Otofaji Nedir?, Sağlıklı yaşamın en önemli sırlarından biri: Otofaji

[maturidi]

Sağlıklı yaşamın en önemli sırlarından biri: Otofaji

18 Mart 2019
Uzun ömrün sırları çok daha uzun bir yazının konusu.

Ama ben, özellikle 50’li yaşlar sonrasında sağlıklı bir yaşamın en önemli belirleyicilerinden birinin de “otofaji” olduğuna eminim. Otofajinin sözlük anlamı “kendi kendini yemek.” Durumun bilimsel açıklaması ise oldukça farklı. Otofajide hücrelerimiz kendi kendilerini değil, üretim artığı toksik atıklarını, yaşlanmış parçalarını, döküntülerini, toksinlerini yiyerek beslenmeye başlıyor. Otofaji sürecine giren hücreler içlerindeki “lizozom” isimli minik yapıların da yardımıyla “kendi atıklarını” tüketerek yaşamını sürdürmeye başlıyor. Neticede, hücre de beden de beslenme çabasının getireceği zahmetlerden, yüklerden, toksik atıklardan kurtuluyor. Daha önceki üretim atıklarını, yaşlanmış parçalarını enerji kaynağı olarak kullanıp bir tür “iç temizlik”, bir çeşit “doğal detoks” sürecine giriyor. Kısacası otofajide adeta bir “arınma”, toksinlerden kurtulup hafifleme durumu söz konusu. Ve tabii ki bu olumlu gelişmeler aşağıdaki kutuda okuyacağınız muhtemel 10 faydayı sağlıyor.



MUCİDİ
OTOFAJİNİN faydalarını bilimsel olarak araştıran Japon bilim insani Yoshinori Ohsumi 2016’da Nobel Tıp Ödülü’nü kazandı. Peki otofajiyi ilk keşfeden kim ya da kimler? Otofajinin geçmişi insanlık tarihi kadar eski. Oruç onu devreye sokmanın en etkili yollarından biri ve ilki. Çünkü günde 12 saati geçen, 14-16 saatlik açlık kürleri bu hedefe ulaşmak için yeterli. Eğer oruç sürelerini daha sık ve düzenli tekrarlayabilirseniz de açlıkla geçireceğiniz 14-16 saatlik periyodu yalnızca su içmekle sürdürürseniz otofajiyi tetiklemeniz mümkün olabiliyor. Muhtemelen de bu nedenle “iki öğün beslenme” metodu özellikle orta yaşlardan sonra taraftar bulmaya başladı. Özeti şudur: Eğer otofajiden faydalanmak istiyorsanız günde iki öğünle beslenmeyi deneyebilirsiniz. Bu süreci nasıl yöneteceğinizi merak ediyorsanız Hürriyet arşivine girerek geçtiğimiz pazartesi (11.03.2019) yayınlanan yazımızı dikkatle inceleyiniz.

2 ÖĞÜN 10 FAYDA

1) İstikrarlı bir yağ kaybı ve kalıcı bir kilo dengesi
2) Daha dengeli kan şekeri, insülin, trigliserid ve kan basıncı seviyeleri
3) Daha az yangısal süreç, yorgunluk, halsizlik
4) Daha fit ve formda bir beden
5) Daha az toksin yükü ve süre giden bir detoks faaliyeti
6) Açlık ve tatlı krizlerinde azalma
7) Gaz, şişkinlik, reflü sorunlarında hafifleme
8) Karaciğer yağlanmasında gerileme
9) Bellek ve konsantrasyonda güçlenme
10) Daha derin, dinlendirici ve keyifli uykular



NEDEN DAHA SIK HASTA OLUYORUZ?

HEPİMİZ biliyoruz ki son yıllarda kansere yakalananların sayısında ciddi bir artış var. Bağışıklık sistemlerimiz eskisine oranla daha zayıf. Kilo problemi ülke boyutunda ciddi bir sorun haline geldi. Reflüsü, gastriti olmayan, şişkinlikten, gazdan yakınmayan pek az insan var. Uykusuzluk ve yorgunluksa neredeyse milli problemlerimiz oldu. Bu durumun birinci nedeni beslenme yanlışlarımız. Daha çok yiyor, çok fazla şekerli, unlu besin tüketiyoruz. Omega-3 zengini besinlere hasret kaldık ama omega-6 ve trans yağ zengini olduk. Bedenlerimiz asit çöplüğüne dönüştü. Kısacası başlıktaki sorunun yanıtını öncelikle beslenme yanlışlarımızda aramak gerekiyor.

[maturidi]

Otofaji nedir? Otofaji hastası ne yapar? Otofaji örnekleri nelerdir?

İnternet aramalarında oldukça popüler olan Otofaji'nin (Otofagositoz) kelime anlamı merak ediliyor. Hücrenin yaşlanmış ve bozulmuş yapılarının, hücrenin kendi lizozomu tarafından sindirilmesi anlamına gelen Otofaji, Antik Yunaca ‘kendisini yemek’ anlamına geliyor. Otofaji araştırması yapan kullanıcılar, Otofaji nedir? Otofaji hastası ne yapar? araştırması yapıyor. Otofaji ile ilgili tüm detaylar.

