Интервальная диета нобелевская премия: Диета, основанная на открытии, за которое дали Нобелевскую премию. Она поможет не только похудеть, но и замедлить старение / AdMe — КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

Содержание

Как аутофагия может сохранить здоровье и продлить жизнь

Лорел Айвс
Корреспондент Би-би-си по вопросам здоровья

6 мая 2018

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Иненсивные тренировки могут форсировать аутофагию

Этот малоизученный процесс, происходящий в нашем организме, в последнее время оказался в центре внимания. На аутофагию возлагают большие надежды: считается, что она активно способствует потере веса, оздоровлению и увеличению продолжительности жизни.

Аутофагия — это естественный процесс регенерации, происходящий на клеточном уровне, уменьшающий вероятность возникновения некоторых заболеваний и продлевающий жизнь.

В 2016 году японский ученый Йосинори Осуми был удостоен Нобелевской премии за открытие и исследование механизмов аутофагии. Благодаря этим исследованиям удалось лучше понять такие заболевания как болезнь Паркинсона и деменция.

За что дали Нобелевскую премию по медицине: комментарий эксперта
Ученые: имитация голодания помогает в борьбе с диабетом
Пять неожиданных факторов, влияющих на ваш вес

С тех пор фармацевтические компании и ученые пытаются разработать лекарства, которые могли бы стимулировать этот процесс, а эксперты в сфере здорового питания и образа жизни также загорелись этой идеей и заявляют, что этот процесс может быть стимулирован естественным путем — голоданием, интенсивными физическими упражнениями и ограничением углеводов.

Что говорят ученые?

«Несомненно, результаты экспериментов на мышах демонстрируют, что это именно так», — говорит Давид Рубинштейн, профессор молекулярной нейрогенетики Кембриджского университета и Британского научного института по исследованию деменции.

«Проводились исследования, в ходе которых этот процесс запускался с помощью генетических инструментов, медикаментов или голодания, и в этих случаях животные жили дольше, были более здоровыми в целом», — говорит он.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Есть или не есть? Мнения по поводу периодического голодания расходятся

Однако пока неясно, насколько эффективны эти приемы на людях.

«Например, у мышей можно наблюдать эффект в мозге после 24 часов голодания, а в некоторых других органах, таких как печень, намного быстрее. И, хотя мы знаем, что поститься полезно, мы не знаем точно, как долго люди должны голодать, чтобы добиться положительных результатов», — отмечает доктор Рубинштейн.

Тем не менее, по словам исследователя, голодание действительно стимулирует аутофагию, а польза для организма доказана и другими исследованиями.

Что такое аутофагия?

Слово «аутофагия» происходит от греческих «ауто» («сам») и «фагин» («есть»)
Это процесс, посредством которого клетки разрушают и перерабатывают свои компоненты
Он обеспечивает источник энергии и строительные блоки для обновления клеток
После попадания в организм инфекции посредством аутофагии могут быть уничтоженные бактерии и вирусы
Клетки используют аутофагию, чтобы избавляться от поврежденных белков и органелл и таким образом бороться с негативными последствиями старения организма

Процесс аутофагии был открыт в 60-х годах ХХ века, однако его важность была оценена только в 90-х, после публикации исследований Йосинори Осуми.

«Мы обнаружили, что он защищает от таких болезней, как болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона и некоторых форм деменции», — говорит Давид Рубинштейн

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

За открытие и исследование механизмов аутофагии японский биолог Йосинори Осуми получил Нобелевскую премию

«Также, судя по всем, этот процесс помогает бороться с инфекцией и воспалительными процессами», — добавляет профессор Рубинштейн.

В новых пособиях по здоровому образу жизни утверждается, что процесс может быть запущен в результате изменений в диете и поведении — например, периодичным голоданием или голоданием согласно диете 5:2.

Мышечная масса

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

В одной из новых книг «Сияние 15» («Glow 15») самопровозглашенного консультанта-диетолога Наоми Уиттел, предлагается 15-дневная программа, включающая 16-часовое голодание три раза в неделю.

