Japonský biológ Yoshinori Ohsumi získal v roku 2016 Nobelovu cenu za medicínu a výskum, pretože prišiel na to, ako bunky recyklujú a obnovujú svoj obsah, čo je proces zvaný autofágia. Ukázal na kvasinkách (tie často slúžia ako modelový organizmus pre svoju jednoduchosť a rýchly rast), ako bunky označujú svoje poškodené časti. Jeho práca viedla k objavu celej rodiny proteínov, ktoré koordinujú recykláciu poškodených častí buniek. Prišiel tak s revolučným objavom nielen ako funguje celý mechanizmus bunkovej recyklácie, ale aj ako tým môžeme ovplyvniť naše zdravie a podporiť dlhovekosť.
Autofágia - čo znamená a ako v tele prebieha?
Aj v zdravom ľudskom tele sa bunky neustále poškodzujú a je to bežná súčasť metabolických procesov. Ako však starneme, zažívame stres a stretávame sa so stále väčším množstvom poškodených buniek, vplyvom nadmernej produkcie voľných radikálov. Autofágia je prirodzený proces detoxikácie nášho tela a imunitného systému. Ide o proces, kedy telo recykluje staré a poškodené bunky alebo sa zbavuje ich častí (organel, bielkovín a bunkových membrán). To umožňuje vytváranie nových, zdravých buniek, ktoré nahrádzajú tie staré, poškodené a nefunkčné. Autofágia umožňuje bunkám prežiť stres z vonkajšieho prostredia, ako je napríklad nedostatok živín. Tiež im umožňuje odolať vnútorným stresorom, ako je akumulácia poškodených organel a invázie patogénov alebo infekčných organismov.1
Autofágia bola prvýkrát objavená v pečeňových bunkách v 60. rokoch 20. storočia a zistilo sa, že prebieha vo všetkých bunkách a je zásadný pre udržanie optimálneho fungovania našich buniek. Autofágia prebieha vo všetkých systémoch vrátane húb, rastlín, vínnych mušiek a hmyzu, hlodavcov (laboratórnych myší a potkanov) i ľudí. Predpokladá sa, že proces autofágie sa vyvinul ako stresová reakcia v dôsledku hladomoru. Bunky v podstate vyvinuli spôsob, ako zostať nažive počas extrémnych podmienok, trávením svojich vlastných zložiek. Nie je to fascinujúce?!
V každej z našich buniek je rad základných systémov, ktoré nazývame organely. Podobne ako máme orgány v našom tele, bunky majú svoje organely. Keď sú bunky vystavené stresorom, vytvoria fagofor – prechodnú dvojitú membránovú štruktúru. Tento fagofor má vysokú úroveň flexibility. Ako sa rozširuje, je schopný obklopiť a izolovať jednotlivé zložky buniek, vrátane lipidov, proteínov a celých organel. Akonáhle fagofor tieto zložky obklopí, uzavrie ich, prenesie ich do lyzozómov, do ktorých bunka posiela všetok "bunkový odpad". Lyzozómy obsahujú enzýmy, ktoré tento odpad rozložia na menšie časti, ktoré následne bunka využije. Celý proces prebieha najmä v noci počas hlbokého spánku.
Jednoducho povedané, autofágia je proces, pri ktorom sú bunkové organely a ďalšie bunkové štruktúry pohltené lyzozómy a následne recyklované, opravené, či zneškodnené. Ako starneme, miera autofágie klesá, čo je príčinou prichádzajúcich ochorení. Poškodená bunka, či jej časti nie sú odstraňované, neustále sa kumulujú a nie sú schopné optimálne vykonávať svoje funkcie.
Prečo je autofágia dôležitá?
1.) Zbavenie senescentných buniek
Senescentné bunky sú staršie bunky, ktoré už nefungujú tak, ako by mali. Aj keď je normálne, že bunky starnú, je tiež dôležité tieto senescentné bunky nahradiť novými. Autofágia pomáha odstraňovať staré bunky a nahrádza ich novými a zdravými.
