Аутофагия что это такое простыми

Аутофагия и её роль в сохранении молодости

Аутофагия: что это такое?

В переводе c греческого “аутофагия” означает “самопоедание”. Причем исключительно в хорошем смысле. Ведь так организм очищается от поврежденных клеток и токсинов.

Тело человека содержит триллионы клеток. Со временем в наших тканях накапливаются различные мертвые органеллы, поврежденные белки и окисленные частицы, которые мешают нормальной работе организма. Это ускоряет эффекты старения и возрастных заболеваний.

Этот механизм регенерации клеток имеет решающее значение для состояния здоровья в целом. Например, дисфункцию аутофагии связывают с несколькими нейродегенеративными расстройствами, включая болезнь Альцгеймера.

Аутофагия – это регулируемый процесс, с помощью которого клетка разрушает свои дисфункциональные или чужеродные компоненты. Затем она может перерабатывать полезные химические компоненты для других целей.

Это позволяет аутофагии регулировать баланс белкового состава в клетке, предотвращать накопление токсичных продуктов жизнедеятельности, поддерживать функцию клеточных органелл, удалять вторгшиеся патогены и поддерживать клетки в периоды низкого энергопотребления из-за голодания.

ВАЖНО: Аутофагию не следует путать с апоптозом, который представляет собой запрограммированную гибель клеток. Это процесс, отличный от устранения дегенерации внутри клеток.

О научной важности понимания аутофагии говорит тот факт, что в 2016 году японский ученый Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие механизмов аутофагии.

Механизм действия

По сути, аутофагия – это создание «мусорного мешка» (аутофагосома), который собирает клеточные компоненты, а затем доставляет их в «центр переработки» клетки (лизосомы), где они делятся на части и могут быть переработаны в новые компоненты.

Аутофагия обычно запускается недостатком питательных веществ в клетке. Считается, что инсулин подавляет аутофагию, а глюкагон может активировать этот процесс.

После еды тело человека вырабатывает инсулин, а голодание вызывает высвобождение гормона глюкагона, поскольку уровень сахара в крови начинает снижаться. Глюкагон сигнализирует организму о необходимости использования гликогена в печени для повышения уровня сахара в крови.

После активации аутофагии процесс происходит в четыре этапа:

Четвертый и последний этап аутофагии в конечном итоге связан с недостатком клеточных питательных веществ. Использование продуктов распада в конечном итоге необходимо для обеспечения аминокислотами для глюконеогенеза (процесса, при котором организм синтезирует глюкозу из неуглеводных источников).

Аминокислоты служат источником энергии для цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса), и эти аминокислоты могут быть переработаны для синтеза новых белков.

Все процессы аутофагии важны для поддержания баланса или гомеостаза в организме.

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах

Как запустить процесс аутофагии

Есть несколько способов активизировать процесс аутофагии в организме. Это поможет очистить свои клетки и снизить уровень воспаления, а также поддерживать тело в отличной форме в целом.

Что может вызвать аутофагию?

Запустить этот процесс может не только голодание в чистом виде, но и так называемое интервальное голодание, когда пища употребляется, например, трижды в день в течение 16 часов, а 8 часов организм отдыхает от процессов пищеварения.

Это говорит о том, что люди могут использовать физнагрузки для запуска процесса самоочищения организма. Уже есть доказательства того, что упражнения усиливают аутофагию в скелетных мышцах человека.

Куркумин – это природное химическое вещество, которое содержится в корне куркумы, популярной во всем мире специи.

Другое исследование на мышах показало, что куркумин помогает бороться с когнитивными нарушениями из-за химиотерапии, вызывая аутофагию в определенных областях мозга.

Хотя эти предварительные результаты обнадеживают, важно отметить, что необходимы дополнительные исследования, прежде чем ученые смогут сделать конкретные выводы относительно воздействия на организм человека.

Роль аутофагии в сохранении молодости

Когда в клетке все работает нормально, аутофагия идет в “фоновом режиме”, помогая перерабатывать изношенные клеточные компоненты.

