Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris sejtbiológia

Sass Miklós, †Laskay Gábor (2013)

Eötvös Loránd Tudományegyetem

22. fejezet - Az autofágia és funkciói (Sass Miklós)

22. fejezet - Az autofágia és funkciói (Sass Miklós)

Az autofágia, a sejt önemésztő folyamata

Az autofágia (a sejtek önemésztése) alapvető sejttani folyamat, minden eukariota élőlény sejtjeiben (növényekben, állatokban, egysejtűekben, többsejtűekben) zajlik, kisebb-nagyobb intenzitással. A klasszikus kísérletek eredményei alapján tudjuk, hogy a sejt az autofágia útján bontja le az elöregedett, sérült, hibás, funkcióját veszitett, felesleges, káros, vagy kóros makromolekuláit, organellumait. Ezt, a sejtekben alapszinten zajló autofágiát háztartási autofágiának (housekeeping autophagy) nevezzük, ami elsősorban a sejt felépítő (szintetikus) és lebontó (katabolikus) folyamatainak egyensúlyát tartja fenn.

Az autofágia aktiválható fizikai (besugárzás, hőmérsékletváltozás), kémiai (vitális festékek, alkaloidok, detergensek, aminok) behatások sokaságával. Ez az indukálható autofágia (induced autophagy), amivel a sejt elsősorban a sejtet károsító hatásokra (stresszorokra) válaszol. Az éhezés (elsősorban az aminosav megvonás) ugyancsak erős autofág reakciót indukál. Ilyenkor a sejt a saját anyagait, makromolekuláit bontja le, emészti meg, ezzel anyagokat és energiát szolgáltatva a mindenképp szükséges szintetikus folyamatok fenntartásához.

1. ábra. Autofágia indukciója éheztetéssel a Drosphila zsírtest dejtjeiben. Az autofág struktúrák a zölden festődő granulumok. „A” éheztetett, „B” kontrol, nem éheztetett szövet.

Az autofágia extrém felerősödése a sejt pusztulását okozza, amely az egyedfejlődés során egyes meghatározott szervek lebontásában (pl. a pro- és mezonephros, a Müller-vezeték, az embrionális kopoltyúívek, a neuronoknak jelentős százaléka) játszik szerepet Ez a fejlődési autofágia (developmental autophagy).

2. ábra. A rovarok lárvális zsírteste autofágia útján bomlik le. Ennek az utólsó lárvastádium kezdeti szakaszában sem fény-, sem elektronmikroszkópos szinten nincs semmi jele.

3. ábra. Az utólsó lárvastádium végső szakaszában az autofágia extrém módon felerősödik a lárvális zsírtestben. A fénymikroszkópos képen (balra)az autofág struktúrák vörösre festődtek, az elektronmikroszkópos képen az „AV” felirat jelöli az egyik autolizoszómát.

A fejlődési autofágia szigorú hormonális és genetikai szabályozás alatt áll. Funkciója az egyes sejtek, szövetek, szervek célzott, időben és térben meghatározott eliinációja az ontogenezis során.

4. ábra. A juvenil(is) hormon kezelés meggátolja az autofágiát a lárvális zsírtestben. Felül a kontrol állat zsírtest sejtje, alul egy kontrol lárva zsírteste.

5. ábra. A vedlési hormon erősen indukálja az autofágiát a zsírtest sejtekben. Balra kontrol szövet, jobbra egy kezelt állat zsírtest sejte.

6. ábra. A fenti kísérlet kiértékelése fénymikroszkópos szinten. Balra a kezelt, jobbra a kontrol állat zsírtest sejtjei

A fejlődési autofágia szigorú hormonális és genetikai szabályozás alatt áll. Funkciója az egyes sejtek, szövetek, szervek célzott, időben és térben meghatározott eliinációja az ontogenezis során.

Az utóbbi években kiderült, hogy az autofágia a fentieken kívül a sejtek és a szervezet számos további, nagyon fontos működéseiben is szerepet játszik. Szabályozza a sejtek növekedését, lassítja a sejtek (és a szervezet) öregedését, részt vesz az intracelluláris mikrobák eliminációjában és az antigén prezentációban. Funkcióját olyan nagyon fontos, patológiás helyzetekben is leírták, mint pl. a rák, az izomsorvadások és neurodegeneratív elváltozások (pl. Alzheimer-kór, Parkinson-kór, Huntington-kór), vagy az agyvérzés, és az infarktus (cerebrovascularis és myocardialis stroke), a cukorbetegség (diabetes mellitus). Mindezek alapján nagyonis indokolt az autofágia beható tanulmányozása, mivel a molekuláris mechanizmusának, genetikai szabályozásának megismerése magában hordozza ezen súlyos betegségek elleni terápiás lehetőségek kidolgozását.

7. ábra. Az autofágia funkciói egy összefoglaló ábrán.

Általánosságban azt mondhatjuk, hogy az autofágiát a sejt legföbb védekező mechanizmusának tartják a különböző káros behatások, stresszorok ellen. Ugyanakkor az autofágia a sejtpusztulás egyik mechanizmusa is lehet. A szöveti és környezeti impulzusok összessége befolyásolja, hogy az autofágiának melyik hatása érvényesül egy adott fiziológiai, vagy patológiai helyzetben.