In 2016, kende de Nobelvergadering van het Karolinska Institutet de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde toe aan Yoshinori Ohsumi voor zijn ontdekkingen van mechanismen voor autofagie.

Maar wat is autofagie? Het woord is afgeleid van het Griekse auto (zelf) en phagein (eten). Het woord betekent dus letterlijk: zichzelf opeten. In wezen is dit het mechanisme van het lichaam om zich te ontdoen van alle afgebroken, oude celmachines (organellen, eiwitten en celmembranen) wanneer er niet langer genoeg energie is om het in stand te houden. Het is een gereguleerd, ordelijk proces om cellulaire componenten af te breken en te recyclen.

Er is een vergelijkbaar, beter bekend proces dat apoptose wordt genoemd, ook bekend als geprogrammeerde celdood. Cellen zijn geprogrammeerd om na een bepaald aantal delingen te sterven. Hoewel dit op het eerste gezicht nogal macaber klinkt, moet u zich realiseren dat dit proces essentieel is voor het behoud van een goede gezondheid. Bijvoorbeeld, stel dat u een auto bezit. U houdt van deze auto. U heeft er mooie herinneringen aan. U rijdt er graag in.

Maar na een paar jaar begint hij er versleten uit te zien. Na nog een paar jaar, ziet hij er niet meer zo goed uit. De auto kost u duizenden dollars per jaar aan onderhoud. Hij gaat de hele tijd kapot. Is het beter om hem te houden als hij niets meer is dan een hoop troep? Kennelijk niet. Dus doe je hem weg en koop je een hippe nieuwe auto.

Hetzelfde gebeurt in het lichaam. Cellen worden oud en rommelig. Het is beter dat ze worden geprogrammeerd om te sterven als hun nuttige leven erop zit. Het klinkt heel wreed, maar zo is het leven. Dat is het proces van apoptose, waarbij cellen voorbestemd zijn om na een bepaalde tijd te sterven. Het is net als het leasen van een auto. Na een bepaalde tijd doe je de auto weg, of hij nu nog werkt of niet. Dan krijg je een nieuwe auto. Je hoeft je geen zorgen te maken dat hij op het slechtst mogelijke moment kapot gaat.

Autofagie – oude delen van de cel vervangen

Hetzelfde proces gebeurt ook op subcellulair niveau. Je hoeft niet per se de hele auto te vervangen. Soms hoef je alleen maar de accu te vervangen, de oude weg te gooien en een nieuwe te halen. Dit gebeurt ook in de cellen. In plaats van de hele cel af te maken (apoptose), wil je alleen enkele celonderdelen vervangen. Dat is het proces van autofagie, waarbij subcellulaire organellen worden vernietigd en nieuwe worden herbouwd om ze te vervangen. Oude celmembranen, organellen en ander cellulair afval kunnen worden verwijderd. Dit gebeurt door het naar het lysosoom te sturen, een gespecialiseerd organel dat enzymen bevat om eiwitten af te breken.

Autofagie werd voor het eerst beschreven in 1962 toen onderzoekers een toename constateerden van het aantal lysosomen (het deel van de cel dat dingen vernietigt) in levercellen van ratten na het toedienen van glucagon. De Nobelprijswinnaar Christian de Duve bedacht de term autofagie. Beschadigde subcellulaire delen en ongebruikte eiwitten worden gemarkeerd voor vernietiging en vervolgens naar de lysosomen gestuurd om het karwei af te maken.

Een van de belangrijkste regulatoren van autofagie is het kinase dat mammalian target of rapamycin (mTOR) wordt genoemd. Als mTOR geactiveerd is, onderdrukt het autofagie, en als het sluimert, bevordert het autofagie.

Wat activeert autofagie?

Nutriëntendeprivatie is de belangrijkste activator van autofagie. Onthoud dat glucagon een soort tegengesteld hormoon is van insuline. Het is als het spel dat we speelden als kinderen – ‘tegenovergestelde dag’. Als insuline stijgt, daalt glucagon. Als insuline daalt, stijgt glucagon. Als we eten, gaat de insuline omhoog en de glucagon omlaag. Als we niet eten (vasten) gaat insuline omlaag en glucagon omhoog. Deze toename van glucagon stimuleert het proces van autofagie. In feite zorgt vasten (verhoogt glucagon) voor de grootst bekende stimulans van autofagie.