2.) Zdravie mitochondrií
Mitochondrie sú elektrárňou našich buniek. Môžeme si ich predstaviť ako súbor batérií, ktoré vytvárajú dohromady veľké množstvo energie vo forme ATP - adenosintrifosfát. Zdravé mitochondrie môžu ako palivo využívať glukózu, mastné kyseliny a ketóny. Keď naše telo produkuje veľké množstvo energie z glukózy, spolu s tým produkujeme aj množstvo voľných radikálov a metabolického odpadu, ktorý mitochondrie poškodzuje. Preto je autofágia dôležitá. Pokiaľ nie sú stimulované pravidelné procesy autofágie, skončíme s veľkým počtom dysfunkčných mitochondrií, ktoré sú metabolicky nepružné a môžu sa ako palivo spoliehať iba na glukózu. Autofágia sa zbaví dysfunkčných mitochondrií a použije ju znova ako surovinu na vytvorenie nových, metabolicky flexibilných mitochondrií. Tie potom smelo môžu pokračovať v produkcii bunkovej energie.
3.) Eliminácia vírusom napadnutých buniek
Na rozdiel od baktérií, kvasiniek a parazitov sú vírusy vnútro-bunkovými patogénmi, ktoré ovplyvňujú bunkovú genetiku. Silný imunitný systém dokáže vírusy uviesť do pokojového stavu, ale v skutočnosti sa ich nezbaví. Autofágia je prirodzený spôsob, akým telo odstraňuje infikované bunky a nahrádza ich zdravými. Vo chvíli, keď príde čas bojovať s infekciou, váš imunitný systém bude silnejší ako kedykoľvek predtým!
4.) Znižuje bunkovú apoptózu
U starších buniek dochádza k programovanej bunkovej smrti zvanej apoptóza. Apoptóza je programovaná smrť bunky (PCD), ktorá spúšťa bunky k sebadeštrukcii bez akéhokoľvek vonkajšieho vplyvu. Tento proces je však pre naše telo veľmi stresujúce a naproti tomu autofágia je energeticky oveľa efektívnejší proces, ktorý pomáha zbavovať sa starých buniek a zároveň vytvárať nové. Čím viac buniek sa dokáže opraviť skôr, ako sú trvale poškodené, tým menej metabolického odpadu vzniká. Tento proces recyklácie je pre telo plynulý a šetrí energiu pre ďalšie životne dôležité funkcie.
5.) Eliminuje vznik neurodegeneratívnych chorôb
Mnoho neurodegeneratívnych porúch pochádza z akumulácie poškodených proteínov v neurónoch a ich okolí, čo vyvoláva postupnú smrť mozgových buniek a následnú stratu kognitívnych schopností. Autofágia odstraňuje poškodené proteíny a chráni nás tak pred vznikom či progresiou neurodegeneratívnych porúch.
6.) Podporuje zdravie čriev
Autofágia v našej črevnej výstelke nás robí menej náchylnými k akútnym problémom čriev a vzniku syndrómu priepustného čreva. Okrem toho zohráva kľúčovú úlohu v udržiavaní črevnej homeostázy.
Ako podporíme autofágiu?
1.) Prerušovaný pôst
V priebehu histórie bol pôst dôležitou súčasťou mnohých náboženských a duchovných praktík. Ľudia sa vyvinuli v prostredí, kde bolo občas jedlo zriedkavé. To viedlo v evolúcii k zmenám, aby mohli bunky fungovať v stave bez potravy. V priebehu výskumov sa prišlo na to, že krátkodobé pôsty, spúšťa proces autofágie a je to jeden z dôvodov, prečo sa pôst dostáva do spojitosti s dlhovekosťou. Počas hladovania bunky rozkladajú bielkoviny a ďalšie bunkové zložky a využívajú ich na tvorbu energie. Ďalej bunky ničia vírusy a baktérie a zbavujú sa svojich poškodených štruktúr. Autofágia je zásadná pre zdravie buniek, obnovu a ich prežitie.