İnternette bazı sitelerde yazılanın aksine otofaji, bildiğimiz anlamda "yamyamlık"olmadığı gibi, "tırnak yemek" veya "dudak kemirmek" gibi anlamlara da gelmiyor. Hücresel düzeyde gerçekleşen bu işlem, hücrenin kendi varlığı için doğal ve normal. Otofaji kelimesini ilk kez Belçikalı biyokimyager Christian de Duve 1963'te kullandı. Mayanın içinde bulunda otofaji ile ilgili genler 1993'te keşfedildi ve bu çalışma Japon araştırmacı Yoşinori Ohsumi'nin 2016 Nobel Tıp Ödülü'nü almasını sağladı. Otofaji, vücudun kendi parçalarını sindirmesine ya da kişinin vücut kısımlarını yeme arzusuna verilen isimdir. İlerlemiş vakalar göz önünde bulundurulduğunda en korkutucu psikolojik rahatsızlıklardan biri olan otofaji hakkında tüm detaylar...

Otofaji nedir? Otofaji hastası ne yapar?
Otofaji sözcüğü‘kendi kendini yemek’ anlamına gelmektedir. Otofoji kavramı 1960 yıllarında yapılan bir takım araştırma ilk defa fark edilmiştir. Bilim insanlarının yaptıkları araştırmalar ışığında hücrenin kendi yapısında bulunan bir takım bileşeni zarla çevreleyip kese adında yapılar oluşturup, bu yapıları geri dönüşüm merkezi olan lizozom organeline getirerek kendi kendini sindirdiği fark edilmiştir.

Lizozom organeli hücre bileşenlerini parçalayıp yıkarak yapı taşı moleküllerine dönüştürmektedir. Bilim adamlarının yaptığı araştırmalar doğrultusunda hücre bileşenlerin büyük bir çoğunluğu lizozom organeli tarafından parçalanmaktadır. Son yıllarda bu konu üzerinde yapılan biyokimyasal ve mikroskobik çalışmalar hücre içerisinde bulunan bir takım büyük yükleri lizozoma taşıyan bir keseciklerin varlığını gösterdi. Lizozom organelini keşfeden ünlü bilim insanı Christian De Duve, hücre içerisinde gerçekleşen bu ilginç sindirme olayını ‘kendi kendini yeme’ anlamına otofaji olarak adlandırmıştır. Otofaji olayında gerçekleşen bu yeni keseciklere ise otofagozom adı verdi.

Bilim insanları yaptıkları incelemelerde otofajinin bir birini takip eden bir dizi olayla gerçekleşip kontrol edildiğini saptadı. Otofaji olayında çeşitli proteinler ve protein komplekslerinin her biri, keseciklerin (otofagozom) başlangıcında ve oluşumunda önemli bir aşamasını düzenleyip kontrol ediyor.

2017 yılında Nobel Tıp Ödülünü kazanan Yoshinori Ohsimu, stres faktörlerinin totofaji olayını nasıl başlattığını ve keseciklerin (otofagozom) nasıl oluştuğunu aşamaları ile belirgin bir şekilde anlatarak bilim dünyasında ses getirmiştir. Otofaji görünürde olumsuz birşeymiş gibi gözükse de hücre bileşenlerinin yenilenmesi içi ihtiyaç duyulan enerjiyi ve yapı taşlarını hızlı bir şekilde tedarik etmektedir. Bu nedenle otofaji açlık gibi stres faktörlerinde hücresel tepki verilmesinde önemli bir rol üstleniyor. Hastalıklar sonucunda vücutta bulunan bakteri virüslerin saf dışı edilmesinde otofaji rol almaktadır.

Embriyo gelişim sürecinde ve hücrelerin başkalaşma süreçlerinde önemli katkılarda bulunuyor. Yaşlanış ve işlevini zayıflamış olan proteinlerin ve organellerin sindirimi ve yerine yenilerinin getirilmesinde yine otofaji etkilidir. Yani otofaji bir nevi kalite kontrol merkezi olarak işlev görmektedir. Otofaji olayının zayıflaması veya hasar görmesi durumunda parkinson hastalığı, tip 2 diyabet hastalığı ve yaşlı insanlarda görülen farklı hastalıklara neden olduğu düşünülmektedir. Bu bilgilere ek olarak otofaji genlerinde mutasyonlar bazı genetik hastalıklara neden olduğu ve otofaji mekanizmasında görülen bozukluklarında kanserle ilişkisi olduğu yönünde önemli bilgiler bilim dünyasında konuşulmaktadır. Bilim dünyası otofajinin önemini fark etmeye başladı. Bu nedenle bir çok hastalığın tedavisinde üretileccek ilaçların otofaji üzerine etkili olması için bir çok araştırma ve inceleme yapılmaktadır.

Stres Otofajiyi tetikliyor
Sürekli artan stres, iş, yaşam ve gelecek kaygıları insan sağlığını psikolojik ve fiziksel yönden oldukça etkiler. Tüm bu yaşama çabasının içinde çeşitli alışkanlıklar ediniriz. Tırnak yemek, dudak kemirmek alışkanlıklarını çevremizde ve kendimizde görebiliriz. İnsanların kendi uzuv ve derilerini koparıp yiyerek edindikleri bu alışkanlıklar yamyamlık ile eşdeğerdir.

