Есинори осуми голодание: Открытая лекция «Аутофагия и особенности голодания, продлевающего жизнь»

Лечебное голодание

За что дали нобелевскую премию?

Избыточный вес ведет к нарушению физических функций организма. Избыточный вес в 5 раз увеличивает риск сахарного диабета, артериальной гипертензии, сердечно-сосудистых заболеваний.

3 октября 2016 года лауреатом в области медицины и физиологии стал Ёсинори Осуми из Токио. Его открытия проложили путь к пониманию важности аутофагии для множества физиологических процессов. Аутофагия – это процесс утилизации и переработки ненужных частей клетки. Термин переводится с греческого, как «самоедство» или «самопоедание».

Аутофагия начинает работать наиболее интенсивно, когда организм испытывает стресс, например, голодает. В этом случае клетки вырабатывают энергию за счет своих внутренних ресурсов, т.е. из всякого «накопившегося мусора», в том числе из болезнетворных бактерий.

Благодаря аутофагии клетки очищаются от попавших в нее инфекций и от образовавшихся токсинов. Открытие японского ученого свидетельствует – голодание полезно. Голодание предохраняет от преждевременного старения.

Для снижения веса в нашей клинике разработаны диеты для лечебного голодания. Это один из эффективных способов привести себя в форму. Простится с лишними килограммами, чувствуя себя легко и комфортно, поможет диетическое меню, разработанное с учетом ежедневных потребностей вашего организма. Лечебное голодание обеспечивает не только существенную потерю в весе:

5 кг за 2 недели, но и обеспечивает омоложение всех клеток организма!

По вопросам лечебного голодания и составления диетического меню записывайтесь на консультацию к нашему диетологу-гастроэнтерологу Грищенко Светлане Николаевне!

Другие статьи

Как аутофагия может сохранить здоровье и продлить жизнь

• Лорел Айвс
• Корреспондент Би-би-си по вопросам здоровья

6 мая 2018

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.

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

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.

Лечебное голодание, ч.1. Что рассказал Ёсинори Осуми

Вечером 17 января павильон №75 на ВДНХ оказался полон: люди пришли на ассамблею «Здоровая Москва» послушать нобелевского лауреата Ёсинори Осуми, изучавшего механизм аутофагии, то есть переработки клеткой собственных ненужных частей. 

 

Осуми вырастил искусственную дрожжевую культуру, на которой смоделировал ситуацию «голодания» клетки — это позволило определить, какие клеточные образования отвечают за механизм аутофагии. Кроме того, Осуми удалось установить, какие гены отвечают за аутофагию.  

Ценность открытия Осуми огромна. «Самоочистка» клетки является механизмом, с помощью которого она может бороться с вирусами, опасными веществами,  противодействовать старению. Дальнейшее изучение механизма аутофагии позволит создавать новые лекарства от болезней, с лечением и профилактикой которых современная медицина справляется только отчасти.  

Осуми на форуме представили в том числе как эксперта по лечебному голоданию, а тему выступления обозначили как «Аутофагия и особенности голодания, продлевающего жизнь». В течение часа собравшиеся слушали про клеточные мембраны и вакуоли; слушали внимательно, напряженно, и было ощущение, что все ждут, когда же учёный перейдёт к главному. Когда настало время задавать вопросы, у микрофона выстроилась очередь желающих.  

«Через какое время после начала голодания запускается процесс аутофагии?»  

«Какое время голодания эффективнее всего?»  

«При каких условиях голодание приносит пользу?»

На эти и похожие вопросы учёный отвечал почти одно и то же:  

«Не могу утверждать, что голодание и аутофагия связаны, и никогда не утверждал этого. Я не врач! Я исследователь, я изучал дрожжи!»  

В материалах по лечебному голоданию, которые легко найти в интернете, часто упоминается имя Ёсинори Осуми и сделанное им открытие. Но сам учёный утверждает, что со всей уверенностью о связи между голоданием и аутофагией говорить пока нельзя!  

Однако это не означает, что этой связи нет. Возможно, в дальнейшем учёным удастся её установить не только у дрожжей и лабораторных мышей. Оздоровительное голодание — это известный метод альтернативной (то есть не-доказательной) медицины, имеющий почтенную многовековую историю и популярный в наши дни.  

Так всё-таки: работает голодание или нет? Чтобы разобраться в этом вопросе, мы начинаем на «Мотиваторе» серию публикаций о лечебном голодании. В следующих выпусках мы расскажем о «старвинге» в Кремниевой долине (голодают основатель Evernote Фил Либин и биохакер Серж Фаге), о вариантах интервальной диеты (в том числе о методе 5:2), о Ю.С.Николаеве и советской школе лечебного голодания, а также о роли голодания в тренировочном процессе — с комментариями атлетов, тренеров и врачей.  

Если у вас есть опыт лечебного голодания, пожалуйста, поделитесь им в комментариях! 

 

Японский ученый объяснил, как голодание продлевает молодость, и получил Нобелевскую премию за свою работу

В 2016 году японский ученый Есинори Осуми был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за изучение процессов аутофагии у пищевых дрожжей. В ходе исследований было установлено, что периоды голодания положительно сказываются на обновлении клеток и помогают замедлить процессы старения.

Мы в 

AdMe.ru разобрались, в чем суть «самопоедания» клеток и почему работа Есинори является первым серьезным доказательством давно известного «чуда голодания».

1. Клетки могут «поедать» себя сами?

Да. Процесс утилизации и переработки ненужных частей клетки называется аутофагией. Термин, давший название процессу, образован из двух греческих слов, которые вместе переводятся как «самопоедание». С помощью аутофагии клетки избавляются от ненужных органелл, а организм в целом — от погибших или поврежденных клеток; в дальнейшем отработавшие свой срок клетки будут использованы для строительства новых.

С момента открытия этой способности клеток прошло уже более 60 лет, и лишь недавно Есинори Осуми, исследуя аутофагию у пищевых дрожжей, смог определить набор генов, за нее отвечающих. Оказалось, что такие же гены есть не только у дрожжей, но и у большинства живых организмов, в том числе у человека.

2. В чем польза от «самопоедания»?

В целом аутофагия отвечает за способность организма к обновлению, борьбу с инфекциями и вывод токсинов. С нарушениями процессов аутофагии связывают различные заболевания, в том числе рак, диабет II типа и болезнь Альцгеймера. Известно, что при попадании инфекции клетка пытается «переварить» бактерии, используя те же самые механизмы и белки, с помощью которых обновляется сама.

Повлияв на процессы аутофагии в раковых клетках, вероятно, можно добиться того, чтобы организм принимал их за поврежденные и уничтожал собственными силами без использования химиотерапии. Не будет лишним ускорить процессы обновления клеток и у пожилых людей для борьбы с негативными последствиями старения.

3. Как голодание влияет на «самопоедание» клеток?

В периоды отказа от пищи уровень глюкозы в крови падает, а значит, снижается и выработка инсулина, отвечающего за ее транспортировку к тканям. Для организма человека это значит, что поступление питательных веществ прекратилось и необходимо переключиться в 

режим выживания — начинается выработка глюкагона. Основная функция этого гормона — стимуляция аутофагии.

Это защитная реакция организма по переработке «отслуживших свой срок» клеток для получения питательных веществ «изнутри».

4. Знали ли мы об этом раньше?

Положительный эффект от голодания известен давно. В Библии описаны случаи 40-дневного голодания Иисуса и Моисея. В религии древнего Ирана требовалось воздержаться от приемов пищи в течение 50 дней, а современный ислам содержит ограничения на время священного месяца Рамадана.

Геродот писал, что египтяне применяли для систематического оздоровления голодание в течение 3 дней в месяц.

Сократ и Платон, Байрон, Вольтер, Линней, Мильтон, Монтень, Ньютон, Руссо, Лев Толстой — все они также практировали регулярный отказ от пищи.

5. При отказе от еды замедляется метаболизм и теряется мышечная масса?

Действительно, при длительном отказе от еды метаболизм замедляется. В случае отказа от еды в течение 12–72 часов метаболизм, наоборот, ускоряется. Это связано с выработкой стрессового гормона норадреналина, отвечающего за чувство голода.

То же самое верно и для потери мышечной массы. Исследования говорят, что при краткоскрочном голодании для получения энергии из жировой массы повышается уровень гормона роста.

Две другие его функции, анаболическая и антикатаболическая, как раз и призваны не допустить разрушения мышечной массы.

6. Так как все-таки голодать?

Разумеется, очень осторожно. И только после консультации с врачом. В среднем, чтобы сжечь все углеводы, съеденные в течение дня и сохраненные в виде гликогена, необходимо 8–12 часов. Лишь после этого в организме запустятся процессы аутофагии. Это значит, что любое голодание должно длиться не менее 12 часов.

Голоданием свыше 3 дней можно нанести существенный вред организму, ведь во время отказа от еды клетки не получают необходимый набор микроэлементов, что может вызвать ослабление иммунитета и нарушение работы внутренних органов.

7. Какие диеты уже включают в себя периодическое голодание?

Самая знаменитая диета называется просто «5/2». Эту систему питания придумал британский журналист Майкл Мосли, а в 2012 году вышел его фильм, посвященный исследованиям по ограничению калорийности. В рамках диеты 5 дней в неделю питание проходит в обычном режиме, а в течение 2 дней калорийность рациона ограничивается до 500 ккал для женщин и 600 ккал для мужчин, которые необходимо употребить не более чем за 2 приема.

Мартин Берхан, журналист, тренер, бодибилдер, предложил схему питания «16/8», в которой необходимо соблюдать

период голода в течение 16 часов и несколько раз в неделю тренироваться натощак. Похожих принципов придерживается и Ори Хофмеклер в своей диете «20/4», где на прием пищи отводится всего 4 часа. В течение всего остального времени следует ограничиться свежевыжатым соком и перекусами из орехов и сухофруктов.

А что вы думаете по поводу отказа от еды? Можно ли аутофагию считать спасением от всех болезней или это очередная модная привычка?

Мы ни в коем случае не призываем к тому, чтобы пользоваться приведенными методами. Информация предоставлена исключительно в ознакомительных целях.

Иллюстратор Mariya Zavolokina специально для AdMe.ru

как похудеть и защититься от рака

Тренд на интервальное голодание набирает обороты. Его адепты ссылаются на механизм аутофагии, открытый нобелевским лауреатом Ёсинори Осуми. Публикуем отрывок из книги «30 Нобелевских премий. Открытия, изменившие медицину», в котором подробно объясняется, что же такое аутофагия. 

В последние десятилетия Нобелевскую премию по физиологии и медицине редко присуждают одному исследователю, обычно ее получают коллективы увлеченных ученых.

Однако фундаментальные открытия-озарения (а они обычно строятся на основе предыдущих исследований, а также опыта и прозорливости) по-прежнему совершают одиночки.