Но если клетка подвергается стрессу (недостаток питательных веществ или энергии, дисфункциональные компоненты или вторжение микробов), включается аутофагия.

Но как именно она может помочь в продлении молодости?

Активация аутофагии противодействует возрастному накоплению поврежденных клеточных компонентов и повышает метаболическую эффективность клеток. Так они становятся более устойчивыми, помогая противостоять процессам старения.

В частности, аутофагия может быть активирована для удаления дисфункциональных митохондрий, которые производят множество вредных для клеток активных форм кислорода (АФК).

Исследователи предполагают, что эти процессы важны для нескольких состояний и их предупреждения:

Психические расстройства.П Посмертные исследования мозга людей с депрессией и шизофренией выявили дефицит основных путей аутофагии.

Нейродегенерация. Многие нейродегенеративные расстройства возникают из-за накопления деформированных белков в нейронах и вокруг них, вызывая постепенную гибель клеток мозга и последующую потерю умственных способностей. Процесс аутофагии защищает нас, устраняя эти белки.

Прямое удаление микробов изнутри клеток (ксенофагия);

Удаление токсинов, созданных инфекциями;

Модуляция иммунного ответа на инфекции.

Инфекционные микробы (такие как Mycobacterium tuberculosis и Streptococcus группы A), вирусы, такие как ВИЧ, и простейшие удаляются посредством процессов аутофагии.

Это лишь некоторые из известных на сегодняшний день эффектов аутофагии. Она также играет важную роль для работы иммунной системы, очищая тело от токсинов и инфекционных агентов.

А в 2019 году было проведено исследование, посвященное взаимосвязи “самопоедания” и рака. Было обнаружено, что, хотя аутофагия может помочь остановить развитие раковых клеток, она также может способствовать и их росту, в зависимости от стадии опухоли.

Несмотря на то, что существует множество исследований о влиянии аутофагии на клетки, исследователи все еще не уверены в том, может ли усиление этого процесса быть новым способом лечения различных состояний.

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Краткие выводы

Хотя исследования показали, что ограничение в питании, физические упражнения и употребление куркумина могут влиять на аутофагию, большинство исследований проводилось на животных.

На сегодняшний день ученые не имеют полного представления о последствиях аутофагии для здоровья и того, как именно люди могут ее вызывать.

Поэтому тем, кто серьезно подумывает об изменении своего образа жизни, чтобы активировать аутофагию, следует заранее проконсультироваться с врачом.

Список использованной литературы

Takeshige, K., Baba, M., Tsuboi, S., Noda, T. and Ohsumi, Y. (1992). Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction. Journal of Cell Biology 119, 301-311

Источник

Аутофагия

Аутофагия — это процесс прижизненной деградации с помощью лизосом измененного метаболитами содержимого цитоплазмы для поддержания клеточного и энергетического гомеостаза [1]. Аутофагия считается «программируемой» гибелью всей клетки или отдельных ее частей. У млекопитающих аутофагия наблюдается во многих физиологических процессах: реакции на голодание, контролировании роста клеток, процессах врожденного иммунитета и защите от старения, избавлении от долгоживущих белков и поврежденных органелл, при дифференцировке и трансформации клеток (Рис. 1). Это играет важную роль в поиске решений лечения ряда заболеваний, включая канцерогенез и нейродегенеративные болезни [2].

Рисунок 1 | Некоторые физиологические процессы, которые сопровождаются участием аутофагии

Процесс «самопоедания» впервые был отмечен Портером К.Р. и его учеником в 1962 году, когда они сообщили о увеличении числа лизосом в клетках печени крыс после добавления глюкагона и о том, что некоторые лизосомы содержали в себе митохондрии. Термин «аутофагия» ввели в 1963 г. Кристиан де Дюв и Новиков А.Б., описывая его как процесс доставки цитоплазматического материала клетки в лизосомы с целью последующей деградации [3]. О «программируемой» гибели клетки или ее частей заговорили еще в 1990-х годах, когда впервые поступили данные о том, что некоторые группы ученых обнаружили гены, связанные с процессом аутофагии.