Otofaji örnekleri nelerdir?
Otofajinin ilerlemiş boyutu tehlikeli olarak sınırlandırılsa da, tırnak yemek, parmaktan, dudaktan koparılan derileri çiğnemek de bir otofaji örneğidir ve doktora başvurmak gerekir.

Otofaji hastası ne yapar?
Bu hastalar adeta bir yamyam gibi kendi etini yemektedirler. Hatta bazı hastalar kemiklerini bile kemirirler. Videoyu Oynat

Sık sık rastlanan bir hastalık...
Her ne kadar hastalığın çok daha ilerlemiş ve tehlikeli tipleri bulunsa da, tırnak yemek, parmak ve dudaklardan koparılan ölü derileri çiğnemek de otofaji hastalığına işaret etmektedir. Artan stres sonucu ortaya çıkan otofajinin bu tipleri, kişilerin tıbbi yardım almaya ihtiyaç duymadığı, çok fazla önemsemediği örnekleri oluşturur.

Büyük acı verse de kendini yemeye engel olamaz
Bu durumlarda kişi artık tam anlamıyla bir yamyama dönüşmüştür ve yeme alışkanlığını kendini sakat bırakana kadar sürdürebilmektedir. Hastalığın bu duruma gelmesi ise genellikle başlangıçta sözünü ettiğimiz basit ve zararsız alışkanlıkların ilerlemesi ile gerçekleşmektedir.

''Parmaklarını işlevsiz hâle gelene kadar kemirebilmektedir''
Ya da bazı ender örneklerde rastlandığı gibi, parmaklarını işlevsiz hâle gelene kadar kemirebilmektedir. Bu boyutlara ulaşan otofajinin sebebi ise bugün hâlâ bilinmemektedir. En sık rastlanan bağlantılar, kişilerin yenmeye uygun olmayan objeleri yeme arzusu duyduğu pika ve obsesif kompülsif bozuklukla kurulmaktadır ancak bu bağlantıların ikisi de henüz kanıtlanabilmiş değildir.

Kendi vücutlarına acı verme istekleri
Otofajiye besin yetersizliğinin, psikolojik stresin ya da beynin iştahı yöneten bölümlerinde meydana gelen anomalilerin sebep olduğu düşünülmektedir. Bu tip bir hastalıkta yalnızca vücut kısımlarının yenmesine odaklanmak yanlış olacağı için, kişilerin kendi vücutlarına acı verme isteklerinin de üzerinde durulmaktadır.

Otofajiye sebep olduğu düşünülmektedir...
Duyusal girdilerin azlığının ve duygusal bir acıyı bastırma gereksiniminin de otofajiye sebep olduğu düşünülmektedir. Özellikle duyu kaybı yaşayan yaşlı hastaların, bu eksikliği başka bir uyaranla doldurmak için otofajiyi kullandıkları iddia edilmektedir.

Henüz kanıtlanabilmiş değil
Kişinin istençli olarak kendi vücudunda acıya sebep olması, psikologlar tarafından bastırılan cinsel problemler ve stresle baş etme girişimi olarak yorumlanmaktadır. Ancak az önce sözünü ettiğimiz diğer tüm ihtimaller gibi bu düşünceler de henüz kanıtlanabilmiş değildir.

Tedavi edilmesi büyük önem taşımakta!
Otofajinin tedavisi için hem fizyolojik, hem de psikolojik sebeplerin araştırılması büyük öneme sahip. Bu sebeple vücut yaralarının tedavisinin yanında kişide obsesif kompülsif bozukluk olup olmadığının tespit edilmesi ve hastalığın ilaç ve terapi yardımıyla tedavi edilmesi büyük önem taşımakta...

[ismailv]

OTOFAJİ: Programlı Hücre Ölümü

Özet
Kalite kontrol sistemi olarak çalışan otofaji mekanizması, uzun ömürlü proteinlerin, fonksiyonu bozulmuş organellerin, sitozolik parçaların, hasarlı makromoleküllerin ve patojenlerin yok edilmesinden sorumlu fizyolojik bir fenomendir. otofaji Biyolojik geri dönüştürme fonksiyonuna ek olarak, obezite ve diyabet gibi metabolik sendromların patogenezinde de önemli bir rol oynamaktadır. Hücrelerin fonksiyonel olarak korunması için gerekli enerji çok fazladır ve anabolik ve katabolik metabolizma arasındaki dengedeki bozukluklar hastalıklara katkıda bulunmaktadır. Otofajinin disfonksiyonu birçok hastalığın başlamasına ve ilerlemesine neden olmaktadır. Hücresel içeriğe bağlı olarak apoptozisin yetersiz kaldığı koşullarda otofaji ile hücre ölümü gerçekleşmektedir. Bu nedenle, metabolik düzenlemede otofajinin rolü ve moleküler mekanizmaları üzerine araştırmalar gittikçe artmıştır. Bazal otofaji, tümörogenez sırasında tümör baskılayıcı bir mekanizma olarak çalışırken; aşırı otofaji belirli kanserlerde hayatta kalma yolağı olarak çalışmaktadır. Bu alandaki araştırmalar kanser, enfeksiyonlar ve nörodejenaratif ve metabolik hastalıklar gibi sağlık problemleri için yeni tedavi yöntemlerine yol açma potansiyeline sahip olacaktır.