Более 130 лет назад из уст российского ученого впервые прозвучал выведенный им термин «фагоцитоз». За исследование связи фагоцитоза с иммунитетом Илья Ильич Мечников получил Нобелевскую премию. В середине 1950-х годов другой нобелевский лауреат, бельгийский биохимик Кристиан де Дюв, ввел термин «аутофагия» (от греческих слов αὐτός «сам» и φαγεῖν «есть» — самопоедание). Термин потребовался де Дюву для описания процесса, который он с коллегами обнаружил с помощью электронного микроскопа, а именно — доставку в определенные клеточные отделы различных фрагментов, находящихся как внутри клетки, так и вне ее. Концепция «самопоедания» появилась, когда исследователи впервые заметили, что клетка может уничтожить собственное содержимое, заключив его во фрагмент мембраны и образовав мешковидные пузырьки, которые далее транспортируются для утилизации в клеточную органеллу, — ее ученые назвали лизосомой.

Трудности в изучении аутофагоцитоза заключались в отсутствии экспериментальной модели, на которой можно было бы с помощью увеличительных приборов наблюдать это явление, а также в идентификации генов, отвечавших за этот процесс. В начале 1990-х годов Ёсинори Осуми из Японии провел серию блестящих экспериментов на дрожжевых культурах и показал, что в наших клетках осуществляются аналогичные механизмы. Также он идентифицировал гены, ответственные за этот процесс, и таким образом нашел решение сразу обеих задач. В 2016 году Осуми получил Нобелевскую премию «за открытие механизмов аутофагии».

Одна из важных функций любой живой системы — переваривание и утилизация собственных отходов. В первой половине XX века было известно, что в живой клетке пищеварительную функцию выполняют лизосомы, содеражащие ферменты, которые переваривают белки, углеводы и липиды. Новые наблюдения в 1960-х годах показали, что в лизосомах иногда можно найти большое количество внутриклеточного содержимого и даже целые клеточные органеллы. Дальнейший биохимический и микроскопический анализ выявили новый тип органелл, доставляющих клеточные грузы в лизосому для утилизации. Кристиан де Дюв назвал их аутофагосомами. Как же клетка избавляется от крупных белковых комплексов и изношенных органелл?

Ёсинори Осуми проводил исследования в самых разных областях, но, когда создал в 1988 году собственную лабораторию, сосредоточился на деградации (процесс, обратный синтезу) белка в вакуоле дрожжей — органелле, которая соответствует лизосоме в клетках человека. Осуми столкнулся с серьезной проблемой: дрожжевые клетки малы, а их внутренние структуры трудно различить под микроскопом. Ученый даже не был уверен, происходит ли в них аутофагия. Осуми предположил, что если нарушить процесс деградации в вакуоли, пока там идет активный процесс переваривания, то аутофагосомы должны накопиться в ней и стать видимыми под микроскопом. Поэтому он культивировал мутировавшие дрожжи, не имевшие ферментов для деградации. Культивируя их на бедных питательных средах, Осуми одновременно стимулировал аутофагию. Результаты были поразительными! В течение нескольких часов вакуоли наполнились небольшими пузырьками, которые еще не деградировали. Эти пузырьки были аутофагосомами, а эксперимент Осуми доказал, что аутофагия происходит в клетках дрожжей. В процессе своего формирования ауто фагосома поглощает клеточные отходы — поврежденные протеины и остатки органелл. В итоге она сливается с лизосомой, и ее содержимое, благодаря лизирующим ферментам, распадается до аминокислот. Этот процесс обеспечивает клетки питательными веществами и строительным материалом для обновления.

Но гораздо важнее то, что у ученого теперь был метод выявления и характеристики ключевых генов, участвующих в этом процессе. Во время своей нобелевской лекции Осуми признался: «Я смотрел в микроскоп на вакуоли каждый день по многу часов. Думаю, что в эти годы в наблюдении за клетками дрожжей я провел больше времени, чем кто-либо еще!»

Настойчивые наблюдения привели Осуми к обнаружению генов, ответственных за аутофагию. Вот как это произошло. Осуми искусственно создал штамм дрожжей, в котором аутофагосомы были накоплены в результате недостаточного питания. Осуми обработал дрожжевые клетки препаратом, вызывавшим произвольные мутации во многих генах, а затем инициировал аутофагию. Его стратегия сработала! Уже в год своего открытия он сумел определить первые гены, необходимые для аутофагии. В последующих сериях исследований были определены функциональные характеристики белков, закодированных этими генами. Результаты показали, что аутофагия регулируется каскадом белков и белковых комплексов, каждый из которых управляет отдельными стадиями инициации и развития аутофагосомы.

Благодаря Осуми количество исследований, посвященных аутофагосомам, стало нарастать лавинообразно. Если в 1992 году, когда он сделал открытие, в научных журналах выходило примерно 20 статей на эту тему, то в последующие годы — примерно 5000.

Теперь известно, что аутофагия — это механизм, необходимый нашим клеткам. Он контролирует те важные физиологические функции, при которых клеточные компоненты должны быть разрушены и переработаны. Аутофагия может быстро обеспечить клетку топливом и предоставить строительные блоки для восстановления клеточных компонентов — вот почему она необходима для клетки во время голодания или в других стрессовых ситуациях. В случае заражения аутофагия может устранить вторжение внутриклеточных бактерий и вирусов.

Было открыто, что нарушение процесса аутофагии связано с болезнью Паркинсона, диабетом второго типа и другими расстройствами, которые обусловлены накоплением неутилизированных веществ. Чаще всего эта проблема встречается у пожилых людей.

Мутации в генах, регулирующих аутофагию, могут вызвать генетическое заболевание. Нарушения в механизме аутофагии также ассоциированы с возникновением рака. Все это побудило научно-исследовательские группы к интенсивным разработкам препаратов для лечения различных тяжелых заболеваний. А ключ к этим разработкам дало открытие Ёсинори Осуми.

Когда один из авторов этой книги рассказала о нем на своей страничке в фейсбуке, посыпались вопросы на тему: правда ли, что голодание в течение 16 часов и более способствует не только похудению, но и защите от опухолей и возрастных изменений. Пока можно сказать определенно, что при культивировании клеток на низкопитательных средах значимо увеличивается число аутофагосом — следовательно, усиливается процесс утилизации белковых фрагментов и других «мусорных» частиц в клетках. Предположительно, это действительно может дать положительный эффект.

Отрывок предоставлен для публикации издательством Альпина Нон-фикшн. 

Аутофагия: как наука разрушает мифы о питании?

После того как японский учёный Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию по медицине, про аутофагию заговорили все! А в wellness-индустрии появился новый тренд – фастинг-диета 16/8, известная также как интервальное голодание. Фитнес-тренеры, голливудские звёзды и даже ведущие врачи уже используют принципы аутофагии в питании. Ведь слишком велик соблазн быть не просто стройным, но и здоровым! Как аутофагия связана с естественным похудением и оздоровлением организма?  

 

Опыты Ёсинори Осуми

Говоря словами науки, аутофагия – это процесс переработки клеткой собственных составляющих. Впервые описал бельгийский биохимик Кристиан Де Дюв в 1963 году. Но тогда учёный не знал, является ли эта способность клеток врожденной, какие гены за это отвечают и как запустить процесс. Лишь недавно, в 2016 году японский учёный Ёсинори Осуми смог экспериментально доказать этот процесс, за что и был награждён Нобелевской премией по медицине. Работая с клетками дрожжей, учёный содержал их без дополнительной подпитки – в среде с низким уровнем глюкозы.

Наблюдая за клетками в световой микроскоп, он обнаружил, что при низкокалорийном питании цитоплазма клеток начинает активизироваться, в ней возникает большое количество пузырьков. Как оказалось, при недостатке пищи клетка начинает сама себя переваривать. При этом сначала клетка «съедает» старые и поврежденные структуры – скопления окисленных белков, дефектные митохондрии. В результате клетка обновляется и омолаживается. Однако Осуми также доказал, что, если голодание долго не прекращается, аутофагия может уничтожить клетку.

Как запустить процесс аутофагии?

Хоть организм человека не похож на дрожжи, но наши клетки также способны к аутофагии на генетическом уровне. У людей она запускается при недостатке некоторых аминокислот: лейцина, аргинина, лизина и метионина, которыми богаты продукты животного происхождения. То есть можно смело утверждать, что даже иногда заменяя животные белки растительными, мы способствуем процессу аутофагии, замедляем процессы старения и уменьшаем риски опухолевых и сердечно-сосудистых заболеваний.

С помощью голодания можно заставить клетки голодать, в результате чего они начинают «съедать» сами себя, выбрасывая негодное. Но если постоянно недоедать, то аутофагия не остановится на нужном этапе, что приведет к процессу дегенерации. Поэтому процесс фастинга немыслим без интервального голодания. Самая популярная и доступная схема интервального голодания – 16/8, которая подразумевает 16 часов голодания и 8 для приёма пищи. Например, человек может есть в промежутке между 10 и 18 часами дня, в остальное время пить воду или травяной чай.

Исследователь из Университета Южной Калифорнии Вальтер Лонго много лет занимается изучением голодания. Учёный доказал, что прерывистое голодание способствует улучшению когнитивных функций, повышает чувствительность тканей к инсулину, снижает артериальное давление и частоту сердечных сокращений, задерживает появление опухолей, предотвращает воспалительные заболевания, способствует регенерации клеток крови, стимулирует иммунную систему. Опыты на мышах подтвердили, что прерывистое голодание является профилактикой сахарного диабета, а также опухолевых, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний.

Фастинг – новый подход к питанию

Новые знания об аутофагии противоречат принципам частого дробного питания. Научные исследования на мышах показали, что при равном суточном количестве калорий мышки, которых кормили с интервалом в 12 часов, выигрывали у тех, кто питался часто и дробно. У них улучшался сон и не развивались метаболические заболевания.

Поэтому если вы на работе не успеваете поесть, а садитесь за стол только утром и/или вечером, – это отличная новость, по мнению учёных. Питание с 12-часовыми и более перерывами также запускает процессы аутофагии. При этом режиме питания уменьшается жировая масса тела, но не теряется мышечная, снижается уровень холестерина и глюкозы в крови. 

 

 

По мнению учёных, есть ряд биологически активных веществ, которые способствуют аутофагии:

• Спермидин (грибы, сыр, грейпфрут)
• Кукурбитацин I (горькие огурцы)
• Физалин А (физалис)
• Диосцин (соя)
• Ресвератрол (красный виноград)
• Куркумин (приправа карри)
• Катехин, эпикатехин (зеленый чай, какао)
• 20(S)-протопаноксатриол, магнофлорин (корень женьшеня)
• Гамма-токотриенол (бурый рис)
• Витамин B3 (белое мясо, хлеб, овес, бобовые, ячмень, шампиньоны, арахис, грецкий орех)
• Витамин Д (рыба, кисломолочные продукты)

Говоря о фастинге, нельзя не отметить одну из последних инноваций медицины в сфере естественного оздоровления, похудения и очищения организма – внутривенное введение витаминных коктейлей. Врачи рекомендуют 1-2 раза в год проводить детокс-программу для поддержания нормального функционирования печени, желчевыделительной системы, ЖКТ, почек. Витаминные коктейли «Детокс» и «Слим» входит в топ самых популярных капельниц клиники IVTherapy. Капельницы содержат ряд высокоактивных витаминов, минералов и антиоксидантов, которые способствуют процессам аутофагии.