Программа также подразумевает сокращение потребления белка в определенные дни, потребление углеводов во второй половине дня и сессии крайне интенсивных упражнений.

Наоми Уиттел протестировала свою базовую программу на добровольцах в Университете Джексонвиля во Флориде, и утверждает, что зафиксировала определенные положительные результаты.

«Некоторые люди похудели, сбросив до 3 килограммов за 15 дней. У других нормализовалось артериальное давление, прибавилась мышечная масса, а также частично разгладились морщины», — говорит она.

По словам профессора Рубинштейна, эти рекомендации повредить не могут.

«Если вы ведете нездоровый образ жизни, все время что-то едите или едите всякую дрянь, у вас и не будет возможности запустить этот процесс», — отмечает он.

Нервные клетки

Кончено же, длительное или частое голодание может нанести вред здоровью, и если вы собрались изменить свою диету или образ жизни, вам необходимо посоветоваться с врачом.

Но профессор Рубинштейн убежден, что в будущем с помощью аутофагии можно будет эффективно бороться с болезнями.

В ходе экспериментов в его лаборатории было обнаружено, что белки образуют сгустки в нервных клетках людей, страдающих такими болезнями, как Альцгеймер или Паркинсон.

«Мы обнаружили, что если запустить аутофагию, можно быстро удалить эти белки и защитить организм от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Гентингтона и некоторых видов деменции», — утверждает ученый.

Популярная диета голливудских звезд оказалась пшиком: От нее открестился даже вдохновитель-Нобелевский лауреат

Комсомольская правда

Результаты поиска

ЗвездыШоу-бизнесЗДОРОВЬЕ

Анна НИКОЛАЕВА

15 ноября 2022 18:11

Исследования ученых: интервальное голодание бесполезно для сердца и сосудов, а эффект похудения минимальный

Фастинг, интервальное голодание, не дает хороших результатов. Фото: Shutterstock

«МЕТОДИКА НОБЕЛЕВСКОГО ЛАУРЕАТА»

Телеведущие Екатерина Андреева и Юлия Меньшова, голливудские актрисы Дженнифер Энистон и Скарлетт Йоханссон, актеры Хью Джекман и Бенедикт Камбербэтч. А еще не так широко известные публике, но весьма влиятельные бизнесмены из Кремниевой долины в США. Что их всех объединяет? Кроме доходов выше среднего, модный тип питания под названием «фастинг» (fasting). В переводе с английского — временное воздержание от еды, или интервальное голодание. Как правило, это режим «16 на 8». То есть 16 часов, включая время сна, ты проводишь натощак, а в течение 8 часов ешь все, что хочешь, в пределах своей суточной нормы калорий (она зависит от возраста, образа жизни, роста и проч.). На практике это может выглядеть, например, как поздний завтрак в районе 12 часов дня, обед в 16.00, ужин в 19.00. И ни крошки еды до следующего утра. Некоторые обедают попозже и вообще пропускают ужин (режим «18 на 6»).

В чем фишка? Продвинутые приверженцы фастинга ссылаются на японского ученого Есинори Осуми. В 2016-м он получил Нобелевскую премию по медицине и физиологии. Исследователь изучал так называемую аутофагию. Это один из способов «самоочистки» организма, когда клетки избавляются от дефектных белков, буквально поедая их. За счет такого метода снижается риск повреждения органов, тканей, развития воспалений и опасных заболеваний. Осуми проводил лабораторные эксперименты на любимом подопытном микроорганизме ученых: дрожжах. Оказалось, что при временном отсутствии питания аутофагия идет активнее. Дрожжи интенсивнее расщепляют свои старые или поврежденные белки. Красота!

Японский ученый Есинори ОсумиФото: GLOBAL LOOK PRESS

УЧЕНЫЙ В ШОКЕ

«Эврика!», — подхватили сторонники скорейшего переноса научных открытий на практику. Значит, и люди при временном воздержании от еды помогают своему организму лучше «чинить поломки»! Так что фастинг это и профилактика тяжелых болезней, и путь к омоложению. Или, как минимум, к замедлению старения. Да еще и похудение бонусом.

