Ёсинори Осуми (родился в 1945 году) — японский учёный, микробиолог, профессор, доктор наук, преподаватель Токийского технологического института, член Европейской Организации Молекулярной Биологии. Начиная с 80-х гг. XX века, занимался изучением исключительно процессов аутофагии.
Нобелевский лауреат
3 октября 2016 года. Стокгольм. Нобелевский комитет объявляет лауреата премии в области физиологии и медицины. Им становится Ёсинори Осуми - японский микробиолог. Потому, что он смог подробно описать механизм аутофагии клеток живых организмов.
Ёсинори Осуми доказал, что наш организм способен сам себя очистить от токсинов и даже стать моложе после голодания. За это невероятное открытие в 2016 году 71-летний японский ученый и получил Нобелевскую премию в размере 950 000 долларов.
Что такое аутофагия
Что знали ученые до открытия Ёсинори Осуми?
Это слово в 1963 году придумал Кристиан де Дюв - учёный, который и сам стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии в 1974-м за открытие лизосом .
Слово «аутофагия »происходит от греческих — «ауто »(сам) и « фагин» (есть). Это процесс, в результате которого, клетки разрушают и перерабатывают свои отработанные компоненты. (органеллы, белки и клеточные мембраны). То есть «поедание» своих отработанных частей.
Функции лизосом
Было ясно, что клетки должны не только расти. Время от времени они должны разлагать и удалять какие-то ненужные, свои части. Но перед этим они должны быть уничтожены. Было установлено, что лизосомы и выполняют роль«мусорщиков» клетки. Лизосомы:
В результате кропотливой работы, биологи открыли аутофагосомы – «грузовички» для подвоза остатков клетки к лизосомам.
Происходит это так: Ненужный компонент окружает специальная мембрана. В итоге, получается пузырёк с органоидом (или его частью) внутри(вакуоль).
Этот пузырёк подходит к лизосоме и сливается с ней. Там «мусорный» фрагмент клетки расщепляется на простые составляющие. Делают это, особые ферменты. Но об этом знали еще в 60 г. ΧΧ века. В 9 классе, школьники, проходят этот материал по биологии.
Да, в 60 годы учёные сделали открытие, что аутофагия время от времени запускается, но почему, когда именно, с какой целью и какое это оказывает влияние на работу организма в целом? До Ёсинори Осуми никто и не выяснил.
Открытие Ёсинори Осуми
Не думайте. что открытие далось легко и просто. Еще 80-ые годы, Ёсинори Осуми начал заниматься аутофагией. В начале 90-х перешел на дрожжи, вместо того, чтобы изучать клетки человека. Оказалось, что дрожжевые клетки очень похожи на клетки человека. С точки зрения генетики работать с ними было проще.
Опытным путем Осуми удалось доказать, что аутофагия в дрожжах существует. Дрожжи находились в разных условиях. В итоге, результат оказался тоже разным:
Одни клетки получали достаточно пищи, поэтому они не слишком менялись. Другие находились на голодном пайке. Поэтому в их вакуолях быстро накапливались фрагменты клетки, окружённые мембранами. Это и были аутофагосомы.
Стало ясно, что фрагменты клеток очень быстро накапливаются в «голодных» клетках. В результате чего, подтвердилось предположение, что аутофагия помогает клетке заново использовать уже имеющиеся ресурсы. Из-за отсутствия притока новых (голоде).
Оказалось, что гены человека, отвечающие за аутофагию, такие же как у дрожжей. В результате, Осуми показал, что подобный процесс происходит и в клетках человека. В итоге, были выявлены все гены, которые необходимы нам, чтобы этот процесс у нас шел.
Он выделил основные гены, принимающие участие в аутофагии. Наглядно показал, как белки, которые кодируют эти гены, объединяются, чтобы создать мембрану аутофагии.
Кстати, при нехватке пищи первым делом аутофагии подвергаются Это одна из главных причин, по которой голодание не приводит к моментальной и большой потере жира.
Важность открытия в том, что на генетическом уровне описан важнейший клеточный процесс. По словам экспертов, это открытие дало новые возможности генетикам, микробиологам в области лечения инфекционных заболеваний, рака, диабета, болезней Паркинсона и Хантингтона и многих др. болезней.
Клеточный процесс аутофагии
Организм находится в состоянии стресса(голод). Поэтому, для своего выживания, клетки начинают собирать свои отработанные частицы. После этого,свои компоненты, помещают в аутофагосомы (маленькие грузовички). Аутофагосомы доставляют их в лизосомы (перерабатывающий завод). Там ферментами все разрушается и перевариваются.
Полученные хорошие продукты переработки клетки повторно используют для получения нужной энергии, собственного омоложения и регенерации, внутреннего питания. То есть из отходов создаются новые, здоровые клетки. Аутофагия - это единственный процесс, за счёт которого клетка обновляется «по-крупному». Без него мы не выживем.