Как видим, новые научные открытия не сочетаются с общепринятой в современной диетологии нормой «питаться часто и понемногу». Как бы там ни было, но даже классическую фастинг-диету нельзя практиковать без рекомендации врача. Поэтому, дорогие читатели, если вы решили испытать на себе интервальное голодание, делайте это под строгим присмотром своего врача и будьте здоровы!  

03.10.2019

Как правильно питаться на интервальном голодании

Карина Дейнеко, врач-диетолог Клиники диетологии Самойленко

Интервальное голодание — это тренд, который скоро станет классикой. Эта техника уже глубоко укоренилась среди диетологов и адептов здорового питания. Фастинг стал популярным не только среди звезд американского кино, но и среди IT-специалистов Кремниевой долины. Чем же так уникален этот диетологический тренд, объясняет врач Клиники диетологии Самойленко Карина Дейнеко.

Техника интервального голодания основана на исследовании японского молекулярного биолога Йосинори Осуми, который в 2016 году получил Нобелевскую премию за открытие механизмов аутофагии.

Что такое аутофагия?

Аутофагия — это процесс, при котором внутренние компоненты клетки, старые и ненужные, подвергаются деградации, который происходит в результате длительных пауз в питании. Таким образом, клетка запускает механизм самоочищения и избавляется от микробиологических структур и продуктов распада, которые отработали свое. Когда мы голодаем, а клетка имеет малое количество энергии, эти процессы происходят гораздо интенсивнее, а старый белок уничтожается и становится источником энергии для клеток. Чтобы запустить процесс аутофагии, паузы в питании должны продолжаться не менее 16 часов. В это время не разрешаются даже мелкие перекусы. Но этого времени вполне достаточно, чтобы омолаживать клетки и тем самым увеличивать продолжительность жизни организма в целом.

Как питаться на интервальном голодании?

Самая оптимальная схема питания на интервальном голодании — 16/8. 8 в этой формуле — время, когда мы можем принимать пищу, а 16 — промежуток времени для голода.

Свежие новости

Например, прием пищи может быть в 8:00, а последний — в 16:00. Промежуток времени, когда можно употреблять пищу должен припадать на световой день, когда метаболизм и все пищеварительные ферменты находятся на пике своей активности. Не нужно экспериментировать и смещать пищевое окно на вечер, пропуская при этом завтрак. Завтрак — безумно важный прием пищи, от которого зависит то, как будет работать ваш метаболизм в течение дня.

Даже на интервальном голодании очень важно не забывать о правиле экватора и феномене сумо. Что же это за диетологические термины?

Правило экватора

В течение дня набор продуктов, которые мы можем употреблять может существенно меняться. Можно сказать, что наш день условно разделяется линией, чертой под названием «экватор». Он всегда будет в 15:00, независимо от распорядка дня, времени пробуждения, от того, совой ли вы считаете себя или жаворонком. После «экватора» скорость обменных процессов замедляется, прежде всего — метаболизм углеводов.

Это значит, что после 15:00, даже если вы на интервальном голодании, важно исключить все углеводы:

• каши
• сладкое и изделия из муки
• крахмалистые овощи (морковь, свекла, батат, картофель)
• а также продукты, повышающие инсулин: красное мясо, молоко и сладкая молочная продукция (йогурты, сырники, запеканки).

Феномен сумо

Экватор всегда будет в 15:00, независимо от распорядка дня и времени пробуждения. Если до экватора мы имеем три приема пищи, а после экватора — два, вес будет снижаться. Если же после экватора приемов пищи было больше — это не пойдет вам на пользу, даже если вы голодаете. Этот феномен называется в диетологии феноменом сумо.

Аутофагия — это очень простой и бесплатный способ избавляться от всего метаболического хлама в организме. И относительно безопасный. У него практически нет противопоказаний, ведь это доказательная медицина. Исключением могут стать люди с заболеваниями органов пищеварения, камнями в желчном пузыре, при застое желчи, повышенном уровне мочевой кислоты и подагре. Также не рекомендуется беременным женщинам.

Здоровому человеку интервальное голодание пойдет только на пользу. Перед практикой фастинга рекомендуется сдать анализы на показатели: инсулин, лептин (гормон насыщения), соматомедин-с (инсулиноподобный фактор роста), а также сделать УЗИ органов брюшной полости. Это поможет вашему врачу-диетологу понять, как часто вы можете практиковать интервальное голодание — ежедневно или не чаще 1-2 раз в неделю.

 

Пост для здоровья и долголетия: исследование старения клеток, удостоенное Нобелевской премии

Японский клеточный биолог Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию по медицине в 2016 году за исследование того, как клетки перерабатывают и обновляют свое содержимое, процесс, называемый аутофагией. Голодание активирует аутофагию, что помогает замедлить процессы старения и положительно влияет на обновление клеток.

Что такое аутофагия?

Во время голодания клетки расщепляют белки и другие компоненты клетки и используют их для получения энергии.Во время аутофагии клетки уничтожают вирусы и бактерии и избавляются от поврежденных структур. Это процесс, который имеет решающее значение для здоровья, обновления и выживания клеток.

Работа Осуми

Осуми создал совершенно новую область науки, изучая аутофагию дрожжей. Он обнаружил, что гены аутофагии используются высшими организмами, включая человека, и что мутации в этих генах могут вызывать болезни. Животные, растения и одноклеточные организмы полагаются на аутофагию, чтобы противостоять голоду.

Впервые обнаруженные в 1960-х годах, исследования Осуми с конца 1980-х и начала 1990-х годов по сегодняшний день показали, что аутофагия играет важную роль в защите от воспалений и таких заболеваний, как деменция и болезнь Паркинсона. Когда Осуми начал исследовать аутофагию, ежегодно на эту тему публиковалось менее 20 статей; сейчас их более 5000 ежегодно, так как это является предметом различных областей, включая исследования рака и долголетия.

Пост для здоровья

Ученые обнаружили, что голодание от 12+ до 24+ часов вызывает аутофагию и считается одной из причин того, что голодание связано с долголетием.Существует большое количество исследований, которые связывают голодание с улучшенным контролем уровня сахара в крови, уменьшением воспаления, потерей веса и улучшением функции мозга; Исследование Ошуми дает некоторые «как» этому исследованию. Физические упражнения также могут вызывать аутофагию в некоторых клетках, позволяя клеткам начать процесс восстановления и обновления.

«Спорадическое кратковременное голодание, обусловленное религиозными и духовными убеждениями, является общим для многих культур и практикуется на протяжении тысячелетий, но научный анализ последствий ограничения калорийности появился сравнительно недавно.Опубликованные исследования показывают, что мозг избавлен от многих последствий кратковременного ограничения пищи, возможно, потому, что это метаболически привилегированный участок, который, по сравнению с другими органами, защищен от острых эффектов депривации питательных веществ, включая аутофагию. Мы показываем здесь, что это не так: кратковременное ограничение пищи вызывает резкое усиление аутофагии в корковых нейронах и нейронах Пуркинье … Наше наблюдение, что кратковременный период ограничения пищи может вызвать широкую регуляцию аутофагии в нейронах ЦНС, может иметь клиническое значение.Как отмечалось выше, нарушение аутофагии может вызвать нейродегенеративное заболевание, и обратное также может быть верным: усиление аутофагии может иметь нейропротекторный эффект ».

Пост в синих зонах

На протяжении всей истории человечества пост был частью религиозных, духовных и оздоровительных практик. В районе синих зон Икарии долгожители соблюдают около 150 дней религиозного поста в году.

Примечание. Длительное голодание всегда следует проводить под наблюдением врача.Если вы не едите после 19:00 до 7 часов утра следующего дня, тогда это технически 12-часовой пост, и поэтому наш первый прием пищи в день называется «завтраком». Доктор Вальтер Лонго, директор Института долголетия Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, рекомендует большинству людей есть два раза в день, если у них есть проблемы с перееданием. Если кто-то ест последний раз в 16:00. и завтракает на следующий день в 7 утра, тогда это 15-часовой пост.

«По мере расширения исследований аутофагии стало ясно, что это не просто реакция на голод.Он также способствует ряду физиологических функций, таких как подавление раковых клеток и старения, устранение патогенов и очистка внутренних частей клеток. Мы также начали наблюдать небольшой взрыв в исследованиях, демонстрирующих новую функцию с выключением генов, которые вносят вклад в аутофагию. Однако мы еще многого не знаем о механизме аутофагии, и это требует серьезного изучения. Я надеюсь продолжить изучение аутофагии на молекулярном уровне, чтобы разобраться с механизмом.Это моя миссия ».

Процитированные источники:

https://www.nature.com/articles/543S19a

https://www.bbc.com/news/health-44005092

http://www.sciencemag.org/news/2016/10/nobel-honors-discoveries-how-cells-eat-themself

https://www.theguardian.com/science/2016/oct/03/yoshinori-ohsumi-wins-nobel-prize-in-medicine

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3106288/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867411008282

https: // www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5479440/

https://www.nytimes.com/2009/10/06/science/06cell.html?pagewanted=all&_r=1

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22285542

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22258505

Статьи по теме

• За 12 лет, которые я изучал в «Голубых зонах», я встретил десятки…

• Окинава, Япония, имеет один из самых высоких показателей продолжительности жизни в мире.Как…

• На этой редкой видеозаписи буддийских похорон на Окинаве священник входит в погребение…

• [Примечание редактора: во всех регионах синих зон долгожители были частью религиозной общины. «Люди…

Японский ученый объяснил, как голодание продлевает молодость, и получил Нобелевскую премию за свою работу

В 2016 году японский ученый Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование аутофагии в дрожжах.Исследование показало, что короткие периоды голодания положительно влияют на обновление клеток и помогают замедлить процесс старения.

AdMe.ru выяснил, в чем суть исследования Ёсинори.

1. Могут ли клетки «съесть сами себя?»

Да, могут. Процесс утилизации и обновления ненужных частей клеток называется аутофагией. Термин, давший название процессу, образован двумя греческими словами; вместе они означают «самоедание». Аутофагия помогает как клеткам, так и телу избавиться от ненужных органелл — мертвых или поврежденных клеток. Ячейки с истекшим сроком эксплуатации будут использоваться для строительства новых в будущем.

Такая особенность клеток была открыта 60 лет назад. Но только недавно, когда изучал аутофагию у дрожжей , Ёсинори Осуми удалось идентифицировать набор генов, ответственных за это. Оказалось, что такие гены можно найти у многих живых организмов, в том числе и у человека.

2. Каковы преимущества «самостоятельного питания»?