Движение интервально голодающих стало набирать силу. Незадолго до начала пандемии COVID-19 «основоположник фастинга» Есинори Осуми приехал на научно-медицинский форум «Здоровая Москва». Организаторы анонсировали сенсационную лекцию из первых уст под названием «Аутофагия и особенности голодания, продлевающего жизнь». Огромный зал едва вместил желающих, включая журналиста «КП». Впрочем, основное выступление маэстро аудиторию не заинтересовало: что-то про особенности исследования дрожжей. Конечно же, все хотели услышать подтверждение об омолаживающей силе временного голодания для людей. Когда этот вопрос задали ученому, Осуми посмотрел на зал в полном недоумении. «Я лишь проводил опыты на дрожжах, и никогда не говорил, что посты и другие виды голодания могут давать положительные эффекты для здоровья у людей», — в крайнем изумлении открестился ученый. Словом, «методика нобелевского лауреата» оказалась фейком. Исследователь опроверг, что его открытие служит доказательством пользы фастинга для человека. Этот вопрос надо изучать, мне ответ не известен, развел руками лектор. С тех пор было проведено несколько исследований — именно на людях. И вот, что выяснили ученые.

МОЛОДЕЕТ ЛИ СЕРДЦЕ И СОСУДЫ

Исследователи из Иллинойского университета (США) разделили добровольцев с лишним весом на три группы. Первой можно было есть 6 часов в течение суток, второй — всего 4 часа. Третья питалась в свободном режиме. Участники эксперимента находились под наблюдением 8 недель. Результаты оказались такими:

— повышенное артериальное давление у интервально голодающих осталось на том же уровне,

— «плохой» холестерин не снизился,

— частота пульса не уменьшилась,

— уровень воспалительных факторов в крови не сократился,

— уровень глюкозы в крови не стал меньше.

Словом, показатели состояния сердца и сосудов не улучшились. А ведь именно сердечно-сосудистые проблемы чаще всего становятся причиной смерти людей в старшем, да и во все более молодом возрасте. О каком продлении жизни может идти речь без оздоровления «пламенного мотора»?

ЧТО С ЛИШНИМ ВЕСОМ

Фастинг таки привел к похудению. Правда, едва заметному. Добровольцы, питавшиеся по часам, сбросили в среднем по 3% лишнего веса за весь период эксперимента. Причем, одинаково похудели и те, кто мог есть в течение 6 часов, и те, кого пускали к столу всего на 4 часа в сутки. То есть жесткость ограничений роли не сыграла.

Почему 3% на самом деле мало? Потому что по медицинским стандартам эффективной считается методика, которая избавляет минимум от 5% массы тела за один курс, поясняют авторы научной статьи.

Интересный момент: оказалось, что по факту у интервально голодающих суточная калорийность питания снизилась в среднем на 550 кКал. При том, что сами они сознательно калории не ограничивали. Видимо, эффект объясняется сокращением окна для приема пищи. Все-таки в 6-ти или 4-х часовой промежуток чисто физически сложно уместить завтра-обед-ужин и еще три чаепития с плюшками. А вот если применять более распространенный режим фастинга 16 на 8, то, очевидно, и еды больше влезет. А значит, без отслеживания и сознательного снижения калорий шансы на похудение становятся еще более призрачными.

КСТАТИ

Какие еще изменения происходят в организме

— У добровольцев повысилась чувствительность тканей к инсулину. Это важный для здоровья показатель. Означает снижение риска развития сахарного диабета.

— Сам по себе уровень глюкозы в крови, однако, не снизился.

— Еще одно исследование показало, что интервальное голодание влияет на уровни некоторых половых гормонов у женщин. Для дам в пре- и постменопаузальном периоде (55 лет и старше) этот эффект положительный. Однако для более молодого возраста он будет, скорее, негативным, отмечают эксперты.

! Нужно учитывать достаточно кратковременные периоды наблюдений за участниками экспериментов с фастингом, говорят его приверженцы. Мол, на более длительном отрезке времени все будет намного лучше. Возможно. Однако другие подходы (классические диеты для похудения, снижения холестерина, программы физнагрузок и т.д.) все же показывают ощутимый эффект и за 8 недель.