A ako presne proces prebieha? Každá bunka v našom tele vytvára proteíny, ktoré sú ako malí robotníci pracujúci v našich bunkách. Tieto proteíny majú špecifické funkcie, ktoré vypínajú a zapínajú to, čo je v tej chvíli potrebné. Jedným z proteínov je mTOR, ktorého funkciou je snímať dostupnosť živín. Keď jete stravu bohatú na živiny, bunky sa ďalej delia a dostávajú sa do režimu rastu. Keď je živín dostatok mTOR zastaví autofágiu, to udržuje bunky v rastovom režime. Prospieva to orgánom, ktoré sa často samé obnovujú, ako je napríklad pečeň. Ak však dlhšiu dobu nejete, telo vníma nedostatok živín. V tejto chvíli nastupuje proteín nazývaný AMPK, ktorý blokuje aktivitu mTOR a signalizuje bunkám, aby prešli do seba-ochranného režimu. Pre bunky je to jasný signál "šetrite energetické zdroje a začnite namiesto toho recyklovať poškodené časti buniek".
2.) Cvičenie
Cvičení je pre telo určitou formou stresu (svaly viac pracujú, srdce bije rýchlejšie atď.). Cvičenie tak vyvoláva autofágiu v mnohých orgánoch zapojených do metabolickej regulácie, ako sú svaly, mozog, pečeň, pankreas a tukové tkanivo. Mierne cvičenie (vrátane kombinácie kardia, silového tréningu a vysoko intenzívneho intervalového tréningu) aj v dávke iba 30 minút denne je ideálne pre aktiváciu autofágie.
3.) Spánok
Počas spánku telo prirodzene najviac pracuje na aktivácii autofágie. Nekvalitný spánok neumožňuje optimálnu autofágiu. Melatonín, základný hormón cirkadiánneho rytmu a tzv. hormón spánku, pomáha počas noci regulovať autofágiu vďaka svojim antioxidačným vlastnostiam. Chráni autofagické gény pred voľnými radikálmi. Produkciu melatonínu môžete maximalizovať dodržiavaním spánkovej rutiny: udržujte konzistentný rytmus spánku/bdenia a vyhnite sa v noci modrému svetlu. K tomu pomôžu okuliare blokujúce modré svetlo. Udržujte svoju spálňu v chlade a absolútnej tme.
4.) Ketogénna diéta
Ketogénna ("keto") diéta je stravovanie s veľmi vysokým obsahom tuku a nízkym obsahom sacharidov, ktorá funguje podobným spôsobom ako pôst. Keto diéta zahŕňa príjem asi 75% a viac energetického príjmu z tukov a nie viac ako 5–10% kalórií zo sacharidov. To núti telo prejsť niektorými veľkými zmenami. Na úkor glukózy začneme vo väčšej miere spaľovať ako palivo tuk a ketóny. Ketóny sa premieňajú na acetylkoenzým A a vstupujú do Krebsovho cyklu, aby pomohli k produkcii energie v mitochondriách. V dôsledku toho zvyšujú autofágiu, metabolickú flexibilitu a spaľovanie tukov.
5.) Vystavovanie teplotným zmenám
Ukázalo sa tiež, že intenzívne pôsobenie tepla a chladu podporujú mechanizmy autofágie.
Potraviny a látky, ktoré zvyšujú autofágiu
Teraz už vieme, že proces autofágie môžeme ovplyvniť. Zatiaľ čo pôst, cvičenie na lačno, spánok a ketogénna diéta sú najúčinnejšie spôsoby, ako posilniť autofágiu, nemôžeme zabudnúť na dôležitosť bylín a zlúčenín, ktoré máme k dispozícii. Niektoré z nich si predstavíme.
