УДК 611/612

Аутофагия: молекулярные механизмы, патогенетические и терапевтические воздействия

Бланарь Денис Саратович – студент Государственного университета медицины и фармакологии им. Николая Тестемицану, г. Кишенев, Республика Молдова

Научный руководитель Протопоп Светлана Саввовна – доктор медицинских наук, доцент Государственного университета медицины и фармакологии им. Николая Тестемицану, г. Кишенев, Республика Молдова

Аннотация:

Цель: Выяснение молекулярного субстрата и патобиохимических механизмов вовлечения аутофагии в патогенез метаболических, сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и онкологических заболеваний для нового терапевтического подхода к этим патологиям.

Методы: Метод исследования, с помощью которого были выявлены аспекты изучаемой тематики, был аналитическим. Было проанализировано и синтезировано 125 недавних открытий и исследований аутофагии и участия функций аутофагии в патологических и терапевтических процессах. Для выбора библиографических источников мы использовали базу данных PUBMED, SCIENCEDIRECT, KARGER и GOOGLESCHOLAR в 2021-2023 годах, используя ключевые слова "аутофагия”, “аутофагия и онкогенез”, “аутофагия как терапевтическая мишень”, “аутофагия при сердечно-сосудистых заболеваниях”, “аутофагия и нейродегенерация”, "аутофагия и ожирение" и т. д.

Критериями, лежащими в основе включения или исключения библиографических источников, являются: актуальность публикаций, проанализированная тема и актуальность представленной информации. В данной теме я использовал только источники, написанные на английском и румынском языках. Вся информация анализируется только из публикаций научных журналов.

Результаты: Человеческое тело содержит триллионы клеток. Со временем в наших тканях накапливаются различные мертвые органеллы, поврежденные белки и окисленные частицы, что мешает правильному функционированию организма. Это ускоряет старение и последствия возрастных заболеваний.

Ключевые слова: "аутофагия”, “аутофагия и онкогенез”, “аутофагия как терапевтическая мишень”, “аутофагия при сердечно-сосудистых заболеваниях”, “аутофагия и нейродегенерация”, “аутофагия и ожирение”.

Keywords: "autophagy", "autophagy and oncogenesis", "autophagy as a therapeutic target", "autophagy in cardiovascular diseases", "autophagy and neurodegeneration", "autophagy and obesity".

Введение

Для функционирования на протяжении всей нашей жизни организм разработал уникальный метод очистки дефектных частиц и естественной защиты от болезней-аутофагии. Этот механизм регенерации клеток необходим для общего состояния здоровья. Например,дисфункция аутофагии была связана с несколькими нейродегенеративными, сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями.

Аутофагия – это регулируемый процесс, при котором клетки разрушают свои дисфункциональные или чужеродные компоненты. Это позволяет аутофагии регулировать баланс внутриклеточного белкового состава, предотвращать накопление токсичных отходов, поддерживать функцию органелл, устранять вторгающиеся патогены и поддерживать клетки в периоды низкого энергопотребления из-за недоедания.

Открытие новых механизмов в клетках объясняет возникновение многих патологических состояний. Аутофагия, как физиологический защитный процесс, является фундаментальной основой функционального организма. Это важно при изучении возможных эффектов на регуляцию аутофагии.

Научное значение понимания аутофагии подчеркивается тем фактом, что японский ученый Есинори Осуми был удостоен Нобелевской премии в 2016 году за открытие механизма аутофагии.

Исходя из этих функций аутофагии и ее важности в функционировании нашего тела, мы разработали научную работу “ Аутофагия: молекулярные механизмы, патогенетические и терапевтические воздействия”. Здесь мы рассмотрели основы механизма аутофагии, выявили особенности связи между механизмами аутофагии, последствия аутофагии в возникновении патологических процессов и возможное участие аутофагии в качестве терапевтической мишени.

Мы изучили уровень участия аутофагии в онкогенезе. Мы обнаружили, что аутофагия играет двойную роль в онкогенезе, выступая в качестве защитного фактора, а также фактора прогрессирования рака.

В этой статье мы описали функцию аутофагии в патогенезе метаболических заболеваний, таких как ожирение, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания. Эти заболевания являются основными причинами смертности и инвалидности и являются предметом исследований для изучения причин их развития.

Несмотря на многочисленные исследования, которые уже проводились по участию аутофагии в регуляции функций организма, были обнаружены различные уровни влияния аутофагии. Эти уровни указывают на возможность поиска новых терапевтических и профилактических методов для метаболических заболеваний.

Физические упражнения и ограничение калорий играют важную роль в активации аутофагии. Эти возможности показывают, что здоровый образ жизни и сбалансированное питание важны для поддержания тела в тонусе.

До сих пор проводились многочисленные исследования механизмов аутофагии, но противоречивые результаты и данные, полученные на сегодняшний день, а также некоторые из неразрешенных механизмов, требуют дальнейшего изучения. Тем не менее, существует также достаточно достоверной информации и данных, которые были рассмотрены и подтверждены в доклинических и клинических исследованиях и которые уже могут быть использованы для индивидуализации эффективных диет у пациентов с метаболическими заболеваниями.

