Bevor wir zum Thema der Autophagie, beziehungsweise Autophagozytose kommen, muss ich vorher noch ein paar Dinge zum Thema „Schlacke im menschlichen Körper“ los werden.
Da es für die Schulmedizin keine „Schlacken“ gibt, gibt es auch nichts zum „Entschlacken“. Und damit können wir dann eigentlich auch das Thema Autophagozytose, auch Autophagie genannt, beenden, bevor wir überhaupt damit angefangen haben. In meinem Beitrag Die Macke mit der Schlacke habe ich zu diesem Thema ausreichend Stellung genommen.
Aber es halten sich hartnäckig eine Reihe von „Gerüchten“, dass das Ding mit der „Schlacke“ und dem „Entschlacken“ keine wirren Vorstellungen und Illusionen sind, sondern dass hier bestenfalls die Benennung des Phänomens etwas irreführend ist (siehe mein Beitrag: Die Bedeutung der Entschlackung und des Entschlackens für die Gesundheit). Denn es gibt Prozesse im Organismus, die diese „Schlacken“ entsorgen. Gäbe es sie nicht, dann gäbe es auch diese Prozesse nicht. Und diese Prozesse basieren nicht auf Interventionen von Seiten der Schulmedizin oder Pharmaindustrie, sondern sind natürliche Prozesse, die mit der natürlichen Fähigkeit zur Regeneration des Organismus zu tun haben.
Einer dieser Prozesse ist eben diese Autophagozytose. Worum handelt es sich hier?
Die Autophagozytose ist eine Zellfunktion. Sie ist eine Art intrazelluläre Sonderform der Phagozytose. Bei der Phagozytose nehmen spezialisierte Zellen andere Zellen oder deren Fragmente in sich auf, also „fressen“ sie, um diesen „Müll“ (Schlacke?) zu entsorgen. Diese Zellen werden Phagozyten genannt und sind Zellen der Immunabwehr, wie dendritische Zellen oder Makrophagen.
Demgegenüber steht die Autophagozytose, bei der die Zelle sich selbst „frisst“. Wie also kann man sich selbst fressen und trotzdem überleben?
Der Prozess und seine Abläufe
Es lassen sich drei verschiedene Abläufe beziehungsweise Wege bei der Autophagozytose unterscheiden. Diese Wege werden durch entsprechende Gene beziehungsweise durch entsprechende Enzyme kontrolliert.
Makroautophagie
Die Makroautophagie ist der bedeutsamste der drei Wege. Durch sie werden vor allem beschädigte Zellorganellen und schädliche beziehungsweise beschädigte Proteine (Schlacken?) beseitigt. Es kommt hier zur Formation einer Doppelmembran in der betroffenen Zelle. Diese Doppelmembran wird als Autophagosom bezeichnet und umschließt die zu eliminierenden Abfallstoffe in der Zelle. Diese eingepackten „Müll-Paketchen“ wandern dann durch das Zytoplasma der Zelle zu einem Lysosom, wo „Müll“ und Lysosom als „Zwischenlager“ fusionieren.
Wie so etwas schematisch aussieht, das habe ich unter Richtig Fasten und Gesund Heilfasten dargestellt. Die Abbildung zeigt auch, dass Lysosome nicht nur Zwischenlager sind, die den Zellmüll von dem Zellinneren fernhalten, sondern auch mit der „Verbrennung“ dieses Mülls beginnen. Lysosome enthalten Verdauungsenzyme und einen niedrigen (sauren) pH-Wert, was polymere Strukturen des „Mülls“ in Monomere zersetzt.
Mikroautophagie
Die Mikroautophagie verläuft ebenfalls über Lysosome. Hier werden keine Autophagosome gebildet, sondern der zu vernichtende Müll wird direkt von den Lysosomen aufgenommen. Dieser Prozess wird besonders bei Hunger beziehungsweise Kalorienmangel wichtig für das Überleben der Zelle. Grund dafür ist mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ein vermehrter Abbau von Zellstrukturen, der besser und schneller über die Mikroautophagie bewältigt werden kann und damit die Zelle vor toxischen Effekten des eigenen „Hausmülls“ bewahrt.
„Chaperon mediated autophagy“ (CMA)
Der dritte Prozess trägt den phantasievollen Namen „Chaperon mediated autophagy“ (CMA). Es handelt sich hier um einen komplizierten und sehr spezifischen Prozess, der über Erkennungsprozesse induziert wird. Das heißt, dass ein Abfallprotein zum Beispiel eine spezifische Erkennungsmarke haben muss, um in den „Mülleimer“ zu gelangen.