1.) Matcha tea
Matcha tea je bohatý na polyfenol EGCG, čo je látka, ktorá má schopnosť napodobňovať účinky podobné kalorickej reštrikcii. Jedná sa o silný polyfenolový antioxidant, ktorý priamo podporuje proces autofágie.
2.) Zázvor
V Číne a Indii sa zázvor používa už viac ako 5000 rokov ako prírodný liek. Od doby rímskej ríše je tiež populárny v Európe a v posledných niekoľkých stovkách rokov po celom svete. Zázvor obsahuje viac ako sto chemických zlúčenín. Gingerol je jeho najsilnejšia aktívna zlúčenina s celým radom prínosov pre zdravie, vrátane podpory autofágie.
3.) Resveratrol
Resveratrol je rastlinná zlúčenina, ktorú obsahuje červené víno, hrozno a bobuľovité ovocie. Koncentruje sa hlavne v šupkách a semenách hrozna, čo objasňuje, prečo majú skvasené hrozno v červenom víne obzvlášť vysoký obsah reveratrolu. Tiež je jednou zo zlúčenín, ktoré môžu pomôcť k procesu autofágie.
4.) Kurkuma
Kurkuma je jedným z najviac preskúmaných korenia. Je to bylina s antioxidačnými vlastnosťami a so silnou aktívnou zlúčeninou - kurkumínom. Kurkumín, primárny fytonutrient v kurkume, je účinný pri navodení autofágie v mitochondriách. Kurkumu je možné ako prášok pridať do jedla alebo použiť na výrobu kurkumového latte.
5.) Kvercetín
Bioflavonoidy alebo flavonoidy sú skupinou pigmentov, ktoré nás môžu chrániť pred rôznymi chorobami. Majú antioxidačné, antivírusové, antialergické účinky a môžu podporiť autofágiu. Aj keď je známych viac ako 4000 bioflavonoidov, kvercetín je jedným z tých najefektívnejších. Quercetín možno nájsť v cibuli, listovej zelenine, paradajkách, brokolici a bobuliach. Môže posilniť autofágiu, zlepšiť imunitu a bojovať proti poškodeniu voľnými radikálmi.
6.) Oregáno, šalvia a rozmarín
Oregáno, šalvia a rozmarín sú tri voňavé, lahodné bylinky pochádzajúce zo Stredomoria, avšak populárne sú po celom svete. Patrí do rovnakej rodiny bylín ako tymián, bazalka a levanduľa. Oregano, šalvia a rozmarín sú obľúbené nielen v kuchyni, ale majú aj silné antioxidačné zlúčeniny, ktoré môžu zvýšiť autofágiu.
7.) Bergamot
Bergamot je aromatické ovocie pripomínajúce pomaranč. Vďaka svojej silnej aróme ho máme možno skôr spojený s arómaterapiou. Avšak bergamot obsahuje viac ako len vonné silice. Bergamotový olej je bohatý na polyfenoly, čo sú zlúčeniny nachádzajúce sa v rastlinách, ktoré chránia rastlinu pred akýmkoľvek poškodením. V našich bunkách podporujú proces autofágie.
Záverom
Vďaka Ohsumovmu výskumu procesov spojených s autofágiou výrazne stúpol záujem vedeckej komunity o túto tému. Bez autofágie by sa naše telo postupne zaplnilo nevyžiadanou DNA a mŕtvymi tkanivami, v dôsledku čoho by nakoniec prestalo fungovať. Keď vezmeme do úvahy, že starnutie je vo svojej najjednoduchšej podobe degradácie buniek, autofagický proces rozkladu poškodeného tkaniva za účelom vytvorenia nových buniek, by mohol byť nástrojom, ktorý pomôže spomaliť starnutie vo vnútri aj mimo.
1. GLICK, Danielle, Sandra BARTH a Kay F. MACLEOD. Autophagy: cellular and molecular mechanisms. 2010.
Ak ste v článku zaznamenali chybu alebo preklep, dajte nám, prosím, vedieť na mail korektura@brainmarket.sk. Ďakujeme!