Как же худеют знаменитости?

За всех не скажем, но среди самых распространенных методов, с помощью которых сегодня на самом деле сбрасывают вес звезды Голливуда и западные бизнесмены, такие:

— «уколы стройности». Это инъекции лекарства, предназначенного для лечения сахарного диабета и ожирения. В применении такого препарата открыто признался, например, Илон Маск;

— психоактивные вещества, подавляющие голод. Об их употреблении рассказывал предприниматель-биохакер Серж Фаге, уверяя, что в Кремниевой долине это широко распространенная практика;

— похудение «по-старинке»: меньше еды и больше физнагрузок. Это точно работает, наиболее безопасно, но и заставить себя куда сложнее.

Ёсинори Осуми из Японии получил Нобелевскую премию за исследование «самопоедающихся» клеток

Наука | Ёсинори Осуми из Японии получил Нобелевскую премию за исследование «самопоедающих» клеток

https://www.nytimes.com/2016 /10/04/science/yoshinori-ohsumi-nobel-prize-medicine.html

Продолжить чтение основной истории

Видео

стенограмма

бары

0:00/0:5 0

-0 :00

стенограмма

Нобелевская премия присуждена японскому биологу

Японские коллеги с энтузиазмом отреагировали на то, что в понедельник доктору Ёсинори Осуми была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за его новаторскую работу о том, как клетки перерабатывают свое содержимое.

: (ЗВУК) (английский) СЕКРЕТАРЬ НОБЕЛЕВСКОГО КОМИТЕТА ТОМАС ПЕРЛМАНН ГОВОРИТ:
«Нобелевская ассамблея Каролинского института сегодня приняла решение присудить премию 2016 года в области физиологии и медицины Ёсинори Осуми за его открытия механизмов аутофагии».
(ЗВУК) (английский) ЧЛЕН НОБЕЛЕВСКОГО КОМИТЕТА МАРИЯ МАСУЧЧИ ГОВОРИТ:
«Растет надежда, что эти знания приведут к разработке новых стратегий лечения многих заболеваний человека».
(ЗВУК) (японский) 46-ЛЕТНИЙ РАБОТНИК КОМПАНИИ, САЧИКО ИКЕДА, ГОВОРИТ:
«Это впечатляет! Сегодня утром в новостях говорилось, что (Нобелевская премия) будет объявлена сегодня, и я сомневался, что японец получит ее три года подряд, так что это так замечательно!»
(ЗВУК) (яп.) 36-ЛЕТНИЙ АКТЕР ТАКАХИРО МИЯМОТО ГОВОРИТ:
«Всякий раз, когда я слышу подобные новости, я чувствую, что это мотивирует (для Японии) работать усерднее, особенно с учетом того, что за последний год произошло много событий. Победа, безусловно, хорошая мотивация (для нашей страны)».

Японские коллеги с энтузиазмом отреагировали на то, что в понедельник д-р Ёсинори Осуми был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за новаторскую работу о том, как клетки перерабатывают свое содержимое. , японский клеточный биолог, в понедельник был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие того, как клетки перерабатывают свое содержимое, процесс, известный как аутофагия, что в переводе с греческого означает «самопоедание».

Это важный процесс. Во время голодания клетки расщепляют белки и несущественные компоненты и повторно используют их для получения энергии. Клетки также используют аутофагию для уничтожения вторгшихся вирусов и бактерий, отправляя их на переработку. А клетки используют аутофагию, чтобы избавиться от поврежденных структур. Считается, что этот процесс нарушается при раке, инфекционных заболеваниях, иммунологических заболеваниях и нейродегенеративных расстройствах. Считается, что нарушения аутофагии также играют роль в старении.

Но мало что было известно о том, как происходит аутофагия, какие гены в ней участвуют, или ее роли в заболевании и нормальном развитии, пока доктор Осуми не начал изучать процесс в пекарских дрожжах.

