შიმშილი და ავტოფაგია: უჯრედული წმენდა თქვენს სხეულს აახალგაზრდავებს

3443

3 ოქტომბერს, კაროლინის ინსტიტუტის ნობელის ასამბლეამ ნობელის პრემია ფიზიოლოგიისა და მედიცინის დარგში მიანიჭა ექიმ იოსინორი ოსუმის ავტოფაგიის მექანიზმის აღმოჩენისთვის.

რა არის ავტოფაგია? ავტოფაგია(ბერძნ. აუტო-თვითონ, ფაგოს-ჭამა) – თვითჭამა/საკუთარი თავის ჭამა. თავისი არსით, ესაა მექანიზმი უკვე ფუნქციაშესრულებული, ძველი უჯრედული კომპონენტებისგან(ორგანელები, ცილები და უჯრედული მემბრანები) გათავისუფლებისა, როცა უჯრედს უკვე ენერგია აღარ ჰყოფნის მათი შენარჩუნებისთვის. ეს რეგულირებული, მოწესრიგებული პროცესია, მიმართული უჯრედული კომპონენტების ხელახლა გამოყენებისაკენ.

არსებობს ავტოფაგიის მსგავსი და უკეთ შესწავლილი აპოპტოზის პროცესი – უჯრედული სიკვდილის დაპროგრამების პროცესი. უჯრედების სიკვდილი წინასწარაა დაგეგმილი დაყოფის ციკლთა გარკვეული რაოდენობის შემდეგ. მართალია, ეს საშინლად ჟღერს, თუმცა უნდა გვესმოდეს, რომ ეს პროცესი აუცილებელია ორგანიზმის ჯანმრთელობის შესანარჩუნებლად.

წარმოიდგინეთ, რომ მართავთ მანქანას. გიყვართ საკუთარი მანქანა. მასთან უამრავი მოგონება გაკავშირებთ, მოგწონთ მისი მართვა. თუმცა, რამდენიმეწლიანი გამოყენების შემდეგ. იგი უკვე შელახულად გამოიყურება. კიდევ რამდენიმე წელიწადში იგი უკვე ძალიან ცუდ მდგომარეობაში იქნება. მანქანის შესაკეთებლად და შესანახავად ათასობით დოლარი გჭირდებათ წელიწადში. იგი მუდმივად ფუჭდება. გიღირთ ამ ხარახურის შენახვა? რა თქმა უნდა, არა! მას მოიშორებტ და ახალ მანქანას იყიდით.

იგივე შეიძლება ითქვას ჩვენს ორგანიზმზეც:უჯრედები ბერდება და უსარგებლო ხდება. უმჯობესია, დაიგეგმოს მათი სიკვდილი, როცა მათი სასარგებლო ცხოვრება დასასრულს უახლოვდება. ეს მკაცრად ჟღერს, თუმცა, ცხოვრება ასეა მოწყობილი. ესაა აპოპტოზის პროცესი, რომლის დროსაც, უჯრედებს წინასწარ აქვთ “მისჯილი” დაღუპვა განსაზღვრულ დროს. ეს ავტომობილის ლიზინგს ჰგავს – დროის გარკვეული მონაკვეთის შემდეგ, მისგან თავისუფლდებით, მიუხედავად იმისა, მუშაობს მანქანა თუ გაფუჭებულია. შემდეგ ახალს ყიდულობთ და აღარ დარდობთ იმაზე, რომ საჭირო დროს შეიძლება გაფუჭდეს.

ავტოფაგია – ძველი უჯრედული კომპონენტების ჩანაცვლება

ასეთივე პროცესი მიმდინარეობს ქვეუჯრედულ დონეზე. არაა აუცილებელი თქვენი მანქანის შეცვლა. ხანდახან, შესაცვლელია მხოლოდ ენერგიის აკუმულატორი – ძველი უნდა გადააგდოთ და დააყენოთ ახალი. იგივე ხდება უჯრედის შიგნით. მთლიანი უჯრედის განადგურების(აპოპტოზი) ნაცვლად, ახლით ნაცვლდება უჯრედის მხოლოდ რომელიმე ნაწილი. სწორედ ესაა ავტოფაგიის პროცესი, რომლის დროსაც ძველი ქვეუჯრედული ორგანელები ნადგურდება და იქმნება ახლები. ძველი უჯრედული მემბრანები, ორგანელები და ცვლის პროდუქტები უჯრედიდან ქრება, ხვდება ლიზოსომაში, რომელიც ცილების დაშლისთვის საჭირო ფერმენტებს შეიცავს.

