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La autofagia es un proceso clave que mantiene las células del cuerpo en equilibrio adecuado, o lo que llamamos homeostasis. Un dicho popular sobre la sostenibilidad del medio ambiente es "Reducir, reutilizar, reciclar". En muchos sentidos, la autofagia es el proceso natural que hace estas tres cosas por su cuerpo. El término "autofagia" proviene de la palabra latina que significa "comer a sí mismo". Esto se debe a que el proceso de autofagia descompone partes de sus células para reciclarlas en la creación de nuevas células.El citoplasma consiste en líquido dentro de una célula (excluyendo el núcleo). Durante la autofagia, el citoplasma y los orgánulos (pequeñas estructuras con funciones específicas) se eliminan y reciclan. Este proceso mantiene su cuerpo en equilibrio al eliminar las células que ya no funcionan de manera óptima o apropiada.
Si bien la autofagia ayuda a mantener el equilibrio del cuerpo, también existen trastornos que interrumpen los procesos normales de autofagia, lo que conduce a una enfermedad crónica. Los trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson tienen vínculos genéticos con la disfunción en la autofagia.
Beneficios
La autofagia tiene efectos importantes que ocurren tanto dentro como fuera de la célula. Dentro de la célula, la autofagia ayuda a disminuir el estrés oxidativo, aumenta la estabilidad genómica (que ayuda en la prevención del cáncer), aumenta el metabolismo bioenergético y aumenta la eliminación de desechos.
Fuera de la célula, la autofagia ayuda a disminuir la respuesta inflamatoria, aumenta la homeostasis neuroendocrina, aumenta la vigilancia del cáncer por parte del sistema inmunológico y aumenta la eliminación de las células envejecidas.
Los beneficios de las funciones de la autofagia minimizan el riesgo de enfermedad, promueven su capacidad para envejecer y, en última instancia, ayudan a aumentar su esperanza de vida.
Proceso
La autofagia generalmente se desencadena por la falta de nutrientes de una célula. Se cree que la insulina suprime la autofagia mientras que el glucagón puede activar el proceso.
Después de comer, su cuerpo libera insulina, mientras que el ayuno provoca una liberación de glucagón a medida que el azúcar en sangre de su cuerpo comienza a disminuir. El glucagón le indica a su cuerpo que use glucógeno en su hígado para aumentar su azúcar en sangre. Una vez que se activa la autofagia, el proceso ocurre en cuatro pasos.
- Secuestro: Durante este paso, dos membranas (llamadas fagoforos) se alargan alrededor y eventualmente encierran citoplasma y orgánulos que luego se degradarán. Esta doble membrana se convierte en un orgánulo conocido como autofagosoma. Normalmente, los contenidos engullidos por el autofagosoma se seleccionan porque están dentro del rango. Sin embargo, los autofagosomas pueden ser selectivos ya que la membrana puede iniciar la autofagia cuando hay interacción con ciertas proteínas en la célula.
- Transporte a un lisosoma: Los autofagosomas no pueden conectarse directamente a un lisosoma, por lo que primero se fusiona con una estructura intermedia llamada endosoma. El autofagosoma que se fusiona con un endosoma ahora se conoce como anfisoma, que puede fusionarse fácilmente con un lisosoma.
- Degradación: Esto puede comenzar después de que se produzca la fusión con un lisosoma. Al fusionarse con el anfisoma, el lisosoma libera enzimas (conocidas como hidrolasas) que degradan los materiales que estaban en el autofagosoma original. Esta estructura que está llena de material celular degradado ahora se conoce como autolisosoma o autofagolisosoma.
- Utilización de productos de degradación: Esto puede ocurrir después de que todos los materiales celulares se degraden a aminoácidos. Después de ser exportados fuera del autolisosoma al fluido celular, los aminoácidos pueden reutilizarse.
La cuarta y última etapa está relacionada en última instancia con la falta de nutrientes celulares. En última instancia, se necesita la utilización de productos de degradación para proporcionar aminoácidos para la gluconeogénesis (un proceso en el que el cuerpo sintetiza glucosa a partir de fuentes que no son carbohidratos). Los aminoácidos sirven como fuente de energía para el ciclo tricarboxílico (TCA), y estos aminoácidos pueden reciclarse para sintetizar nuevas proteínas.
Los procesos de la autofagia son importantes para mantener el equilibrio o la homeostasis en el cuerpo. En cualquier punto dado, cualquiera o los tres pueden utilizarse para satisfacer las necesidades del cuerpo. Sin embargo, estos procesos no se pueden mantener a largo plazo para apoyar la supervivencia celular en condiciones crónicas.
Tipos
Hay tres tipos de autofagia. Aunque son similares, cada uno tiene características distintas para diferenciar cada tipo.
- Macro-autofagia se refiere al proceso de autofagia descrito anteriormente. Este término es sinónimo de autofagia.
- Micro-autofagia es similar a la autofagia en el sentido de que puede envolver y degradar muchas estructuras diferentes en la célula. La diferencia en este proceso es que no utiliza un fagóforo para secuestrar el contenido celular. En cambio, el lisosoma atrae el contenido celular y envuelve el material alrededor de su membrana para luego degradar el contenido en aminoácidos para su reutilización.
- Autofagia mediada por acompañantes es un método más específico para dirigir las proteínas a degradar. En este proceso, las proteínas chaperonas ayudan a trasladar la proteína a través de la membrana del lisosoma, donde se puede degradar en aminoácidos para su reutilización.
Inducir la autofagia
Hay mucha investigación dedicada a los métodos para activar la autofagia debido a los muchos beneficios para la salud que incluyen la prevención del cáncer y las propiedades homeostáticas en el sistema nervioso. Sin embargo, también atrae a muchas personas debido a las propiedades anti-envejecimiento y al aumento de los efectos metabólicos.