Ist dies der Fall, dann wird die Tertiärstruktur des Proteins zerstört (entfaltet), damit es in die Lysosomen transportiert werden kann. Auch dieser Prozess verläuft über komplizierte Komplexbildungen und Interaktionen mit Rezeptoren auf der Lysosom-Membran.
So wird der Müll im Körper entsorgt
Diese drei Prozess-Formen sorgen dafür, dass innerhalb der Zelle eine Vielfalt von „Müll“ entsorgt und somit eine Beeinträchtigung der Zellvorgänge verhindert wird. Der „Müll“ besteht aus zum Beispiel falsch gefalteten Proteinen, die biologisch schädlich oder nicht verwertbar sind; aus großen und kleinen Zellorganellen, die beschädigt sind und ihre Funktion verloren haben etc.
Diese drei Formen der Autophagie sind zudem Teil eines intrazellulären Gleichgewichts zwischen der Produktion von neuen Zellbestandteilen und dem Abbau von alten, verbrauchten Elementen. Mitochondrien von Leberzellen zum Beispiel leben in etwa zehn Tage. Danach werden sie durch die Autophagozytose entsorgt. Die dabei entstehenden Fragmente dienen dann als Baumaterial für neue Strukturen. Diese Sonderform der Autophagozytose für Mitochondrien wird Mitophagie genannt.
Grund für die „bevorzugte“ Behandlung der Mitochondrien für eine für sie spezielle Form der Autophagozytose liegt in ihrer Bedeutung und dem Gefährdungspotential, das von beschädigten Mitochondrien ausgeht. Denn beschädigte Mitochondrien produzieren in der Regel, ohne maßgeblich an der Energieproduktion beteiligt zu sein, ein Übermaß an freien Radikalen, die die Zelle selbst in Mitleidenschaft ziehen können. Das Gleiche gilt auch für alte Mitochondrien.
Eine Sonderform besteht bei roten Blutkörperchen: Die Mitophagie entfernt hier bei der Entstehung beziehungsweise Reifung der Erythrozyten deren zunächst vorhandenen Mitochondrien, da Erythrozyten unter den Körperzellen eine Sonderform darstellen – ohne Mitochondrien, Zellkern, Ribosomen etc. Hier ist also die Autophagozytose in dieser speziellen Form ein Teil des Reifungsprozesses der Erythrozyten.
Die beschriebenen Prozesse werden, wie bereits weiter oben erwähnt, durch Gene kontrolliert. Diese Kontrolle ist sehr komplex und erfolgt über Aminosäure-Sensoren, Wachstumsfaktoren und freie Radikale, die die Aktivitäten von mTOR und die AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK) bestimmen. Über die Bedeutung von mTOR hatte ich bereits etwas veröffentlicht: Fasten für die DNA Reparatur in Zellen. AMPK hat die Aufgabe, Zellen vor Energiemangel zu schützen. Dies ist natürlich in Zeiten von Kalorienmangel besonders wichtig, um den Untergang der Zelle zu verhindern. AMPK hemmt dann eine Reihe von Enzymen, die für die Cholesterin- und Fettsäurebiosynthese zuständig sind, was zu einem Umschalten auf einen „Sparmodus“ des Zellstoffwechsels führt.
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Funktionen für die Zelle
Die Autophagozytose hat für die Zelle eine Reihe von Funktionen. Als primäres Untersuchungsobjekt diente den Wissenschaftlern hier die Hefe Saccharomyces cerevisiae. Hier sahen die Wissenschaftler, dass ein Nährstoffmangel zu einer hohen Aktivität an Autophagie führt.
Unter diesen Verhältnissen wurden schädliche und nutzlose Proteine entsorgt, indem die dabei anfallenden Aminosäuren für eine Weiterverwertung für neue, funktionstüchtige Proteine benutzt werden.
Bei Säugetieren und Menschen ist die Autophagozytose unter verschiedenen Bedingungen beobachtet worden, wie zum Beispiel nach der Geburt und Durchtrennung der Nabelschnur, oder bei Zell-und Gewebekulturen, die entsprechend mangelversorgt worden waren.
Von der Hefe weiß man auch, dass ein genetischer Defekt, der die Fähigkeiten zur Autophagozytose einschränkt, zum Untergang der Zellen führt (Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cerevisiae.).
Ein ähnliches Bild zeigt sich auch bei Mäusen mit Gendefekt (In vivo analysis of autophagy in response to nutrient starvation using transgenic mice expressing a fluorescent autophagosome marker.). Die Autoren dieser Arbeit konnten zeigen, dass die Regulation der Autophagozytose organspezifisch ist, Kalorienmangel ein zentraler Auslöser zu sein scheint, aber auch ohne Hungerzustände induziert wird.