Однако только в 2016 году Есинори Осуми получил Нобелевскую премию по медицине и физиологии за исследование аутофагии в дрожжевых клетках и обнаружение с помощью генетического подхода полутора десятков генов, которые отвечают за образование аутофагосом. В дальнейшем исследование функционирования белковых продуктов этих генов привело к выяснению молекулярных механизмов индукции, протекания и регуляции аутофагии [4].

Согласно современным данным, аутофагия подразделяется на три типа: микроаутофагия, шаперон-зависимая аутофагия, макроаутофагия (Рис. 2).

Рисунок 2 | Типы аутофагии

Микроаутофагия. Макромолекулы и обломки клеточных мембран попадают в лизосому путем инвагинации ее мембраны. Благодаря этому клетка может расщеплять белки при нехватке энергии или «строительного материала». Данный тип аутофагии подробно описан и наблюдается у дрожжей, однако слабо охарактеризован у млекопитающих.

Шаперон-зависимая аутофагия. При данном типе аутофагии не требуется реорганизация лизосомальной мембраны или формирование дополнительных везикул. Данный процесс происходит при участии цитоплазматических белков-шаперонов семейства Heat shock protein 70 (Hsp 70), вспомогательных белков и Lysosome-associated membrane protein type 2A (LAMP-2). При участии белков происходит направленный транспорт частично денатурированных белков из цитоплазмы сквозь мембрану лизосомы в ее полость, где они подвергаются деградации.

Макроаутофагия. При данном типе из участка цитоплазмы, окруженного мембранным компартментом, формируются аутофагосомы, которые потом соединяются с лизосомами, образуя аутофаголизисомы. Именно в них и происходит дальнейшая деградация органелл и остального содержимого аутофаголизосомы. При этом процесс аутофагии можно разделить на несколько основных стадий: инициацию, элонгацию, формирование аутофагосомы и формирование аутофаголизосомы. Все стадии процесса контролируются специфическими генами Autophagy-related Genes (ATG). Именно при данном типе аутофагии происходит деградация митохондрий, эндоплазматического ретикулума, пероксисом, рибосом, белков, липидов и РНК.

Существуют и механизмы регуляции процессов аутофагии: сигнальный путь PI3K класса I, активируемый в ответ на ростовые факторы; сигнальный путь PI3K класса III, регулирующий количество аминокислот в клетке, и сигнальный путь LKB1/AMPK, который чувствителен к уровню АТФ. Основным компонентом вышеуказанных путей регуляции является киназа mTOR, которая ингибирует процесс аутофагии в клетках.

Есинори Осуми при изучении белка LC3 млекопитающий, гомолога дрожжевого белка ATG8, обнаружил укороченную и липидированную формы данного белка — LC3-I и LC3-II соответственно. Именно эти формы в настоящее время считаются маркерами аутофагосом и индикаторами аутофагии.

Роль аутофагии в гемопоэзе. Недавние исследования показали, что ген Atg7 является важнейшим регулятором гемопоэтических стволовых клеток, при его отсутствии происходит усиление пролиферации и повреждение ДНК. Также основные белки регуляторы аутофагии (Atg5, LC3, Beclin-1) обнаруживаются в лимфоцитах CD4+ и CD8+, и их содержание повышается в активированных Т-клетках [5]. Кроме того, Atg5 участвует в развитии В-клеток, а его отсутствие приводит к патологиям данного типа клеток.

Аутофагия значительно влияет и на окончательную дифференцировку ретикулоцитов, избавляя их от митохондрий. При ингибировании mTOR процесс аутофагии позволяет уменьшить размер мегакариоцитов и вызывает задержку их дифференцировки. Кроме того, имеются данные, что активация аутофагии является непосредственным участников в формировании иммунного ответа [6].

Роль аутофагии в канцерогенезе. Известно, что неопластические клетки имеют свойство подавлять в себе процессы апоптоза, в связи с этим возможность запустить аутофагию считается более перспективным выходом для супрессии неопластического процесса. Однако по литературным данным указывается, что запуск аутофагии данного типа клеток на разных стадиях канцерогенеза может дать и отрицательные результаты, наоборот ингибируя перерождение нормальных клеток в опухолевые [6]. Кроме этого, аутофагия важна и в процессах опухолевой прогрессии, а именно инвазии и метастазирования.

