Fördelar med autofagi

Om du haft ett byggprojekt hemma har du kanske märkt att det snabbt blir ganska stökigt. Du prioriterar bygget före städning och underhåll. Cellerna fungerar på samma sätt. Om cellen är inriktad på tillväxt kommer städning och underhåll i andra hand.

I cellerna sköts städning och underhåll av en process som kallas autofagi. ”Auto” betyder själv och ”fagi” äta. Den bokstavliga betydelsen av autofagi är alltså ”självätande”. Även om det kanske låter ohälsosamt att äta sig själv, är det en fördelaktigt process för din kropp.

Tre typer av autofagi: makro, mikro och CMA. Bild: Wikipedia

Urgammal mekanism

Autofagi är en urgammal evolutionär mekanism som ser till att kroppen eliminerar trasiga proteiner, lipider, mikrober och organeller (exempelvis mitokondrier, mitofagi)och återvinner beståndsdelarna. Denna evolutionära funktion har bevarats eftersom den främjar överlevnad och anpassning till olika stressfaktorer. Ju mer stress som cellen utsätts för, desto mer aktiveras de autofagiska processerna.

Det är en ganska ny upptäckt. Den japanska professorn Yoshinori Ohsumi kunde på 1990-talet kunde visa att autofagi förekommer i jäst. Han identifierade 15 gener kopplade till denna process. Därefter kartlade han mekanismerna bakom autofagi och visade att processen även pågår i mänskliga celler. Dessa upptäckter belönades med Nobelpriset i medicin 2016.

Yoshinori Ohsumi nobelpris för autofagi 2016. Krävande men intressant föreläsning på youtube. 

Pac-Man

Vanlig autofagi startar med att skräp samlas upp av en säck som liknar en Pac-Man. Den smälter sedan samman med en cellulär återvinningsstation packad med nedbrytande enzymer som kallas lysosom. Avfallet bryts ner och skickas sedan ut och återanvänds av cellen.

De autofagiska processerna sker hela tiden, oavsett om en cell svälter eller inte. Det sker på en basnivå. Under normala förhållanden tar autofagi bort skadade proteiner och organeller för att förhindra cellskador. Men under stress (t.ex. svält, frånvaron av tillväxtfaktorer eller syrebrist) ökar autofagi.

Styrketräning och autofagi

När du tränar styrka behöver du aminosyror för att bygga upp musklerna. För att växa måste mTOR (mTORC1) aktiveras. När mTOR upptäcker aminosyror tar de sig genast till lysosomerna. Där finns stora lager av aminosyror i form av nedbrutna proteiner. Det är en bra byggarbetsplats med både ett inflöde och ett lager att jobba med.

Om du hela tiden äter proteiner och kolhydrater, kommer mTOR att vara konstant aktiv. Cellen bygger nya proteiner och bryr sig inte om underhåll och återanvändning. Det leder till att det samlas trasig och dåliga proteiner i cellen. Den blir stökig. mTOR är fokuserat på tillväxt och hämmar autofagi, fettnedbrytning, glygogensyntes och ökar fett- och kolestoroluppbyggnad.

En av de stora hälsovinsterna med löpning är att det aktiverar autofagi. När du springer förbrukar du energi, vilket aktiverar AMPK som bromsar mTOR. Kroppen vill inte växa när det råder energibrist. Det leder till autofagi, men också till nedbrytning av fett och glukos och minskad fett- och kolestoroluppbyggnad.

Både mTOR och autofagi behövs

Mycket aktivitet i mTOR kan kopplas till dålig hälsa och kortare liv, medan minskad aktivitet i mTOR kan kopplas till långa, friska liv. Men du behöver alltihop - tillväxt, städning och underhåll - för att må bra. Kruxet är att använda mTOR på ett smart sätt. Ibland ska mTOR vara av, ibland på.

Om du fastar 12 timmar aktiveras först och främst proteasomerna. De börjar genast dammsuga cellen på märkta proteiner. Du aktiverar även normal autofagi (makroautofagi) som äter upp och spyr ut sitt innehåll i lysosomerna. Du aktiverar förmodligen även mer specifik autofagi, så kallad CMA ( chaperon medierad autofagi). Det är en mer selektiv form av autofagi som letar upp specifika proteiner för nedbrytning. Denna process går förmodligen ännu snabbare om du springer ett pass före frukost.

Men du kan inte bara ägna dig åt återanvändning. Till slut tar du slut. Du behöver aktivera mTOR också. Jag försöker samordna styrketräning med middagen (som brukar ha mest protein av dagens måltider). Proteiner aktiverar mTOR och det gör även styrketräning.

Snart dags att springa igen

Det är bra med näring men för mycket näring tycks påverka hälsan. Därmed kanske någon form av fasta är bra. 

Efter förra veckans tävling har jag tagit det lugnt. Jag har inte sprungit, men jag har åkt skidor. På söndagen åkte jag runt sjön. Isen var omkring en halvmeter tjock men det hade bildats stora vattenpölar på isen. 

Runners World - Löpning rensar dina muskler från skadligt plack

En ny studie visar att det finns likheter mellan hur muskler åldras och Alzheimers sjukdom. Det tycks som att samma sorts plack, som bildar små klumpar i nervtrådarna vid Alzheimers sjukdom, orsakar muskelsvaghet hos äldre. I studien visade forskarna också på metoder för att eliminera detta plack.