Giriş
Canlıların yaşam döngüsünün temel unsurları doğum, büyüme, üreme, yaşlanma ve ölümdür. Yaşamın sürdürülmesi, organizmada yapı ve fonksiyonun fizyolojik gereksinimlerin belirlediği sınırlar içinde korunmasına bağlıdır. Bunun için hücre çoğalması ve ölümü arasında bir denge bulunması gerekir. Bu denge kaybolduğunda, yani çoğalandan çok hücre öldüğü ya da farklılaştığında dejeneratif hastalıklar, ölen ya da farklılaşandan daha fazla hücrenin çoğalması durumunda ise kanser ve otoimmün hastalıklar görülür (Mak, 2003).

Programlı hücre ölümü çok hücreli organizmalarda evrim sürecinde korunmuş mekanizma olup, morfogenezde, doku homeostasisinde ve patojenlere karşı savunmayı da içeren bir çok temel fonksiyonda rol oynamaktadır. İlk kez 1972 yılında Kerr, Wyllie ve Currie tarafından ortaya atılmıştır. 2 tip hücre ölümü tanımlamışlardır; Apoptozisi, genetik olarak kontrol edilen hücre ölümü, nekrozisi ise programlı olmayan ve tesadüfi hücre ölümü olarak tanımlamışlardır. Bu çalışmaları takiben sonraki yıllarda apoptozis programlı hücre ölümü olarak adlandırılırken 1990 yılında Clarke’ın yaptığı çalışmalarla 3 tip hücre ölümü daha tanımlanmıştır (Gözüaçık ve Kimchi, 2007). Clarke bu sınıflandırmayı embriyonik gelişim sırasındaki ve toksinlerle yaptığı muameler sonucundaki hücre ölümlerinin morfolojilerine göre yapmış olup en az 8 çeşit programlı hücre ölümünün varlığına işaret etmiştir. Morfolojik tanımlamlar ve moleküler düzeyde yapılan çalışmalar sonucu apoptoza ek veya alternatif olarak düşünülen temel ölüm yollarından birisi de otofaji olmuştur. Yapılan çalışmalar apoptozisten farklı olarak otofajinin, besin yokluğunda veya hücresel stres durumunda hücre içi moleküllerin geri dönüşümünü sağlayarak homestostazisinin korunmasında yardımcı olduğu gösterilmiştir (Galluzzi et al., 2012, Anding ve Baehrecke, 2015).

Otofajik Hücre Ölümü
Otofaji evrimsel olarak korunmuş, hücresel içeriği autophagosome olarak adlandırılan çift zarlı vezikül tarafından saklanan ve degredasyonu lizozomal olarak yapılan, protein degredasyonu ve organel turnover gibi homeostatik fonksiyonları sürdüren katabolik bir süreçtir. Geleneksel olarak, otofaji hücresel strese yanıt olarak hücre kalite kontrolü için, hayatta kalma mekanizması olarak düşünülmektedir. Bazal otofaji, zarar görmüş organeller, uzun ömürlü proteinler ve protein agregatlarını uzaklaştırmak, besin ve büyüme faktörü eksikliği gibi hücresel strese yol açan durumlarda hızla aktive olmaktadır (Anding ve Baehrecke, 2015). Hücre içi yapılar için alternatif kaynak ve hücre yaşamının devamı için enerji üretimine substrat sağlamaktır. Hücrenin gerekli besini bulunduğu ortamdan alamaması durumunda, kendini içten yiyerek varlığını sürdürmesidir. Ayrıca otofaji patojen enfeksiyonu, hipoksi, besin azalması ya da reaktif oksijen türleri (ROS) gibi hücresel stres ile tetiklenebilir. Hücrenin zor koşullara uyumunu sağlayan bu özelliği ile yaşamsal organları tüketerek ölüme yol açmaktadır. Kontrolü bozulduğunda kanser, erken bunama, bazı kalıtsal hastalıklar, Alzheimer ve enfeksiyonların oluşmasına sebep olmaktadır (Galluzzi et al., 2012).

Çalışmaların çoğu açlık tarafından tetiklenen, hücre sağkalımında otofajinin fonksiyonu üzerine odaklanmıştır. Bununla birlikte, otofaji, apoptoz ya da diğer hücre ölüm yolları veya bağımsız bir şekilde ölüm süreçleri ile sıkı bir şekilde bağlantılıdır. Nomenklatür Komitesi (NCCD), hücre ölümü araştırma alanında önde gelen araştırmacılardan oluşan bir grup, otofaji ilişkili hücre ölümü ile "otofajik hücre ölümü" olarak adlandırılmıştır (Galluzzi et al., 2012).

