Нобелевская премия за голодание. Как аутофагия может сохранить здоровье и продлить жизнь
Экология познания: Ёсинори Осуми - специалист по клеточной биологии из Японии - стал Нобелевским лауреатом в области физиологии и медицины.
Ёсинори Осуми - специалист по клеточной биологии из Японии - стал Нобелевским лауреатом в области физиологии и медицины.
Началась Нобелевская неделя, в ходе которой будут распределены самые почетные научные награды и названы лауреаты области медицины и физиологии, физики, химии.
Ученый, открывший механизм сохранения молодости, и сам выглядит моложаво.
Лауреат в области медицины и физиологии был назван сегодня - 3 октября 2016 года. Им стал Ёсинори Осуми (Yoshinori Ohsumi) специалист по биологии клетки из Технологического университета Токио, который удостоен награды « за открытие механизмов аутофагии».
Первый лауреат Нобелевской премии 2016 года назван.
Пресс-релиз Нобелевского комитета гласит:
«Открытия Осуми привели к новой парадигме в нашем понимании того, как клетка перерабатывает свое содержимое. Его открытия открыли путь к пониманию фундаментальной важности аутофагии для множества физиологических процессов, таких как адаптация к голоду и ответ на инфекцию.
Аутофагия - это процесс утилизации и переработки ненужных частей клетки - разного накопившегося в ней «мусора». Термин, давший название процессу, образован из двух греческих, слов которые вместе переводятся как «самоедство». Или «самопоедание».
Механизм аутофагии.
То, что феномен вообще существует, ученые обнаружили еще в 60-х годах прошлого века. Но не смогли разобраться в тонкостях механизма. В 90-х годах это сделал Осуми. Проводя свои эксперименты, он выявил еще и гены, которые отвечают за аутофагию. И вот почти через четверть века награда нашла героя, который стал 39-м в истории ученым, удостоенным Нобелевской премии единолично.
Аутофагия присуща живым организмам, в том числе и нашим. Благодаря ей клетки избавляются от ненужных частей, а организм в целом - от ненужных клеток.
Природа предусмотрительно наделила клетки столь удивительной и полезной способностью - переваривать то, что «выглядит» лишним или вредным. Действуют они почти как мы. Только автоматически. Упаковывают «мусор» в специальные мешки - аутофагосомы. Далее перемещают в контейнеры - лизосомы. Где «всякая гадость» разрушается и перевариваются. Продукты переработки - эдакое «вторсырье» - идут на производство топлива для питания клетки. Из них изготавливаются и новые строительные блоки, используемые для обновления клетки.
Образование фагосомы.
Благодаря аутофагии клетка отчищается от попавшей в нее инфекции и от образовавшихся токсинов.
Аутофагия начинает работать наиболее интенсивно, когда организм испытывает стресс. Например, голодает. В этом случае клетка вырабатывает энергию за счет своих внутренних ресурсов - из всякого накопившегося мусора. И в том числе - из болезнетворных бактерий.
Открытые лауреата свидетельствует: голодать, а иной раз и поститься все-таки полезно - организм действительно очищается. Подтверждено Нобелевским комитетом.
Как уверяют коллеги Осуми, аутофагия предохраняет организм от преждевременной старости. Может быть, даже омолаживает за счет того, что создает новые клетки, выводит из организма дефектные белки и поврежденные внутриклеточные элементы, поддерживая его в исправном состоянии.
А нарушения в процессах аутофагии приводят к болезни Паркинсона, диабету и даже к раку. Понимая это, медики создают уже новые лекарства, способные исправить нарушения и, стало быть, вылечить.
Однако... Похоже, что в целях профилактики стоит иной раз поголодать, вгоняя организм в оздоровительный, как теперь выясняется, стресс.
Ёсинори Осуми родился в 1945 году. Свою премию в размере 8 миллионов шведских крон - это чуть больше 950 тысяч долларов США - он получит вместе с другими учеными-лауреатами в Стокгольме 10 декабря.
Профессору Токийского технологического института Ёсинори Осуми. Японский ученый удостоился ее за свои фундаментальные работы, объяснившие миру, как происходит аутофагия - ключевой процесс переработки и реутилизации клеточных компонентов.
Благодаря работам Ёсинори Осуми другие ученые получили инструменты для изучения аутофагии не только у дрожжей, но и у других живых существ, включая человека. В ходе дальнейших исследований было установлено, что аутофагия - это консервативный процесс, и у людей он происходит приблизительно так же. При помощи аутофагии клетки нашего тела получают недостающие энергетические и строительные ресурсы, мобилизуя внутренние резервы. Аутофагия задействована при удалении поврежденных клеточных структур, что важно для поддержания нормальной работы клетки. Также этот процесс - один из механизмов программируемой клеточной смерти. Нарушения аутофагии могут лежать в основе рака и болезни Паркинсона. Кроме этого, аутофагия направлена на борьбу с внутриклеточными инфекционными агентами, например, с возбудителем туберкулеза. Возможно, благодаря тому, что когда-то дрожжи открыли нам секрет аутофагии, мы получим лекарство от этих и других заболеваний.
