Aus alt mach neu – die Autophagie ist der Recyclingprozess unserer Zellen. Die Autophagie sorgt dafür, dass beschädigte Bestandteile, aggregierte Proteine und Krankheitserreger beseitigt werden und für einen neuen Aufbau gebraucht werden können. Der Prozess der Autophagie nimmt eine essenzielle Rolle bei der Gesundheit ein.
In diesem Glossareintrag findest du alles Wichtige rund um das Thema Autophagie. Wir stellen dir den aktuellen Wissensstand der Forschung vor und erklären dir, was hinter dem Begriff Autophagie steckt. Welche Wirkung der Prozess auf den Körper hat und mit welchen Krankheiten Autophagie im Zusammenhang steht, kannst du in diesem Beitrag nachlesen. Außerdem zeigen wir dir, wie du die Autophagie anregen kannst.
Das Wichtigste in Kürze
- Autophagie ist ein zellulärer Prozess, bei dem Proteine und Organellen abgebaut werden und deren Bestandteile wiederverwertet werden. Der Prozess stellt das Gleichgewicht zwischen dem Abbau von alten Bestandteilen und der Produktion von neuen her.
- Die Autophagie spielt eine wichtige Rolle in unserem Immunsystem, dem Schutz von Nervenzellen und steht im Zusammenhang mit diversen Krankheiten. Autophagie ist zentral für die Gesundheit des Körpers.
- Mithilfe von Sport, Fasten und bestimmten Nahrungsmittel kann die Autophagie beeinflusst werden.
Glossareintrag: Der Begriff Autophagie im Detail erklärt
Im folgenden Abschnitt haben wir die wichtigsten Informationen rund um Autophagie für dich zusammengefasst. Neben einer ausführlichen Definition zeigen wir dir auf, wie Autophagie funktioniert und wie sie auf unseren Körper und Erkrankungen wirkt. Außerdem erläutern wir, mit welchen Methoden du Autophagie fördern kannst.
Nach dem Lesen dieses Glossareintrags wirst du alles Essenzielle zum Thema Autophagie kennen.
Was ist Autophagie?
Autophagie ist ein eukaryotischer Recyclingprozess der Zellen. Er ist verantwortlich für das Recycling von Abbauprodukten, den Abbau von zytoplasmatischen Proteinen, Makromolekülen und Organellen (1). Durch das Recycling werden neue Bausteine und Energie für die Zellerneuerung und Homöostase (zelluläres Gleichgewicht) bereitgestellt (2).
Die Autophagie ist entscheidend für das Überleben und die Aufrechterhaltung der Zellen.
Die Autophagie nimmt eine wichtige Rolle bei zellulärem Stress ein. Es unterstützt den Körper bei Nährstoffmangel und Ansammlungen von Krankheitserregern und beschädigten Organellen.
Autophagie schützt den Körper außerdem vor infektiösen Organismen (3).
Wie funktioniert Autophagie?
Autophagie findet konstant in unserem Körper statt. Einige Faktoren können die Autophagie jedoch zusätzlich stimulieren. Diese sind beispielsweise Aggregation von Proteinen, Hunger (Nährstoffmangel), niedrige Energie, Hypoxie (Mangelversorgung mit Sauerstoff) und Pathogeninfektionen.
Autophagie findet in kleinen Bestandteilen unseres Körpers statt – den Zellen. Proteine, Erreger, Zellen und Organellen werden mithilfe von Autophagosomen und Lysosomen abgebaut und dann recycelt. (Bildquelle: National Cancer Institute / unsplash)
Wenn Autophagie aktiviert wird, startet ein geregelter Prozess. Zytoplasmatisches Material wird in Doppelmembranvesikel (Autophagosomen) eingelagert. Durch eine Fusion mit Lysosomen wird es anschließend abgebaut und für die weitere Verarbeitung bereitgestellt (4).
Was bewirkt Autophagie im Körper?
Autophagie wirkt sich auf viele verschiedene Bereiche unseres Körpers aus. In dieser Liste (5) haben wir einige Aufgaben der Autophagie zusammengetragen:
- fördert die Regeneration und die Gesundheit der Zellen
- Recycling von Restproteinen
- Stellt Energie und Bausteine für Zellen zur Verfügung
- entfernt toxische Proteine, die im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen stehen
In den unten stehenden Abschnitten erklären wir dir, wie sich Autophagie im Detail auf das Immunsystem und die Lebenslänge auswirkt.
Immunsystem
Die Autophagie ist sowohl Teil der angeborenen als auch der adaptiven Immunantwort. Sie ist eine der wichtigsten Reaktionen auf zellulären Stress (6). Die Prozesse ermöglichen es dem Immunsystem, Viren, Bakterien und fremde Proteine innerhalb der Zelle abzubauen.
Außerdem beeinflusst die Autophagie die Präsentation von Antigenen bei bestimmten Zellen (7).
Es gibt einige Krankheitserreger, die Mechanismen zur Abwehr oder Ausnutzung der Autophagie entwickelt haben (8).
