Клетки высших организмов имеют внутренний механизм уничтожения и рециркуляции собственных частей, особенно во время стресса, голода или болезней. Но никто пока не знает точно, защищает ли этот недавно открытый процесс клетки или наносит им ущерб.
Этот процесс внутренней утилизации своих же метаболитов в клетке называется аутофагией, и в настоящее время считается второй формой запрограммированной гибели клеток. Апоптоз, первый вид запрограммированной гибели клеток, известный в настоящее время как тип I ЗГК.
Гены, определяющие тип II ЗГК, аутофагию, были недавно выявлены у многих видов, начиная с пекарских дрожжей, и некоторые из экологических триггеров, которые начинают этот процесс, в настоящее время обнаруживаются. Но прежде чем аутофагию можно будет идентифицировать либо как хорошее, либо как плохое, еще предстоит проделать немало научной работы. Доказательства указывают на обе стороны этого процесса.
Клетка, подвергающаяся аутофагии, собирает крошечные капсулы, называемые везикулами, которые окружают и уничтожают части клеточного содержимого изнутри. Аутофагические везикулы наблюдались в клетках, в которых происходила запрограммированная гибель клеток, но пока не ясно, пытаются ли они защитить клетку от апоптоза или же ускоряют ее гибель.
"Аутофагия - это единственный способ избавиться от поврежденных частей клетки, не повредив ее полностью". Так что в нервной клетке, например, вы бы хотели, чтобы аутофагия устраняла проблемы, не разрушая клетку".
Высокий уровень аутофагических везикул также был отмечен при некоторых формах дегенеративных заболеваний мышц и дегенеративных заболеваний нервной системы, таких как Паркинсон, Альцгеймер и болезнь Лу Герига.
Но непонятно, почему везикулы накапливаются внутри клетки без надобности. Они могут накапливаться, потому что их не используют, или потому что стрессовые клетки вырабатывают больше везикул.
Теперь исследователи могут идентифицировать гены аутофагии у людей и других организмов, в том числе у мышей, и могут изучать этот процесс, чтобы увидеть, как он работает.
Исследователи рака пытаются понять, как включить апоптоз, чтобы заставить раковые клетки уничтожить самих себя. Ученые считают, что умение контролировать аутофагию также может оказаться полезным. По их словам, любой вид заболеваний, при котором внутри клетки накапливаются поврежденные части и побочные продукты метаболизма, может выиграть от возможности контролировать аутофагию. "Если вы можете включить этот процесс по своему усмотрению, его можно использовать в качестве терапии", - сказал он.
Аутофагия, вероятно, работает как для продвижения, так и для профилактики рака. Он действует как супрессор опухолей, когда ограничивает размер клеток и удаляет поврежденное содержимое в клетке, которое может генерировать свободные радикалы или вызывать генетические мутации. Но, как это ни парадоксально, аутофагия может защитить раковые клетки от некоторых методов лечения рака, а также продлить жизнь раковых клеток, рециркулируя клеточные частицы в бедной питательными веществами среде внутри опухоли.
Интересно, что часть лабораторных мышей с супрессивной аутофагией также имеет более высокую частоту возникновения спонтанных опухолей, сообщают ученые.
Аутофагия помогает клетке бороться с инфекциями, вызванными некоторыми видами инвазивных бактерий и вирусов, путем их очистки изнутри клетки без необходимости уничтожать всю клетку. В результате, некоторые патогены пытаются избежать аутофагии. Например, вирус, вызывающий герпес, несет ген, блокирующий аутофагию. Бактерии, которые вызывают болезнь Легионелла, скрываются внутри защитных пузырьков, чтобы размножаться.
Аутофагия может дать представление о мифическом фонтане молодости. Известно, что активность аутофагии снижается с возрастом, и эксперименты, в которых аутофагия была заблокирована у червя нематод, привели к значительному сокращению продолжительности жизни существ на 1 миллиметр.
И наоборот, более частая аутофагия может продлить жизнь. Это согласуется с выводами о том, что ограничение калорийности может увеличить продолжительность жизни крыс, так как почти полное голодание вызывает больше аутофагии, потому что клетки преобразуют свои же части тела в энергию. Устойчивая аутофагия может также увеличить продолжительность жизни, защищая клетки от повреждения свободными радикалами и мутаций ДНК.
"У нас есть много действительно интересных вопросов для изучения в области аутофагии".
