Ключові слова
клітинний гомеостаз
окисний стрес
клітинне старіння
обмеження калорій
цільовий вплив на аутофагію
Як цитувати
Анотація
In press
Аутофагія – це процес внутрішньоклітинного перетравлення пошкоджених органел, ділянок цитоплазми, неправильно функціонуючих схильних до агрегації білків та інших небажаних макромолекул і чужорідних сполук. Він необхідний для підтримки гомеостазу клітин і тканин, що сприяє виживанню організму, активно вивчають. Метою цієї роботи став пошук та аналіз літератури про аутофагію як один з основних механізмів підтримки клітинного гомеостазу, в умовах окисного стресу; клітинного старіння; обмеження калорій; а також про цільовий вплив на аутофагію в умовах різних захворювань. Зроблено наступні узагальнення: 1) здатність безпосередньо активуватися у відповідь на інтенсивне утворення в клітинах активних форм кисню дозволяє розглядати аутофагію як важливий елемент антиоксидантного захисту; 2) дієтичне споживання активаторів аутофагії може сприяти здоров'ю і продовжувати тривалість життя за допомогою численних механізмів, включаючи зниження окисного стресу, індукцію аутофагії і пригнічення запалення; 3) у запуску аутофагії актуальності набувають дослідження спрямовані на вияснення ролі сіртуїнів, які є ключовими регуляторами клітинного метаболізму та окисного стресу. На сьогодні сіртуїнзалежні механізми аутофагії потребують дослідження на експериментальних моделях з використанням клітин ссавців; 4) продовження вивчення процесів аутофагії дозволить краще зрозуміти фізіологічні аспекти функціонування клітин, органів та систем та допоможе забезпечити поступ у розробці новітніх стратегій профілактики та лікування захворювань у людини; 5) аутофагія має вирішальне значення для клітинної фізіології. Дисфункція аутофагії залучена до патогенезу різноманітних захворювань людини і тому, терапевтичне використання аутофагії має потенційну біомедичну значимість.
Ключові слова: клітинна загибель, клітинний гомеостаз, окисний стрес, клітинне старіння, обмеження калорій, цільовий вплив на аутофагію.
Посилання
Galluzzi L, Vitale I, Aaronson S, Abrams J, Adam D, Agostinis P, et al. Molecular mechanisms of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018. Cell Death Differ. 2018;25(3):486-541. DOI: 110.1038/s41418-017-0012-4.
Zhao Y, Codogno P, Zhang H. Machinery, regulation and pathophysiological implications of autophagosome maturation. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2021;22:733-50. DOI: 10.1038/s41580-021-00392-4. PMID: 34302147
Yamamoto H, Zhang S, Mizushima N. Autophagy genes in biology and disease. Nat. Rev. Genet. 2023;22:1-19. DOI: 10.1038/s41576-022-00562-w. PMID: 36635405.
Kirkin V. History of the Selective Autophagy Research: How Did It Begin and Where Does It Stand Today? J. Mol. Biol. 2020;432:3-27. DOI: 10.1016/j.jmb.2019.05.010. PMID: 31082435.
Klionsky D, Petroni G, Amaravadi R, Baehrecke E, Ballabio A, Boya P, et al. Autophagy in major human diseases. EMBO J. 2021;40:e108863. DOI: 10.15252/embj.2021108863. PMID: 34459017.
Hernandez G, Perera R. Autophagy in cancer cell remodeling and quality control. Mol. Cell. 2022;82:1514-27. DOI: 10.1016/j.molcel.2022.03.023. PMID: 354526187.
Denton D, Kumar S. Autophagy-dependent cell death. Cell Death Differ. 2019;26(4):605-16. DOI: 10.1038/s41418-018-0252-y.
Kohler V, Aufschnaiter A, Büttner S. Closing the Gap: Membrane Contact Sites in the Regulation of Autophagy. Cells. 2020;9(5):1184. DOI: 10.3390/cells9051184. PMID: 32397538.
Locatelli A, Cenci S. Autophagy and longevity: Evolutionary hints from hyper-longevous mammals. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;20;13:1085522. DOI: 10.3389/fendo.2022.1085522. PMID: 36605941.
Jimenez-Moreno N, Salomo-Coll C, Murphy L, Wilkinson S. Signal-Retaining Autophagy Indicator as a Quantitative Imaging Method for ER-Phagy. Cells. 2023;12(8):1134. DOI: 10.3390/cells12081134. PMID: 37190043.
Parzych K, Klionsky D. An Overview of Autophagy: Morphology, Mechanism, and Regulation. Antioxid. Redox Signal. 2014;20:460-73. DOI: 10.1089/ars.2013.5371. PMID: 23725295.