Otofaji, hücrelerin hücre içi besin ve enerji üretimine ihtiyacı olduğunda hızla aktive edilir. Dolayısıyla hücre yoğunluğu, oksijen konsantrasyonu, sıcaklık, hormonal faktörler ve besin durumu otofajinin kontrolünde önemlidir. Hücre ve dokuların morfolojik analizleri bir çok organizmada gelişimsel hücre ölümü sırasında otofajik aktivitenin arttığını göstermiştir. İnsect metamorfozu, kuşlardaki kol kanat morfogenezi, memelilerdeki damak kapanması sırasındaki hücre ölümleri buna örnek verilebilir. Önemli toksinler de otofajik hücre ölümünün üstün yapısal özellikleriyle hücre ölümüne neden olmaktadırlar. Her ne kadar otofajik aktivite ve hücre ölümü arasındaki rastlantısal ilişki tespit edilememiş olsa da ve sadece gözlemleme seviyesinde kalınsa da bu çalışmalar otofajik aktivitenin hücre ölümü üzerine etkisini dikkatle incelenmesine yol açmıştır (Anding ve Baehrecke, 2015).

Otofajik hücre ölümü Tip II hücre ölümü olarak tanımlanmış olup bu hücre ölüm tipindeki en büyük morfolojik değişiklik mitokondri ve endoplazmik retikulum gibi organeller ve/veya sitoplazmanın bir kısmının çift veya çok membranlı veziküller içine alınmasıdır. Bu veziküller lizozomlarla kaynaşırlar ve aynı hücrenin lizozomal enzimleri tarafından degredasyonu yapılmaktadır. Bu işlem Yunanca’da ‘self-eating’ anlamına gelen ‘kendi kendini yeme’ terimi olan otofaji olarak adlandırılmaktadır. Hücrenin açlıkla karşı karşıya kaldığı koşullarda besin ve enerji elde etmek için hücre içindeki yapıları parçaladığını ifade etmek için kullanılmıştır (Mizushima et al., 2008, Gözüaçık ve Kimchi, 2007).



Otofajide, otofagozom veya otofajik vakuol olarak bilinen çift veya daha fazla membran yapıları oluşur. Memelilerde otofagozomun dış membranı lizozomla, maya ve bitkilerde ise vakuolle kaynaşır (Şekil 1) (Levine ve Yuan, 2005, Mehrpour et al., 2010). Yapılan çalışmalarda özel koşullar altında uyaranın özelliğine bağlı olarak, büyüklüğü ve süresi otofajinin uzatılması hücreyi ölüme götürebilir. Kromatin kondensasyonu gibi nükleer değişiklikler otofajik hücre ölümünde apoptoziste olduğundan sonra gözlenmektedir ve DNA fragmentasyonu ve apoptotik cisimciklerin oluşumu yoktur. Fagositoz tarafından ölü hücrelerin temizlenmesi apoptoziste görülenden daha geç ve oldukça düzensiz olarak meydana gelebilmektedir (Shintani ve Klionsky, 2004, Gozuacik ve Kimchi, 2007).

Otofaji üç farklı şekilde gerçekleşebilir. 1) Mikro otofaji: Küçük parçacıkların membranda oluşan girintiyle lizozom içine alınıp degredasyonunun yapılmasıdır. 2) Makro otofaji: Otofajik hücre ölümünü oluşturan temel mekanizmadır. Daha büyük parçacıkların, organellerin otofagozom içine alınıp daha sonra lizozomlarla birleşerek meydana gelen degredasyondur. 3) Şapheron aracılı otofaji: Belli bir peptid sekanslı sitozolik proteinlerin moleküler şapheronlarla kompleks olan Hsp73 tarafından tanınması ve lizozomlara taşınmasıdır (Şekil 2). Bu tip protein degredasyon yolağında veziküler bir trafiğe gerek yoktur (Majeski ve Dice, 2004, Shintani ve Klionsky, 2004, Kroemer ve ark, 2010, Mehrpour et al., 2010 ).



Yapılan çalışmalarda temel mekanizmayı oluşturan genler farklı isimler almışlardır. APG, AUT ve CVT genleri olarak bilinen genler, nomenklature göre ATG genleri (autophagy-related genes) olarak adlandırılmıştır. Otofaji sürecinin farklı aşamalarında, örneğin vezikül oluşumu ve bunların genişlemesi, otofajik veziküllerin lizozomlarla füzyonu ve degredasyonda görev alan yaklaşık 30 proteini içeren bir gen ailesidir. Otofaji proteinlerini kodlayan maya genlerinin çoğu C. Elegans genomu ile ortologdur (ATG2, ATG3, ATG4, ATG5, ATG6, ATG7, ATG8, ATG9, ATG10, ATG12, ATG16, ATG18 genleri). Otofaji fonksiyonunda, otofajinin başlamasında (unc-51/ATG1), vezikül nükleasyonunda (bec-1/ATG6, vps-34/VPS34), protein konjugasyon sisteminde (atg 7/M7.5/ATG7, lgg-1/ATG8, lgg-3/ATG12), alım ve vezikül dönüştürmede (atg-18/F41E6.13/ATG18) fonksiyon gösteren genler belirlenmiştir (Hansen et al., 2008; Hars et al., 2007; Meléndez et al., 2003). Fosfotidilinositol 3-kinazlar (PI3K) otofajik vezikül oluşumunun kontrolünde temel sinyal moleküllerdir. Otofaji, tip I ve tip III PI3K’lar tarafından düzenlenmektedir (Xie ve Klionsky, 2007, Anding ve Baehrecke, 2015).