Аутофагия отвечает за обновление тела , борьбу с инфекциями и вывод токсинов.Нарушения в процессе аутофагии связаны с различными заболеваниями, включая рак, диабет II типа и болезнь Альцгеймера. Известно, что инфицированная клетка пытается «переварить» бактерии, используя те же механизмы и белки, которые обычно используются для обновления клеток.

Если бы нам удалось повлиять на процесс аутофагии в раковых клетках, мы могли бы заставить организм думать о них как о поврежденных и уничтожать их собственными силами без химиотерапии. Не помешало бы ускорить обновление клеток у пожилых людей и попытаться замедлить процесс старения.

3. Как голодание влияет на «самоедание» клетки?

Во время голодания уровень глюкозы в крови падает, и, следовательно, производство инсулина, доставляющего глюкозу в ткани организма, замедляется. Для человеческого организма это означает, что поступление питательных веществ прекращается, и он должен перейти в режим выживания , а означает, что начинается производство глюкагона, ключевой функцией которого является стимуляция аутофагии.

Это защитная реакция организма , основанная на использовании отживших клеток для получения питательных веществ изнутри.

4. Знали ли мы об этом раньше?

Положительные эффекты голодания были известны всегда. Библия описывает 40-дневный пост Иисуса и Моисея. В Персии людям приходилось отказываться от еды в течение 50 дней, в то время как современный ислам накладывает ограничения на употребление пищи во время священного месяца Рамадан.

Геродот писал, что египтяне обычно постились 3 дня каждый месяц для систематического восстановления здоровья. Сократ, Платон, Байрон, Вольтер, Линней, Мильтон, Ньютон, Руссо, Лев Толстой — все они регулярно постились.

5. Приводит ли голодание к потере мышечной массы и снижению скорости обмена веществ?

На самом деле, длительное голодание может замедлить скорость метаболизма. В случае 12-72 часов голодания скорость метаболизма фактически увеличивается. Это связано с высвобождением гормона стресса норадреналин , ответственного за чувство голода.

То же правило применяется к потере мышечной массы. Исследования утверждают, что кратковременное голодание приводит к высокому уровню гормона роста , который приносит энергию из жировой ткани.Другие его функции — анаболические и антикатаболические, то есть они предотвращают разрушение мышечной массы.

6. Как правильно поститься?

Будьте осторожны. Делайте это только после того, как поговорите со своим врачом. В среднем вам нужно 8-12 часов, чтобы сжечь все углеводы, потребленные в течение дня и сохраненные в виде гликогена. Только после этого начинается процесс аутофагии. Значит, правильное голодание должно быть не менее 12 часов.

3-дневное голодание может существенно навредить вашему здоровью.За это время клетки не получают необходимых микроэлементов, что может привести к ослаблению иммунной системы и неправильной работе внутренних органов.

7. Какие диеты включают кратковременное голодание?

Самая известная диета называется «5/2». Эту диету изобрел британский журналист Майкл Мосли. В 2012 году вышел фильм, посвященный исследованию ограничителей калорийности. В рамках диеты вы едите обычную пищу 5 дней в неделю, но в течение 2 дней, вам следует снизить потребление калорий с до 500 ккал для женщин и 600 ккал для мужчин.Это количество следует принимать за 2 приема пищи.

Мартин Беркхан, журналист, фитнес-тренер и бодибилдер, предложил альтернативную диету под названием «16/8», при которой вы должны голодать в течение 16 часов и тренироваться натощак несколько раз в неделю. Ори Хофмеклер придерживается той же диеты в своей диете «20/4», когда у человека есть только 4 часа, чтобы съесть пищу. В остальное время можно пить свежий сок и есть орехи и сухофрукты.

Что вы думаете о голодании? Можем ли мы считать аутофагию универсальным спасателем?

Имейте в виду, что перед тем, как приступить к какой-либо диете, необходимо проконсультироваться с врачом. Ни при каких обстоятельствах мы не будем призывать вас использовать любой из описанных выше методов без предварительной консультации со специалистом. Эта информация предоставлена ​​исключительно в информационных целях.

Иллюстратор Мария Заволокина для AdMe.ru

Вам подходит пост?

Пост восходит к очень далекой истории нашей коллективной истории во всем мире. По словам Джин Каллен, диетолога PeaceHealth из Юджина, штат Орегон, в большинстве культур существует своего рода ритуал, связанный с голоданием.

«Фактически, это также заложено в нашей генетике, поскольку она зародилась во времена палеолита или раньше», — отмечает она. «Охотники-собиратели ели, когда им повезло сделать добычу или найти ягоды или другую пищу, растущую на их пути. В те времена они, как правило, ели много, а потом были времена нехватки еды и принудительного поста ».

Некоторые религии также включают пост в ежегодные мероприятия, такие как Великий пост в католической религии и Рамадан в мусульманской религии. «Они, должно быть, увидели мудрость в концепции предоставления телу передышки от постоянного кормления», — говорит она.

Многие врачи функциональной медицины и натуропаты рекомендуют голодание и очищение как способ исцеления и восстановления организма. Некоторые люди постятся как способ похудеть или начать здоровый образ жизни, чтобы помочь им начать худеть или лучше питаться.

Жанна лично испробовала множество очищающих средств на протяжении многих лет, некоторые из которых включали голодание. «Я должна сказать, что чувствовала себя так хорошо в первые выходные голодания, что была в состоянии эйфории и была полна энергии», — говорит она.

Во время поста «может произойти что-то волшебное». Когда еда не поступает, ваше тело сосредотачивается на сжигании жира, чтобы обеспечить топливо, необходимое для поддержания работы сердца, мозга и других органов.

Вызов волшебной аутофагии

В 1950-х годах бельгийский ученый Кристиан де Дюв изучал инсулин и случайно обнаружил в клетках процесс, который он назвал аутофагией.

Другой ученый, в 1983 году Ёсинори Осуми, открыл гены, регулирующие аутофагию.За это открытие в 2016 году он получил Нобелевскую премию.

Согласно открытию, аутофагия происходит во время клеточного стресса, — говорит Жанна. Это механизм, с помощью которого клетки естественным образом поглощают некоторые из своих частей в попытке очистить клетку.

Это, по-видимому, один из полезных побочных эффектов голодания — будь то полное голодание или периодическое голодание.

«Поскольку ваше тело не расходует энергию на расщепление и переваривание пищи, это дает ему возможность производить новые стволовые клетки», — говорит Жанна.Кроме того, ваши существующие клетки начинают выводить токсины и восстанавливать поврежденные ткани.

Во время продолжительного голодания ваши клетки успевают очистить клеточный мусор, накопившийся в организме. «Это отчасти то, что заставляет вас чувствовать себя лучше во время и после голодания», — отмечает она.

Многие люди сообщают, что голодание дает больше энергии, потому что организм не обременен постоянным перевариванием пищи. Это также связано с уборкой в ​​камерах.

Всем ли подходит пост?

Итак, всем ли подходит пост? Нет.Для людей, страдающих определенными заболеваниями или принимающих определенные лекарства, голодание может быть вредным, а для некоторых — даже вредным. Поговорите со своим врачом о своем желании попробовать голодание , прежде чем вы продолжите.

Например, если у вас диабет и вы принимаете лекарства и / или инсулин для лечения своего состояния, вам обязательно стоит обсудить со своим врачом, безопасно ли для вас голодание. Это может потребовать корректировки ваших лекарств или инсулина.Прежде чем попробовать, посоветуйтесь со своим врачом.

Различные способы быстрого старта

Если у вас хорошее общее состояние здоровья, и ваш врач не беспокоит вас, вы можете выбрать, как вам голодать и как долго. Имейте в виду, что есть разные способы поститься.

«Тем, кто впервые соблюдает голодание, я рекомендую начать с однодневного голодания, но не более двух или трех дней», — говорит Жанна. Несмотря ни на что, во время голодания необходимо пить много воды хорошего качества.

Многие люди будут голодать на овощном соке, и это отличный способ поститься, поскольку он дает организму полезные питательные вещества для поддержки процесса голодания. «Если вы предпочитаете такой пост, используйте свежие овощные соки, которые придадут вам немного клетчатки и вкуса», — отмечает Жанна. «Из сельдерея часто добавляют сок, но вы также можете выжимать сок из других овощей, таких как огурцы, шпинат, капуста, салат, и я всегда добавляю небольшое количество яблока или моркови, чтобы сделать его более вкусным».

Некоторые люди предпочтут голодание на воде, потребляя только воду.Пуристы будут пить воду без каких-либо ароматизаторов, но нет ничего плохого в том, чтобы добавить немного свежего аромата с помощью дольки лимона, ломтика огурца или веточки мяты. «Что касается водного голодания, если вы делаете его впервые, я бы ограничилась одним или двумя днями, самое большее, потому что голодание — особенно первое — может быть проблемой», — говорит она. «Если вы сделаете свой первый опыт голодания коротким, это сделает его более позитивным и даст вам понять, не стоит ли вам попробовать голодание еще раз».

Если вы поститесь и вам сложно отвлечься от еды, вот несколько уловок, которые стоит попробовать:

• Выпейте немного воды.Вы даже можете изменить температуру воды.
• Сделайте легкие дела, чтобы отвлечься — позвоните другу, почитайте книгу (это не о приготовлении пищи или еде), поработайте над головоломкой или прогуляйтесь.
• Избегайте источников искушения — мест или занятий, вызывающих муки голода. Держитесь подальше от кухни. Сделайте перерыв от просмотра телевизора или чтения журналов с рекламой, связанной с едой.
• Напомните себе, что пост — это временно; поговорите с собой о том, почему вы поститесь.Обязательно отметьте, как вы себя чувствуете до и после голодания, для справки в будущем.

Прерывистое голодание

Прерывистое голодание — еще один подход, который стал популярным в последнее время. Это легче, чем голодание на воде или соке, и оно может быть не менее полезным, — делится Жанна.

«При прерывистом голодании вы существенно сужаете время приема пищи примерно до восьми-десяти часов». Большинство людей, использующих периодическое голодание, пропускают утренний завтрак, а затем едят два раза в день с одной или двумя закусками в течение короткого промежутка времени для приема пищи в течение дня.

При прерывистом голодании вы можете есть то же количество пищи, которое вы обычно едите, включая нежирный белок, много овощей, полезные жиры, углеводы с высоким содержанием клетчатки и умеренное количество фруктов.

Например, 16-часовой пост будет означать отказ от еды между 8 часами вечера. и полдень следующего дня. Ваше тело естественным образом постится в течение семи-девяти часов, пока вы спите.

Когда вы просыпаетесь, вы выпиваете один или несколько стаканов воды. Ешьте свой первый прием пищи в полдень, а затем в 3 часа дня сделайте небольшой сбалансированный перекус.м., ужин в 18:00. и еще одна закуска в 20:00. Повторите эти шаги еще раз в течение дня или столько раз, сколько считаете нужным.

