Autofagie – zázračný proces sebeobnovy nebo jen další mýtus?

Zatímco pojem autofagie byl ještě do nedávna znám jen v odborných kruzích, v současné době se stále častěji můžeme s tímto pojmem setkat i u běžné veřejnosti včetně zastánců půstů nebo nějakých forem hladovění a to dokonce i ve světě fitness. Popravdě také téma autofagie patří mezi časté dotazy na našich přednáškách, kurzech i v soukromých zprávách. Tento článek má za cíl shrnout současné vědecké poznání o tomto procesu a vyvrátit některá tvrzení, které nemají reálný vědecký základ a často slouží k propagaci určitého extrémního stylu ve výživě.

 

 

1. Co je to autofagie

 

Jak už NAPOVÍDÁ název, který vznikl z řeckého slova autóphagos neboli sebe-pojídání, jde o naprosto přirozené procesy, kterými se buňky našeho těla zbavují přebytečných nebo nefunkčních komponent. Autofagie se tímto způsobem podílí na udržení stálosti vnitřního prostředí (tzv. homeostázy) a i když byla více pochopena relativně nedávno, jedná se o evolučně velmi staré mechanismy, což vypovídá o jejich obrovské důležitosti pro život celého organismu.

 

Proces autofagie nám pomohl lépe objasnit japonský biolog profesor Yoshinori Ohsumi a jeho tým, který více pochopil tento proces sledováním kvasinek (Saccharomyces cerevisiae) pod mikroskopem. Profesor Ohsumi si totiž všiml, že když kvasinky vystavíme nějakému stresoru – například v podobě nedostatku dusíku v prostředí, začnou se u nich tvořit vakuoly, které slouží k rozkladu odpadních látek a kvasinky tak začínají v podstatě rozkládat svůj vlastní obsah, aby získaly látky, které jim v „potravě“ chybí. Objasněním tohoto procesu získal Ohsumi v roce 2016 Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství. V dnešní době zažívá autofagie velký „boom“ a i počet publikovaných studií na toto téma raketově roste.

 

 

 

Je také hned na úvod velmi důležité zmínit, že autofagie není jen „jedna“, ale jedná se ve skutečnosti o velmi komplexní procesy. Stejně tak důsledky autofagie mohou být pro celý organismus pozitivní, ale i negativní. Tyto procesy jsou důležité nejenom pro udržení života jednotlivých buněk, ale i pro jejich zánik.

 

Základní druhy autofagie:

 

• Makroautofagie
• Mikroautofagie
• Autofagie zprostředkovaná chaperony

 

 

Pojďme si tento proces přiblížit na příkladu. Představte si starý poškozený dům, který je před renovací. Abyste ho mohli znovu opravit, musíte se zbavit starých a poškozených částí (zdi, omítka atp.), kde poté vybudujete nové a silnější. Ve finále tak nemusíte celý dům zbourat, ale významně tímto procesem prodloužíte jeho životnost a renovovaný dům se bude jen velmi nepatrně lišit od úplně nového, navíc ušetříte mnoho stavebního materiálu, peněz i energie. Podobně autofagie funguje i v lidském organismu a pomáhá nám ušetřit velké množství „stavebního“ materiálu. Kdybychom každý den měli ze stravy přijmout všechny aminokyseliny, které naše tělo potřebuje pro syntézu nových bílkovin, museli bychom denně přijímat skutečně vysoké množství bílkovin, nicméně i díky procesu autofagie náš organismus dokáže zpětně využít (tzv. reutilizovat) degradované bílkoviny a tím ušetřit spoustu práce a materiálu.

 

 

 

 

2. HLADOVĚNÍ A AUTOFAGIE

 

Jedním z mnoha (!) možných spouštěčů autofagie a také jistě tím nejznámějším je právě hladovění, nicméně autofagie v našem těle probíhá i bez hladovění 24 hodin denně, avšak samozřejmě závisí na intenzitě těchto procesů. Když například naše tělo vystavíme hladovění po dobu několika hodin až dnů, dojde k její stimulaci a tedy i zvýšené recyklaci „odpadu“ v těle.

 

Na druhou stranu je velmi důležité poznamenat, že hladovění a půsty nejsou jedinými spouštěči autofagie, ale i „obyčejný“ kontinuální kalorický deficit také silně stimuluje autofagii – tento fakt si bohužel mnoho zastánců půstů a jiných forem hladovění bohužel zřejmě neuvědomuje. To znamená, že pro možné zdravotní benefity autofagie nemusíme několik dnů hladovět, ale stačí pouze omezit množství konzumovaných kalorií (např. omezením velikosti porcí jídel) a dostat se tak do kalorického deficitu.¹ Nějaká forma kalorické restrikce vytváří totiž stres na buňky našeho těla, které v případě nedostatku potravy musí pracovat s vyšší efektivitou a ve zvýšené míře tak recyklují nepotřebné nebo poškozené části.

