercowo-naczyniowe.
Sirtuiny jako dyrygenci autofagii - jak sterują oczyszczaniem komórek?
Sirtuiny nazywane “enzymami długowieczności” z uwagi na rolę, jaką pełnią w wydłużenia naszego życia, są ważnymi regulatorami procesu autofagii. Sirtuiny do swojej aktywności potrzebują specjalnego paliwa jakim jest NAD⁺ (skrót od dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy), dlatego sirtuiny mają coś w rodzaju wbudowanego czujnika obecności NAD⁺. Gdy jego poziom w komórce rośnie np. podczas wysiłku fizycznego lub postu, sirtuiny działają sprawniej. Jednak gdy przewlekle przejadamy się i za mało ruszamy, spada ilość NAD⁺ i aktywność sirtuin się obniża. Dzięki temu, sirtuiny pomagają dostosować sposób gospodarowania energią do sytuacji i na tej podstawie regulują również proces autofagii.
Warto podkreślić, że autofagia to proces, którego nie musimy “włączać”, ponieważ on działa cały czas w naszych komórkach. W zależności od kontekstu, autofagia może działać ochronnie, usuwając toksyczne białka albo wręcz przeciwnie, pomagać komórkom nowotworowym przetrwać chemioterapię. To dlatego naukowcy podkreślają, że nie istnieje zależność - im więcej autofagii tym lepiej. Jak w każdym procesie komórkowym chodzi przede wszystkim o równowagę.
Jak wspierać autofagię codziennymi rutynami?
Wiadomo, że z wiekiem wydajność autofagii spada, ale dobra wiadomość jest taka, że możemy wpływać na nią poprzez określone interwencje stylu życia, takie jak dieta, aktywność fizyczna czy rezygnacja z używek.
Dieta to jeden z kluczowych regulatorów procesu autofagii. Z badań wiemy, że istnieje wiele składników odżywczych, które mogą regulować autofagię. Przykładem są określone aminokwasy np. leucyna, wielonienasycone kwasy tłuszczowe omega 3 oraz związki bioaktywne zawarte w roślinach, tj. głównie polifenole, takie jak:
- kurkumina
- EGCG
- kwertecyna
- resweratrol.
W badaniach na liniach komórkowych i zwierzętach wykazano, że polifenole mogą pośrednio - poprzez wpływ na różne szlaki długowieczności jak sirtuiny, mTOR i AMPK - regulować autofagię.
Rola diety i wzorców żywieniowych w regulacji autofagii
Warto podkreślić, że nie tylko pojedyncze składniki odżywcze, ale cały model odżywiania wpływa na regulację autofagii. W tym kontekście na szczególną uwagę zasługuje dieta śródziemnomorska, ponieważ dzięki dużej zawartości polifenoli przypisuje się jej właściwości regulujące autofagię. Z drugiej strony, niezdrowe wzorce odżywiania, takie jak tzw. dieta zachodnia, która obfituje w żywność wysoko przetworzoną, zawierającą nadmiar tłuszczów nasyconych i trans, oczyszczonych węglowodanów, soli oraz mnóstwa dodatków do żywności, nie będzie sprzyjać prawidłowej autofagii.
W kontekście diety, warto dodać, że ograniczenie kalorii (oczywiście bez niedożywienia) i post przerywany mogą potencjalnie aktywować zarówno sirtuiny, jak i autofagię. To jeden z mechanizmów, przez które restrykcja kaloryczna wydłuża życie wielu organizmom laboratoryjnym. Oczywiście nie oznacza to, że taka forma jest najlepszą metodą, chodzi po prostu o to, aby zachować równowagę w dziennym spożyciu kalorii i przestrzegać postu nocnego. Taka strategia wydaje się najrozsądniejsza.
