Autophagie – ein natürlicher Prozess der Zellerneuerung

Autophagie

Auch Autophagozytose genannt, ist aus dem Altgriechischen abgeleitet und bedeutet so viel wie autophagos „ sich selbst verzehrend“. Der Prozess, welcher in diesen Zellen stattfindet, baut in den Zellen eigene Bestandteile ab und verwertet sie. Diese Form reicht von ganzen Zellorganellen bis hin zu fehlgefalteten Proteinen.

Es handelt sich dabei um einen Prozess, welcher in nahezu jedem mehrzelligen Organismus stattfindet. Zu den Zellen, die während der fortschreitenden Autophagie wahrgenommen und reorganisiert werden, zählen unter anderem fehlerhafte Zellelemente oder anderweitig defekte Proteine. Falls der Körper diese für den Aufbau neuer Zellen nicht mehr einsetzen kann, nutzt der menschliche Organismus sie des Öfteren auch als Brennstoff.

Insofern ähnelt der Autophagie-Prozess sehr der Energiegewinnung aus den Fettreserven, welche durch ein Kaloriendefizit eingeleitet werden: „Ohne Energie- und Kaloriendefizit lagern sich sowohl zelluläre Abfälle als auch Fett ab“. Ziel der Autophagie ist es vor allem, den Organismus vor Krankheitserregern zu bewahren. Zudem soll dadurch auch bei körperlichen Stressereignissen oder Hungergefühle Energie eingespart werden.

 

Wie muss man sich Autophagozytose vorstellen?

Vereinfacht gesagt, geht während der Autophagie bei dir deine zelleigene Müllabfuhr zur Sache. Das ganze Programm inklusive einer ausgeklügelten Recycling-Abteilung. Müll mit molekularen Eigenschaften, welcher sich bedingt durch Stoffwechselvorgänge in deinen Zellen ansammelt und explizit im Alter Krankheiten wie:

• Demenz
• Parkinson
• Diabetes Typ 2

fördern kann, wird umgewandelt und entsorgt. Teilweise werden die Einzelteile wiederverwendet. Selbst Viren und Bakterien, die in die Zellen eingedrungen sind, werden ebenso bekämpft. Bei der Autophagozytose verdauen sich quasi die Zellen von alleine. Nicht mehr benötigte oder defekte Zellbestandteile werden von einer Membran mit doppelter Schicht umhüllt.

Im Anschluss werden sie von Enzymen in mikrokleine Einzelteile zerlegt. Diese werden dann als Bestandteil neuer Eiweißstoffe wiederverwendet oder als Brennstoff für die Zellen genutzt.

 

Wann macht sich die Autophagozytose bemerkbar?

Der genaue Zeitpunkt, wann sie tatsächlich einsetzt bzw. ihre volle Wirkung entfaltet, ist vonseiten der Wissenschaft noch nicht geklärt. Du kannst jedoch davon ausgehen, dass sie grundsätzlich dann einsetzt, wenn dein Insulinspiegel konstant niedrig bleibt. Auf diesem Wege wird deinem Körper signalisiert, dass er zu wenig Energie zur Verfügung hat. In dieser Form beginnt dein Körper dann als Reaktion auf den mangelnden Insulinspiegel auf alte Reserven zurückzugreifen.

Die erste Adresse für die „Do it your self“ Methode sind fast immer die Glukosespeicher in der Leber oder den Muskeln. Sind die Speicher aufgebraucht, macht sich dein Körper an die Energiereserven in deinen Fettzellen. Wenn der Insulinspiegel jetzt immer noch niedrig bleibt, startet der Abbau bzw. ein Recycling der schadhaften Zellstrukturen. Manche Forscher gehen davon aus, dass sich das Einsetzen der Autophagozytose nach 14 bis 16 Stunden fasten bemerkbar macht, was allerdings aus wissenschaftlicher Sicht äußerst unwahrscheinlich erscheint.

Es kann gut sein, dass die Autophagie nach 18 bis 20 Stunden einsetzt, aber die volle Wirkung entfaltet sich erst nach einem konstanten Insulin-Low von ca. 48 bis 72 Stunden.