Prinzipiell scheint man heute in der Naturwissenschaft davon auszugehen, dass die Autophagozytose in ihren verschiedenen Formen ein wichtiger Beitrag zur „Reinhaltung“ der Zellen ist. Ohne diesen Beitrag kommt es zum schnelleren Altern (Autophagy and aging: the importance of maintaining “clean” cells.). Die Autoren erklären in diesem Beitrag, dass eine herabgesetzte autophage Aktivität eine hauptsächliche Rolle bei altersbedingten Störungen spielt. Sie erklären weiter, dass Kalorienrestriktion und anti-lipolytische Substanzen zur Stimulation der Autophagie bei alten Mäusen geführt haben.
Damit scheint sich das zu bestätigen, was von der Schulmedizin in der Regel so heftig bestritten beziehungsweise als „unwissenschaftlich“ oder „nicht evidenzbasiert“ belächelt wird: Fasten stimuliert die Autophagozytose, die wiederum für die Entfernung von Abfallprodukten in den Körperzellen und deren Reparatur verantwortlich ist. Oder mit anderen Worten: Fasten oder Kalorienrestriktion initiiert die Beseitigung von „Schlacken“, ohne die eine Reparatur der Zellen nicht möglich ist.
Xenophagie ist ein Begriff, der die Auflösung und Entfernung von körperfremden Material umfasst. Dies erinnert an die bereits weiter oben erwähnte Phagozytose durch Makrophagen etc. In diesem speziellen Fall ist die Xenophagie eine autophage Zersetzung von infektiösen Partikeln und ist daher ein integraler Bestandteil der angeborenen Immunabwehr.
Diese tritt immer dann in Aktion, wenn Erreger bereits das Zellinnere erreicht haben, wie zum Beispiel Tuberkuloseerreger. Die „Vernichtungsmaschinerie“, die für die Beseitigung dieser Erreger zuständig ist, ist die Gleiche, die auch Mitochondrien recycelt (Mitophagie). In der Regel führt dieser Prozess zum erfolgreichen Vernichten der Mikroorganismen. Es gibt jedoch auch hier Ausnahmen, wo Bakterien in der Lage sind, die Entstehung von Phagolysosomen zu verhindern (Autophagy in immunity against mycobacterium tuberculosis: a model system to dissect immunological roles of autophagy.).
Interessanterweise erfahren wir in dieser Arbeit, dass die Th1-Th2-Balance eine zentrale Rolle für die Aktivierung von Autophagie zu spielen scheint. Th1-Zytokine aktivieren sie, während Th2-Zytokine sie abschalten. Damit würde ein Th2-Shift eine günstige Bedingung für das Eindringen von Pathogenen in Körperzellen darstellen.
Diese Sache mit dem “Zelltod” – Apoptose
Ich hatte bereits in etlichen Beiträgen das Wort „Apoptose“ benutzt. Der natürliche Zelltod ist eine Art „Selbstzerstörungsmechanismus“, der in die Zelle eingebaut ist, um eine Entartung zu verhindern, wenn Reparaturmaßnahmen nicht mehr greifen können und um alte Zellen schnell aufzulösen, um den Regenerationsprozess zu beschleunigen.
Eine Apoptose ist in der Regel begleitet von dem vermehrten Auftauchen von Autophagosomen. Die Wissenschaftler wissen heute jedoch noch nicht, ob die bei der Apoptose autophagen Aktivitäten Teil des Auflösungsprozesses sind oder das genaue Gegenteil: Der Versuch, die Apoptose zu blockieren. Denn bislang gibt es keine Hinweise, dass die Autophagozytose auch für den Untergang von Zellen verantwortlich sein kann.
Diese ist (wie oben ausführlich diskutiert), das Mittel der Zelle, sich zu regenerieren und am Leben zu erhalten (Another way to die: autophagic programmed cell death).
Eine Arbeit von 2014 zeigt, dass die Autophagozytose eine Stressantwort auf eine Infektion mit Influenza-A-Viren darstellt, die eine Apoptose verhindern hilft (mTOR/p70S6K signaling distinguishes routine, maintenance-level autophagy from autophagic cell death during influenza A infection.). Die auslösenden Faktoren bei einer Infektion für Apoptose und Autophagozytose scheinen die Gleichen zu sein. Sie unterscheiden zwischen einer expandierten Autophagie, die zum Untergang der Zelle führt, und einer moderaten Autophagie, die der Zelle hilft, die Infektion zu überleben. Sie sahen auch, dass eine Hemmung der expandierten Autophagie dazu beitrug, die Reproduktion der Viren in der Zelle zu hemmen. Damit scheinen die Kontrollvorgänge für die protektive und letale Autophagozytose über verschiedene Mechanismen zu erfolgen.