Aktywność fizyczna jako naturalny aktywator autofagii
Kolejny ważny czynniki wspierający autofagię to regularna aktywność fizyczna. Aktywność fizyczna zwiększa zapotrzebowanie na energię, aktywuje sirtuiny i nasila procesy naprawcze w mięśniach, w tym autofagię. Ruch działa trochę jak kontrolowany stres, który zmusza komórki do regeneracji. Nie tylko mięśnie szkieletowe, ale także inne obszary ciała, korzystają z pozytywnych efektów regularnej aktywności fizycznej. Zaobserwowano na przykład, że ćwiczenia na bieżni wykonywane przez 8 tygodni przez myszy laboratoryjne, wpływały pozytywnie na stężenie białek związanych z autofagią w mózgu.
Dostępne dane naukowe wskazują, że regularna aktywność fizyczna jest istotnym czynnikiem regulującym autofagię oraz sprzyja długowieczności w zdrowiu. Ile zatem trzeba ruszać się, aby wspierać autofagię? Według Światowej Organizacji Zdrowia dorośli powinni podejmować 150-300 minut aktywności fizycznej tygodniowo o umiarkowanej intensywności lub 75-150 minut o dużej intensywności.
Sen i rytm dobowy jako regulatorzy autofagii
Na koniec nie możemy zapomnieć o ilościowym i jakościowym śnie, w trakcie którego dochodzi do intensywnej regeneracji całego organizmu. Badania pokazują, że wiele elementów maszynerii autofagii działa według określonego rytmu okołodobowego. Okazuje się, że to właśnie w trakcie snu rośnie aktywność autofagii, dlatego przewlekłe zaburzenia snu spowodowane bezsennością, pracą zmianową, obturacyjnym bezdechem sennym lub po prostu niewystarczającą liczbą godzin snu, mogą prowadzić do rozregulowania rytmu autofagii i w następstwie przeciążenia komórek “odpadami”.
Inne czynniki negatywnie wpływające na autofagię to palenie tytoniu, nadmiar alkoholu, ekspozycja na przewlekły stres oraz zanieczyszczenie powietrza.
Podsumowanie - Autofagia i sirtuiny
Autofagia to naturalny mechanizm „sprzątania” komórek, który pozwala organizmowi usuwać uszkodzone elementy i utrzymać prawidłową regenerację. Kluczową rolę w regulacji tego procesu odgrywają sirtuiny – białka pełniące funkcję metabolicznych „czujników”, które uruchamiają autofagię w odpowiednich warunkach. Dzięki ich aktywacji komórki skuteczniej radzą sobie z nagromadzonymi uszkodzeniami, co sprzyja zachowaniu równowagi metabolicznej. W dłuższej perspektywie mechanizmy te wspierają zdrowie komórkowe i mogą przyczyniać się do długowieczności w zdrowiu.
Autor: dr nauk med. Karolina Karabin
Piśmiennictwo
- Baeken M.W. i wsp. Sirtuins and their influence on autophagy. J Cell Biochem. 2024 Nov;125(11):e30377.
- Franceschi C. i wsp. Inflammaging and ‘Garb-Aging’. Trends Endocrinol. Metab. 2017, 28, 199–212.
- Ortega M.A. i wsp. Autophagy in Its (Proper) Context: Molecular Basis, Biological Relevance, Pharmacological Modulation, and Lifestyle Medicine.Int J Biol Sci. 2024 Apr 22;20(7):2532-2554.
- Khandia R. i wsp. A Comprehensive Review of Autophagy and Its Various Roles in Infectious, Non-Infectious, and Lifestyle Diseases: Current Knowledge and Prospects for Disease Prevention, Novel Drug Design, and Therapy. Cells. 2019 Jul 3;8(7):674.
- Yamamoto H. i wsp. Autophagy genes in biology and disease. Nat Rev Genet. 2023 Jun;24(6):382-400.
- Andreotti D.Z. i wsp. Effects of Physical Exercise on Autophagy and Apoptosis in Aged Brain: Human and Animal Studies. Front Nutr. 2020 Jul 28:7:94.
- He C. i wsp. Exercise induces autophagy in peripheral tissues and in the brain. Autophagy. 2012, 8:1548–51.
- Andreotti D.Z. i wsp. Effects of Physical Exercise on Autophagy and Apoptosis in Aged Brain: Human and Animal Studies. Front Nutr. 2020 Jul 28:7:94.