Роль аутофагии в нейродегенеративных заболеваниях. Возможность клеток самим избавляться от дефектных белков и органелл особенно актуальна для неделящихся долгоживущих клеток, таких как нервные клетки. Так, при болезни Альцгеймера в клетках накапливается агрегаты неправильно свернутого белка бета-амилоида, а при болезни Паркинсона — альфа-синуклеина. Удаление данных частиц может помочь в достижении положительной динамики в вышеуказанных заболеваниях и, как следствие, замедлению их прогрессирования. Однако мутации в ATG-генах, нарушение баланса между образованием аутофагосом и их деградацией в лизосомах приводят к гибели нервных клеток.

Аутофагия вовлечена во многие процессы жизнедеятельности всех клеток организма. И нарушение данного процесса влечет за собой развитие многих патологий. Остаются еще нерешенные вопросы влияния аутофагии на дифференцировку и развитие большинства клеток организма. До сих пор не полностью понятны механизмы ингибирования и супрессии аутофагии и последствия к которым приведет то или иное состояние в отдельных системах организма. Кроме того, остаются споры о влиянии аутофагии на канцерогенез и изменение этого процесса при взаимодействии с различными лекарственными препаратами, но в настоящее время активно продолжаются клинические исследования ингибиторов аутофагии, использование которых представляется перспективным в терапии злокачественных новообразований.

Источник

Просто об аутофагии

Слово «аутофагия» переводится как «самопоедание». Этот термин пришел к нам из греческого языка. А теперь давайте разбираться, что же это такое. Если ранее вы с этим понятием никогда не сталкивались.

Люди много веков ищут различные способы очистить организм. Применяются самые разные диеты, клизмы, невероятные народные рецепты, голодание и многое-многое другое.

Но очень немногие знают, что у нашего организма есть собственные ресурсы, которые помогают очищать организм безболезненно и без стороннего вмешательства. Это абсолютно естественный процесс.

Как это происходит

Постараемся максимально просто рассказать, как все это происходит. Грубо говоря, клетки организма адаптируются к непростым условиям. Допустим, в организме не хватает тех или иных веществ. В этом случае клетка будет отдавать часть органел, что позволит начаться синтезу необходимых веществ — углеводов. Липидов, белков и прочего.

В то же время из организма человека в процессе удаляется лишнее, которое попадает в особые копартменты. В дальнейшем этот «лишний» материал может быть использован для создания нужных питательных веществ.

Нельзя не отметить, что, если аутофагия клеток является чрезмерной, то это может привести к их гибели и, как следствию, проблемами со здоровьем.

Польза аутофагии

Здесь уместно будет вспомнить, что в достаточно далекие времена, когда пища была максимально простой, но при этом питательной и здоровой. множества современных болезней попросту не существовало.

То есть определенная степень голодании или, как минимум, воздержанности в пище, приводит к тому, что «вредные» элементы выводятся из организма самостоятельно. По всей видимости, пришло время снова применять такой подход, чтобы как можно дольше сохранить здоровье и жить долгие годы. Также аутофагия благоприятно влияет на иммунитет и многие процессы, которые происходят в организме на протяжении всей жизни.

Вред аутофагии

Если вы решили бороться со старением и болезнями посредством аутофагии, для начала стоит пройти хорошее медицинское обследование и установить, что у вас нет заболеваний желудочно-кишечного тракта, анорексии или дистрофии, давление в норме, а также отсутствуют проблемы психического характера. Именно в этих случаях (а для женщин это еще и беременность, лактация) аутофагия может принести вред вместо пользы.

Как происходит запуск аутофагии

Самые простые и эффективные способы запуска процесса аутофагии — прерывистое и пролонгированное голодание.

Прерывистое голодание — это голодание на протяжении одних суток, затем два дня нормального приема пищи. Затем опять сутки голодания и так далее.