Аутофагия - естественный процесс жизнедеятельности организма. Все клетки могут частично «поедать» себя, избавляясь от старых или повреждённых участков. Перерабатывая таким образом собственный материал, клетка получает новые ресурсы для восстановления и дальнейшего функционирования.
Аутофагия вовлечена в различные процессы: от борьбы с бактериальными и вирусными инфекциями до обновления клеток в развивающемся эмбрионе.
Ёсинори Осуми, специалист по клеточной биологии из Технологического университета Токио, начал изучать явление аутофагии ещё в 1992 году. Изначально он рассматривал гены, отвечающие за «самопоедание» в клетках дрожжей. Позже выяснилось, что процессы аутофагии оказывают влияние на различные болезни человека, среди которых рак, диабет, нейродегенеративные и инфекционные заболевания.
Сейчас учёные тестируют лекарства, которые смогут направленно воздействовать на процессы аутофагии. Это фундаментальным образом изменит наш подход к борьбе с раковыми опухолями, а также способы лечения психических расстройств, связанных с ухудшением когнитивных функций.
Контроль процессов аутофагии поможет в лечении рака и заболеваний мозга
Если процессы аутофагии замедляются или нарушаются, клетка теряет способность разрушать аномальные белки, отслужившие клеточные структуры и вредоносные микробы. Пока ещё не совсем ясна очерёдность событий: ведут ли нарушенные процессы аутофагии к возникновению болезни, или же болезнь вызывает сбой в работе механизмов аутофагии.
Тем не менее связь аутофагии с нейродегенеративными расстройствами не подвергается сомнению. Проявляется она, например, при болезни Паркинсона Melinda A. Lynch-Day, Kai Mao, Ke Wang. The Role of Autophagy in Parkinson’s Disease . . Для этого заболевания характерно наличие ненормальных белковых образований, телец Леви, которые распространяются в мозге. Учёные считают, что нарушенные процессы аутофагии как раз и приводят к тому, что клетки мозга прекращают «поедать» данные аномальные белки M. Xilouri M., O. R. Brekk OR, L. Stefanis. Autophagy and Alpha-Synuclein: Relevance to Parkinson’s Disease and Related Synucleopathies . .
Подобным образом в мозге могут образовываться и скопления амилоидов. Это вредный белок, который, по мнению учёных, вызывает болезнь Альцгеймера.
Возможность заново запустить процессы аутофагии у людей с нейродегенеративными заболеваниями позволит замедлить или даже полностью прекратить накопление в мозге вредных белков.
Это подтвердилось в первой фазе одного исследования, в ходе которого пациенты с болезнью Паркинсона и деменцией с тельцами Леви ежедневно получали небольшие дозы лекарства от лейкемии, стимулирующего процессы аутофагии. В течение шести месяцев пациенты заметили улучшение своих моторных навыков и мыслительной деятельности Cancer drug improved cognition and motor skills in small Parkinson’s clinical trial . .
Исследователи также рассматривают возможность того, что слишком активные процессы аутофагии могут способствовать развитию и распространению раковых клеток. Вероятнее всего, ускоренная аутофагия позволяет клеткам опухоли регенерировать быстрее обычного.
Сейчас проводятся клинические исследования, которые должны найти ответ на вопрос, действительно ли замедление процессов аутофагии поможет повысить эффективность таких традиционных методов лечения рака, как химиотерапия и облучение.
Хотя клеточные процессы, изучаемые Осуми, были уже известны учёным, до сих пор никто не видел их ценности для здоровья человека. Открытия Осуми проливают свет на возможности использования этих процессов при лечении различных заболеваний.
Узнав о присуждении ему Нобелевской премии , Осуми призвал молодых учёных присоединиться к нему в дальнейших исследованиях аутофагии.
В науке нет финишной черты. Когда находишь ответ на один вопрос, тут же возникает другой. Я никогда не считал, что ответил на все вопросы. Потому-то и продолжаю спрашивать у дрожжей.
Ёсинори Осуми
Здоровье
Наш организм способен сам себя очистить от токсинов и даже стать моложе после голодания. За это невероятное открытие в 2016 году 71-летний японский ученый Есинори Осуми получил Нобелевскую премию в размере 950 000 долларов.
Рассказываем вам о том, в чем же секрет его техники.
Открытие, которое сделал Есинори, основано на механизме аутофагии. Данный процесс представляет собой систему утилизации и переработки ненужных клеточных частей.
Аутофагия, по мнению ученого, вполне может использоваться для борьбы с деменцией и раком.