ავტოფაგია პირველად 1962 წელს აღიწერა, როცა მკვლევარებმა პირველად შენიშნეს ლიზოსომების(ორგანელები, რომლებიც ძველ ქვეუჯრედულ კომპონენტებს შლიან) რაოდენობის ზრდა ვირთხის ღვიძლში გლუკაგონის(კუჭქვეშა ჯირკვლის ჰორმონის) შეყვანის შემდეგ. ნობელის პრემიის ლაურეატმა, კრისტან დე დიუვმა შემოიღო ტერმინი “ავტოფაგია”. დაზიანებულ ქვეუჯრედული კომპონენტები და გამოუყენებელი ცილები ინიშნება გასანადგურებლად, შემდეგ თავიანთი ნებით მიემართებიან ლიზოსომებისკენ და სიცოცხლეს ასრულებენ.

ავტოფაგიის ერთ-ერთი საკვანძო რეგულატორია პროტეინკინაზა, რომელსაც “ძუძუმწოვრებში რაპამიცინის მექანიკური სამიზნე” (mTOR) ეწოდება. როცა mTOR აქტიურდება, იგი აფერხებს ავტოფაგიას, ხოლო როცა mTOR მცირდება, ავტოფაგიას ხელი ეწყობა.

რა ააქტიურებს ავტოფაგიას?

ორგანული მკვებავი ნივთიერებები საკვანძო მნიშვნელობისაა ავტოფაგიის აქტივაციის დროს. ჰორმონი გლუკაგონი ინსულინის საწინააღმდეგო მოქმედებისაა. თუ ინსულინის დონე იზრდება, გლუკაგონის დონე იკლებს და პირიქით. როცა ვჭამთ, ინსულინი იმატებს, ხოლო როცა არ ვჭამთ(ვშიმშილობთ), ინსულინი იკლებს. გლუკაგონის ეს ზრდა ავტოფაგიას ააქტიურებს. შიმშილი, რომლის დროსაც გლუკაგონის დონე იმატებს, რეალურად, ავტოფაგიის საუკეთესო მასტიმულირებელია.

თავისი არსით, ეს უჯრედული დალაგების ტიპია – ორგანიზმი ძველი და არასტანდარტული უჯრედული კომპონენტების იდენტიფიცირებას ახდენს და ნიშნავს მათ სამომავლო განადგურებისთვის. უჯრედებში ამ ძველი კომპონენტების დაგროვება დაბერების ეფექტის მიზეზი შეიძლება იყოს.

შიმშილი სასარგებლოა არამხოლოდ ავტოფაგიის სტიმულაციის მხრივ. ავტოფაგიის სტიმულირებით, ჩვენ უჯრედებს ძველი ცილებისა და ცვლის პროდუქტისგან ვწმენდთ. მეორე მხრივ, შიმშილი იწვევს ზრდის ჰორმონის გამომუშავებას, რომელიც ჩვენს ორგანიზმს “მოუწოდებს” ახალი უჯრედული კომპონენტების წარმოებისკენ. ამრიგად, ჩვენ სრულად ვაახლებთ საკუთარ სხეულს.

სანამ სახლში ახალ ნივთებს დადგამდეთ, აუცილებლად უნდა მოიშოროთ ძველები. წარმოიდგინეთ სამზარეულოს რემონტი: თუ იქ ჯერ კიდევ 70-იანი წლების ბინძური სალათისფერი კარადები გაქვთ დაკიდული, მათი გადაყრა მოგიხდებათ, სანამ ახალს დაკიდებდეთ. ამრიგად, განადგურების(წაშლის) პროცესიც ასეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც ახლის შექმნისა. საშინელება იქნებოდა ძველ თაროებზე ახლის დაკიდება, არა? შიმშილი დაბერების პროცესს შექცევადს ხდის ძველი უჯრედული კომპონენტების განადგურებისა და მათი ახლით ჩანაცვლების გზით.