Процесс, который он изучает, имеет решающее значение для выживания и сохранения здоровья клеток. Гены аутофагии и метаболические пути, открытые им у дрожжей, используются высшими организмами, включая человека. И мутации в этих генах могут вызывать заболевания. Его работа привела к открытию новой области и вдохновила сотни исследователей по всему миру на изучение этого процесса и открыла новую область исследований.

«Без него вся область не существует», — сказал Сынмин Хван, доцент кафедры патологии Чикагского университета. — Он устроил поле.

Доктор Осуми, родившийся в 1945 году в Фукуоке, Япония, получивший степень доктора философии. из Токийского университета в 1974 году, поначалу колебался, пытаясь найти свой путь. Он начал с химии, но решил, что это слишком устоявшаяся область с небольшими возможностями.

Поэтому он переключился на молекулярную биологию. Но его докторская степень. диссертация была невпечатляющей, и он не мог найти работу. Его советник предложил постдокторскую должность в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке, где он должен был изучать экстракорпоральное оплодотворение у мышей.

«Я очень расстроился, — сказал он журналу Journal of Cell Biology в 2012 году. Он переключился на изучение удвоения ДНК у дрожжей. Эта работа привела его к должности младшего профессора в Токийском университете, где он взял в руки микроскоп и начал всматриваться в мешочки с дрожжами, где разлагаются клеточные компоненты. признали в понедельник. Позже д-р Осуми перешел в Национальный институт фундаментальной биологии в Окадзаки, а с 2009 г., он был профессором Токийского технологического института.

«Все, что я могу сказать, это большая честь», — сказал доктор Осуми журналистам Токийского технологического института после того, как узнал, что ему присудили Нобелевскую премию, сообщает японская телекомпания NHK. «Я хотел бы сказать молодым людям, что не все могут добиться успеха в науке, но важно принять вызов».

«Он тихий человек», — сказала доктор Бет Левин, директор по исследованиям аутофагии в Юго-западном медицинском центре Техасского университета в Далласе. Но он также тихо смел.

«К сожалению, в наши дни, по крайней мере в Японии, молодые ученые хотят получить стабильную работу, поэтому они боятся рисковать», — сказал он журналу клеточной биологии. «Большинство людей решают работать в самой популярной области, потому что считают, что это самый простой способ опубликовать статью».

О себе он сказал: «Я не очень конкурентоспособен, поэтому всегда ищу новый предмет для изучения, даже если он не так популярен. Если вы начнете с какого-то базового, нового наблюдения, вам будет над чем поработать».

Нобелевская премия доктора Осуми «была неизбежна», — сказал доктор Левин. Доктор Осуми, по ее словам, «почитается в области аутофагии».

Исследователи аутофагии во всем мире были в восторге от такого признания. «Это волнующий день для всех нас», — сказала доктор Ана Мария Куэрво, исследователь аутофагии и содиректор Института старения Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Бронксе. «Его работы — одни из самых элегантных, какие только можно себе представить, благодаря знанию и красоте работы клеток».

Кей Ф. Маклауд, исследователь рака из Чикагского университета, сказала: «Очень интересно, что аутофагия была признана сама по себе». Тем более, добавила она, потому что работа доктора Осуми была фундаментальным исследованием. Когда д-р Осуми и его коллеги начали, она сказала: «Я сомневаюсь, что они хотя бы на мгновение подумали, что этот фундаментальный процесс в конечном итоге окажется настолько важным в механизмах заболевания и потенциальных методах лечения».

Доктор Дэвид Х. Перлмуттер, декан Медицинского факультета Вашингтонского университета в Сент-Луисе, сказал, что работа доктора Осуми открыла область, которая в настоящее время взорвалась, с последствиями, которые являются «материалом научной фантастики». По его словам, если система аутофагии выходит из строя, результатом является преждевременное старение с такими заболеваниями, как сердечно-сосудистые заболевания, слабость скелета, непереносимость глюкозы и снижение когнитивных функций. Сейчас изучаются препараты, стимулирующие эту систему. «Если вы принимаете лекарство и стимулируете систему, вы продлеваете жизнь организму без рака», — сказал он.