 

 

3. DALŠÍ SPOUŠTĚČE AUTOFAGIE

 

Kalorická restrikce, ať už ve formě půstu nebo kontinuálního kalorického deficitu, ale není jediným faktorem, který dokáže autofagii stimulovat. Dalším z významných stimulantů může být právě cvičení. Je známo, že při cvičení dochází k poškození a zánětu a je to právě autofagie, která se podílí na odstranění poškozených částí svalových vláken a tím i podporuje proces adaptace na trénink. Mimo jiné se autofagie (konkrétně tzv. mitofagie) v kontextu tréninku podílí také na udržení správného počtu a funkce mitochondrií, které slouží jako buněčné elektrárny (tzn. vyrábí energii ve formě ATP) a jsou tak esenciální pro svalovou činnost.^2,3,4

 

Existují také důkazy z animálních studií, že kurkumin dokáže stimulovat proces autofagie. Kurkumin se získává jako extrakt z oddenků rostlin rodu kurkuma a používá se nejčastěji do kořenících směsí (např. kari, hořčice, worcester) anebo ho můžeme koupit i ve formě doplňku stravy. Ve zvířecích studiích tato látka dokázala zřejmě díky autofagii myši ochránit před poškozením srdečních buněk nebo dokázala zabránit kognitivnímu poklesu u myší po chemoterapii.^5,6 Je však nutné poznamenat, že stále převažují studie na zvířatech a v laboratoři („in vitro“), nevíme tedy, jestli kurkumin bude podobně fungovat i u člověka.

 

 

4. ZDRAVOTNÍ ÚČINKY

 

Výzkumy proces autofagie spojují s velkým množstvím benefitů, ale je těžké z těchto studií vytvořit definitivní závěry, protože jak už bylo zmíněno, jedná se o velmi komplexní proces, na který se nemůžeme dívat černobíle. Nicméně studie kalorické restrikce, která stimuluje autofagii, naznačují, že tento proces může mít pozitivní efekt na udržení homeostázy včetně zlepšení funkce svalové a nervové tkáně, jater, ledvin, srdce, slinivky břišní a dalších tkání a orgánů lidského těla.¹

 

Díky těmto možným benefitům se autofagie v poslední době velmi intenzivně zkoumá z hlediska možných cílů terapie některých onemocnění včetně rakoviny nebo neurodegenerativních onemocnění. Nicméně autofagie je dynamický proces a ukazuje se, že může být dvousečnou zbraní – například v určitých fázích nádorového onemocnění může růst nádoru tlumit, ale v jiných naopak podporovat.⁷ Stejně tak autofagie může ochraňovat, ale i ničit buňky srdečního svalu.⁸

 

 

 

Dále se také zkoumají účinky autofagie, která může ochránit játra před poškozením vlivem toxinů (alkohol, léky apod.).⁹ Autofagie se také podílí na správné funkci našeho imunitního systému a ochraňuje buňky před infekcí nebo zánětem.^10,11

 

 

5. AUTOFAGIE A SVALOVÁ HMOTA

 

Kosterní svalovina představuje až kolem 40 % celkové hmotnosti lidského těla a je významným střediskem metabolismu, kde vzniká velká spousta odpadních látek a produktů metabolismu. Toto je jeden z důvodu, proč je autofagie pro svalovou tkáň tolik důležitá – pomáhá totiž odklízet poškozené části (organely, toxiny, chybně složené proteiny apod.) a podílí se tak na udržení správné funkce svalových buněk.

V minulosti jsme se chybně domnívali, že pokud inhibujeme (potlačíme) autofagii například u seniorů se sarkopenií (tzv. úbytkem svalové hmoty), dojde i ke zpomalení procesu sarkopenie. Nicméně opak je zřejmě pravdou a výzkumy dokázaly, že právě autofagie hraje nepostradatelnou roli v ochraně svalové hmoty a je také velmi důležitá pro celkovou adaptaci a správné fungování svalové tkáně.^12,13,14

 

Na druhou stranu, i když je autofagie nezbytná pro správné fungování svalové tkáně, je nutné si uvědomit, že její nadměrná stimulace vlivem delšího hladovění nebo kalorické restrikce bude mít negativní důsledky na budování nové svalové tkáně. Je to z toho důvodu, že pro optimální přírůstky svalové hmoty bychom měli být v kalorickém nadbytku a mít ve stravě dostatek bílkovin. Pokud tyto důležité faktory nesplníme a vystavíme naše tělo delšímu hladovění, dojde sice ke stimulaci autofagie, ale zároveň také dojde ke zvýšení hladiny kortizolu a inhibici signální dráhy mTOR, která je spojena s proteosyntézou.^15,16 Toto v důsledku může znamenat i negativní vliv z hlediska svalové hypertrofie.