 

Wie läuft das im Einzelnen ab?

 

Der Mechanismus 

Zellmaterial wird bei der Autophagie in ein spezielles Organell, das Autophagosom aufgenommen. Mit den Lysosomen verschmilzt es dann. Dadurch entstehen sogenannte Autophagolysosomen. Das aus den Autophagosomen gewonnene zyotosolische Material wird durch die im Lysosomen befindlichen Enzyme abgebaut.

Gebildet werden die Autophagosomen aus dem sogenannten Phagophore. Hierbei handelt es sich um eine Ansammlung von Membranen, die als eine Plattform an die unterschiedlichen sogenannten ATG-Proteine herbeigebracht werden. Diese arbeiten in einer spezifischen Reihenfolge, was schlussendlich zu einer Bildung, Vergrößerung und Schließung des Autophagosoms führt.

Die Regulation

In jeder eukaryotischen Zelle findet Autophagie statt, allerdings nur in einem geringen Umfang bei normalen Bedingungen. Bei einem Nährstoffmangel wird sie induziert und läuft stärker ab. Ein Mangel an Aminosäuren ist hier von besonderer Bedeutung. Reguliert wird die Autophagozytose vom TOR-Komplex. Befinden sich ausreichend Aminosäuren in deinem Körper, wird die Ausbildung von Autophagosomen durch die Aktivität des Tor-Komplexes unterdrückt. Neben dem Mangel an Aminosäuren steuern auch andere Signale, wie die Aktivität von verschiedenen Wachstumsfaktoren und Hypoxie über den Tor-Komplex die Autophagozytose.

 

Die Funktion

Die Autophagozytose ist ein elementarer Bestandteil der Qualitätskontrolle in den Zellen. Zudem ist sie für die Aufrechterhaltung der Zellfunktionalität verantwortlich. Der Abbau von geschädigten Organellen oder fehlgefalteten Proteinen verhindert im Bereich der Zellvorgänge negative Auswirkungen. Des Weiteren stellt sie Moleküle wie :

• Fettsäuren
• Aminosäuren
• Kohlenhydrate

der Zelle für den Anabolismus wieder zur Verfügung. Bei Zellen mit einer hohen Syntheserate müssen diese besonders viel Autophagozytose betreiben.

Die Autophagozytose wird durch die Apoptose den programmierten Zelltod beeinflusst. Beides, Autophagozytose und Apoptose arbeiten auf unterschiedliche Art und Weise miteinander zusammen. Gemeinsam sorgen sie innerhalb der Zellen, aber auch innerhalb des ganzen Gewebes für eine Qualitätskontrolle.

Zudem spielt im Immunsystem sämtlicher Lebewesen die Autophagozytose eine wichtige Rolle. Krankheitserreger, welche in die Zellen eingedrungen sind, können so von den Zellen abgebaut und unschädlich gemacht werden. Aus diesem Grund kommt der Autophagozytose bei der Immunantwort eine entscheidende Bedeutung zu.

Verschiedene Lebensformen greifen bei bestimmten Metamorphose-Vorgängen der Autophagie auf diese zurück. Dazu zählen z. B. Insekten: Wandelt sich die Larve zum Imago, wird das Gewebe zunächst einmal bei der Verpuppung autophagiert und im Anschluss neu geordnet.

 

Wie kann ich die Autophagozytose aktivieren?

Als einer der größten Störfaktoren gilt hier permanentes Essen, was relativ klar zu erklären ist. Haben die Zellen für ihre Energieversorgung ausreichend Nährstoffe von außen zur Verfügung, wird der innere Zellmüll einfach liegen gelassen. Selbst übermäßige Einlagerungen von Fett bremsen die Autophagozytose aus.

Hingegen scheint der Entzug von Nahrung den Prozess zu aktivieren. Dein Körper startet dann sein Verdauungsprogramm, wenn den Zellen die Verpflegung von außen fehlt. Zudem erfolgt dann der Fastenstoffwechsel. Dabei werden die Reserven aufgebraucht und Nährstoffe aus den zu viel produzierten Eiweißen werden freigesetzt.