Начало — и конец — с планом

«Прежде чем вы начнете, хорошо настроить параметры того, чего вы хотите достичь. В зависимости от того, как вы себя чувствуете, вы можете внести дополнительные коррективы, например сократить период голодания или продлить его », — говорит она.

Хотя некоторые аспекты голодания являются индивидуальным выбором, Жанна не рекомендует голодать на воде или овощном соке чаще, чем пару раз в год.И если вы никогда раньше не голодали на воде или соке, не торопитесь и проконсультируйтесь с врачом или диетологом.

Прерывистое голодание можно делать чаще и в течение более длительных периодов, поскольку вы едите нормальное количество пищи — только в более короткие промежутки времени каждый день. Опять же, проконсультируйтесь с врачом, если вы принимаете лекарства, которые могут повлиять на то, как и когда вы едите.

Начните с плана и посмотрите, что произойдет.

• Настройте себя на успех заранее. Перед тем, как начать голодание, не покупайте и не готовьте еду, которая будет постоянно заманивать вас на кухню.
• Попросите свою семью или других членов семьи держать вас подотчетным.
• Изменяйте вещи по мере продвижения, в зависимости от того, как вы себя чувствуете.
• Делайте заметки, чтобы понять, как ваше тело реагирует на голодание. Это также может помочь вам решить, стоит ли вам снова голодать и чего ожидать.

соединение для лечения рака?

Abstract

Рак является ведущей причиной смерти во всем мире, и его заболеваемость постоянно растет.Несмотря на то, что противоопухолевая терапия значительно улучшилась, она все еще имеет ограниченную эффективность в отношении уничтожения опухолей и высокотоксична для здоровых клеток. Таким образом, новые терапевтические стратегии для улучшения химиотерапии, лучевой терапии и таргетной терапии являются важной целью в исследованиях рака. Макроаутофагия (называемая здесь аутофагией) представляет собой консервативный путь лизосомной деградации для внутриклеточного рециклинга макромолекул и очистки поврежденных органелл и неправильно свернутых белков для обеспечения клеточного гомеостаза.Дисфункциональная аутофагия способствует развитию многих заболеваний, в том числе рака. Аутофагия может подавлять или способствовать развитию опухолей в зависимости от стадии развития и типа опухоли, а модуляция аутофагии для лечения рака является интересным терапевтическим подходом, который в настоящее время интенсивно исследуется. Ограничение питания — многообещающий протокол для модуляции аутофагии и повышения эффективности противоопухолевой терапии при одновременной защите нормальных клеток. Здесь будет кратко изложено описание и роль аутофагии в онкогенезе.Кроме того, будут представлены возможности использования голодания в качестве адъювантной терапии для лечения рака, а также молекулярные механизмы, лежащие в основе этого подхода.

Ключевые слова: Апоптоз, аутофагия, голодание, рак, терапия

Аутофагия: определение и механизмы

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2016 года была присуждена Йошинори Осуми за его первоначальное разъяснение морфологических и молекулярных механизмов аутофагии в организме человека. ^{1 , 2} .Аутофагия — это эволюционно консервативный лизосомный катаболический процесс, при котором клетки деградируют и рециркулируют внутриклеточные эндогенные (поврежденные органеллы, неправильно свернутые или мутантные белки и макромолекулы) и экзогенные (вирусы и бактерии) компоненты для поддержания клеточного гомеостаза ^{3 , 4} . Специфика груза и путь доставки к лизосомам различают три основных типа аутофагии. Микроаутофагия включает прямое поглощение груза в инвагинации эндосомальной / лизосомальной мембраны ⁵ .Опосредованная шапероном аутофагия (CMA) рециклирует растворимые белки с открытым аминокислотным мотивом (KFERQ), который распознается белком теплового шока hsc70; эти белки интернализуются путем связывания с лизосомными рецепторами (LAMP-2A) ⁶ . Макроаутофагия (далее именуемая аутофагией) — это процесс, который лучше всего охарактеризован; в этом процессе компоненты цитоплазмы поглощаются везикулами с двойной мембраной, называемыми аутофагосомами, которые впоследствии сливаются с лизосомами с образованием автолизосом, в которых груз разрушается или повторно используется ^{3 , 7} .Продукты разложения включают сахара, нуклеозиды / нуклеотиды, аминокислоты и жирные кислоты, которые могут быть перенаправлены на новые метаболические пути для поддержания клеток. ^{8 — 10} .

Аутофагия происходит на базовых уровнях в физиологических условиях и также может быть усилена в ответ на стрессовые стимулы, такие как гипоксия, недостаточность питания, повреждение ДНК и цитотоксические агенты ^{11 , 12} . Молекулярный аппарат, который опосредует аутофагический процесс, эволюционно консервативен у высших эукариот и регулируется специфическими генами (генами ATG), которые первоначально были охарактеризованы у дрожжей ^{13 , 14} .Каждая стадия контролируется различными белковыми комплексами, регулируемыми активацией или инактивацией нескольких чувствительных к стрессу путей, таких как пути, в которых участвует рапамицин у млекопитающих (mTOR — нутриент), AMP-активируемая протеинкиназа (AMPK — энергия) и индуцируемые гипоксией факторы. (HIFs — стресс) ^{3 , 15} . Что касается инициализации, то активация комплекса ULK1 (ULK1 / 2, Atg13, FIP200 и Atg101) сигнализирует о зарождении аутофагосом под контролем комплекса PI3K III (PI3KIII, Beclin-1, Atg14 / Barkor, Vps15 и Ambra-1), чья активация индуцирует продукцию PIP3 (фосфатидилинозитол 3 фосфат), который, в свою очередь, рекрутирует другие белки Atg с образованием фагофоров ¹⁶ .Впоследствии две ubiquitin-подобные системы конъюгации обеспечивают рекрутирование белков легкой цепи 3 (LC3) ATG12-ATG5 и ассоциированного с микротрубочками белка на фагофор, делая возможным его расширение и закрытие с образованием зрелой аутофагосомы ¹⁷ . Этот процесс приводит к превращению растворимого белка LC3-I посредством конъюгации в фосфатидилэтаноламин с образованием ассоциированной с мембраной формы LC3-II в цитозоле, особенно во внутренней и внешней мембранах аутофагосомы ^{18 , 19} .Кроме того, LC3-II может взаимодействовать с адапторными белками, такими как p62 (также известный как секвестосома-1 / SQSTM1), который направляет доставку груза к аутофагосомам для дальнейшей деградации в лизосомах, последней стадии аутофагии ^{20 , 21} .

В течение последнего десятилетия аутофагия привлекала значительное внимание как потенциальная мишень для фармакологических агентов или диетических вмешательств, которые ингибируют или активируют этот процесс при некоторых расстройствах человека, включая инфекции и воспалительные заболевания ²² , нейродегенерацию ²³ , метаболические и сердечно-сосудистые болезни ²⁴ , ожирение ²⁵ и рак ^{26 , 27} .

Аутофагия и рак

Роль аутофагии при раке сложна, и ее функция может варьироваться в зависимости от нескольких биологических факторов, включая тип опухоли, стадию прогрессирования и генетический ландшафт, а также активацию онкогена и инактивацию супрессора опухоли ^{26 , 28} . Таким образом, аутофагия может быть связана либо с предотвращением туморогенеза, либо с обеспечением адаптации, пролиферации, выживания и метастазирования раковых клеток ^{29 , 30} .Первоначальное указание на то, что аутофагия может играть важную роль в подавлении опухоли, было получено в нескольких исследованиях, посвященных изучению важного гена аутофагии BECN1, который кодирует белок Beclin-1, в различных клеточных моделях. Liang et al. ³¹ продемонстрировали, что BECN1 часто моноаллельно удаляется при раке яичников, груди и яичек. Более того, мыши, несущие аллельную потерю BECN1, имели частичную недостаточность аутофагии и были предрасположены к развитию гепатокарциномы и опухолей легких в пожилом возрасте ^{32 , 33} .Однако BECN1 расположен рядом с хорошо известным геном-супрессором опухоли BRCA1, который обычно удаляется при наследственном раке молочной железы. Эти делеции обычно обширны и влияют на BRCA1 вместе с несколькими другими генами, включая BECN1, что позволяет предположить, что делеция BRCA1, а не делеция BECN1, является драйверной мутацией при раке груди ³⁴ . Однако нарушение аутофагии из-за мозаичной делеции ATG5 вызывает доброкачественные опухоли печени, демонстрируя, что разные ткани по-разному реагируют на нарушение аутофагии ³⁵ .Кроме того, активация онкогенов (например, PI3KCA) и инактивация супрессоров опухолей (например, PTEN и LKB1) связаны с ингибированием аутофагии и туморогенезом ³⁶ . В целом исследования на животных моделях отмечают, что функция аутофагии, подавляющая опухоль, связана с защитой клеток от окислительного стресса, повреждения ДНК, воспаления и накопления дисфункциональных органелл. В совокупности эти явления являются важными факторами, которые могут вызвать нестабильность генома, ведущую к развитию опухоли ^{29 , 37 , 38} .Однако потеря функции генов аутофагии еще не была идентифицирована и продемонстрирована у людей, что вызывает сомнения в отношении значимости аутофагии для инициации опухоли при различных типах рака ²⁶ . Кроме того, аутофагия не является общей мишенью соматических мутаций, что указывает на то, что аутофагия может играть фундаментальную роль в выживании и прогрессировании опухолевых клеток ³⁹ .

После того, как опухоль образовалась, основная функция аутофагии заключается в обеспечении средств борьбы с клеточными стрессорами, включая гипоксию, лишение питательных веществ и факторов роста и повреждающие стимулы, тем самым обеспечивая адаптацию, пролиферацию, выживание и распространение опухоли ⁴⁰ .Аутофагия, разрушая макромолекулы и дефектные органеллы, поставляет метаболиты и активирует функцию митохондрий, поддерживая жизнеспособность опухолевых клеток даже в условиях постоянного стресса ^{11 , 29} . Исследования показали, что аутофагия увеличивается в гипоксических областях солидных опухолей, что способствует выживанию клеток. Подавление аутофагии приводит к интенсивной индукции гибели клеток в этих областях ^{41 , 42} . Более того, опухоли часто имеют мутации или делеции в белке-супрессоре опухоли p 53, который также способствует индукции аутофагии для рециркуляции внутриклеточных компонентов для роста опухоли ⁴³ .Хотя базальная скорость аутофагии обычно низкая в нормальных клетках в физиологических условиях, некоторые опухоли демонстрируют высокий уровень базовой аутофагии, усиливая роль аутофагии для выживания при раке ^{40 , 44} . РАК-трансформированные раковые клетки подвергаются усилению аутофагии для обеспечения метаболических потребностей и поддержания функциональных митохондрий, что, в свою очередь, способствует формированию опухоли ^{45 — 47} . Аутофагия также играет вспомогательную роль в метастазировании, вмешиваясь в компоненты эпителиально-мезенхимального перехода, способствуя распространению опухолевых клеток ³⁰ .Наконец, исследования показали, что аутофагия обычно индуцируется как механизм выживания против противоопухолевого лечения, такого как химиотерапия, лучевая терапия и таргетная терапия, что способствует устойчивости к лечению ^{48 , 49} .