 

 

Závěr

 

Autofagie je velmi důležitý a naprosto přirozený buněčný děj, který bychom jistě neměli podceňovat. Další velké objevy v této oblasti nás zřejmě ještě čekají, nicméně na druhou stranu bychom také neměli tomuto procesu přisuzovat nějaké magické účinky. Stále naprostá většina studií ohledně tohoto procesu, který jsme teprve nedávno lépe pochopili, byla provedena na tkáňových kulturách v laboratoři nebo na animálních modelech a sami autoři těchto studií jsou opatrní ve vyvozování definitivních závěrů. Je tedy velmi předčasné dávat nějaká konkrétní doporučení nebo dokonce propagovat určité dietní styly z hlediska zvýšení autofagie. Jak jsme si již vysvětlili výše, proces autofagie nemá jen pozitivní důsledky, ale její porušená regulace může mít i negativa a je také často spojena s určitými onemocněními. Důležitá je rovnováha a pokud budete například dlouhodobě nebo často hladovět, nadměrná stimulace autofagie a dalších procesů, kterými náš organismus reaguje z důvodu snahy o přežití, může mít spíše negativní důsledky (např. z hlediska sportovního výkonu nebo rizika zranění).^17,18 Proces autofagie navíc stimulují i ostatní faktory jako je například cvičení nebo kontinuální kalorická restrikce, takže není nutné přímo hladovět.

 

Na úplný závěr bychom ale chtěli zmínit, že kalorická restrikce (a zřejmě tedy i autofagie) patří mezi celkem dobře prokázané faktory, které se podílí na dlouhověkosti.¹⁹ Pro běžnou populaci tedy může být benefitem si jednou za čas „dopřát“ nějaký ten půst anebo se prostě a jednoduše nepřejídat nebo si jít zacvičit, všechny tyto možnosti budou mít ve výsledku pozitivní efekt na naše zdraví.

 

 

 

 

 

 

LITERATURA:

 

1 BAGHERNIYA, Mohammad, et al. The effect of fasting or calorie restriction on autophagy induction: A review of the literature. Ageing research reviews, 2018, 47: 183-197.

 

2 DRAKE, Joshua C.; WILSON, Rebecca J.; YAN, Zhen. Molecular mechanisms for mitochondrial adaptation to exercise training in skeletal muscle. The FASEB Journal, 2016, 30.1: 13-22.

 

3 BRANDT, Nina, et al. Exercise and exercise training‐induced increase in autophagy markers in human skeletal muscle. Physiological reports, 2018, 6.7: e13651.

 

4 SANCHEZ, Anthony MJ, et al. Autophagy is essential to support skeletal muscle plasticity in response to endurance exercise. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 2014, 307.8: R956-R969.

 

5 YAO, Qing, et al. Curcumin protects against diabetic cardiomyopathy by promoting autophagy and alleviating apoptosis. Journal of molecular and cellular cardiology, 2018, 124: 26-34.

 

6 YI, Li-Tao, et al. Curcumin attenuates cognitive impairment by enhancing autophagy in chemotherapy. Neurobiology of Disease, 2020, 136: 104715.

 

7 WEN, Xin; KLIONSKY, Daniel J. At a Glance: A History of Autophagy and Cancer. In: Seminars in cancer biology. Academic Press, 2019.

 

8 SCHIATTARELLA, Gabriele G.; HILL, Joseph A. Therapeutic targeting of autophagy in cardiovascular disease. Journal of molecular and cellular cardiology, 2016, 95: 86-93.

 

9 WILLIAMS, Jessica A.; DING, Wen-Xing. Role of autophagy in alcohol and drug-induced liver injury. Food and Chemical Toxicology, 2020, 136: 111075.

 

10 RUBINSZTEIN, David C.; BENTO, Carla F.; DERETIC, Vojo. Therapeutic targeting of autophagy in neurodegenerative and infectious diseases. Journal of Experimental Medicine, 2015, 212.7: 979-990.

 

11 DERETIC, Vojo, et al. Immunologic manifestations of autophagy. The Journal of clinical investigation, 2015, 125.1: 75-84.

 

12 MASIERO, Eva, et al. Autophagy is required to maintain muscle mass. Cell metabolism, 2009, 10.6: 507-515.

 

13 JIAO, Jianqin; DEMONTIS, Fabio. Skeletal muscle autophagy and its role in sarcopenia and organismal aging. Current opinion in pharmacology, 2017, 34: 1-6.

 

14 JOKL, Elliot J.; BLANCO, Gonzalo. Disrupted autophagy undermines skeletal muscle adaptation and integrity. Mammalian Genome, 2016, 27.11-12: 525-537.

 

15 WESSELBORG, Sebastian; STORK, Björn. Autophagy signal transduction by ATG proteins: from hierarchies to networks. Cellular and Molecular Life Sciences, 2015, 72.24: 4721-4757.

 

16 YANG, Ling, et al. Long-term calorie restriction enhances cellular quality-control processes in human skeletal muscle. Cell reports, 2016, 14.3: 422-428.

 

17 ARAGÓN-VARGAS, Luis F. Effects of fasting on endurance exercise. Sports Medicine, 1993, 16.4: 255-265.

 

18 CHERIF, Anissa, et al. Effects of intermittent fasting, caloric restriction, and Ramadan intermittent fasting on cognitive performance at rest and during exercise in adults. Sports Medicine, 2016, 46.1: 35-47.

 

19 ROTH, Lauren W.; POLOTSKY, Alex J. Can we live longer by eating less? A review of caloric restriction and longevity. Maturitas, 2012, 71.4: 315-319.