Diesen Zustand kannst du durch Intervallfasten erreichen. Gerade diese Form des Fastens, wie die 5.2. Diät, bei der du zweimal die Woche fastest, oder die 16.8 Diät, bei der du jeden Tag im Bereich von 8 Stunden etwas isst und anschließend 16 Stunden fastest, so scheint es, ist eine „Frischekur für die Zellen“ und wird auch von diesen gefördert. Ideal ist dieses Programm auch zum Abnehmen.

 

Wissenschaftliche Studien

Mit dem Thema Fasten und Intervallfasten beschäftigen sich viele wissenschaftliche Studien. In einem Versuch fanden Wissenschaftler mit Mäusen heraus, dass Fastenzeiten über einen längeren Zeitraum und 16 Stunden am Stück scheinbar besonders wirksam sind. Verglichen wurden zwei Mäusegruppen. Beide Gruppen nahmen insgesamt exakt dieselbe Menge an Kalorien auf, allerdings zu unterschiedlichen Zeiten.

Die erste Gruppe durfte zu jederzeit etwas essen, die zweite Gruppe der nachtaktiven Mäuse nur während der Nacht. Am Tage mussten die Mäuse fasten. Nach ein paar Monaten hatten die Mäuse der Gruppe 1 eine Fettleber. Die Mäuse der zweiten Gruppe waren weiterhin rank und schlank.

Am Ende schlossen die Experten daraus, dass die gesamte Kalorienzahl nicht alleine, sondern hauptsächlich auch regelmäßige Fastenzeiten, wie beim zeitweilig aussetzenden Fasten, für eine erfolgreiche Gewichtsreduktion zum Abnehmen wichtig sind. Interessant hierzu ist auch die Keto Diät über einen gewissen Zeitraum.

 

Können Lebensmittel den Recyclingprozess Autophagozytose aktivieren?

Inwieweit und in welchen Mengen bestimmte Stoffe, wie etwa Spermidin, Resveratrol oder die aus schwarzem Kaffee hervorgerufene Substanz Polyphenole die Autophagozytose anregen, wird derzeit verstärkt untersucht. Um diesen Prozess nicht ausschließlich nur zur Vorbeugung, sondern auch zur Behebung bestehender Krankheiten zu nutzen wird untersucht, ob die Symptome von Alzheimer dadurch reduziert werden können.

Es ist noch nicht alle Tage Abend, denn insgesamt besteht hier noch eine Menge Forschungsbedarf. Eines steht schon heute fest, zum Thema Autophagozytose wirst du noch eine Menge hören.

 

Nahrungsmittel für das Autophagieprinzip

Auch hier bei dieser Form solltest du nicht auf vitalstoffreiche Ernährung verzichten. An den Tagen wo du fasten oder abnehmen möchtest, musst du schließlich wie auch sonst im täglichen Leben auf eine bestimmte Kalorienzahl kommen, um gesund und vital zu bleiben.

Es gibt sogar bestimmte Nahrungsmittel und Getränke, die eine positive Wirkung auf die Autophagozytose haben könnten! Einen guten Stellenwert nimmt das biogene Polvamin Spermidin ein. Zwar wird es in deinem Körper produziert, dennoch kann es unterstützend über verschiedene Nahrungsmittel aufgenommen werden. Hohe Mengen an Polvamin enthalten:

• Sojakeime
• Käse
• Weizenkeime
• Pilze

Unter den Autophagie-Auslösern befindet sich auch schwarzer Kaffee, als ein weiterer Klassiker, aber ohne tierische Milcherzeugnisse.

 

Interessant für die onkologische Pharmaentwicklung

Wenn Autophagozytose die Tumorzellen vor Stress schützt, dann wären Substanzen imstande, die Autophagozytose zu unterbinden oder zu hemmen. Damit könnten sie zu wertvollen Verbündeten in der Krebstherapie werden. Zu diesem Thema sind in jüngster Zeit viele Studien auf den Weg gebracht worden, in denen als Ergänzung zur Chemotherapie Anti-Phagozytose-Substanzen getestet wurden.