Выводы

1. Аутофагия обеспечивает очистку клетки от поврежденных белков, что необходимо для выживания клеток, и нарушение этого процесса может привести к экспансии аномальных клеток или гибели клеток, что является причиной нескольких заболеваний.
2. Участие аутофагии в онкогенезе, нейродегенеративных заболеваниях, сердечно-сосудистых заболеваниях и ожирении позволяет нам изменить точку зрения на этиопатогенез этих патологий.
3. Поведенческая и фармакологическая модуляция аутофагии открывает новые профилактические и терапевтические перспективы, составляющие будущий подход к общественному здравоохранению.

В настоящее время наука развивается очень интенсивно. При разработке методов исследования на микро молекулярном уровне появились исследования, связанные с патофизиологическими процессами на клеточном уровне. Научный мир каждый день открывает для себя различные процессы, которые участвуют в физиологическом функционировании организма.

Процесс аутофагии изучается с 60-х годов, когда было обнаружено, что клетки способны разрушать свои собственные элементы, заключая их в мембранный мешок, называемый лизосомой. За открытие и описание лизосомы бельгийский исследователь Кристиан де Дюв получил Нобелевскую премию в 1974 году. Дальнейшие исследования 1988 года были продолжены японским ученым Есинори Осуми. Ему удалось идентифицировать ключевые гены, которые участвуют в механизме аутофагии, и идентифицировать белки, кодирующие эти гены. Он провел исследование пекарских дрожжей, исследуя их в среде с низким содержанием глюкозы через микроскоп. В 2016 году Есинори Осуми был удостоен Нобелевской премии за исследования процесса регенерации клеток – аутофагии. Он обнаружил, что низкокалорийная диета приводит к образованию везикул, таким образом активируется процесс аутофагии. Есинори Осуми обнаружил, что поврежденные и старые структуры изначально перевариваются, благодаря этому механизму клетка избавляется от ненужных элементов и омолаживает. Если процесс будет остановлен вовремя, клетка останется в обновленном состоянии. Если аутофагия продолжится, здоровые структуры будут съедены, и клетка умрет.

Аутофагия – это процесс саморазрушения, который важен для уравновешивания источников энергии в критические моменты развития и в ответ на стресс недоедания. Аутофагия также играет вспомогательную роль в удалении неправильно свернутых или агрегированных белков, очищении поврежденных органелл, таких как митохондрии, эндоплазматический ретикулум и пероксисомы, а также в устранении внутриклеточных патогенов.

Для правильного функционирования аутофагии необходим баланс между образованием аутофагосом и их деградацией в лизосомах. Нарушение аутофагии нарушает клеточный гомеостаз и способствует развитию различных заболеваний. Аутофагия участвует в этиопатогенезе многих заболеваний организма, таких как метаболические, сердечно-сосудистые, нейродегенеративные и онкологические заболевания.

Таким образом, изучение механизмов регуляции аутофагии необходимо для выяснения причин многих заболеваний и возможных методов лечения.

Список литературы

1. Aaron D. Gitler, Paraminder Dhillon, James Shorter. Neurodegenerative disease: models, mechanisms, and a new hope. În: Disease models and mechanisms. 2017, nr. 10, pp. 499–502.
2. Akiko Kuma, Masahiko Hatano, Makoto Matsui, Akitsugu Yamamoto, Haruaki Nakaya, Tamotsu Yoshimori, Yoshinori Ohsumi, Takeshi Tokuhisa & Noboru Mizushima. The role of autophagy during the early neonatal starvation period. În: Nature. 2004, nr. 432, pp. 1032–1036.
3. Alena Michalicova, Petra Majerova, Andrej Kovac. Tau Protein and Its Role in Blood–Brain Barrier Dysfunction. În: Frontiers in Molecular Neuroscience. 2020, vol 13. https://doi.org/10.3389/fnmol.2020.570045
4. Karampa D., Goussia A.C., Glantzounis G.K., Mastoridou E.M., Anastasopoulos N.-A. T., Charchanti A.V. The Role of Macroautophagy and Chaperone-Mediated Autophagy in the Pathogenesis and Management of Hepatocellular Carcinoma. În: Cancers. 2022, nr.3, pp 750-780.
5. Nakai А., Yamaguchi O., Takeda T., Higuchi Y., Hikoso S., Taniike M., Omiya S., Mizote I., Matsumura Y., Asahi M., Nishida K., Hori M., Mizushima N., Otsu K. The role of autophagy in cardiomyocytes in the basal state and in response to hemodynamic stress. În: Nature Medicine. 2007, nr. 13, pp. 619-
6. Bah A., Lacarriere C., Vergne I. Autophagy-Related proteins target ubiquitin-free mycobacterial compartment to promote killing in macrophages. În: Frontiers in. Cellular and Infection Microbiology. 2016, nr. 6 https://doi.org/10.3389/fcimb.2016.00053.
7. Chen N., Debnath J. Autophagy and tumorigenesis. În:FEBS Letters. 2010, nr. 584, 1427-