Аутофагия и терапия рака

Поскольку аутофагия может подавлять развитие опухоли или способствовать росту, прогрессированию, инвазии и устойчивости к лечению, исследователи предположили, что модуляция аутофагии может быть новой терапевтической стратегией в лечении некоторых злокачественных новообразований ^{28 , 49 , 50} .

Недавно мы опубликовали обзор аутофагии и рака, в котором говорится о том, что необходимо преодолеть некоторые проблемы, такие как неполное понимание взаимосвязи между аутофагией, резистентностью опухоли и гибелью клеток, а также идентификацию новых мишеней, поддающихся лечению. с целью фармакологического регулирования аутофагии для лечения рака ⁵¹ . Некоторые из этих предложений основаны на текущей литературе и предыдущих исследованиях, опубликованных нашей группой, демонстрирующих, что сочетание различных агентов, таких как селуметиниб и цитарабин, с ингибиторами аутофагии (бафиломицин A1, хлорохин или 3-метиладенин) усиливает активность селуметиниба и цитарабина против колоректального рака. раковые клетки ⁵² и лейкозные клетки ⁵³ соответственно.Аутофагия также наблюдалась в клетках меланомы при лечении препаратами комплекса палладия ⁵⁴ , что указывает на важность изучения взаимосвязи между аутофагией и апоптозом во время разработки новых лекарств. Кроме того, другие исследования продемонстрировали, что ингибирование аутофагии хлорохином в комбинации с сорафенибом на модели in vitro глиобластомы ⁵⁵ и в комбинации с темозоломидом у пациентов с меланомой повышало эффективность противоопухолевого лечения ⁵⁶ .Было также продемонстрировано, что ингибирование аутофагии усиливает ответ на лучевую терапию при раке яичников ⁵⁷ и раке пищевода ⁵⁸ . Эффективность аутофагии в отношении гибели клеток была продемонстрирована на многих других моделях рака, таких как рак груди, лейкемия, рак простаты и миелома ^{48 , 49} . Однако на сегодняшний день клинические испытания не продемонстрировали, что ингибирование аутофагии, связанное с противоопухолевой терапией, обеспечивает надежную терапевтическую пользу пациентам ⁵⁹ .В настоящее время протоколы, направленные на индукцию аутофагии вместо блокады аутофагии, интенсивно исследуются в онкологии ^{28 , 50 , 60} . Тем не менее, ни одно лекарство, лицензированное в настоящее время каким-либо регулирующим органом, не было разработано для модуляции аутофагии, хотя несколько одобренных агентов действительно в некоторой степени модулируют аутофагию ^{61 , 62} .

Как ограничение в питании влияет на аутофагию и терапию рака?

В доклинических исследованиях было показано, что ограничение питания (DR) увеличивает продолжительность жизни и снижает развитие возрастных заболеваний, таких как диабет, рак, нейродегенеративные и сердечно-сосудистые заболевания ⁶³ .DR способствует метаболическим и клеточным изменениям в организмах от прокариот до человека, что позволяет адаптироваться к периодам ограниченной доступности питательных веществ ⁶⁴ . Основные изменения включают снижение уровня глюкозы в крови и передачу сигналов факторов роста, а также активацию путей устойчивости к стрессу, влияющих на рост клеток, энергетический метаболизм и защиту от окислительного стресса, воспаления и гибели клеток ^{64 , 65} . Недостаток питательных веществ также активирует аутофагию в большинстве культивируемых клеток и органов, таких как печень и мышцы, как механизм адаптации к стрессовым условиям ^{11 , 66} .

Исследования показывают, что диетические вмешательства могут снизить заболеваемость опухолями и усилить эффективность химио- и лучевой терапии в различных моделях опухолей, подчеркивая диетические манипуляции как возможное дополнение к стандартным методам лечения рака ^{63 , 65} . Среди множества оцениваемых режимов диеты ограничение калорийности (CR) и голодание — это методы, которые интенсивно исследуются в онкологии ^{63 , 65 , 67} .CR определяется как хроническое снижение суточного потребления калорий на 20-40% без возникновения недоедания и с поддержанием частоты приема пищи ⁶⁸ . Напротив, голодание характеризуется полным лишением пищи, но не воды, с промежуточными периодами нормального приема пищи. В зависимости от продолжительности голодание можно классифицировать как (i) прерывистое голодание (IF — например, альтернативное дневное голодание (≥16 часов) или 48 часов голодания в неделю) или (ii) периодическое голодание (PF — например, минимум 3 дня голодания каждые 2 недели и более) ⁶⁵ .В этой статье мы не рассматриваем исследования CR, которые были рассмотрены в других источниках. ^{63 , 68 , 69} ; вместо этого мы сосредотачиваемся на исследованиях с использованием протоколов IF в качестве адъюванта к лечению рака у животных и людей.

Недавно исследования на моделях in vitro и in vivo показали, что прерывистое голодание улучшает химиотерапевтический ответ на цисплатин, доксорубицин, циклофосфамид ⁷⁰ , оксалиплатин ⁷¹ , сорафениб ^{72 72} гемцитабин ⁷⁴ , этопозид ⁷⁵ , темозоломид ⁷⁶ и ингибиторы тирозинкиназы ⁷⁷ в моделях глиомы, нейробластомы, меланомы, фибросаркомы и рака груди, рака толстой кишки, рака поджелудочной железы, гепатоцеллюлярного рака и рака легких.Было также показано, что IF улучшает радиочувствительность глиомы ⁷⁶ и рака груди ⁷⁸ у мышей. Интересно, что голодание в сочетании с цитотоксическими агентами вызывало дифференциальные реакции в нормальных и раковых клетках, явление, известное как дифференциальная стрессоустойчивость (DSR). Что касается DSR, нормальные клетки отдают приоритет поддерживающим путям и инактивируют передачу сигналов фактора роста, когда питательные вещества отсутствуют. Напротив, раковые клетки из-за активации онкогенов не подавляют пути устойчивости к стрессу, таким образом становясь уязвимыми для цитотоксического лечения ^{70 , 75} .IF, снижая уровни циркулирующей глюкозы, защищал мышей от токсичности доксорубицина и, в частности, способствовал кардиопротекции, частично опосредованной EGFR1-зависимой регуляцией транскрипции предсердного натрийуретического пептида и натрийуретического пептида B-типа в ткани сердца ⁷⁹ . Как продемонстрировали Тинкум и др. ⁸⁰ , IF также способствовал механизмам активации репарации ДНК и сохранял жизнеспособность стволовых клеток тонкого кишечника (SI), а также архитектуру SI и барьерную функцию после воздействия высоких доз этопозида, что позволяет предположить, что голодание может применяться для уменьшения побочных эффектов и токсичности у пациентов проходят химиотерапию.

Хотя результаты сочетания ИФ с противоопухолевыми препаратами обнадеживают, молекулярные механизмы не совсем ясны. Ли и др. ⁸¹ продемонстрировали, что IF (48-часовое голодание) снижает уровни глюкозы и IGF-1 на 60% и 70%, соответственно, на животной модели рака груди. В модели рака толстой кишки IF ингибировал рост опухоли, не вызывая необратимой потери веса, и уменьшал поляризацию M2 ассоциированных с опухолью макрофагов у мышей. In vitro данные показали индукцию аутофагии и подавление CD73 с последующим снижением внеклеточного аденозина и ингибированием поляризации M2 из-за инактивации JAK1 / STAT3 ⁸² .

Когда циклы IF были объединены с химиотерапией, рост опухоли замедлялся, а общая выживаемость увеличивалась в моделях животных с раком груди, меланомой и нейробластомой ⁷⁰ . Данные in vitro показали, что эта терапевтическая комбинация приводит к увеличению фосфорилирования киназ Akt и S6, расщеплению каспазы-3 и индукции апоптоза в раковых клетках, но не в нормальных клетках ⁷⁰ . Другие исследования продемонстрировали, что комбинация IF и оксалиплатина также снижает рост опухоли и поглощение глюкозы in vivo и приводит к понижению аэробного гликолиза с последующим усиленным окислительным фосфорилированием, что приводит к усилению окислительного стресса, снижению синтеза АТФ и гибели клеток на моделях клеток рака толстой кишки. ⁷¹ .Кроме того, наша группа также продемонстрировала, что недостаток питания увеличивает чувствительность клеток меланомы человека как дикого типа, так и клеток меланомы BRAF ^V600E к лечению цисплатином с последующим образованием ROS и митохондриальным возмущением, приводящим к апоптозу без участия аутофагии в процессе гибели клеток ⁸³ . Pietrocola et al. ⁷³ показали, что IF улучшает химиотерапевтический ответ на митоксантрон и оксалиплатин при фибросаркоме мышей, уменьшая рост опухоли у иммунокомпетентных мышей.Эта группа также показала, что нарушение роста опухоли зависит от клеточной иммунной системы, а также от аутофагии; IF + химиотерапия не могла нарушить рост опухоли ни у бестимусных мышей nu / nu, ни у опухолевых клеток после того, как дефицит аутофагии был вызван нокдауном Atg5.

Комбинация ингибиторов IF и тирозинкиназы, таких как эрлотиниб, гефитиниб, лапатиниб, кризотиниб и регорафениб, способствовала устойчивому ингибированию пути MAPK, что приводило к антипролиферативным эффектам на моделях клеток рака груди, колоректального рака и легких, а также к ингибированию роста опухоли в модели in vivo рака легкого ⁷⁷ .Комбинация IF и ингибитора мульти-тирозинкиназы сорафениб проявляла аддитивный эффект в отношении ингибирования пролиферации клеток гепатокарциномы и поглощения глюкозы, а также подавления пути MAPK и экспрессии генов BIRC5, DKK1, TRIB3 и VEGF, которые обычно изменяются при гепатокарциноме. Ячейки ⁷² . При раке поджелудочной железы голодание увеличивает поглощение гемцитабина из-за повышенных уровней его переносчика (hENT1), тем самым усиливая гибель клеток. В модели рака поджелудочной железы с ксенотрансплантатом циклы голодания и лечение гемцитабином вызывали снижение роста опухоли более чем на 40% ⁷⁴ .

