Autofágie neboli buněčná recyklace - 7 látek, které přispívají k buněčnému zdraví
Japonský biolog Yoshinori Ohsumi získal v roce 2016 Nobelovu cenu za medicínu a výzkum, protože přišel na to, jak buňky recyklují a obnovují svůj obsah, což je proces zvaný autofágie. Ukázal na kvasinkách (ty často slouží jako modelový organismus pro svou jednoduchost a rychlý růst), jak buňky označují své poškozené části. Jeho práce vedla k objevu celé rodiny proteinů, které koordinují recyklaci poškozených částí buněk. Přišel tak s revolučním objevem nejen jak funguje celý mechanismus buněčné recyklace, ale také jak tím můžeme ovlivnit naše zdraví a podpořit dlouhověkost.
Autofágie - co znamená a jak v těle probíhá?
I ve zdravém lidském těle se buňky neustále poškozují a je to běžná součást metabolických procesů. Jak však stárneme, zažíváme stres a potýkáme se se stále větším množstvím poškozených buněk, vlivem nadměrné produkce volných radikálů. Autofágie je přirozený proces detoxikace našeho těla a imunitního systému. Jedná se o proces, kdy tělo recykluje staré a poškozené buňky nebo se zbavuje jejich částí (organel, bílkovin a buněčných membrán). To umožňuje vytváření nových, zdravých buněk, které nahrazují ty staré, poškozené a nefunkční. Autofágie umožňuje buňkám přežít stres z vnějšího prostředí, jako je například nedostatek živin. Také jim umožňuje odolat vnitřním stresorům, jako je akumulace poškozených organel a invaze patogenů nebo infekčních organismů.1
Autofágie byla poprvé objevena v jaterních buňkách v 60. letech 20. století a zjistilo se, že probíhá ve všech buňkách a je zásadní pro udržení optimálního fungování našich buněk. Autofágie probíhá ve všech systémech včetně hub, rostlin, vinných mušek a hmyzu, hlodavců (laboratorních myší a krys) i lidí. Předpokládá se, že proces autofágie se vyvinul jako stresová reakce v důsledku hladomoru. Buňky v podstatě vyvinuly způsob, jak zůstat naživu během extrémních podmínek, trávením svých vlastních složek. Není to fascinující?!
V každé z našich buněk je řada základních systémů, které nazýváme organely. Podobně jako máme orgány v našem těle, buňky mají své organely. Když jsou buňky vystaveny stresorům, vytvoří fagofor - přechodnou dvojitou membránovou strukturu. Tento fagofor má vysokou úroveň flexibility. Jak se rozšiřuje, je schopen obklopit a izolovat jednotlivé složky buněk, včetně lipidů, proteinů a celých organel. Jakmile fagofor tyto složky obklopí, uzavře je, přenese je do lysozomů, do kterých buňka posílá všechen "buněčný odpad". Lyzosomy obsahují enzymy, které tento odpad rozloží na menší části, které následně buňka využije. Celý proces probíhá zejména v noci během hlubokého spánku.
Jednoduše řečeno, autofágie je proces, při kterém jsou buněčné organely a další buněčné struktury pohlceny lysozomy a následně recyklovány, opraveny, či zneškodněny. Jak stárneme, míra autofágie klesá, což je příčinou přicházejících onemocnění. Poškozená buňka, či její části nejsou odstraňovány, neustále se kumulují a nejsou schopny optimálně vykonávat své funkce.
Proč je autofágie důležitá?
1.) Zbavení senescentních buněk
Senescentní buňky jsou starší buňky, které již nefungují tak, jak by měly. I když je normální, že buňky stárnou, je také důležité tyto senescentní buňky nahradit novými. Autofágie pomáhá odstraňovat staré buňky a nahrazuje je novými a zdravými.
2.) Zdraví mitochondrií
Mitochondrie jsou elektrárnou našich buněk. Můžeme si je představit jako soubor baterií, které vytváří dohromady velké množství energie ve formě ATP - adenosintrifosfát. Zdravé mitochondrie mohou jako palivo využívat glukózu, mastné kyseliny a ketony. Když naše tělo produkuje velké množství energie z glukózy, spolu s tím produkujeme i spoustu volných radikálů a metabolického odpadu, který mitochondrie poškozuje. Proto je autofágie důležitá. Pokud nejsou stimulovány pravidelné procesy autofágie, skončíme s velkým počtem dysfunkčních mitochondrií, které jsou metabolicky nepružné a mohou se jako palivo spoléhat pouze na glukózu. Autofágie se zbaví dysfunkčních mitochondrií a použije ji znovu jako surovinu k vytvoření nových, metabolicky flexibilních mitochondrií. Ty pak směle mohou pokračovat v produkci buněčné energie.