Foto:Ryan McGuire / Pixabay

Varför blir vi svagare med åren? Vad är orsaken? Av någon anledning blir musklerna sämre på att göra sitt jobb. Ett forskarteam tittade på frågeställningen ur en ovanlig vinkel: likheterna mellan musklernas åldrande och degenerativa muskelsjukdomar. De upptäckte ansamlingar ...

Läs fortsättningen här.

Träning och fasta sätter fart på proteasomerna

Kroppens förmåga att anpassa sig till förändring är avgörande för överlevnad. En del i detta är att varje cell måste smula sönder dåliga proteiner, sedan kan cellen använda smulorna för att bygga nya, friska proteiner. Det är en avgörande kvalitetskontroll för hela organismen. Ny forskning visar att träning förbättrar denna process.

Proteasomer - cellens kvarn

Med ökad ålder tycks risken öka för olika typer av störningar i cellernas proteinfabriker ribosomerna, vilket kan leda till ansamling av dåliga proteiner. Dessa täpper till cellen, stör dess funktioner och tros öka risken för sjukdomar som ALS och Alzheimers.

Ubiquitin markerar protein som bryts ner till peptider i 26S Proteasom. Peptiderna bryts i sin tur ner till aminosyror eller används för antigenpresentation. Källa.

För att förhindra detta har cellen ett fiffigt rengöringssystem som startar med att de dåliga proteinerna märks med ubiquitin. Det är en ”dödskyss”. De märkta proteinerna skickas vidare till proteasomerna, en slags kvarnar som mal och strimlar proteiner till kortare peptider. Dessa bryts sedan ner till aminosyror, som fungerar som byggstenar till nya, friska proteiner. 

En ny studie från Harvard Medical School visar att denna avfallsmekanism utlöses av fluktuationer i hormonnivåer, som signalerar förändringar i fysiologiska tillstånd. Det leder till att cellerna mal sönder dåliga proteiner, så att cellerna snabbt kan anpassa sitt proteininnehåll till nya miljökrav.

Den smarta cellen

I ett av experimenten analyserade forskarna effekterna av träning på celler från lårmusklerna före och efter intensiv cykling. Efter träning visade proteasomerna från dessa celler hade mycket mer molekylär märkning av ubiquitin och högre nivåer av cAMP. Ett annat experiment på möss visade att fasta i 12 timmar gav en liknande effekt. Dessutom visade det sig att möss som fick glukagon - ett hormon som ökar under fasta - förbättrade sin förmåga att förstöra dåliga proteiner.

Adrenalin gav liknande effekter genom att mobilisera energireserver, öka hjärtfrekvens och muskelstyrka under fysiologisk stress. Man såg markanta ökningar i cAMP, liksom ökad proteasomaktivitet och proteinnedbrytning. Även hormonet vasopressin, som hjälper kroppen att behålla vatten och förhindra uttorkning, ökade proteosomakiviteten. Det gick på fem minuter. Kroppen är ganska smart.

Utmanar mig varje vecka. Veckan som gick blev det fyra backintervaller som satte fart på mina proteasomer. Formen är bra. Ser fram mot att tävla igen. Det var ett tag sedan.

Muskelanvändning trimmar cellerna

En värdefull aspekt av fysisk aktivitet är att du ökar aktiviteten av proteinet ubiquitin som är viktigt för underhåll av dina muskler. Ubiquitin markerar utslitna, intracellulära proteiner så att de kan brytas ner i cellulära “avfallskvarnar” som kallas proteasomer. Därmed motverkar fysisk aktivitet ansamling av skadade proteiner och hjälper till att hålla musklerna friska.

Ubiquitin markerar utslitna, intracellulära proteiner så att de kan brytas ner. Källa: Wikipedia.

För att du ska fungera på lång sikt är det viktigt att du underhåller din kropp. En viktig del av cellernas underhåll är omsättning av gamla proteiner. 

I en ny studie har forskare visat att ett enda intensivt träningspass på 10 minuter (cykling), ökar aktiviteten av ubiquitin. När du tränar rusar ubiquitin runt i cellerna och sätter en flagga på skadade proteiner så att de kan brytas ner och användas för att bygga nya proteiner.

Ubiquitin fäster sig till aminosyran lysin på trasiga proteiner, varefter proteinet transporteras till proteasomerna, som bryter ner proteiner till aminosyror. Proteasomernas uppgift är att tugga sönder skadade proteiner och spotta ut aminosyror. Dessa aminosyror kan sedan återanvändas i syntesen av nya proteiner. Därmed bidrar ubiquitin till en hållbar cirkulation av kroppens proteiner.

Proteasomernas uppgift är att tugga sönder skadade proteiner och spotta ut beståndsdelarna, aminosyror. Källa: Wikipedia.

Det är en av anledningen till att fysisk aktivitet är hälsosam. Du blir bättre av att använda din kropp. Vila är bra, men utan aktivitet kommer kroppen att fungera sämre på sikt. Det är alltså muskelanvändning i sig själv som initierar de processer som håller musklerna friska och funktionella.