Небольшое пилотное исследование с участием 10 пациентов с диагнозом рака груди, простаты, пищевода или легких на поздних стадиях показало, что периоды прерывистого голодания до и после химиотерапии снижают побочные эффекты терапии, о которых сообщают сами пациенты, особенно те, которые связаны с желудочно-кишечной системой. а также слабость и утомляемость. Кроме того, не наблюдалось отрицательного влияния на ответ на химиотерапию или стойкую потерю веса ^{84 , 85} .В другом клиническом испытании комбинация ПФ и химиотерапии на основе платины способствовала патологическому полному или частичному рентгенологическому ответу у большинства пациентов, страдающих различными стадиями и типами опухолей, такими как рак яичников, матки, груди и уротелия. Сообщалось также о снижении повреждения ДНК лейкоцитов, в дополнение к снижению уровней циркулирующего IGF-1 ⁸⁶ . Оба исследования подтвердили возможность применения ИФ у людей и предположили, что комбинирование ИФ с цитотоксическими агентами в клиническом контексте является безопасным и может хорошо переноситься пациентами, хотя этот режим может быть психологически неудобным для некоторых людей ^{84 — 87} .В настоящее время проводятся другие клинические испытания ИФ в сочетании с химиотерапией у онкологических больных; эти испытания кратко изложены в. Результаты этих испытаний будут важны для лучшей оценки клинического потенциала и применения этой новой терапевтической стратегии.

Таблица 1

Завершенные и текущие клинические испытания, изучающие влияние голодания в качестве дополнительной терапии к противораковому лечению.

9066 7 Рак молочной железы

Рак / фаза	Лечение	Результат / статус	Ссылка
Рак молочной железы, гормонорезистентный рак простаты, рецидивный667 Рак простаты	Химиотерапия участников	{«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT01802346», «term_id»: «NCT01802346»}} NCT01802346
Расширенный метастатический рак простаты	Химиотерапия + голодание и диетотерапия	В настоящее время набор участников	{«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT02710721», «term_id»: «NCT02710721»}} NCT02710721
HER2 Negative Рак молочной железы	Химиотерапия + диета, имитирующая голодание	В настоящее время проводится набор участников	{«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT02126449», «term_id»: «NCT02126449»}} NCT02126449
Химиотерапия + кратковременное голодание (IF)	IF, связанный с химиотерапией, хорошо переносился, снижал гематологическую токсичность у HER2-отрицательных пациентов с РМЖ, а также вызывал более быстрое восстановление повреждений ДНК в PBMC (мононуклеарных клетках периферической крови)	{«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT01304251», «term_id»: «NCT01304251»}} NCT01304251 ( 96 )
Гинекологический рак (яичниковый и рак груди)	Химиотерапия + кратковременное голодание	Завершено, результатов нет	{«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT01954836», «term_id»: » NCT01954836 «}} NCT01954836
Рак груди	Химиотерапия + кратковременное голодание	Завершено, результатов нет	{» type «:» клиническое испытание «,» attrs «: {» text «:» NCT02379585 «,» term_id «:» NCT02379585 «}} NCT02379585
Злокачественное новообразование	Кратковременное f состояние до системной химиотерапии	Активный	{«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT01175837», «term_id»: «NCT01175837»}} NCT01175837
Злокачественное новообразование	Химиотерапия + голодание	Завершено, результатов не сообщалось	{«type»: «клиническое испытание», «attrs»: {«text»: «NCT00757094», «term_id»: «NCT00757094»}} NCT00757094

Другой новой фармакологической терапевтической стратегией, которая в настоящее время исследуется для лечения рака, является комбинация миметиков ограничения калорийности (CRM) с цитотоксическими агентами.CRM — это соединения, которые имеют различную химическую структуру и имитируют биохимические и функциональные эффекты CR, такие как активация AMPK и ингибирование mTOR, приводящие к индукции аутофагии, истощению ацетил-КоА и АТФ и снижению утилизации глюкозы без вызывая дискомфорт CR ⁸⁸ . Несколько исследований продемонстрировали подавляющее опухоль эффекты агентов CRM, например, 2-дезоксиглюкозы ⁸⁹ , метформин ^{90 , 91} , ингибиторы mTOR ⁹² , ресвератрол ^{73 , 93} , гидроксицитрат ⁷³ , спермидин ^{73 , 94} и природные соединения, такие как куркумин ⁹⁵ , в сочетании с противоопухолевым лечением на различных моделях рака.Возможные связи между голоданием и потенцированием противоопухолевой терапии в опухолевых клетках суммированы в.

Предполагаемые молекулярные механизмы, индуцируемые голоданием и противоопухолевым лечением, способствующие внутриклеточным изменениям и индукции аутофагии в опухолевых клетках. I) Пост может противодействовать эффекту Варбурга (расщепление глюкозы за счет гликолиза даже в присутствии кислорода), способствуя окислительному фосфорилированию в опухолевых клетках и приводя к увеличению производства ROS и снижению уровней лактата и, возможно, АТФ.Увеличение соотношения АДФ / АТФ может активировать путь AMPK, что приводит к индукции аутофагии. Более того, длительная стрессовая среда может привести к индукции гибели клеток. II) Некоторые опухоли содержат мутации, которые способствуют гиперактивации пути MAPK, что способствует росту, выживанию и пролиферации опухолевых клеток. Терапия, направленная на этот путь, а также голодание, может привести к подавлению этого пути наряду со снижением активации AKT и mTOR, что приводит к индукции аутофагии и гибели клеток.III) Кроме того, голодание усиливает пагубные эффекты химиотерапии, такие как повреждение ДНК, тем самым активируя механизм гибели клеток, дерегулируя про- и антиапоптотические белки и вызывая митохондриальные изменения и активацию каспаз, что, в свою очередь, приводит к апоптозу.

В этом обзоре мы осветили концепции аутофагии, особенно в отношении онкогенеза, а также потенциал аутофагии как терапевтической мишени при лечении различных злокачественных новообразований.Мы также указали на возможность использования диетических манипуляций в качестве модулятора аутофагии, а также на экономически эффективное вмешательство для увеличения терапевтического ответа в сложной онкологической сфере. Кроме того, голодание может защитить нормальные клетки от токсичности противоопухолевых агентов, уменьшая побочные эффекты у пациентов и увеличивая пагубные эффекты химиотерапии, лучевой терапии и таргетной терапии на опухолевые клетки. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять молекулярные механизмы, вызываемые голоданием, с целью определить контекст, в котором голодание может быть полезным в качестве дополнения к лечению рака.Более того, дальнейшие знания могут также привести к разработке новых фармакологических протоколов, которые воспроизводят эффекты, аналогичные эффектам голодания, и более подходят для различных онкологических пациентов.

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

2016-10-03

Нобелевская ассамблея Каролинского института сегодня решила присудить

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2016 г.

С

по

Ёсинори Осуми

за открытие механизмов аутофагии

Сводка

Нобелевский лауреат этого года открыл и объяснил механизмы, лежащие в основе аутофагии , фундаментального процесса разложения 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 собственное содержимое, заключая его в мембраны, образуя мешкообразные пузырьки, которые транспортируются в отсек рециркуляции, называемый лизосомой , для деградации. Трудности в изучении этого феномена означали, что мало что было известно, пока в серии блестящих экспериментов в начале 1990-х Ёсинори Осуми не использовал пекарские дрожжи для идентификации генов, необходимых для аутофагии.Затем он продолжил выяснение основных механизмов аутофагии у дрожжей и показал, что аналогичные сложные механизмы используются в наших клетках.

Открытия Осуми привели к новой парадигме в нашем понимании 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 заболевание, а аутофагический процесс участвует в нескольких состояниях, включая рак и неврологические заболевания.

Деградация — центральная функция всех живых клеток

В середине 1950-х годов ученые наблюдали новый специализированный клеточный компартмент, названный органеллой , содержащий ферменты, переваривающие белки, углеводы и липиды. Этот специализированный отсек 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 1974 году 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, у клетки, по-видимому, была стратегия доставки большого груза 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 лизосомы, ввел термин аутофагия, «самопоедание», чтобы описать этот процесс.Новые везикулы были названы аутофагосомами .

Рис. 1: Наши клетки имеют разные специализированные отсеки. Лизосомы составляют один такой компартмент и содержат ферменты для переваривания клеточного содержимого. Внутри клетки был обнаружен новый тип пузырьков, называемых аутофагосомами. По мере того, как аутофагосома формируется, она поглощает клеточное содержимое, такое как поврежденные белки и органеллы. Наконец, он сливается с лизосомой, где содержимое распадается 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 разложения белков, а именно «протеасомы». В этой области исследований Аарон Цехановер, Аврам Хершко и Ирвин Роуз были удостоены Нобелевской премии по химии 2004 года за «открытие убиквитин-опосредованной деградации белка». Протеасома эффективно разрушает 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 активно участвовал в различных областях исследований, но, открыв свою собственную лабораторию в 1988 году, он сосредоточил свои усилия на деградации белка в вакуоли , органелле, которая соответствует лизосомам в клетках человека.Клетки дрожжей относительно легко изучать, и поэтому они часто используются в качестве модели клеток человека. Они особенно полезны для идентификации генов, которые важны в сложных клеточных путях. Но Осуми столкнулся с серьезной проблемой; дрожжевые клетки маленькие, и их внутренние структуры нелегко различить под микроскопом, поэтому он не был уверен, существует ли аутофагия вообще в этом организме. Осуми рассудил, что если он сможет нарушить процесс деградации в вакуоли во время процесса аутофагии, то аутофагосомы должны накапливаться в вакуоли и становиться видимыми под микроскопом.Поэтому он культивировал мутировавшие дрожжи, лишенные ферментов деградации вакуолей, и одновременно стимулировал аутофагию, голодая клетки. Результаты были поразительными! В течение нескольких часов вакуоли были заполнены небольшими пузырьками, которые не разрушились (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 большой прорыв, и Осуми опубликовал результаты в 1992 году.

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

Обнаружены гены аутофагии

Осуми теперь 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 подвергал дрожжевые клетки воздействию химического вещества, которое произвольно вводило мутации во многие гены, а затем вызвал аутофагию. Его стратегия сработала! Через год 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 стрессовые сигналы запускают аутофагию, а также механизм, с помощью которого белки и белковые комплексы способствуют определенным 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 выяснилось, что в наших собственных клетках действуют практически идентичные механизмы.Инструменты исследования, необходимые для изучения важности аутофагии у людей, теперь доступны.

Благодаря Осуми и другим, идущим по его стопам, мы теперь знаем, что аутофагия контролирует важные физиологические функции, в которых клеточные компоненты должны быть разрушены и переработаны. Аутофагия может быстро обеспечить топливом для энергии и строительных блоков для обновления клеточных компонентов и, следовательно, имеет важное значение 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 — механизма контроля качества, который имеет решающее значение для противодействия негативным последствиям старения.

Нарушение аутофагии связывают с болезнью Паркинсона, диабетом 2 типа и другими расстройствами, которые проявляются 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, которое изменило парадигму в 1990-х годах. За свои открытия он получил в этом году Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Ключевые публикации

Такешиге, К., Баба, М., Цубои, С., Нода, Т. и Осуми, Ю. (1992). Аутофагия у дрожжей продемонстрирована с мутантами с дефицитом протеиназы и условиями для ее индукции.Журнал клеточной биологии 119, 301-311

Цукада М. и Осуми Ю. (1993). Выделение и характеристика мутантов с дефектом аутофагии Saccharomyces cervisiae . Письма FEBS 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, необходимая для аутофагии. Природа 395, 395-398

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

Ёсинори Осуми родился в 1945 году в Фукуоке, Япония. Он получил степень доктора философии. окончил Токийский университет в 1974 году. Проведя три года в Университете Рокфеллера, Нью-Йорк, США, он вернулся в Токийский университет, где в 1988 году основал 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 года Нобелевская премия присуждается ученым, сделавшим важнейшие открытия на благо человечества.