Пролонгированное голодание предполагает отказ от приема пищи в течение 2-3 дней. Но затем — неделя нормального питания.

Суть обоих методов заключается в том, что клетки, лишенные питания, начинают поедать сами себя и в первую очередь уничтожают не полезные, а именно лишние элементы. Таким образом, эти лишние элементы больше не могут оказывать негативного влияния на здоровье человека.

Кроме того, запуск нужных процессов начинает происходить и при занятиях спортом, но тут нужно учесть ряд нюансов.

Спорт

Для запуска процесса аутофагии вам необходимо будет регулярно получать достаточно серьезные нагрузки. Обычная легкая зарядка в этом случае не подходит. Дело в том, что для правильного обновления клеток они должны сначала повредиться, а затем восстановиться — это первое. И второе момент — токсины и другие лишние вещества выводятся из организма вместе с потом, так что придется, как минимум, хорошенько побегать.

При всем этом не забывайте, что на момент начала тренировок вы должны быть здоровы. Вообще, применяя любую методику, всегда опирайтесь на текущее состояние своего организма, чтобы не нанести ему вред вместо того, чтобы принести пользу.

Если вы все еще думаете, зачем вам все это, то снова вспомните о том, что у людей, которые предпочитают здоровое питание и ведут активный образ жизни, гораздо большая продолжительность жизни, чем у тех, что предпочитают сложные блюда.

Поэтому не пренебрегайте системой аутофагии, она может сослужить вам отличную службу. Но вместе с тем помните, что это скорее профилактика, чем лечение. И при проблемах со здоровьем обязательно обратитесь к врачу.

Очищать от лишнего необходимо не только тело, но и разум. Назойливые мысли, постоянный стресс, переработки и многозадачность — все это не способствует улучшению здоровья. Курс «Детоксикация мозга» поможет очистить мозг от лишнего и начать жить полной жизнью.

Источник

Аутофагия, протофагия и остальные

Протофагия концептуально является аналогом аутофагии в мире микробов

Автор

Редакторы

Аутофагия — это процесс, с помощью которого эукариотические клетки утилизируют свои внутренние компоненты, «переваривая» их ферментами лизосом. Это непрерывный процесс, поддерживающий баланс между синтезом и деградацией и обеспечивающий необходимые условия для нормального клеточного роста, развития и смерти. В этой статье мы обобщаем понятие аутофагии до общего принципа работы живых систем и предлагаем термин протофагия для обозначения прокариотических процессов, подобных аутофагии.

Аутофагия (от греч. αυτος — «само» и φαγειν — «есть»: самопоедание) является клеточным механизмом утилизации избыточных или поврежденных белков, белковых комплексов и клеточных органелл, осуществляемый лизосомами той же клетки. Такая утилизация выполняет несколько важных функций, в том числе — получение питательных веществ при голодании, поддержку клеточного гомеостаза и клеточного иммунитета, осуществление апоптоза и т.п. [1].

Как правило, термин аутофагия применяется для описания внутриклеточных процессов. Однако в определенном смысле ее можно рассматривать и как общий принцип, работающий не только на уровне клеток эукариот, но и в биосистемах других уровней, таких как организм, популяция или даже биосфера в целом. И на всех уровнях организации живого с принципом аутофагии можно соотнести многие известные процессы, — в частности, регуляцию жизнедеятельности бактериальных колоний. Здесь же мы рассмотрим аутофагию в более широком смысле — как процесс поглощения биологической системой своей части для поддержания собственной структуры и жизнедеятельности. Действительно: процессы, аналогичные аутофагии, появляются на разных «этажах» живой материи (см. примеры в таблице 1):

Например, на уровне организма одним из проявлений аутофагии является метаболизм подкожного жира, когда организм при голодании потребляет свою часть (жировую ткань) с перераспределением высвобожденной энергии. Другим примером служит апоптоз — регулируемое «самоубийство» клеток, необходимое для правильного развития любого растительного или животного организма [2].