Otofaji en az beş adımda gerçekleşmektedir: 1) İndüksiyon 2) Genişleme 3) Tamamlama 4) Yapışma ve füzyon 5) Degredasyon. Besin azlığında otofajinin uyarılmasıyla tip I PI3K-AKT-mTOR sinyalinin inhibisyonuna ve tip III PI3K hVPS34/Beclin 1 (Drosophilada Atg6 ve Mayada Atg6/Vps30)’nın da aktivasyonuna neden olur (Juhasz et al., 2008). Otofajinin aktivasyonu için öncelikle serine/threonine kinaz Atg1’in (Memelilerde Ulk 1 ve 2) aktive olması gerekmektedir. Otofajinin aktivasyonuyla beraber Atg1, Atg13 ile bir kompleks oluşturur. Bu kompleksin oluşumunun otofagozomal yapının oluşumuyla ilgili olduğu düşünülmektedir (Şekil3) (Papinski et al., 2014).

mTOR’un inhibisyonu ULK1/Atg1’i serbest bırakır, ULK1/Atg1 de mAtg9'un golgiden endosome'a yeniden dağılımını uyarır. Yine tip III PI3K hVPS34/Beclin 1 (Atg6) aktivasyonuyla da çift tabakalı membran oluşumu başlatılmış olmaktadır. Daha sonra Atg 7’nin aktivasyonuyla Atg 12 aktive olup Atg 5 ile kovalent bağ yapar bu birleşmeyle Atg 16 da bu komplekse karışarak Ag12-Atg5-Atg16 3’lü kompleksi oluşur. Oluşan bu kompleksle vezikülün genişlemesi gerçekleşir (Xiao, 2007, Anding ve Baehrecke, 2015)



Otofajinin temel mekanizması olan genlerin keşfi ilk olarak mayada çalışılmıştır. Daha sonra mayada bulunan bu genlerin homologları Dictyostelium, C. elegans, Drosophila, fare ve insanda da tanımlanmıştır. Genetik yaklaşımlar kullanılarak, otofajik genlerin susturulmasıyla, RNAi ve antisens aracılı susturma stratejileriyle hücre ölümünde otofajinin rolünün anlaşılmasında bu genlerin bulunması büyük avantaj sağlamıştır. 3MA (3-methyladenine), wortmannin ve LY294002 gibi bazı kimyasal bileşikler otofajiyi inhibe etmektedir. Bir çok bağımsız grup farklı hücre tiplerini ve ölüm uyaranlarını kullanarak lizozomal aktivitenin arttığını ve otofajik veziküllerin birikimiyle ilerleyen kaspaz bağımsız hücre ölümünün varlığını ve otofajinin inhibitörleri tarafından bu hücre ölümünün azaltıldığını göstermişlerdir (Mizushima et al., 2008). Meme kanseri hücre serisi MCF-7’nin antiöstrojenle ölüme indüklenmesi, lösemi hücrelerinin TNF-α ile ölüme indüklenmesi, gastrik ve glioma Mhücrelerinin onkogen Ras’la ölüme indüklenmesi veya büyüme faktörünün eksikliğiyle ölüme indüklenen nöronal hücreler bu çalışmalara örnek verilebilir. En yaygın otofaji inhibitörü olarak 3MA (3-methyladenine) kullanılmaktadır ve bu inhibitör JNK ve P38 aktivasyonunu da inhibe etmektedir. Mitokondrial permeabilteyi azaltırken, lizozomal pH’ı da artırmaktadır (Gözüaçık ve Kimchi, 2006).

Otofajik Hücre Ölümünün Düzenleyici Mekanizmaları
PI3 kinaz tip I insülin benzeri büyüme faktörleri tarafından aktive edilir ve mTOR’un düzenleyicisi olan PDK 1 ve AKT üzerinden otofajiyi inhibe eder. Otofajiyi nasıl inhibe ettiği bilinmemekle beraber bir serin/treonin kinaz olan Atg 1 ile komplex oluşturan bir protein olan Atg 13’ün fosforilasyonuyla yaptığı düşünülmektedir (Gözüaçık ve Kimchi, 2006). Tümör hücresini ölüme götüren rapamycin, tamoxifen, arsenic trioxide ve radyasyon gibi birçok anti kanser ajanlar otofajiyi indükleyebilirler. PTEN, p53 ve p19ARF gibi birçok tümör baskılayıcı gen, otofajiyi aktive ederken AKT, c-Myc, PI3K ve Ras gibi birçok onkoprotein de otofajiyi baskılamaktadır (Xiao, 2007). Otofaji tümör baskılamamekanizması; genotoksik stresin azaltılması, hücre ölümünün başlatılması, nekroz ve enflamasyonun durdurulması, degrade ve modüle edici sinyal proteinlerinin düzenlenmesi gibi mekanizmalarda temel rol alır (Xiao., 2007). Aminoasit ve/veya büyüme faktörü yokluğunda otofajiyi regüle eden p53 ve mTOR yolağı arasında ise bir ilişki ortaya konmuştur. Antiapoptotik bir sinyal yolağında etkili olan mTOR aktivitesinin inhibe edilmesiyle, p53 aktivasyonu otofajiyi uyarır (Gözüaçık ve Kimchi 2006).