უაღრესად რეგულირებული პროცესი

კონტროლიდან გამოსვლის შემთხვევაში, ავტოფაგიას ზიანის მოტანა შეუძლია, ამიტომ იგი მკვეთრად უნდა იმართებოდეს. ძუძუმწოვართა უჯრედებში არსებული ამინომჟავების მარაგის სრული ამოწურვა ავტოფაგიისთვის მძლავრი სიგნალია, თუმცა, ინდივიდუალური ამინომჟავების როლი მერყევია. მაინც, ამინომჟავების დონე პლაზმაში თითქმის მუდმივია. ითვლება, რომ ამინომჟვებისა და ზრდის ფაქტორების, ასევე, ინსულინის მიერ გამოგზავნილი სიგნალები, თავს იყრის mTOR-ის სასიგნალო გზაზე, ხანდახან წოდებულზე, როგორც მკვებავი ნივთიერებების სიგნალიზაციის მთავარი რეგულატორი.

მაშ ასე, ავტოფაგიის დროს ძველი უჯრედული კომპონენტები ამინომჟავებად(ცილების სამშენებლო მასალა) იშლება. რა მოსდით ამ ამინომჟავებს?
შიმშილის ადრეულ სტადიებზე, ამინომჟავების დონე იზრდება. ითვლება, რომ ეს ნივთიერებები, მიღებული ავტოფაგიის დროს, მიემართება ღვიძლისკენ, გლუკონეოგენეზისთვის. ეს ამინომჟავები, ასევე, შეიძლება გლუკოზად დაიშალოს ტრიკარბონული მჟვების ციკლის პროცესის დროს. დაბოლოს, ეს ამინომჟავები შეიძლება ახალი ცილების ნაწილი გახდეს.

ძველი ცილების დაგროვება უჯრედში ორ ყველაზე საშიშ შედეგამდე მიგვიყვანს. ესენია კიბო და ალცჰაიმერის დაავადება. ალცჰაიმერის დროს ხდება ანომალური ცილების – ბეტა-ამილოიდების ან ტაუ-ცილების – დაგროვება, რომლებიც ანადგურებს ტვინის უჯრედებს და იწვევს დემენციას. გონივრულია იმის თქმა, რომ ავტოფაგიის მსგავსი პროცესი, რომელსაც უჯრედების ძველი ცილებისგან გაწმენდა შეუძლია, ალცჰაიმერის დაავადების დადგომას უშლის ხელს.

რა “შეაჩერებს” ავტოფაგიას? ჭამა. გლუკოზა, ინსულინი(ანუ შემცირებული გლუკაგონის დონე) და ძველი ცილები ჯგუფურად აჩერებენ უჯრედის თვითგაწმენდის პროცესს. ამინომჟავის(ლეიცინის) უმცირეს რაოდენობასაც კი შეუძლია ავტოფაგიის პროცესის გამორთვა. ამგვარად, ავტოფაგიის პროცესი შიმშილის უნიკალური თვისებაა – იგი არ ხდება კალორიების უბრალო შემცირების ან დიეტურად კვების დროს.

რა თქმა უნდა, ბალანსი აქაც უნდა იყოს დაცული. როგორც არასაკმარისი, ისე ძალიან ინტენსიური ავტოფაგიაც შეიძლება მავნე აღმოჩნდეს თქვენი ორგანიზმისთვის. და ეს ცნება გვაბრუნებს ბუნებრივ ციკლთან – კვებასთან და შიმშილთან, და არა მუდმივად დიეტის დაცვასთან. ეს განაპირობებს უჯრედულ ზრდასა(კვების ფაზის დროს) და უჯრედულ წმენდას(შიმშილის დროს), ანუ ბალანსს. ცხოვრება – ეს მხოლოდ ბალანსია!