Аутофагия присутствует и на уровне экосистем. Так же, как эукариотическая клетка постоянно утилизирует старые или дефектные органеллы, в экосистемах одни организмы «поглощаются» и служат источником энергии для других. Такой круговорот энергии и вещества в биосфере известен под термином «трофические цепи», которые можно определить как постоянное перераспределение биологического материала внутри экосистем.

Приведенные выше примеры аналогичны аутофагии в том, что в них для поддержания стабильности целого в жертву приносится часть системы. Так же, как аутофагия требуется эукариотической клетке для поддержания жизнедеятельности во время нехватки питательных веществ, сжигание жира организмом и экосистемные трофические цепи необходимы для адаптации к периодической нехватке энергии и стабилизации энергетического обмена.

Еще одна принципиальная функция процессов, подобных аутофагии, — обновление частей системы с целью поддержания ее стабильности как целого (гомеостаза). Время существования любого дифференцированного сообщества намного больше, нежели время жизни отдельных его частей, — вот тут-то и требуется механизм поддержания стабильности. Стабильность биосистем достигается путем постоянного обновления компонентов через аутофагию. Непрерывная утилизация старых компонентов обновляет биосистему, а также позволяет пополнить энергетические запасы. Этот же принцип используется и на других уровнях: в эукариотической клетке отработавшие свой ресурс органеллы перевариваются лизосомами, уступая место новым. На уровне организма поврежденные клетки элиминируются апоптозом или иммунной системой. В экосистемах отношения хищник–жертва не только поддерживают численность хищных видов, но и регулируют гомеостаз всей экосистемы, очищая ее от слабых и больных животных и предохраняя виды от вырождения.

Аутофагия является распространенным механизмом, используемым на различных уровнях биосферы. Почти любая живая система использует процессы, аналогичные аутофагии, для выживания и саморегуляции. Здесь мы использовали слово «почти», так как аутофагия до сих пор не была описана у прокариот [3]. Принимая во внимание роль аутофагии во всех других биосистемах, отсутствие ее у прокариот выглядит, по меньшей мере, странным. В этой статье мы попытаемся показать, что прокариоты не являются исключением, и аналог аутофагии у них также присутствует, — но обнаружить его можно лишь, если рассматривать прокариотические сообщества не как единичные клетки, а как мультиклеточные «организмы».

Прокариоты как многоклеточные организмы

На сегодня собрано достаточно данных о том, что в природе прокариоты существуют не в виде изолированных клеток, а в виде сложных микробных сообществ [4]. Впервые эта смелая идея была выдвинуты в 80-х годах ХХ века, а сегодня она подкреплена солидной экспериментальной базой. Природные колонии прокариот имеют аналог эндокринной сигнализации внутри сообщества (например, чувство кворума [5]), дифференциацию клеток на специализированные подвиды, а также сложные паттерны коллективного поведения (совместная охота, коллективное переваривание добычи, коллективная устойчивость к антибиотикам [4] и т.п.). Аутофагия как характеристика дифференцированных сообществ вполне может стать еще одним пунктом в этом списке.

«Аутофагия» у бактерий

Типичные аутофагические модели описаны на молекулярном уровне у многих бактерий. Например, при нехватке пищи часть бактерий в колонии выделяет в окружающую среду токсин. При этом только некоторые из них способны производить молекулу антитоксина — белка, который обезвреживает токсин при его попадании в клетку. Такие клетки выживают и поглощают остальные, погибшие и лизированные под действием токсина. Это дает оставшимся в живых энергию, необходимую для споруляции [6], [7]. Подобные процессы обнаружены у многих видов бактерий.

Для простоты описания мы введем термин протофагия как собирательный синоним процессов бактериального каннибализма, альтруизма, аутолиза и запрограммированной клеточной смерти. Прокариотическое сообщество представляет собой целостную биосистему, которая в случае необходимости перерабатывает часть себя для поддержания стабильности. При протофагии аутофагосомой (мембранной везикулы с продуктами деградации) служит сама прокариотическая клетка. Протофагия во многом схожа с аутофагией у эукариот (рис. 1):

Рисунок 1. Принципиальная похожесть протофагии и аутофагии.