Премьер-министр Японии Синдзо Абэ позвонил доктору Осуми, чтобы поздравить его, сказав, что «ваше исследование пролило свет на людей, страдающих серьезными заболеваниями».

Ходили слухи, что Нобелевская премия достанется исследователям, чья работа сыграла важную роль в разработке новых методов лечения, позволяющих иммунной системе атаковать раковые клетки. Список длинный. Среди лидеров были Джеймс П. Эллисон из Онкологического центра Андерсона Техасского университета; Крейг Б. Томпсон из Мемориального онкологического центра имени Слоана Кеттеринга в Нью-Йорке; Гордон Дж. Фриман из Института рака Дана-Фарбер; и Тасуку Хондзё из Киотского университета. Еще один ученый, которого часто упоминают в качестве претендента на Нобелевскую премию, — Джеффри Блюстоун из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, изучающий иммунную систему при нарушениях, при которых она атакует нормальные клетки.

Уильям К. Кэмпбелл, Сатоши Омура и Ту Юю были отмечены за использование современных лабораторных методов для обнаружения антипаразитарных препаратов, долгое время скрытых в травах и почве.

В ближайшие дни будут вручены еще пять человек:

■ Во вторник в Швеции будет объявлено о присуждении Нобелевской премии по физике. Читайте о прошлогодних победителях, Такааки Каджита и Артуре Б. Макдональде.

■ В среду в Швеции будет объявлено о присуждении Нобелевской премии по химии. Читайте о прошлогодних победителях, Томасе Линдале, Поле Л. Модриче и Азизе Санкаре.

■ В пятницу в Норвегии будет объявлено о присуждении Нобелевской премии мира. Читайте о прошлогодних победителях, Национальном диалоговом квартете Туниса.

■ В понедельник, 10 октября, в Швеции будет объявлено о вручении Нобелевской премии по экономике. Читайте о победителе прошлого года, Ангусе Дитоне.

■ Нобелевская премия по литературе будет объявлена в четверг, 13 октября, в Швеции. Читайте о прошлогодней победительнице Светлане Алексиевич.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2016 г. — Пресс-релиз

Ёсинори Осуми

Английский
Английский (pdf)
Шведский
Шведский (pdf)

03. 10.2016

Нобелевская ассамблея Каролинского института сегодня приняла решение присудить

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2016 г.

от

до

Ёсинори Осуми

за открытие механизмов аутофагии

Резюме

Лауреат Нобелевской премии этого года открыл и объяснил механизмы, лежащие в основе аутофагия , фундаментальный процесс деградации и переработки клеточных компонентов.

Слово аутофагия происходит от греческих слов auto-, что означает «я», и phagein , что означает «есть» . Таким образом, аутофагия означает «самопоедание». Эта концепция возникла в 1960-х годах, когда исследователи впервые заметили, что клетка может разрушать свое собственное содержимое, заключая его в мембраны, образуя мешкообразные пузырьки, которые транспортируются в отсек для рециркуляции, называемый 9. 0115 лизосома, для деградации. Трудности в изучении этого феномена означали, что мало что было известно, пока в начале 1990-х годов в серии блестящих экспериментов Ёсинори Осуми не использовал пекарские дрожжи для идентификации генов, необходимых для аутофагии. Затем он продолжил объяснять механизмы, лежащие в основе аутофагии у дрожжей, и показал, что подобные сложные механизмы используются в наших клетках.

Открытия Осуми привели к новой парадигме нашего понимания того, как клетка перерабатывает свое содержимое. Его открытия открыли путь к пониманию фундаментальной важности аутофагии во многих физиологических процессах, таких как адаптация к голоданию или реакция на инфекцию. Мутации в генах аутофагии могут вызывать заболевания, а процесс аутофагии вовлечен в несколько состояний, включая рак и неврологические заболевания.