La investigación farmacéutica está creciendo para identificar formas de activar selectivamente la autofagia con ciertos medicamentos. En particular, existe un interés farmacéutico en identificar formas de estimular la inducción de la autofagia para ayudar con los trastornos neurodegenerativos.
- Enfermedad de Huntington: se están investigando el resveratrol, la latrepirdina y el litio para estimular la autofagia en pacientes con enfermedad de Huntington.
- Enfermedad de Alzheimer: el resveratrol, nilotinib, litio, latrepirdina, metformina, ácido valproico, estatinas, nicotinamida e hidroxicloroquina pueden ayudar a estimular la autofagia en la enfermedad de Alzheimer.
- Enfermedad de Parkinson: el nilotinib y las estatinas pueden estimular la autofagia en el Parkinson.
- Esclerosis lateral amiotrófica (ELA): el litio, el tamoxifeno y el ácido valproico pueden estimular la autofagia en pacientes con ELA.
Todos los medicamentos enumerados anteriormente están siendo investigados y actualmente no se recomienda su uso. Sin embargo, el futuro de la inducción de autofagia para tratar enfermedades puede ser prometedor.
Fuera de los productos farmacéuticos, el ayuno de forma intermitente o durante períodos de tiempo más prolongados también induce la autofagia. Lo hace agotando los nutrientes celulares. Para mantener la función celular, se induce la autofagia para producir aminoácidos que ya no están presentes.
Además, una dieta que implica una ingesta baja de carbohidratos priva al cuerpo de azúcares de fácil acceso. La autofagia se activa para participar en la generación de aminoácidos. Los aminoácidos se pueden usar para proporcionar energía a través de la gluconeogénesis y el ciclo de TCA, ya que los carbohidratos no están fácilmente disponibles. Sin embargo, antes de comenzar cualquier dieta, debe consultar a su médico para garantizar su seguridad y una nutrición adecuada.
Trastornos relacionados
Los genes relacionados con la autofagia (ATG) se identificaron por primera vez en la década de 1990. Desde entonces, los genes disfuncionales se han relacionado con trastornos relacionados con la función anormal de la autofagia en el cuerpo.
- Encefalopatía estática de la infancia con neurodegeneración en la edad adulta (SENDA) fue el primer trastorno neurodegenerativo identificado en relación con la disfunción de la autofagia. Esto se volvió importante para identificar el papel de la autofagia en el potencial de tratar otros trastornos neurodegenerativos con terapias dirigidas a la autofagia. El gen asociado con SENDA afecta la formación de autofagosomas. Si bien se ha identificado la asociación, no se ha determinado cómo se relaciona la disfunción de la autofagia con la acumulación de hierro cerebral.
- Síndrome de Vici es un trastorno neurodegenerativo progresivo que es un gen recesivo (lo que significa que tanto el padre como la madre tienen que transmitir el gen para que el niño tenga el trastorno). El gen asociado afecta cómo maduran y se degradan los autofagosomas.
- Paraparesia espástica hereditaria es otro trastorno genético recesivo que es de naturaleza neurodegenerativa y afecta las extremidades inferiores. Si bien no se comprende bien el papel de la autofagia en el trastorno, se ha identificado que altera la formación de autofagosomas y altera la fusión del autofagosoma con el lisosoma.
- enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo y se ve afectado de manera diferente a otros trastornos. En este caso, se cree que el gen asociado causa la degradación selectiva de las mitocondrias (una estructura celular asociada con la generación de energía) por autofagia, comúnmente conocida como mitofagia.
- enfermedad de Crohn difiere de los otros trastornos enumerados, ya que es un trastorno inflamatorio intestinal. Se sabe que hay varios genes que afectan la autofagia en relación con la enfermedad de Crohn; sin embargo, estos mismos genes también están relacionados con muchos otros procesos. Por lo tanto, no está claro si la enfermedad de Crohn es un trastorno relacionado con la autofagia y si las terapias dirigidas a la autofagia serían opciones de tratamiento viables.
- Cáncer es diferente de los otros trastornos ya que la autofagia no está relacionada genéticamente, sino que ha demostrado los beneficios y riesgos asociados con ella. La autofagia tiene propiedades protectoras de las células para tratar de prevenir la formación de cánceres. Sin embargo, una vez que se establece un tumor, se cree que la autofagia demuestra las mismas propiedades protectoras pero para las células cancerosas. En otras palabras, una vez que se establece un tumor, la autofagia ayuda a evitar que el tumor sea destruido por los procesos normales que su cuerpo tiene para combatir el cáncer.
A diferencia de las terapias que tienen como objetivo inducir la autofagia para algunos trastornos, para el cáncer, las terapias que se investigan tienen como objetivo la inhibición de la autofagia.
Dirigirse a la inhibición de la autofagia en pacientes con cáncer eliminaría las propiedades protectoras de tumores que se cree que la autofagia ha establecido en el cáncer. Las terapias que se están investigando se dirigen a la parte lisosómica del proceso de autofagia e incluyen los medicamentos cloroquina e hidroxicloroquina.
Una palabra de Verywell
La autofagia es el proceso natural de su cuerpo mediante el cual "recicla" las células y mantiene la homeostasis. Sus beneficios incluyen controlar las respuestas inflamatorias y aumentar la vigilancia del cáncer. Sin embargo, cuando la autofagia no funciona correctamente en el cuerpo, se ha relacionado con varios trastornos como la enfermedad de Parkinson. Aunque la autofagia puede proteger contra el cáncer, en ciertos casos, en realidad puede proteger a las células cancerosas una vez que se establecen en el cuerpo.
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