Как и эукариотическая аутофагия, протофагия используется не только для получения пищи. Например, протофагия служит патогенным бактериям для инвазии организма-хозяина (рис. 2). Известно, что микрофлора хозяина (симбионты) может эффективно сдерживать рост патогенных микроорганизмов. С целью подавления конкуренции некоторые патогенные бактерии с помощью протофагии активируют антибактериальный иммунный ответ организма-хозяина. Для этого часть патогенной популяции индуцированно самолизируется, высвобождая токсины, что вызывает локальное воспаление. В итоге иммунная система организма уничтожает большую часть бактерий-симбионтов, в то время как патогенные бактерии избегают обнаружения и после окончания воспалительной реакции беспрепятственно размножаются в тканях хозяина [9]. Интересно, что в отсутствие симбионтной микрофлоры (например, при экспериментальном заражении специальных линий стерильных мышей) такие патогенные бактерии заселяют кишечник без индукции воспаления. Это говорит о том, что протофагия тут является специфическим механизмом выживания патогенных организмов, который активируется только при неблагоприятных условиях.

Рисунок 2. Аналогичная роль протофагии и аутофагии в активации иммунного ответа.

Что дает нам концепция протофагии

Введенное понятие протофагии интересно не только как голая теория, но может быть полезно и на практике. Например, в биотехнологии сегодня широко используют бактерии, и манипуляция процессами протофагии может подсказать способ поддержания стабильности бактериальной культуры в промышленных масштабах. Так, активаторы протофагии должны повысить качество культур путем активации естественных механизмов устранения ослабленных и поврежденных микроорганизмов.

Другой важной областью применения протофагии может стать медицина. На сегодняшний день резистентность бактерий к антибиотикам является одной из ключевых фармакологических проблем. Вместо того, чтобы убивать отдельные бактериальные клетки (как это делают сегодня с помощью антибиотиков), можно сконцентрироваться на дезорганизации бактериальных сообществ как единого целого. Такие методы уже разрабатываются — это, например, блокаторы бактериального «чувства кворума», которые нацелены именно на нарушение межклеточной сигнализации в бактериальных колониях, чтобы сделать их уязвимыми для иммунной системы человека [10], [11]. И хотя эта тема только развивается, и вопросов пока больше чем ответов, общий вектор работ показывает, что нарушение коммуникации между отдельными бактериями имеет все шансы стать терапией завтрашнего дня. В этом контексте активаторы протофагии помогут разрушить защитные барьеры бактериальной колонии и сделать ее уязвимой для иммунной системы организма хозяина.

Послесловие

Главный вопрос, который может возникнуть после прочтения этой статьи — а так ли необходимо введение нового термина — протофагия — для описания хорошо известных фактов? На наш взгляд, расширение понятия аутофагии и введение термина «протофагия» необходимо и полезно.

Биосфера в определенном смысле напоминает фрактал, где каждый последующий уровень повторяет предыдущий. Аналогичные процессы похожи между собой не только внешне — все они имеют сходные причины и принципы регуляции. Понятие протофагии, объединяющее разрозненные процессы прокариот вместе, позволяет обобщить и лучше понять глубинные механизмы, регулирующие жизнь прокариотических колоний. Это дает несомненные выгоды для биотехнологии и медицины завтрашнего дня.

Приживется ли термин «протофагия» и найдут ли его полезным другие ученые — покажет время. То, что нам показалось важным, мы изложили в статье, вышедшей в журнале Autophagy [12]. Если микробиологи воспримут эти обобщения и найдут их полезными для себя — нам будет очень приятно. Если же цитируемость нашей статьи не будет бить рекордов — значит, мы ударились в средневековую схоластику и переоценили значимость собственных измышлений. В любом случае, представить данную работу на суд почтенной публике стоило — ведь протофагия является частным случаем аутофагии в бактериальном мире и следует тем же законам, что и остальные ее проявления — будь то аутофагия в эукариотической клетке, трофические цепи в биосфере или голодание по модной методике перед пляжным сезоном, который, кстати, уже на носу.

Написано по материалам оригинального эссе в Autophagy [12].

Источник