Vasten is eigenlijk veel heilzamer dan alleen autofagie stimuleren. Het doet twee goede dingen. Door autofagie te stimuleren, ruimen we al onze oude, rommelige eiwitten en cellulaire onderdelen op. Tegelijkertijd stimuleert vasten ook het groeihormoon, dat ons lichaam vertelt om te beginnen met de productie van nieuwe lichaamsdelen. We geven ons lichaam echt een complete renovatie.

Je moet eerst de oude dingen wegdoen voordat je nieuwe dingen erin kunt stoppen. Denk maar aan de renovatie van je keuken. Als je oude limoengroene kastjes uit de jaren zeventig hebt staan, moet je die eerst slopen voordat je er nieuwe in zet. Het proces van vernietigen (verwijderen) is dus net zo belangrijk als het proces van creëren. Als je gewoon zou proberen nieuwe kasten te plaatsen zonder de oude eruit te halen, zou het er niet zo goed uitzien. Vasten kan dus in zekere zin het verouderingsproces omkeren, door zich te ontdoen van oude cellulaire troep en deze te vervangen door nieuwe onderdelen.

Een sterk gereguleerd proces

Autofagie is een sterk gereguleerd proces. Als het op hol slaat, zou dat schadelijk zijn, dus moet het zorgvuldig worden gecontroleerd. In cellen van zoogdieren is totale uitputting van aminozuren een sterk signaal voor autofagie, maar de rol van afzonderlijke aminozuren is meer variabel. De plasma-aminozuurspiegels variëren echter slechts in geringe mate. Aangenomen wordt dat aminozuursignalen en signalen van groeifactoren/insuline samenkomen in de mTOR-route – die soms de meester-regulator van voedingssignalering wordt genoemd.

Dus tijdens autofagie worden oude celbestanddelen afgebroken tot de samenstellende aminozuren (de bouwsteen van eiwitten). Wat gebeurt er met deze aminozuren? In de vroege stadia van verhongering beginnen de aminozuurspiegels te stijgen. Men denkt dat deze aminozuren, afkomstig van autofagie, aan de lever worden geleverd voor gluconeogenese. Zij kunnen ook worden afgebroken tot glucose via de tricarbonzuurcyclus (TCA-cyclus). De derde potentiële bestemming van aminozuren is dat zij worden opgenomen in nieuwe eiwitten.

De gevolgen van het overal ophopen van oude junky-eiwitten kunnen worden gezien in twee belangrijke aandoeningen – de ziekte van Alzheimer (AD) en kanker. Bij de ziekte van Alzheimer stapelen zich abnormale eiwitten op – hetzij amyloïd bèta, hetzij tau-eiwit – die het hersensysteem doen dichtslibben. Hoewel we hiervoor nog geen klinisch bewijs hebben, zou het logisch zijn dat een proces als autofagie, dat in staat is oude eiwitten op te ruimen, de ontwikkeling van AD zou kunnen voorkomen.

Wat schakelt autofagie uit? Door te eten. Glucose, insuline (of verminderde glucagon) en eiwitten zetten dit zelfreinigende proces allemaal uit. En er is niet veel voor nodig. Zelfs een kleine hoeveelheid aminozuur (leucine) kan autofagie koud maken. Dit proces van autofagie is dus uniek voor vasten – iets wat niet voorkomt bij eenvoudige calorierestrictie of diëten.

Er is hier natuurlijk een balans. Je wordt ziek van te veel autofagie, maar ook van te weinig. Dat brengt ons terug bij de natuurlijke cyclus van het leven – feesten en vasten. Niet constant diëten. Dit zorgt voor celgroei tijdens het eten, en cellulaire reiniging tijdens het vasten – balans. Het leven draait om balans.

–
Jason Fung