Польза голодания
Сам феномен открыли еще в 1960-х годах, однако тогда ученые не сумели понять его важность в полной мере.
Благодаря аутофагии у клетки получается справляться с попавшей в нее инфекцией, выводить токсины и омолаживаться. Осуми сумел доказать, что весь механизм аутофагии начинает максимально эффективно работать тогда, когда с организмом случается стресс, к примеру, голодание.
Аутофагия – это внутренняя программа обновления тела, в процессе которой ненужные части клеток сами по себе уходят, а хорошие элементы остаются, чтобы генерировать энергию и создавать новые, здоровые клетки. Данный процесс обладает решающим значением при профилактики злокачественных опухолей, для защиты от инфекций, для поддержания здорового обмена веществ, а также для защиты от таких заболеваний, как диабет.
Интересно об аутофагии
Дисфункциональная аутофагия напрямую связана с развитием болезни Паркинсона, диабетом 2 типа, раком и многих других проблем, связанных с возрастом. В настоящее время проводится активные исследования по разработке лекарственных препаратов, которые помогут направить возможности аутофагии на лечение разных болезней.
Сам термин «аутофагия» происходит от двух греческих слов, которые означают «самодостаточность». Аутофагия – это процесс, при котором клеточный мусор захватывается и запечатывается в мешкоподобных мембранах, которые называются аутофагосомами. Запечатанное содержимое транспортируется в лизосому, структуру, считающуюся ячейкой для мусора.
Однодневное голодание
Изучив процессы в дрожжевых клетках, японский ученый выделил основные гены, принимающие участие в аутофагии, и продемонстрировал, как белки, которые кодируют эти гены, объединяются, чтобы создать мембрану аутофагии. Позже он показал, что подобный процесс происходит в клетках человека, и что наши клетки не смогут без него выжить.
Нобелевский комитет подтвердил, что голодание длиной в один день на самом деле способствует получению отличных результатов. Аутофагия защищает организм от преждевременного старения, и даже омолаживает его с помощь создания новых клеток.
1. Голодает одна восьмая часть всего населения
Каждый восьмой житель нашей планеты ежедневно засыпает голодным. Это связано с тем, что более, чем 1 миллиард человек на Земле сталкиваются с недостатком еды. Такие данные предоставляет американское агентство по международному развитию.
Примерно 70 процентов граждан этой страны знают, что такое нехватка еды. На втором месте в этом печальном рейтинге расположилась Кения (51 процент), а на третьем Нигерия (47 процентов).
3. Чтобы накормить всех голодающих людей, надо перестать выбрасывать продукты
Ученые, занимающиеся статистическими подсчетами, пришли к выводу, что для того, чтобы накормить всех голодающих в Африке людей, можно просто собрать все продукты, которые ежедневно выбрасывают жители различных стран.
4. Без еды человек проживет 40 дней
Научные исследования показали, что взрослый человек, которые не испытывает сильных физических нагрузок, вполне продержится без еды около 40 дней. Более того, серьезных проблем со здоровьем у него не случится.
5. В Древней Индии на должников воздействовали с помощью голодовки
В индийских шастрах (религиозные пояснительные тексты) рекомендуется при помощи кратковременного голодания (абходжана) давить на должника, а если не помогает, то использовать голодовку на смерть (прайа).
Индийские «коллекторы» таким образом давили на жалость. Они могли лишать пищи не только себя, но также свою жену, детей и слуг. Страдания кредитора и его семьи не проходили незамеченными для должника, потому что голодовка происходила прямо возле его дома.
Если в итоге кредитор умирал, то на должника ложилась полная моральная и юридическая ответственность за убийство человека.
6. Трехдневное голодание поможет обновить иммунитет
К такому интересному выводу пришла группа ученых из Калифорнийского университета. Они провели исследование, результаты которого показали, что при кратковременном голодании в течение трех дней, иммунная система человека обновляется.
Восстановление нашей защитной системы происходит в результате усиленного деления стволовых клеток, которое случается во время голодания, когда организм испытывает стресс. Также во время кратковременного голодания наблюдается снижение концентрации определенного фермента, которые отвечает за старение, и определенного гормона, связанного с развитием раковых опухолей.
7. Голодание – это самый опасный из всех методов похудения
Известная диета Майи Плисецкой «не жрать» - это в действительности далеко не самый лучший способ для того, чтобы избавиться от ненавистных килограммов. На деле голодание крайне опасно для нашего организма. Когда отсутствует еда, в организме быстро и резко происходит снижение глюкозы в крови, а значит, уменьшается и количество инсулина, который ответственен за сжигание жировых отложение в клетках.
В итоге в период голодания происходит накопление ацетоновых тел, которые повышают кислотность в крови. Эти тела очень активно перемещаются по организму, отравляя его.