Mayada mitokondri dış membran proteini olan Uth1p mitokondrial otofaji için gereklidir ve bunun genlerinin inaktivasyonu Bax veya rafamisinle indüklenen hücre ölümüne direnç meydana getirmektedir. Açlık olmayan koşullar altında mayada mitokondrial bozukluklara neden olan mutasyonlar, mitokondrial membran potansiyelinin kaybı, mitokondrial biyogenezisteki defektler, mitokondrial otofajik hücre ölümünü uyardığı gösterilmiştir. Otofajide mitokondrinin eliminasyonunun artmasıyla hücre içinde ATP konsantrasyonunun da arttığı gözlenmiştir (Gözüaçık ve Kimchi, 2006, Lee et al., 2012). Memeli hücrelerinde dış mitokondriyal membranda bulunan Bcl-2 ailesi üyeleri otofajiye etki eder. Bcl-2 downregülasyonu, insan lösemi hücrelerinde kaspaz bağımsızm bir yolda otofajiyi artırır. Bcl-2, belcin-1 gibi anahtar otofajik proteinlerle direk ilişkiye girerek otofajinin regülesyonunda rol oynar Bcl-2, bir otofaji proteini olan Beclin-1 ile direk bir interaksiyon yoluyla otofajiyi inhibe eder. Fakat mitokondride Bcl-2 proteinlerinin otofajiyi regüle edici işlevleri henüz tam olarak açıklanamamıştır. Bcl-2 ve Bcl-XL gibi anti-ölüm üyelerinin fazla ekspresyonu otofajik hücre ölümünden hücreleri korurken, BH3 domaini içeren ölüme indükleyici üyeleri olan Bax ve BNIP3 otofajik hücre ölümüne neden olmaktadır. Bax, reaktif oksijen türlerinin birikmesine, lipit peroksidasyonuna ve plazma membran değişiklerine neden olarak hücreyi ölüme götürmektedir. Yine BNIP3 ekspesyonunun artmasıyla, BNIP3 ün dimerizasyonla aktif hale geçmesi de seramid ve arsenik trioxidle otofajik hücre ölümünü uyarmaktadır (Gözüaçık ve Kimchi, 2006, Mizushima et al., 2008).

Apoptotik ve otofajik hücre ölümü arasında karşılıklı ilişkiler bulunmaktadır. Örneğin, bazı proapoptotik sinyaller (Dışsal apoptoz yolağı bileşenleri olan TRAIL, TNF ve FADD, seramid, kalsiyum-kalmodulinle regüle edilen serin-treonin kinazlar olarak bilinen DRP-1 ve DAPK1) otofajiyi indükler. Buna karşın, Sınıf I PI3K/AKT/TOR sinyalizasyonu gibi antiapoptotik sinyaller otofajiyi baskılamaktadır. Apoptozun mitokondriyal regülasyonunu sağlayan genler, otofaji yolağıyla birbirini etkileyebilir. Bu yüzden mitokondrinin, otofaji ve apoptoz yolaklarının birbirini etkilemesine neden olan bir bağlantı noktası özelliği gösterdiği düşünülmektedir (Levine ve Yuan, 2005, Mizushima et al., 2008). Hücrelerin enerji üreten motorlarında (mitokondriler) yaşlanma sürecinde oluşan bozuklukların, kanserde, beyin, sinir sistemi harabiyeti, kas ve güç kaybında rol oynadığı gösterilmektedir. Bozulup hücreye zarar vermeye başlayan mitokondriler otofaji mekanizması sayesinde yok edilir. Yaşlandıkça bu sistem yavaşlamaktadır. Bozuk mitokondri birikimi artmakta, genetik yapısı zedelenen hücreler çeşitli hastalıkları tetikleyebilmektedir. Deneyler, küçük yaştan itibaren çok düşük enerjili besinlerle beslenen fare ve sıçanlarda ömrün uzadığını göstermiştir. Bunun nedenlerinin arasında bu koşullarda artan otofaji aktivitesi gelmektedir. Gelecekte ilaçlarla otofajinin etkin düzeyde sürdürülmesiyle, ileri yaşlarda yaşam kalitesi artırılabilir, hatta ömrün uzamasına yol açılabilir (Lee et al., 2012). Ancak bazı kanserlerde hücrelerin hayatta kalmak için otofajiyi kullandığı ve kemoterapatiklerden kaçtığı bilinmektedir bu nedenle hayatta kalım ve ölüm arasındaki hassas denge çok iyi korunmalıdır.