Anding A, Baehrecke E. Cleaning house: Selective autophagy of organelles. Dev. Cell. 2017;4 (1):10-22. DOI: 10.1016/j.devcel.2017.02.016. PMID: 28399394.
Li W, He P, Huang Y, Li Y, Lu J, Li M, et al. Selective autophagy of intracellular organelles: recent research advances. Theranostics. 2021;1;11(1):222-56. DOI: 10.7150/thno.49860. PMID: 33391472.
Krause G, Cuervo A. Assessment of mammalian endosomal microautophagyю Methods Cell Biol. 2021;164:167-85. DOI: 10.1016/bs.mcb.2020.10.009. PMID: 34225914
Wang Y, Lu J. Chaperone-Mediated Autophagy in Neurodegenerative Diseases: Molecular Mechanisms and Pharmacological Opportunities. Cells 2022;11(14), 2250. DOI: 10.3390/cells11142250. PMID: 35883693.
Lamark T, Johansen T. Mechanisms of Selective Autophagy. Annu Rev Cell Dev Biol. 2021;37:143-69. DOI: 10.1146/annurev-cellbio-120219-035530. PMID: 34152791.
Faruk M, Ichimura Y, Komatsu M. Selective autophagy. Cancer Sci. 2021;112(10):3972-8. DOI: 10.1111/cas.15112. PMID: 34407274.
Vargas J, Hamasaki M, Kawabata T, Youle R, Yoshimori T. The mechanisms and roles of selective autophagy in mammals. Nat Rev Mol Cell Biol. 2023;24(3):167-185. DOI: 10.1038/s41580-022-00542-2. PMID: 36302887.
Scherz-Shouval R, Elazar Z. Regulation of autophagy by ROS: physiology and pathology. Trends Biochem. Sci. 2011;36(1):30-8. DOI: 10.1016/j.tibs.2010.07.007. PMID: 20728362.
He J, Dong L, Luo L, Wang K. Redox Regulation of Autophagy in Cancer: Mechanism, Prevention and Therapy. Life (Basel). 2022;13(1):98. DOI: 10.3390/life13010098. PMID: 36676047.
Sedlackova L, Korolchuk V. The crosstalk of NAD, ROS and autophagy in cellular health and ageing. Biogerontology. 2020;21(3):381-97. DOI: 10.1007/s10522-020-09864-0. PMID: 32124104.
Maiuolo J, Gliozzi M, Musolino V, Carresi C, Scarano F, Nucera S, et al. From Metabolic Syndrome to Neurological Diseases: Role of Autophagy. Front Cell Dev Biol. 202119;9:651021. DOI: 10.3389/fcell.2021.651021. PMID: 33816502.
Filomeni G, De Zio D, Cecconi F. Oxidative stress and autophagy: the clash between damage and metabolic needs. Cell Death Differ. 2015;22(3):377-88. DOI: 10.1038/cdd.2014.150. PMID: 25257172.
Galati S, Boni C, Gerra M, Lazzaretti M, Buschini A. Autophagy: A Player in response to Oxidative Stress and DNA Damage. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:5692958. DOI: 10.1155/2019/5692958. PMID: 31467633.
Yun H, Jo Y, Kim J, Shin Y, Kim S, Choi T. Roles of Autophagy in Oxidative Stress. Int J Mol Sci. 2020;21(9):3289. DOI: 10.3390/ijms21093289. PMID: 32384691.
Tan S, Wong E. Kinetics of protein aggregates disposal by aggrephagy. Methods Enzymol. 2017;588:245-81. DOI: 10.1016/bs.mie.2016.09.084. PMID: 28237105.
Wallace K. Mitochondrial toxicity. Toxicology. 2017;391:1. DOI: 10.1016/j.tox.2017.08.005. PMID: 28823912.
Lin Y, Lin K, Huang C, Wei A. MitoTox: a comprehensive mitochondrial toxicity database. BMC Bioinformatics. 2021;15;22(10):369. DOI: 10.1186/s12859-021-04285-3. PMID: 34266386.
Zuo L, Prather E, Stetskiv M, Garrison D, Meade J, Peace T, Zhou T. Inflammaging and Oxidative Stress in Human Diseases: From Molecular Mechanisms to Novel Treatments. Int J Mol Sci. 2019;10;20(18):4472. DOI: 10.3390/ijms20184472. PMID: 31510091.
Nakamura S, Yoshimori T. Autophagy and longevity. Mol. Cells. 2018;41(1):65-72. DOI: 10.14348/molcells.2018.2333. PMID: 29370695
Das C, Mandal M, Kogel D. Pro-survival autophagy and cancer cell resistance to therapy. Cancer Metastasis Rev. 2018;37(4):749-66. DOI: 10.1007/s10555-018-9727-z. PMID: 29536228.