Eine andere interessante Beobachtung ist, dass Kalorienrestriktion bislang die einzige wissenschaftlich nachgewiesene Form der Lebensverlängerung zu sein scheint. Ich hatte dieses Thema auch bei meinen Fastenbeiträgen und Beiträgen zum intermittierenden Fasten erwähnt. Wie es aussieht, erfolgt diese lebensverlängernde Wirkung der Kalorienrestriktion aber nur dann, wenn auch eine entsprechend aktive Autophagozytose mit von der Partie ist. Eine französische Studie aus dem Jahr 2010 (Caloric restriction and resveratrol promote longevity through the Sirtuin-1-dependent induction of autophagy.) zeigte, dass eine Hemmung der Autophagozytose zu metabolischem Stress in der Zelle führte (und deren vorzeitigem Absterben). Resveratrol und Kalorienrestriktion dagegen verlängerte die Lebenserwartung von normalen Nematoden (Fadenwürmer), die eine normale Autophagozytose zeigten. Nematoden, die dazu nicht in der Lage waren, zeigten eine verkürzte Lebenserwartung.
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Autophagozytose und Krebserkrankungen
Hier scheint die Autophagozytose ein sehr ambivalentes Gesicht zu zeigen. Denn sie scheint einerseits vor der Entwicklung von malignen Zellen zu schützen, unterstützt aber andererseits Tumorzellen bei deren Entwicklung. Die Idee, durch Kalorienrestriktion Tumorzellen auszuhungern, kann damit zum Querschläger werden, wenn die Autophagozytose in der Tumorzelle selbige wie eine gesunde Zelle vor dem Untergang bewahrt.
Es ist auch bekannt, dass die Autophagozytose in der Lage ist, Mediatoren für die Apoptose einer Tumorzelle abzubauen, was zu einer Verhinderung der Apoptose und damit Verhinderung des Absterbens der Tumorzelle führt. Hier ergibt sich ein gewisses Potential für pharmazeutische Interventionen, wo mit Hilfe von synthetischen Substanzen (zum Beispiel Chloroquin, ein Medikament gegen Malaria) die Autophagie der Tumorzelle blockiert wird und somit die Wirkung von Apoptose auslösenden Chemotherapeutika verbessert wird (New use for old drugs? Prospective targets of chloroquines in cancer therapy.).
Wie es ausschaut, ist die Frage, ob Autophagozytose nützt oder schadet, auch eine Frage des Stadiums und der Bedingungen, unter denen sie agiert. So scheint sie bei normalen und gesunden Zellen eine wichtige Schutzfunktion zu besitzen, während sie bei malignen Zellen die gleiche Schutzfunktion zum Wohl der Tumorzelle ausübt.
Es hat sich also nichts an der Schutzfunktion geändert, sondern nur an der Frage, wer und was hier geschützt wird. Daher gibt es inzwischen Bemühungen, bei Krebserkrankungen das Maß an Autophagozytose zu senken, damit es zu einer Apoptose der Tumorzellen kommen kann. Aber auch hier kann man sich die Risiken leicht ausmalen. Denn eine generalisierte Hemmung der Autophagozytose würde nicht nur maligne Zellen betreffen. Der Effekt wäre eine Verbesserung der Apoptose bei Tumorzellen, aber auch eine unter Umständen erhöhte Bereitschaft gesunder Zellen, zu entarten.
Fazit
Autophagozytose ist der wissenschaftliche Begriff für „Entschlackung“. Die Behauptungen, dass es keine Abfallprodukte oder Schlacken im Körper gäbe, kann aufgrund dieser Erkenntnisse nur als Märchen bezeichnet werden.
Es kommt sogar noch besser: Es besteht die Möglichkeit, die Intensität der Autophagozytose zu erhöhen, und das „nur“ durch Fasten oder auch schon eine einfache Kalorienrestriktion. Selbst in der Welt der Naturwissenschaft werden die Vorgänge rund um diesen Zustand als ein „Groß-Reinemachen“ im Organismus gewertet.
Man kann es heute als erwiesen betrachten, dass Fasten und Kalorienrestriktion eine lebensverlängernde Wirkung haben, aufgrund ihrer regenerierenden Eigenschaften und Verlangsamung von Alterungsprozessen, die in einem engen Zusammenhang mit der Autophagozytose stehen.
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