Sonuç
Programlı hücre ölüm mekanizmaları arasında son yıllarda dikkat çekmeye başlayan otofajik hücre ölümü, moleküler düzeyde elde edilen bilgiler ile hücre ölümünün nasıl kontrol edildiği konusunda yeni bilgiler kazandırmıştır. Otofaji hücrenin strese direncini artırmakta ve hayatta kalmasına yol açmaktadır. Hücre içi yıkım ve geri dönüşüm mekanizması olan otofaji bazı koşullarda ölümle birlikte seyretmesine rağmen ve otofajinin ilaçlar tarafından ya da genetik olarak bloke edilmesiyle, hücrenin yaşama şansı da artmaktadır. Otofaji ve otofajik hücre ölümünün moleküler mekanizmaları konusunda daha fazla ve ayrıntılı bilgi sahibi olunması, özellikle otofaji regülasyonu ve otofaji tarafından hücrelerin nasıl öldürüldüğü konularının açıklığa kavuşturulması gereklidir. Otofaji bozukluklarının kanser, enfeksiyon hastalıkları, nörodejeneratif hastalıklar, iskemik hastalıklar (inme, miyokart enfarktüsü) gibi pek çok hastalıkla olan bağlantısı otofaji araştırmalarının insan sağlığı için öneminin altını çizmektedir. Bu bağlamda insan otofaji mekanizmalarının nasıl çalıştığı, nasıl regüle olduğu ve hangi sinyal yolakları tarafından kontrol edildiği konusunda çalışmalar hızla sürmektedir. Otofajinin hem temel bilimde hem de klinik bilimlerde daha iyi anlaşılması, yeni ilaç, tanı, takip ve tedavi araçlarının bulunmasına ve insan sağlığını tehdit eden önemli hastalıklara yeni, bilinçli ve moleküler temelli çözümler üretilmesine yol açacaktır. Otofaji ile apoptoz gibi programlı hücre ölümlerinin moleküler mekanizmalarının aydınlatılması, hastalıklara uygulanacak ilaç tedavilerin önünü açacaktır.

Kaynaklar:

Anding, Al., Baehrecke, E. H. (2015) Autophagy İn Cell Life And Cell Death. Apoptosis And Development. Volume 114, Pages 67–91.
Galluzzi, L., Vitale, I., Abrams, J. M., Alnemri, E. S., Baehrecke, E. H., Blagosklonny, M.V. (2012). Molecular Definitions Of Cell Death Subroutines: Recommendations Of The Nomenclature Committee On Cell Death . Cell Death And Differentiation, 19(1), 107–120.
Gözuacik, D., Kimchi, A. (2006) Dapk Protein Family And Cancer. Autophagy. 2(2):74-9.
Gözuacik, D., Kimchi, A. (2007). Autophagy And Cell Death. Curr Top Dev Biol. 78:217-45.
Hansen, M., Taubert, S., Crawford, D., Libina, N., Lee, S. J., Kenyon, C. (2007). Lifespan Extension By Conditions That İnhibit Translation İn Caenorhabditis Elegans. Aging Cell 6, 95-110.
Hars, E. S., Qi, H., Ryazanov, A. G., Jin, S., Cai, L., Hu, C., Liu, L. F. (2007). Autophagy Regulates Ageing İn C. Elegans. Autophagy 3, 93-95.
Juhasz, G., Hill, J. H., Yan, Y., Sass, M., Baehrecke, E. H., Backer, J. M., Et Al. (2008). The Class Iii Pi(3)K Vps34 Promotes Autophagy And Endocytosis But Not Tor Signaling İn Drosophila. The Journal Of Cell Biology, 181(4), 655–666.
Kroemer, G., Marino, G., Levine, B. (2010). Autophagy And İntegrated Stress Response. Mol Cell 40(2):280- 293.
Lee, J., Giordano, S., Zhang, J. (2012) Autophagy, Mitochondria And Oxidative Stress: Cross-Talk And Redox Signalling. Biochem J. 15;441(2):523-40.
Levine, B. Yuan, J. (2005). Autophagy İn Cell Death: An İnnocent Convict?. The Journal Of Clinical Investigation, 115; 2679- 2688.
Majeski, A.E, Dice, J.F. (2004) Mechanisms Of Chaperone-Mediated Autophagy. Int J Biochem Cell Biol. Dec;36(12):2435-44.
Mak, T. (2003). Apoptosis: "This Death That Makes Life Live".Biol Blood Marrow Transplant;9:483-8.
Mehrpour M, Esclatine A, Beau I, Codogno P. (2010). Overwiew Of Macroautophagy Regulation İn Mammalian Cells. Cell Research 20:748-762.
Meléndez, A. Levine, B. Autophagy İn C. Elegans (2009), Wormbook, Ed. The C. Elegans. Research Community, Wormbook, Doi/10.1895/Wormbook.1.147.1.
Mizushima, N., Levine, B., Cuervo, A.M., Klionsky, D.J. (2008) Autophagy Fights Disease Through Cellular Self-Digestion. Nature 451, 1069-1075.
Papinski, D., Schuschnig, M., Reiter, W., Wilhelm, L., Barnes, C. A., Maiolica, A., Et Al. (2014). Early Steps İn Autophagy Depend On Direct Phosphorylation Of Atg9 By The Atg1 Kinase. Molecular Cell, 53(3), 471–483.
Shintani, T, Klionsky, D.J. (2004). Autophagy İn Health And Disease: A Double-Edged Sword. Science 2004;306:990-5.
Xiao, G., (2007).Autophagy And Nf-Kb: Fight For Fate. Cytokine Growth Factor Rev. Jun-Aug;18(3-4):233-43.
Xie, Z., Klionsky, D. J.(2007). Autophagosome Formation: Core Machinery And Adaptaion. Nat Cell Biol 9:1102-9.