Eine fehlerhafte oder verminderte autophagische Aktivität kann zu Infektionskrankheiten, chronisch entzündlichen Krankheiten und Autoimmunerkrankungen beitragen (9).
Folgen können auch entzündungsbedingte Erkrankungen des Stoffwechsels sein. Dazu zählen Diabetes und Fettleibigkeit. Sie hängen mit einer Insulinresistenz zusammen (10).
Lebensverlängerung
Es gibt zahlreiche Diskussionen darüber, welche Wirkung Autophagie auf die Lebensdauer hat.
Bekannt ist, dass Autophagie mit zunehmendem Alter abnimmt (11).
Eine Studie aus dem Jahr 2015 zeigt, dass Autophagie gegen altersbedingte Ansammlung von geschädigten Organellen und Proteinen wirken kann (12).
Zudem steht Autophagie im Zusammenhang mit Erkrankungen, die häufig in einer höheren Altersklasse auftreten. Indem Autophagie diese Erkrankungen verhindert, verlängert sich auch die Lebensspanne.
Mit welchen Erkrankungen steht Autophagie im Zusammenhang?
Bisher gibt es meist nur unzureichende Untersuchungen zu Autophagie. Häufig werden in vitro Untersuchungen und Tierversuche durchgeführt.
Die wissenschaftlichen Erkenntnisse legen nahe, dass Autophagie im Zusammenhang mit bestimmten Krankheiten steht. Nachstehend fassen wir dir einige Informationen zu Erkrankungen zusammen.
Neurodegenerative Erkrankungen
Bei einer neurodegenerativen Erkrankung sterben Nervenzellen nach und nach ab. Folgen dieses unwiderruflichen Prozesses sind Ausfälle, die sich auf Körper und Geist auswirken. Beispiele sind Morbus Parkinson und Morbus Alzheimer (13).
Die Autophagie wirkt neuroprotektiv, indem es schädliche Formen von Proteinen eliminiert (14).
In der Forschung werden Zusammenhänge zwischen neurodegenerativen Erkrankungen und Autophagie untersucht. Neurodegenerative Erkrankungen hängen mit Ablagerungen von Proteinen in Zellen zusammen. Bei der Autophagie entfernt der Körper diese Proteine (15).
Eine fehlerhafte Autophagie führt häufig zu neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit oder Huntington-Krankheit (16).
Krebs
Krebs ist eine weitverbreitete Krankheit und es gibt viel Forschung zu diesem Thema. Auch die Wirkung von Autophagie auf Krebs wird untersucht. Die Forschung steht jedoch noch in den Anfängen.
Es ist nicht ganz einfach den Effekt von Autophagie auf Krebs zu untersuchen, denn der Effekt kann nur schwer gemessen werden.
Der Effekt der Autophagie auf Krebs kann sowohl positiv als auch negativ sein.
Es gibt einige Hinweise darauf, dass Autophagie die Tumorinitiierung zwar hemmt, aber einen fortschreitenden Krebs unterstützt. Forscher gehen deshalb davon aus, dass bei fortschreitendem Krebs eine Hemmung der Autophagie eine effektive Therapie sein könnte (17).
In einer anderen Studie wurde herausgefunden, dass die Wirkung von Autophagie auf Krebs von verschiedenen Faktoren abhängt. Die Wirkung kann entweder neutral, tumorsuppressiv oder tumorfördernd sein. Beeinflussende Faktoren sind die Nährstoffverfügbarkeit, der Stress in der Mikroumgebung und das Immunsystem (18).
Es ist deshalb schwierig eine genaue Aussage über die Wirkung von Autophagie auf Krebs aufzustellen.
Lebererkrankungen
Die Autophagie kann in den Zusammenhang mit einer häufigen genetischen Ursache der Lebererkrankung des α1-Antitrypsin-Mangels in Verbindung gebracht werden. Diese Erkrankung zeigt sich in chronischen Entzündungen und Karzinogenese (Tumorentwicklung). Die Ursache ist eine Punktmutation in dem Funktionsgewinn in α1-Antitrypsin Z.
Diese Mutation beeinträchtigt die normale Proteinfaltung und es kann zu aggregierten Polymeren führen. Autophagie kann bekanntlich solche Aggregation abbauen. Es wird weiterhin daran geforscht, um den Mechanismus dahinter besser verstehen zu können (19).
Muskelerkrankungen
In einer Studie von 2008 wurde die Wirkung von Autophagie auf Muskeln untersucht. Nach dieser Studie kann Autophagie krankheitsverursachende Proteine beseitigen, die Teil von verschiedenen Muskelerkrankungen sind.
Dazu zählen (19):
- Miyoshi-Myopathie
- sporadische Myositis des Einschlusskörpers
- eine Muskeldystrophie des Extremitätengürtels Typ 2B.
Herzerkrankungen
Verschiedene Forscher aus den USA und Frankreich konnten in einer Untersuchung feststellen, dass Autophagie eine wichtige pathologische Reaktion auf Herzbelastung sein kann.
Bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen kann Autophagie sowohl positive als auch negative Effekte haben (20).
Menschen mit Erkrankungen der Herzkranzgefäße und Bluthochdruck haben häufig Herzbelastungen wie Ischämie und Drucküberlastung (19).
Was fördert die Autophagie?
Autophagie ist ein Recyclingprozess, der stetig abläuft. In bestimmten Situationen wie zellulärem Stress und Nährstoffmangel wird Autophagie zusätzlich aktiviert.
Fasten, Sport und bestimmte Nahrungsmittel stehen in der Diskussion die Autophagie zu fördern. In den folgenden Abschnitten erklären wir dir die jeweiligen Methoden und ihre Effekte genauer.
Fasten
Der Einfluss von Fasten auf die Autophagie ist ein viel diskutiertes Thema. Die Wissenschaft ist stetig daran zu forschen um die Mechanismen dahinter genauer zu verstehen.
In einer 2018 veröffentlichten Studie wurde gezeigt, dass sowohl Fasten als auch Kalorienreduzierung die Autophagie steigern kann.
Demnach kann Nahrungsentzug die Autophagie in vielen Geweben und Organen induzieren (21).
Wissenschaftler einer anderen Studie konnten in vitro feststellen, dass Fasten und Nährstoffmangel die Sequestrierung von Mitochondrien und anderen Organellen durch Autophagie verbessert. Es werden dabei essenzielle Nährstoffe recycelt (22).
Sport
Bewegung ist ein wichtiger Faktor, der die Gesundheit fördern kann. Moderater Sport gilt dabei als besonders gesundheitsfördernd.
Verschiedene Untersuchungen weisen darauf hin, dass Bewegung die Autophagie induzieren kann. Unter anderem hat Bewegung einen Einfluss auf die Autophagie der Grosshirnrinde (23) und der Skelettmuskeln (24).
Bewegung kann Autophagie nicht nur induzieren, sondern die Autophagie kann auch zu den vorteilhaften metabolischen Effekten der Bewegung beitragen (25).
Nahrungsmittel
Bestimmte Nahrungsmittel können einen Einfluss auf die Autophagie nehmen und sie ankurbeln. In der folgenden Tabelle haben wir dir eine kleine Auswahl der wichtigsten Nahrungsmittel aufgeführt, die Autophagie unterstützen können:
| Nahrungsmittel | Beschreibung |
|---|---|
| Kaffee | Sowohl natürlicher als auch entkoffeinierter Kaffee konnten bei einer Untersuchung an Mäusen die Autophagie induzieren. Die Wirkung scheint unabhängig vom Koffeingehalt und vermutlich von Polyphenole abhängig zu sein (26). |
| Kurkuma | Mitochondrien spielen eine entscheidende Rolle bei zellulären Stressreaktionen wie der Autophagie. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen die Wichtigkeit von Polyphenolverbindungen wie Curcumin (Bestandteil von Kurkuma) für die Funktion und Struktur der Mitochondrien (27). |
| Grüntee | Ein Bestandteil in grünem Tee, Epigallocatechingallat (EGCG), kann die Leberautophagie erhöhen. Dabei wird die Bildung von Autophagosomen gefördert, die lysosomale Versauerung erhöht und der Fluss in die Leberzellen beschleunigt (28). |
| Ketogene Ernährung | Bei einer ketogenen Ernährung werden Ketonkörper gebildet. In Untersuchungen konnte in vitro festgestellt werden, dass Ketonkörper die Chaperon-vermittelte Autophagie (CMA) stimulieren können. CMA wird induziert, indem Substrate oxidiert werden oder Substratproteine bei längerem Hungern beeinflusst werden (29). |
| Spermidin | Das natürliche Polyamin Spermidin kann die Autophagie stimulieren. Zudem scheint Spermidin die Mortalität durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs zu verringern. In diesem Bereich steht die Forschung jedoch erst in den Anfängen (30). |
Du solltest dir bewusst sein, dass Autophagie sowohl positive als auch negative Auswirkungen haben kann. Es ist wichtig, dass du eine ausgewogene Ernährung hast. So unterstützt du nicht nur die Autophagie, sondern auch andere wichtige Komponenten und Mechanismen deines Körpers.
Fazit
Autophagie ist ein wichtiger zellulärer Prozess, der Auswirkungen auf den gesamten Körper haben kann. Dieser Recyclingprozess kann positive Effekte auf die Neurodegeneration, das Immunsystem, die Muskeln und die Lebensdauer haben. Sowohl positive als auch negative Effekte zeigen sich bei Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Wer seine Autophagie ankurbeln möchte, sollte sich deshalb gut über mögliche Folgen informieren. Fasten, Sport und bestimmte Nahrungsmittel können die Autophagie anregen. Bei diesem Thema solltest du immer im Hinterkopf behalten, dass die Forschung noch in den Anfängen steht und noch keine sicheren Schlüsse daraus gezogen werden können. Weitere Untersuchungen sind nötig.
Einzelnachweise
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