Das derzeit gegebene Potenzial der Autophagozytose-Hemmung wird in zahlreichen klinischen Therapiestudien bei Tumoren wie:

• Bronchialzelikarzinom
• Dickdarmkrebs
• Mammakarzinom
• Melom

überprüft. In-vitro-Untersuchungen zeigten bereits, dass Hydroxychloroquin in Kombination mit Melanomzellen, Temsirolimus wesentlich effektiver absterben lässt. Die Chemotherapie der immer noch relativ schwer zu erreichenden duktalen Adenokarzinome der Bauchspeicheldrüse erhält ebenso Aufwind durch das Autophagieprinzip. Wahrscheinlich gilt das auch für Tumore im Bereich der Mundhöhle.

Eine wesentliche Rolle spielen die Prozesse der Selbstreinigung, bei der Gesunderhaltung des Gehirns. Sind die Nervenzellen nicht in der Lage, defekte Mitochondrien oder verklumpte Proteine abzubauen, degenerieren sie. Eine überaus wichtige Rolle spielen hierbei stressbedingte zellulare Situationen, welche zum Beispiel während des Alters oder im Verlauf von Entzündungsprozessen auftreten. Dadurch können sich Proteine bilden, vermehrt und verändert in unlöslicher Form auftreten.

Bei einer Reihe von Erkrankungen führte es zu einem vermehrten und fehlerhaften Vorkommen von Proteinen und genetischen Defekten, da sich die fehlerhaften Proteinen dort ablagern. In der Folge werden die abbauenden Systeme überlastet und besitzen keine ausreichende Kapazität mehr. Möglich ist aber auch, dass der autophagische Prozess selbst in seiner Form gestört oder abgeschwächt ist. Ein fehlerhaftes Kontrollsystem des Gehirns mit seinen Zellen, als auch eine Beeinträchtigung der proteinabbauenden Systeme können zu einem Prozess von Erkrankungen beitragen.

 

Bestandteil der adaptiven und angeborenen Immunabwehr

Das die Autophagotytose nicht nur unbedingt eine Form der zellularen „Müllverwertung“ ist, zeigen auch Untersuchungen verschiedener Infektionsforscher. Sie bewerten den Prozess als einen wichtigen Bestandteil der angeborenen, als auch der adaptiven Abwehr des Immunsystems. Eine Unterart der Autophagozytose ist die Xenoautophagie.

Hierbei handelt es sich um einen sehr effizienten Abwehrmechanismus, welcher sich gegen pathogene Keime richtet und diese zerstört. Im Idealfall sind die Krankheitserreger imstande, diesen Abwehrmechanismus nicht nur zu umgehen, sie können diesen Mechanismus sogar für sich nutzen. Dazu benutzen sie die abgeschnittenen Vesikel der Membran, um sich in der Zelle ein Paradies zu schaffen, in dem sie sich ungestört vermehren können.

Obwohl momentan intensiv geforscht wird, bleiben Fragen und Details zu den fundamentalen Mechanismen der Regulation, als auch zu den Strategien im Bereich der Ausnutzung von Autphagozytose durch Krankheitserreger ungeklärt.

Auch im Hinblick auf den kommenden Nobelpreis wird die Autophagieforschung einen kräftigen Schub erfahren, sowohl national als auch international. Seit April 2015 gibt es die Studiengruppe „Autophagie“ in Deutschland. Eine Gesellschaft für Molekularbiologie und Biochemie. Die Mitwirkenden dieser Gesellschaft möchten dazu beitragen, dass sich dieser Bereich in der deutschen Forschungsgesellschaft nachhaltig verankert.

Eines wird dir hier deutlich aufgezeigt, der Begriff Autophagozytose steht für die natürliche Wiederverwertung und Erneuerung deiner beschädigten Zellen. Dieses Phänomen nimmt damit in der Selbstreinigung eine wichtige Funktion ein und sorgt damit schon fast für ein kleines Naturwunder.

Um den Prozess der Autophagozytose zu steigern, muss bei dir ein Defizit der Kalorien erfolgen, damit der Insulinspiegel ca. 72 Stunden konstant niedrig bleibt.

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