Деградация – центральная функция всех живых клеток

В середине 1950-х годов ученые обнаружили новый специализированный клеточный компартмент, названный органеллой , содержащий ферменты, расщепляющие белки, углеводы и липиды. Этот специализированный компартмент называется « лизосома » и функционирует как рабочая станция для деградации клеточных компонентов. Бельгийский ученый Кристиан де Дюв был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1919 г.74 за открытие лизосомы. Новые наблюдения 1960-х годов показали, что внутри лизосом иногда можно обнаружить большое количество клеточного содержимого и даже целых органелл. Таким образом, клетка, по-видимому, обладает стратегией доставки больших грузов к лизосомам. Дальнейший биохимический и микроскопический анализ выявил новый тип везикул, транспортирующих клеточный груз к лизосомам для деградации (рис. 1). Кристиан де Дюв, ученый, открывший лизосому, ввел термин аутофагия, «самопоедание», для описания этого процесса. Новые везикулы получили название 9.0115 аутофагосомы .

Рисунок 1: Наши клетки имеют различные специализированные отсеки. Лизосомы составляют один из таких компартментов и содержат ферменты для переваривания клеточного содержимого. Внутри клетки был обнаружен новый тип везикул, называемый аутофагосомой. По мере формирования аутофагосома она поглощает клеточное содержимое, такое как поврежденные белки и органеллы. Наконец, он сливается с лизосомой, где содержимое расщепляется на более мелкие составляющие. Этот процесс обеспечивает клетку питательными веществами и строительными блоками для обновления.

В 1970-х и 1980-х годах исследователи сосредоточились на выяснении другой системы, используемой для деградации белков, а именно «протеасомы». В рамках этой исследовательской области Аарон Чехановер, Аврам Гершко и Ирвин Роуз были удостоены Нобелевской премии по химии 2004 года за «открытие убиквитин-опосредованной деградации белка». Протеасома эффективно расщепляет белки один за другим, но этот механизм не объясняет, как клетка избавляется от более крупных белковых комплексов и изношенных органелл. Может ли процесс аутофагии быть ответом, и если да, то каковы были механизмы?

Новаторский эксперимент

Ёсинори Осуми принимал активное участие в различных областях исследований, но после открытия собственной лаборатории в 1988 году он сосредоточил свои усилия на деградации белка в вакуоли , органелле, которая соответствует лизосоме в клетках человека. Клетки дрожжей относительно легко изучать, поэтому их часто используют в качестве модели клеток человека. Они особенно полезны для идентификации генов, которые важны в сложных клеточных путях. Но Осуми столкнулась с серьезной проблемой; дрожжевые клетки малы, и их внутреннюю структуру нелегко различить под микроскопом, поэтому он не был уверен, существует ли вообще аутофагия в этом организме. Осуми рассудил, что если бы ему удалось нарушить процесс деградации в вакуоли, пока был активен процесс аутофагии, то аутофагосомы должны были бы накапливаться внутри вакуоли и становиться видимыми под микроскопом. Поэтому он культивировал мутировавшие дрожжи, лишенные вакуолярных ферментов деградации, и одновременно стимулировал аутофагию, голодая клетки. Результаты были поразительны! В течение нескольких часов вакуоли были заполнены небольшими везикулами, которые не подверглись деградации (рис. 2). Везикулы были аутофагосомами, и эксперимент Осуми доказал, что аутофагия существует в дрожжевых клетках. Но что еще более важно, теперь у него был метод идентификации и характеристики ключевых генов, участвующих в этом процессе. Это был крупный прорыв, и Осуми опубликовала результаты в 1992.

Рисунок 2: У дрожжей (левая панель) большой компартмент, называемый вакуолью, соответствует лизосоме в клетках млекопитающих. Осуми создал дрожжи, лишенные вакуолярных ферментов деградации. Когда эти дрожжевые клетки голодали, в вакуоли быстро накапливались аутофагосомы (средняя панель). Его эксперимент показал, что аутофагия существует у дрожжей. В качестве следующего шага Осуми изучил тысячи мутантов дрожжей (правая панель) и определил 15 генов, необходимых для аутофагии.