3.) Eliminace virem napadených buněk
Na rozdíl od bakterií, kvasinek a parazitů jsou viry vnitro-buněčnými patogeny, které ovlivňují buněčnou genetiku. Silný imunitní systém dokáže viry uvést do klidového stavu, ale ve skutečnosti se jich nezbaví. Autofágie je přirozený způsob, jakým tělo odstraňuje infikované buňky a nahrazuje je zdravými. Ve chvíli, kdy přijde čas bojovat s infekcí, váš imunitní systém bude silnější než kdykoli předtím!
4.) Snižuje buněčnou apoptózu
U starších buněk dochází k programované buněčné smrti zvané apoptóza. Apoptóza je programovaná smrt buňky (PCD), která spouští buňky k sebedestrukci bez jakéhokoli vnějšího vlivu. Tento proces je však pro naše tělo velmi stresující a naproti tomu autofágie je energeticky mnohem efektivnější proces, který pomáhá zbavovat se starých buněk a zároveň vytvářet nové. Čím více buněk se dokáže opravit dříve, než jsou trvale poškozené, tím méně metabolického odpadů vzniká. Tento proces recyklace je pro tělo plynulý a šetří energii pro další životně důležité funkce.
5.) Eliminuje vznik neurodegenerativních chorob
Mnoho neurodegenerativních poruch pochází z akumulace poškozených proteinů v neuronech a jejich okolí, což vyvolává postupnou smrt mozkových buněk a následnou ztrátu kognitivních schopností. Autofágie odstraňuje poškozené proteiny a chrání nás tak před vznikem, či progresí neurodegenerativních poruch.
6.) Podporuje zdraví střev
Autofágie v naší střevní výstelce nás činí méně náchylnými k akutním problémům střev a vzniku syndromu propustného střeva. Kromě toho hraje klíčovou roli v udržování střevní homeostázy.
Jak podpoříme autofágii?
1.) Přerušovaný půst
V průběhu historie byl půst důležitou součástí mnoha náboženských a duchovních praktik. Lidé se vyvinuli v prostředí, kde bylo občas jídlo vzácné. To vedlo v evoluci ke změnám, aby mohly buňky fungovat ve stavu bez potravy. V průběhu výzkumů se přišlo na to, že krátkodobé půsty spouští proces autofágie a je to jeden z důvodů, proč se půst dostává do spojitosti s dlouhověkostí. Během hladovění buňky rozkládají bílkoviny a další buněčné složky a využívají je pro tvorbu energie. Dále buňky ničí viry a bakterie a zbavují se svých poškozených struktur. Autofágie je zásadní pro zdraví buněk, obnovu a jejich přežití.
A jak přesně proces probíhá? Každá buňka v našem těle vytváří prohttps://www.brainpedia.cz/bilkovinyteiny, které jsou jako malí dělníci pracující v našich buňkách. Tyto proteiny mají specifické funkce, které vypínají a zapínají to, co je v tu chvíli potřeba. Jedním z proteinů je mTOR, jehož funkcí je snímat dostupnost živin. Když jíte stravu bohatou na živiny, buňky se dále dělí a dostávají se do režimu růstu. Když je živin dostatek mTOR zastaví autofágii, to udržuje buňky v růstovém režimu. Prospívá to orgánům, které se často samy obnovují, jako jsou například játra. Jestliže však delší dobu nejíte, tělo vnímá nedostatek živin. V tuto chvíli nastupuje protein nazývaný AMPK, který blokuje aktivitu mTOR a signalizuje buňkám, aby přešly do sebe-ochranného režimu. Pro buňky je to jasný signál "šetřete energetické zdroje a začněte místo toho recyklovat poškozené části buněk".
2.) Cvičení
Cvičení je pro tělo určitou formu stresu (svaly více pracují, srdce bije rychleji atd.). Cvičení tak vyvolává autofágii v mnoha orgánech zapojených do metabolické regulace, jako jsou svaly, mozek, játra, slinivka a tuková tkáň. Mírné cvičení (včetně kombinace kardia, silového tréninku a vysoce intenzivního intervalového tréninku) i v dávce pouze 30 minut denně je ideální pro aktivaci autofágie.
3.) Spánek
Během spánku tělo přirozeně nejvíce pracuje na aktivaci autofágie. Nekvalitní spánek neumožňuje optimální autofágii. meIatonin, základní hormon cirkadiánního rytmu a tzv. hormon spánku, pomáhá během noci regulovat autofágii díky svým antioxidačním vlastnostem. Chrání autofágické geny před volnými radikály. Produkci meIatoninu můžete maximalizovat dodržováním spánkové rutiny: udržujte konzistentní rytmus spánku/bdění a vyhněte se v noci modrému světlu. K tomu pomůžou brýle blokující modré světlo. Udržujte svou ložnici v chladu a absolutní tmě.