8. Голодание не оказывает никакого влияния на запасы жира
В первую очередь исчезают гликогены. Ими организм питается в первую очередь, потому что они являются быстродоступными запасами энергии. Гликогены уходят вместе с большим количеством жидкости, потому вес уходит, но жир никуда не девается.
Осень — время урожая, и свое заслуженное вознаграждение получил японский молекулярный биолог Ёсинори Осуми. Третьего октября 2016 года он получил Нобелевскую премия по физиологии и медицине за исследование механизмов аутофагии, которые он проводил с 1990-х годов. Что именно открыл ученый, и почему это так важно для каждого из нас — в обзоре .
Аутофагия и самоедство
Время жить и время умирать, и сложные клеточные организмы следуют этому кредо. Аутофагия — это способность клетки в нужный момент убивать себя по частям, уничтожая свои собственные органы, попросту переваривая саму себя изнутри. Это происходит не с какими-то специальными «плохими» клетками, а со всеми. Как раз наоборот, упрямые клетки, которые не хотят заниматься «самоедством», а лелеют свои органеллы, даже если они не особо хорошо работают, мы и назовем плохими — они становятся причиной злокачественных опухолей.А вот «приличные» клетки, которые внимательно следят за порядком в своем домашнем хозяйстве и регулярно избавляются от хлама, способствуют омоложению и продлению жизни целого организма.
Исследования на постном масле пекарских дрожжах
В теории, процесс аутофагии был понятен еще в 1970-х, и тогда же ученые смогли оценить важность внутриклеточной генеральной уборки. Заслуга Ёсинори Осуми состоит в том, что он детально изучил и описал этот процесс.Для своих испытаний японский ученый использовал пекарские дрожжи — эукариотический организм (клетки которого содержат ядро), процесс аутофагии в котором можно наблюдать в микроскоп. В результате различных экспериментов и генных модификации Ёсинори Осуми определил белки и гены, которые участвуют в аутофагии.
Один из них — ген TOR — регулирует запуск процесса аутофагии в зависимости от количества энергии для клеток (того самого аденозинтрифосфата, о котором мы писали вчера). Пока энергии много, TOR работает активно и удерживает клетки от самоедства. Как только запасы сил организма иссякают, белок выключается и передает пульт управления белкам группы APG, которые запускают аутофагию.
Аутофагия способствует омоложению и замедляет старение. Из этого следует, что стимуляция этого процесса в разумных пределах — ключ к долголетию. Один из простейших способов управления аутофагией — это снижение количества потребляемых калорий (небольшое голодание), которое блокирует сигнальный путь TOR.
Комментарий эксперта
Анча БарановаДоктор биологических наук, профессор Школы Системной Биологии George Mason University (США),
главный научный сотрудник Медико-Генетического Научного Центра РАМН,
Директор по науке
Аутофагия — один из фундаментальных процессов сохранения гомеостаза, реализующийся на уровне клетки.Таким способом клетка следит за тем, чтобы каждый ее компонент работал на полную катушку, а если что не так — под нож и в переплавку. Для примера возьмем митохондрии — их сотни в каждой клетке, и не все из них функционируют одинаково эффективно. Клетка постоянно тестирует свои «маленькие энергетические станции», и если КПД какой-то из них упадет, такая митохондрия будет быстро «разобрана» на составные элементы, то есть попросту переварена. Из оставшихся «строительных материалов» построят новую «станция», которая будет работать эффективно. Это своего рода естественный отбор на уровне клеточных органелл — кто не работает, тот будет съеден. В результате клетка постоянно работает над оптимизацией всех процессов.Слишком интенсивная аутофагия может привести к апоптозу — программируемой клеточной смерти: если клетка не может себя обновить, её съедят соседние клетки. И в этом нет ничего плохого — наоборот! Эффективное самообновление клеток — залог здоровья и долголетия.
Стимуляция аутофагии — один из способов терапевтического воздействия на организм. Аутофагию стимулирует метформин — препарат, который снижает устойчивость к действию инсулина, и потому незаменимый в терапии метаболического синдрома и диабета. Вместе с этим он помогает и другим системам организма, в частности, снижая вероятность злокачественной трансформации клеток.
Интересно, что молекулярные онкологи сейчас испытывают сразу два типа противораковых препаратов — стимуляторы аутофагии и ингибиторы (блокировщики) аутофагии. Высокий уровень аутофагии необходим для предотвращения развития опухолей, а вот если рак уже развился — аутофагию необходимо подавлять. Опухолевые клетки «научились» использовать это важный процесс обновления клетки для выработки устойчивости к химиотерапевтическим препаратам.
P.S. Видео в начале статьи — ролик 2013 года, подготовленный Университетом Мичигана. На экране — творческое восприятие процесса аутофагии, над созданием которого работали биологи, иллюстраторы, хореографы, танцоры и композиторы.