Гены аутофагии обнаружены

Теперь Осуми воспользовался преимуществами созданных им штаммов дрожжей, в которых аутофагосомы накапливались во время голодания. Этого накопления не должно происходить, если гены, важные для аутофагии, были инактивированы. Осуми подверг дрожжевые клетки воздействию химического вещества, которое случайным образом внесло мутации во многие гены, а затем вызвал аутофагию. Его стратегия сработала! В течение года после открытия аутофагии у дрожжей Осуми идентифицировал первые гены, необходимые для аутофагии. В его последующей серии элегантных исследований белки, кодируемые этими генами, были функционально охарактеризованы. Результаты показали, что аутофагия контролируется каскадом белков и белковых комплексов, каждый из которых регулирует отдельную стадию инициации и образования аутофагосом (рис. 3).

Рисунок 3: Осуми изучал функцию белков, кодируемых ключевыми генами аутофагии. Он описал, как сигналы стресса инициируют аутофагию и механизм, с помощью которого белки и белковые комплексы способствуют различным стадиям образования аутофагосом.

Аутофагия — важный механизм в наших клетках

После идентификации механизма аутофагии у дрожжей остался ключевой вопрос. Был ли соответствующий механизм управления этим процессом у других организмов? Вскоре стало ясно, что в наших собственных клетках действуют практически идентичные механизмы. Теперь стали доступны исследовательские инструменты, необходимые для изучения важности аутофагии у людей.

Благодаря Осуми и другим, пошедшим по его стопам, мы теперь знаем, что аутофагия контролирует важные физиологические функции, при которых клеточные компоненты должны разрушаться и перерабатываться. Аутофагия может быстро обеспечить топливо для энергии и строительные блоки для обновления клеточных компонентов и, следовательно, необходима для клеточного ответа на голодание и другие виды стресса. После заражения аутофагия может устранить вторгшиеся внутриклеточные бактерии и вирусы. Аутофагия способствует развитию эмбриона и дифференцировке клеток. Клетки также используют аутофагию для устранения поврежденных белков и органелл, механизм контроля качества, который имеет решающее значение для противодействия негативным последствиям старения.

Нарушение аутофагии связывают с болезнью Паркинсона, диабетом 2 типа и другими заболеваниями, возникающими у пожилых людей. Мутации в генах аутофагии могут вызывать генетические заболевания. Нарушения в аутофагическом механизме также связаны с раком. В настоящее время ведутся интенсивные исследования по разработке лекарств, которые могут воздействовать на аутофагию при различных заболеваниях.

Аутофагия известна уже более 50 лет, но ее фундаментальное значение в физиологии и медицине было признано только после исследования Ёсинори Осуми, изменившего парадигму в 19 веке.90-е годы. За свои открытия он удостоен в этом году Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Ключевые публикации

Такэсигэ К., Баба М., Цубои С., Нода Т. и Осуми Ю. (1992). Аутофагия у дрожжей, продемонстрированная с помощью мутантов с дефицитом протеиназы, и условия ее индукции. Журнал клеточной биологии 119, 301-311

Цукада М. и Осуми Ю. (1993). Выделение и характеристика дефектных по аутофагии мутантов Saccharomyces cervisiae . Письма ФЕБС 333, 169-174

Мидзусима Н., Нода Т., Йошимори Т., Танака Ю., Исии Т., Джордж М.Д., Клионски Д.Дж., Осуми М. и Осуми Ю. (1998). Система конъюгации белков необходима для аутофагии. Природа 395, 395-398

Ичимура Ю., Кирисако Т., Такао Т., Сатоми Ю., Симониши Ю., Исихара Н., Мидзусима Н., Танида И., Коминами Э., Осуми М., Нода Т. и Осуми Ю. (2000). Убиквитин-подобная система опосредует липидизацию белков. Природа, 408, 488-492

Ёсинори Осуми родился в 1945 году в Фукуоке, Япония. Он получил докторскую степень. из Токийского университета в 1974 году. Проведя три года в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке, США, он вернулся в Токийский университет, где в 1988 году создал свою исследовательскую группу. С 2009 года он является профессором Токийского технологического института.

Нобелевская ассамблея, состоящая из 50 профессоров Каролинского института, присуждает Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Его Нобелевский комитет оценивает номинации. С 1901 Нобелевская премия присуждена ученым, сделавшим важнейшие открытия на благо человечества.