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Autofagia

Definición de autofagia

La autofagia es la digestión de orgánulos celulares dañados y tejido enfermo para su posterior reciclaje o reutilización. Su antigua redacción griega se deriva de las palabras para «hueco» y «devorador de sí mismo» o «comerse a sí mismo», que lo describe con precisión como una forma natural de podar las partes disfuncionales. La autofagia se controla y se enfoca con precisión con la ayuda de lisosomas (en animales) u otros factores digestivos que «devoran» los componentes celulares. Estos componentes celulares pueden tomar la forma de orgánulos, agregados de proteínas o proteínas ribosómicas disfuncionales (los productores de proteínas del cuerpo).

A menudo se dice que la autofagia es un proceso de autodegradación y generalmente se produce en respuesta al estrés o la enfermedad. El estrés generalmente proviene de un impulso por sobrevivir en momentos de estrés nutricional o agotamiento de energía, o incluso del estrés celular de experimentar una enfermedad o iniciar la muerte celular. Se puede decir que la autofagia juega un papel en la reparación y desintoxicación celular. Todo esto se puede atacar con precisión con la ayuda de los antígenos de la superficie celular, que confieren a la autofagia un papel en la protección contra presentaciones específicas de enfermedades (es decir, cáncer, diabetes, infecciones autoinmunes) e inestabilidad genómica.


La imagen muestra una estructura simplificada de lisosoma .

Vía de la autofagia

El camino básico que sigue la autofagia comienza con una membrana aislada llamada fagóforo . El fagóforo se expande y rodea los objetivos o «carga celular» y los secuestra en su doble membrana. El fagóforo luego se fusiona con un lisosoma (en mamíferos, vacuolas en plantas) que promueve la degradación de los componentes internos por proteasas lisosomales. Los aminoácidos y otros subproductos de este paso salen al citoplasma , donde pueden ayudar a construir nuevas moléculas más adelante.


La figura muestra la nucleación de vesículas de autofagosomas de una membrana de aislamiento.

En términos técnicos, hay cinco etapas que entran en la orquestación de la autofagia.

  • Formas de fagophore
  • Las proteínas Atg5-Atg12 se conjugan e interactúan con Atg16L dentro del fagóforo
  • La proteína LC3 se modifica e inserta en su membrana.
  • Los objetivos se seleccionan y degradan (pero también se pueden tomar cosas aleatorias)
  • El autofagosoma se fusiona con el lisosoma y las moléculas engullidas se rompen

La formación del fagóforo comienza con la fabricación de una membrana aislada, un paso clave ya que la función de la vesícula depende de su capacidad para absorber el contenido. Este proceso se organiza alrededor de una estructura denominada PAS (una estructura pre-autosómica). En la macroautofagia de mamíferos, la vía que toma la autofagia comienza con un paso de «iniciación» con PAS. El fagóforo comienza entonces la «nucleación», que es básicamente el círculo de proteínas y orgánulos citosólicos. A continuación, el fagóforo madura en un autofagosoma con la adición de LC3 en la membrana y comienza la «expansión». El siguiente paso consiste en la fusión de un lisosoma que contiene hidrolasas. Como resultado, el contenido que estaba adentro se divide en partes que se pueden reciclar, un proceso denominado «reciclaje de nutrientes».

Otro hecho notable sobre la autofagia es que anteriormente se pensaba que era solo un mecanismo a favor de la muerte. Este error surgió de la evidencia que mostró su participación en la muerte no apoptótica. Pero investigaciones recientes sugieren que promueve más la vida y la supervivencia que la muerte celular. La autofagia ocurre en todas las células para mantener las condiciones homeostáticas basales. Específicamente, las células lo realizan para promover el recambio de orgánulos , especialmente cuando las células están sufriendo hambre y necesitan nutrientes. Los factores que influyen en el control de la autofagia son la nutrición y las hormonas.niveles y señales externas como niveles de oxígeno y temperatura. Por ejemplo, se pensaba exclusivamente que la autofagia contribuía a la neurodegeneración, pero investigaciones recientes sugieren que puede ser una forma protectora de degradar las proteínas tóxicas o que funcionan mal en las células neurales.

Ayuno de autofagia

La autofagia ha ganado terreno por su relación con el ejercicio, la dieta y el ayuno. Todos estos elementos ejercen presión sobre nuestro cuerpo, lo que estimula la autolimpieza a nivel celular. Con el ejercicio, el ejercicio crea diminutos desgarros en nuestros músculos que el cuerpo tiende a hacer de inmediato con la autofagia y la renovación y reciclaje de células. Esto fortalece los músculos afectados y los hace más resistentes a futuros factores de estrés. Un estudio en ratones mostró que los autofagosomas se numeran cada vez más con treinta minutos de ejercicio en una cinta de correr (y más aún con ochenta minutos). 

En los humanos, esta relación sigue estando determinada, pero sin duda sienta un precedente. El ayuno intermitente tiene beneficios similares. Los niveles de insulina aumentan después de una comida en la mayoría de los organismos modelo y parece haber tasas bajas de autofagia asociadas con niveles altos de insulina. Sin embargo, cuando los niveles de insulina caen durante el ayuno, las tasas de autofagia aumentan en muchos pliegues en ratones (y teóricamente también en humanos). 

Los organismos jóvenes presentan altas tasas de autofagia, pero con el envejecimiento, las tasas de autofagia se ralentizan y esto permite el daño celular y toxicidad para amasar. Asimismo, se estudiaron células neuronales en ratones en ayunas para probar el efecto del ayuno a corto plazo sobre la neurodegeneración. El ayuno vio un aumento en el recuento de autofagosomas (a través de microscopía electrónica) y también redujo el ribosoma de purkinje fosforilado. Todo esto da fe del papel homeostático de la autofagia contra las vías degenerativas, que parece restablecerse activamente en tiempos de ayuno.

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