Lee M, Park J, Jo S, Joe Y. Enhancing Anti-Cancer Therapy with Selective Autophagy Inhibitors by Targeting Protective Autophagy. Biomol Ther (Seoul). 2023;1;31(1):1-15. DOI: 10.4062/biomolther.2022.153. PMID: 36579459.
Thorburn A. Autophagy and disease. J Biol Chem. 2018;13;293(15):5425-5430. DOI: 10.1074/jbc.R117.810739. PMID: 29191833
Wilhelm T, Richly H. Autophagy during ageing - from Dr Jekyll to Mr Hyde. FEBS J. 2018;3:6-18. DOI: 10.1111/febs.14453. PMID: 29630766.
Stead E, Castillo-Quan J, Miguel V, Lujan C, Ketteler R, Kinghorn K, Bjedov I. Agephagy – Adapting Autophagy for Health During Aging. Front Cell Dev Biol. 2019;7:308. DOI: 10.3389/fcell.2019.00308. PMID: 31850344.
Javali P, Sekar M, Kumar A, Thirumurugan K. Dynamics of redox signaling in aging via autophagy, inflammation, and senescence. Biogerontology. 2023;17. DOI: 10.1007/s10522-023-10040-3. PMID: 37195483.
Jin M, Zhang Y. Autophagy and Inflammatory Diseases. Adv Exp Med Biol. 2020;1207:391-400. DOI: 10.1007/978-981-15-4272-5_26. PMID: 32671761.
Cheng SM, Shieh MC, Lin TY, Cheung CHA. The "Dark Side" of autophagy on the maintenance of genome stability: Does it really exist during excessive activation? J Cell Physiol. 2022;237(1):178-88. DOI: 10.1002/jcp.30555. PMID: 34406646.
Deretic V. Autophagy in inflammation, infection, and immunometabolism. Immunity. 2021;54(3):437-53. DOI: 10.1016/j.immuni.2021.01.018. PMID: 33691134.
Chung K, Chung H. The Effects of Calorie Restriction on Autophagy: Role on Aging Intervention. Nutrients. 2019;11(12):2923. DOI: 10.3390/nu11122923. PMID: 31810345.
Zhai J, Kongsberg W, Pan Y, Hao C, Wang X, Sun J. Caloric restriction induced epigenetic effects on aging. Front Cell Dev Biol. 2023;10:1079920. DOI: 10.3389/fcell.2022.1079920. PMID: 36712965.
Zhang B, Huang R, Xu S, He Y, Li J, Wan L, Xiao B, Luo Z. Dietary energy restriction in neurological diseases: what's new? Eur J Nutr. 2023;62(2):573-88. DOI: 10.1007/s00394-022-03036-1. PMID: 36369305.
Si H, Liu D. Dietary antiaging phytochemicals and mechanisms associated with prolonged survival. The Journal of Nutritional Biochemistry. 2014;25(6):581-91. DOI: 10.1016/j.jnutbio.2014.02.001. PMID: 24742470.
Catana C, Atanasov A, Berindan-Neagoe I. Natural Products with Anti-Aging Potential: Affected Targets and Molecular Mechanisms. Biotechnol Adv. 2018;36(6):1649-56. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2018.03.012. PMID: 29597027.
Zhao Q, Peng C, Zheng C, He X, Huang W, Han B. Recent Advances in Characterizing Natural Products That Regulate Autophagy. Anticancer Agents Med Chem. 2019;19(18):2177-96. DOI: 10.2174/1871520619666191015104458. PMID: 31749434.
Rubio K, Hernandez-Cruz E, Rogel-Ayala D, Sarvari P, Isidoro C, Barreto G, Pedraza-Chaverri J. Nutriepigenomics in Environmental-Associated Oxidative Stress. Antioxidants (Basel). 2023;12(3):771. DOI: 10.3390/antiox12030771. PMID: 36979019.
Park J, Lee D, Kim D. Redefining the role of AMPK in autophagy and the energy stress response. Nat Commun. 2023;14(1):2994. DOI: 10.1038/s41467-023-38401-z. PMID: 37225695.
Canto C, Jiang L, Deshmukh A, Mataki C, Coste A, Lagouge M, Zierath J, Auwerx J. Interdependence of AMPK and SIRT1 for metabolic adaptation to fasting and exercise in skeletal muscle. Cell Metab. 2011;11;213-9. DOI: 10.1016/j.cmet.2010.02.006. PMID: 20197054.