4.) Ketogenní dieta
Ketogenní ("keto") dieta je stravování s velmi vysokým obsahem tuku a nízkým obsahem sacharidů, která funguje podobným způsobem jako půst. Keto dieta zahrnuje příjem asi 75 % a více enegetického příjmu z tuků a ne více než 5–10 % kalorií ze sacharidů. To nutí tělo projít některými velkými změnami. Na úkor glukózy začneme ve větší míře spalovat jako palivo tuk a ketony. Ketony se přeměňují na acetylkoenzym A a vstupují do Krebsova cyklu, aby pomohly k produkci energie v mitochondriích. V důsledku toho zvyšují autofágii, metabolickou flexibilitu a spalování tuků.
5.) Vystavování teplotním změnám
Ukázalo se také, že intenzivní působení tepla a chladu podporuje mechanismy autofágie.
Potraviny a látky, které zvyšují autofágii
Nyní už víme, že proces autofágie můžeme ovlivnit. Zatímco půst, cvičení na lačno, spánek a ketogenní dieta jsou nejúčinnější způsoby jak posílit autofágii, nemůžeme opomenout důležitost bylin a sloučenin, které máme k dispozici. Některé z nich si představíme.
1.) Matcha tea
Matcha tea je bohatý na polyfenol EGCG, což je látka, která má schopnost napodobovat účinky podobné kalorické restrikci. Jedná se o silný polyfenolový antioxidant, který přímo podporuje proces autofágie.
2.) Zázvor
V Číně a Indii se zázvor používá již více než 5000 let jako přírodní lék. Od doby římské říše je také populární v Evropě a v posledních několika stech letech po celém světě. Zázvor obsahuje více než sto chemických sloučenin. Gingerol je jeho nejsilnější aktivní sloučenina s celou řadou přínosů pro zdraví, včetně podpory autofágie.
3.) Resveratrol
Resveratrol je rostlinná sloučenina, kterou obsahuje červené víno, hroznové víno a bobulovité ovoce. Koncentruje se hlavně ve slupkách a semenech hroznů, což objasnuje, proč mají zkvašené hrozny v červeném víně obzvláště vysoký obsah resveratrolu. Také je jednou ze sloučenin, které mohou pomoci k procesu autofágie.
4.) Kurkuma
Kurkuma je jedním z nejvíce prozkoumaných koření. Je to bylina s antioxidačními vlastnostmi a se silnou aktivní sloučeninou - kurkuminem. Kurkumin, primární fytonutrient v kurkumě, je účinný při navození autofágie v mitochondriích. Kurkumu lze jako prášek přidat do jídla nebo použít k výrobě kurkumového latte.
5.) Kvercetin
Bioflavonoidy neboli flavonoidy jsou skupinou pigmentů, které nás mohou chránit před různými nemocemi. Mají antioxidační, antivirové, antialergické účinky a mohou podpořit autofágii. I když je známo přes 4000 bioflavonoidů, kvercetin je jedním z těch nejefektivnějších. Quercetin lze nalézt v cibuli, listové zelenině, rajčatech, brokolici a bobulích. Může posílit autofágii, zlepšit imunitu a bojovat proti poškození volnými radikály.
6.) Oregano, šalvěj a rozmarýn
Oregano, šalvěj a rozmarýn jsou tři voňavé, lahodné bylinky pocházející ze Středomoří, avšak populární jsou po celém světě. Patří do stejné rodiny bylin jako tymián, bazalka a levandule. Oregano, šalvěj a rozmarýn jsou oblíbené nejen v kuchyni, ale mají také silné antioxidační sloučeniny, které mohou zvýšit autofágii.
7.) Bergamot
Bergamot je aromatické ovoce připomínající pomeranč. Díky svému silnému aroma jej máme možná spíše spojený s aromaterapií. Nicméně bergamot obsahuje více než jen vonné silice. Bergamotový olej je bohatý na polyfenoly, což jsou sloučeniny nacházející se v rostlinách, které chrání rostlinu před jakýmkoli poškozením. V našich buňkách podporují proces autofágie.
Závěrem
Díky Ohsumovmu výzkumu procesů spojených s autofágií výrazně stoupl zájem vědecké komunity o toto téma. Bez autofágie by se naše tělo postupně zaplnilo nevyžádanou DNA a mrtvými tkáněmi, v důsledku čehož by nakonec přestalo fungovat. Když vezmeme v úvahu, že stárnutí je ve své nejjednodušší podobě degradace buněk, autofágický proces rozkladu poškozené tkáně za účelem vytvoření nových buněk, by mohl být nástrojem, který pomůže zpomalit stárnutí uvnitř i vně.
1. GLICK, Danielle, Sandra BARTH a Kay F. MACLEOD. Autophagy: cellular and molecular mechanisms. 2010.