Nobel Prize® — зарегистрированная торговая марка Нобелевского фонда

Для цитирования этого раздела
MLA style: Пресс-релиз. NobelPrize.org.Nobel Media AB 2021. Сб. 5 июня 2021 г.

Вернуться наверх Вернуться к началу Возвращает пользователей к началу страницы.

Голодание и аутофагия — диетолог

Йошинори Осуми

В 2016 году Нобелевская ассамблея Каролинского института присудила Нобелевскую премию по физиологии и медицине Йошинори Осуми за открытие механизмов аутофагии.

Но что такое аутофагия? Слово происходит от греческого авто (самость) и фагеин (есть).Таким образом, это слово буквально означает есть себя. По сути, это механизм избавления организма от всех сломанных, старых клеточных механизмов (органелл, белков и клеточных мембран), когда для его поддержания больше не хватает энергии. Это регулируемый, упорядоченный процесс разложения и переработки клеточных компонентов.

Существует аналогичный, более известный процесс, называемый апоптозом, также известный как запрограммированная смерть клетки. Клетки после определенного числа делений запрограммированы на смерть. Хотя поначалу это может показаться жутким, осознайте, что этот процесс необходим для поддержания хорошего здоровья.Например, предположим, что у вас есть машина. Вы любите эту машину. В нем остались прекрасные воспоминания. Вы любите кататься на нем.

Но через несколько лет он начинает выглядеть побитым. Еще через несколько секунд все выглядит не так хорошо. Обслуживание автомобиля обходится вам в тысячи долларов каждый год. Он все время ломается. Лучше оставить его при себе, когда это не что иное, как кусок хлама? Очевидно нет. Так что вы избавитесь от этого и купите шикарную новую машину.

То же самое происходит в теле.Клетки стареют и ломаются. Лучше, если они будут запрограммированы на смерть, когда их полезная жизнь закончится. Звучит очень жестоко, но такова жизнь. Это процесс апоптоза, при котором клеткам предопределено умирать через определенное время. Это как аренда машины. По прошествии определенного времени вы избавляетесь от машины, независимо от того, работает она или нет. Тогда вы получите новую машину. Вам не нужно беспокоиться о том, что он сломается в самый неподходящий момент.

Аутофагия — замена старых частей клетки

Тот же процесс происходит и на субклеточном уровне.Необязательно заменять всю машину. Иногда вам просто нужно заменить батарею, выбросить старую и получить новую. Так же бывает и в камерах. Вместо того, чтобы убить всю клетку (апоптоз), вы хотите заменить только некоторые части клетки. Это процесс аутофагии, при котором субклеточные органеллы разрушаются и создаются новые, чтобы заменить их. Старые клеточные мембраны, органеллы и другой клеточный мусор можно удалить. Это делается путем отправки его в лизосому, которая представляет собой специализированную органеллу, содержащую ферменты для разложения белков.

Аутофагия была впервые описана в 1962 году, когда исследователи отметили увеличение количества лизосом (той части клетки, которая разрушает материал) в клетках печени крысы после введения глюкагона. Нобелевский лауреат Кристиан де Дюв ввел термин аутофагия. Поврежденные субклеточные части и неиспользованные белки помечаются для разрушения, а затем отправляются в лизосомы для завершения работы.

Одним из ключевых регуляторов аутофагии является киназа, называемая мишенью рапамицина у млекопитающих (mTOR).Когда mTOR активирован, он подавляет аутофагию, а когда бездействует, он способствует ей.

Что активирует аутофагию?

Недостаток питательных веществ — ключевой активатор аутофагии. Помните, что глюкагон — это своего рода гормон, противоположный инсулину. Это похоже на игру, в которую мы играли в детстве — «противоположный день». Если уровень инсулина повышается, глюкагон понижается. Если инсулин снижается, глюкагон повышается. Когда мы едим, уровень инсулина повышается, а глюкагон снижается. Когда мы не едим (быстро), инсулин снижается, а глюкагон повышается.Это увеличение глюкагона стимулирует процесс аутофагии. Фактически, голодание (повышает уровень глюкагона) обеспечивает самый большой из известных стимулов для аутофагии.

Пост на самом деле гораздо полезнее, чем просто стимуляция аутофагии. Это делает две хорошие вещи. Стимулируя аутофагию, мы очищаем все наши старые, ненужные белки и клеточные части. В то же время голодание также стимулирует гормон роста, который говорит нашему организму начать производить новые шикарные части тела. Мы действительно полностью обновляем наш организм.

Вам нужно избавиться от старого, прежде чем вы сможете вставить новое. Подумайте о ремонте кухни. Если у вас есть старые салатно-зеленые шкафы в стиле 1970-х годов, вам нужно выбросить их, прежде чем устанавливать новые. Таким образом, процесс разрушения (удаления) так же важен, как и процесс создания. Если бы вы просто попытались поставить новые шкафы, не вынимая старые, это не выглядело бы так уж жарко. Таким образом, голодание может в некотором смысле обратить вспять процесс старения, избавившись от старого клеточного мусора и заменив его новыми.

Высоко контролируемый процесс

Аутофагия — это строго регулируемый процесс. Если он выйдет из-под контроля, это будет вредно, поэтому его нужно тщательно контролировать. В клетках млекопитающих полное истощение аминокислот является сильным сигналом для аутофагии, но роль отдельных аминокислот более вариабельна. Однако уровни аминокислот в плазме мало различаются. Считается, что аминокислотные сигналы и сигналы фактора роста / инсулина сходятся в пути mTOR, который иногда называют главным регулятором передачи сигналов питательных веществ.

Итак, во время аутофагии старые клеточные компоненты распадаются на составляющие аминокислоты (строительные блоки белков). Что происходит с этими аминокислотами? На ранних стадиях голодания уровень аминокислот начинает повышаться. Считается, что эти аминокислоты, полученные в результате аутофагии, доставляются в печень для глюконеогенеза. Они также могут расщепляться на глюкозу через цикл трикарбоновых кислот (ТСА). Третья потенциальная судьба аминокислот — включение в новые белки.

Последствия накопления повсюду старых ненужных белков можно увидеть в двух основных состояниях — болезнь Альцгеймера (БА) и рак. Болезнь Альцгеймера связана с накоплением аномального белка — бета-амилоида или тау-белка, который склеивает мозговую систему. Хотя у нас пока нет доказательств этого в клинических испытаниях, логично предположить, что такой процесс, как аутофагия, способный удалять старый белок, может предотвратить развитие БА.

Что отключает аутофагию? Принимать пищу.Глюкоза, инсулин (или пониженный уровень глюкагона) и белки отключают этот процесс самоочистки. И это не займет много времени. Даже небольшое количество аминокислоты (лейцин) может остановить аутофагию при простуде. Таким образом, этот процесс аутофагии уникален для голодания — чего нет при простом ограничении калорийности или диете.

Тут, конечно, баланс. Вы заболеете не только из-за слишком большого количества аутофагии, Это возвращает нас к естественному циклу жизни — пиршеству и посту. Не соблюдение постоянной диеты.Это обеспечивает рост клеток во время еды и очищение клеток во время голодания — баланс. Жизнь — это баланс.

—
Джейсон Фанг

Наука прерывистого голодания

Во время голодания организм использует накопленные жиры для получения энергии. Фото: iStock by Getty Images

Прерывистое голодание (IF) — это не столько диета, сколько стиль питания. Люди, принимающие периодическое голодание, ждут от 12 до 48 часов между приемами пищи, чтобы привести организм в состояние голодания.На протяжении всей истории у нас всегда были периоды пира и голода. Наши органы настроены на выполнение определенной работы в каждом штате. В нашей нынешней культуре питания, состоящей из трех порций еды в день, круглосуточных продуктовых магазинах и службах доставки еды, мы все время проводим в состоянии изобилия питательных клеток; у наших тел никогда не будет шанса перезагрузиться.

Говоря языком сотовой связи, клетка может пойти двумя путями: сыт или голодание. На питаемой дороге клетки находятся в периоде накопления и накопления. Они получают глюкозу и питательные вещества, используя то, что им нужно, а остальное накапливают.Высокий уровень инсулина и глюкозы. Избыток откладывается на потом: организм накапливает всю лишнюю глюкозу в виде гликогена. Гликоген — это запасенная форма углеводов, скрытая в тканях и печени.

Во время голодания организм использует накопленные жиры и углеводы для получения энергии. Он использует гликоген в процессе, называемом гликолизом, а затем потребляет накопленный жир в процессе, называемом кетозом. Хотя глюкоза является предпочтительным источником топлива для организма, организм довольно быстро адаптируется к переходу от использования хранимой глюкозы к использованию кетоновых тел (или жиров) для получения энергии.

При кетозе организм может вступить в процесс рециркуляции клеток, называемый аутофагией. Этот процесс уникален для голодного состояния. Аутофагия, греческое слово, означающее «самопоедание», — это способ организма очистить и удалить поврежденные клетки. Это может инициировать молекулярные изменения в организме, улучшающие восстановление клеток и экспрессию генов. По словам зарегистрированного диетолога Фелиции Стулер, аутофагия является критическим клеточным процессом для правильного функционирования иммунной системы и, возможно, долголетия.В 2016 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена клеточному биологу Йошинори Осуми за его работу по выявлению и наблюдению этого необычного клеточного феномена.

Здесь следует отметить, что IF, хотя и очень полезен для вашего тела, не следует доводить до крайностей. Хотя кетоз может запускать клеточную очистку, он также может вызывать гибель клеток, если происходит в течение длительных периодов времени. Ключ к правильному IF — это соблюдение периодов голодания с потреблением цельных продуктов, богатых питательными веществами.

Есть четыре стиля IF:

16-8: Базовый уровень голодания — 12 часов голодания (включая сон) с последующим периодом приема пищи продолжительностью 12 часов. Это не означает, что нужно есть 12 часов подряд!
Это относится к поддержанию нормальной диеты в течение 12 часов, когда прием пищи разрешен. Рекомендуется работать до 16-часового периода голодания с восьмичасовым окном приема пищи, так как это позволяет дольше находиться в состоянии кетоза.

5 и 2: Этот тип прерывистого голодания подразумевает соблюдение нормальной диеты без определенных периодов голодания в течение пяти дней, а затем два дня в неделю, потребляющие только 500 калорий в день.

Воин: Голодание только с водой в течение 24 часов, один день в неделю.

Имитация 5-дневного голодания: Эта диета ограничивает углеводы и белки, которые могут быть превращены в глюкозу, и ориентирована на низкий уровень продуктов на основе жиров в течение пяти дней.