Hall J, Dominy J, Lee Y, Puigserver P. The sirtuin family's role in aging and age-associated pathologies. J Clin Invest. 2013;123(3):973-9. DOI: 10.1172/JCI64094. PMID: 23454760.
Soma M, Lalam S. The role of nicotinamide mononucleotide (NMN) in anti-aging, longevity, and its potential for treating chronic conditions. Mol Biol Rep. 2022;49(10):9737-48. DOI: 10.1007/s11033-022-07459-1. PMID: 35441939
Morselli E, Marino G, Bennetzen M, Eisenberg T, Megalou E, Schroeder S, et al. Spermidine and resveratrol induce autophagy by distinct yet convergent pathways affecting the acetylproteome. J. Cell Biol. 2011;192:615-29. DOI: 10.1083/jcb.201008167. PMID: 21339330.
Tseng C, Chao Y, Liu Y, Huang Y, Chao H. Dysregulated proteostasis network in neuronal diseases. Front Cell Dev Biol. 2023;11:1075215. DOI: 10.3389/fcell.2023.1075215. PMID: 36910151.
Lee I, Cao L, Mostoslavsky R, Lombard D, Liu J, Bruns N, et al. A role for the NAD-dependent deacetylase Sirt1 in the regulation of autophagy. Proc. Natl. Acad. Sci. 2008;105:3374-9. DOI: 10.1073/pnas.0712145105. PMID: 18296641.
Zhao S, Sun Y, Wu X, Yang Y, Fan K, Hu K, et al. Sirtuin 1 activator alleviated lethal inflammatory injury via promotion of autophagic degradation of pyruvate kinase M2. Front Pharmacol. 2023;14:1092943. DOI: 10.3389/fphar.2023.1092943. PMID: 37101542.
Westerheide S, Anckar J, Stevens Jr S, Sistonen L, Morimoto R. Stress-inducible regulation of heat shock factor 1 by the deacetylase SIRT1. Science. 2009;323(5917):1063-6. DOI: 10.1126/science.1165946. PMID: 19229036
Kuppuswami J, Senthilkumar GP. Nutri-stress, mitochondrial dysfunction, and insulin resistance-role of heat shock proteins. Cell Stress Chaperones. 2023;28(1):35-48. DOI: 10.1007/s12192-022-01314-9. PMID: 36441381.
Dikic I, Elazar Z. Mechanism and medical implications of mammalian autophagy. Nat Rev Mol Cell Biol. 2018;19(6);349-64. DOI: 10.1038/s41580-018-0003-4. PMID: 29618831.
Nakahira K, Choi A. Autophagy: A Potential Therapeutic Target in Lung Diseases. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2013;305(2):L93-107. DOI: 10.1152/ajplung.00072.2013. PMID: 23709618.
Puri P, Chandra A. Autophagy Modulation as a Potential Therapeutic Target for Liver Diseases. J Clin Exp Hepatol. 2014;4(1):51-9. DOI: 10.1016/j.jceh.2014.04.001. PMID: 25755534.
Rubinsztein D, Bento C, Deretic V. Therapeutic targeting of autophagy in neurodegenerative and infectious diseases. J Exp Med. 2015;212:979-90. DOI: 10.1084/jem.20150956. PMID: 26101267.
Muller S, Brun S, René F, de Seze J, Loeffler JP, Jeltsch-David H. Autophagy in Neuroinflammatory Diseases. Autoimmun Rev. 2017;16(8):856-74. DOI: 10.1016/j.autrev.2017.05.015. PMID: 28572049.
Panda P, Fahrner A, Vats S, Seranova E, Sharma V, Chipara M, et al. Chemical Screening Approaches Enabling Drug Discovery of Autophagy Modulators for Biomedical Applications in Human Diseases. Front Cell Dev. 2019;7:38. DOI: 10.3389/fcell.2019.00038. PMID: 30949479.
Sinha R. Autophagy: A Cellular Guardian against Hepatic Lipotoxicity. Genes (Basel). 2023;14(3):553. DOI: 10.3390/genes14030553.
Marinkovic M, Sprung M, Buljubasic M, Novak I. Autophagy Modulation in Cancer: Current Knowledge on Action and Therapy. Oxid Med Cell Longev. 2018;31:11-6. DOI: 10.1155/2018/8023821. PMID: 36874473.
Liu D, Zhu H, Li C. Galectins and galectin-mediated autophagy regulation: new insights into targeted cancer therapy. Biomark Res. 2023;11(1):22. DOI: 10.1186/s40364-023-00466-9. PMID: 36814341.
Wu Q, Sharma D. Autophagy and Breast Cancer: Connected in Growth, Progression, and Therapy. Cells. 2023;12(8):1156. DOI: 10.3390/cells12081156. PMID: 37190065.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.