Благодаря аутофагии у клетки получается справляться с попавшей в нее инфекцией, вирусами и бактериями, дефектными белками, выводить токсины и омолаживаться. Потому, что для аутофагии не важно, какие белки разрушать — в самой клетке или за её пределами.
Аутофагия и голодание
Неожиданно для своих исследований Осуми доказал ещё и пользу голодания. К тому же, еще и Нобелевский комитет подтвердил, что голодание длиной в один день на самом деле способствует получению отличных результатов.
Стресс, который вызывает кратковременный голод, заставляет клетки бороться за выживание и обновляться. На основе этих фактов весь бомонд и кинулся в голодание, . Кстати, стресс вызывают и
Так оно и есть, поедание самих себя!
Но премия была дана не за голодание, а за описание механизмов аутофагии. Кратковременный голод (однодневное голодание) заставляет этот механизм работать. Просто эти два понятия не работают один без другого.
Голод стимулирует аутофагию. Считается, что человек получает:
- высокую продолжительность жизни;
- замедление процессов старения;
- крепкий иммунитет, отражающий атаки любых, даже самых опасных бактерий и вирусов;
- отличное самочувствие;
- физическую активность и высокие интеллектуальные способности;
- бесперебойную работу всех органов и систем.
Конечно же, и здесь должен быть соблюдён баланс. Как недостаточная, так и слишком интенсивная аутофагия может навредить вам.
Интервальное голодание 16/8
Надо сказать, что голодание, как лечебное средство, было известно давным-давно. В Библии его упоминают 74 раза! Книг, про чудо — голодания, написана куча. Чтобы запустить механизм аутофагии — нужно кратковременное голодание. Например, популярно голодание 16/8. Что это значит?
Это значит, что 8 часов вы можете принимать пищу, а 16 часов нет. Кроме воды. Например, вы позавтракали в 8 часов утра, последний прием пищи должен быть не позже 16 часов. Пищевое окно закрылось до 8 часов утра. Для желающих похудеть вообще комфортно. По крайней мере отдых между приемами пищи должен быть не менее 12 часов.
Трехдневное голодание поможет обновить иммунитет
К такому интересному выводу пришла группа ученых из Калифорнийского университета. Они выяснили в ходе исследования, что, что при кратковременном голодании в течение трех дней, иммунная система человека обновляется.
В результате восстановление нашей защитной системы происходит из-за усиленного деления стволовых клеток, которое случается во время голодания, когда организм испытывает стресс.
Также во время кратковременного голодания наблюдается снижение концентрации определенного фермента, которые отвечает за старение, и определенного гормона, связанного с развитием раковых опухолей.
3 октября Нобелевский комитет объявил лауреата премии по физиологии и медицине. Им стал японец Ёсинори Осуми. Формулировка премии звучит так: "За открытие механизмов аутофагии". Что такое аутофагия? Чем она важна с практической точки зрения? Как аутофагия связана с голоданием и потерей массы? Почему она помогает раковым опухолям выжить? И, наконец, почему лауреатом стал один человек, а не несколько, как обычно? Объясняет журналист и биолог Светлана Ястребова.
Профессор Токийского технологического института Ёсинори Осуми был на своём рабочем месте в лаборатории, когда ему позвонили из Нобелевского комитета с неожиданным известием: он стал лауреатом премии по физиологии и медицине в 2016 году. 71-летний японец по-прежнему активно работает над темой аутофагии, за изучение которой он и удостоился высшей научной награды.
Клеточная свалка
Аутофагия находится в центре научных интересов Осуми уже 27 лет. В конце 1980-х, когда он только начал свои работы по этой теме, было известно, что клетки каким-то образом избавляются от своих структур и отдельных молекул, ставших вдруг ненужными. Впрочем, было бы странно, если бы это было не так: все организмы способны удалять отходы жизнедеятельности.
Уже давно учёные знали, что в клетках находятся специальные органоиды под названием лизосомы . В них неоднократно обнаруживали полуразрушенные фрагменты других клеточных структур. Да и сам термин "аутофагия" предложили ещё задолго до работ Осуми. Это слово в 1963 году придумал Кристиан де Дюв - учёный, который и сам стал лауреатом Нобелевки по физиологии в 1974-м за открытие лизосом.
Кроме лизосом, биологи обнаружили аутофагосомы – "тележки" для подвоза фрагментов клетки к лизосомам. Когда какой-то компонент клетки становится ненужным, его окружает специальная мембрана, и получается пузырёк с органоидом (или его частью) внутри. Этот пузырёк подходит к лизосоме и сливается с ней. Там "мусорный" фрагмент клетки находит свой последний приют - особые ферменты расщепляют его на простые составляющие.
Долгое время лизосомы считали чем-то вроде "свалки" для всех ненужных структур клетки. Правда, такая точка зрения не давала ответа на вопрос: как клетка обновляет себя? Почему "свалка" не вырастает в размерах в десятки и сотни раз за всю долгую жизнь таких клеток, как, например, нейроны? И раз такие вопросы возникали, было логичным предположить, что клетки (в отличие от большинства людей) не зависят на сто процентов от внешних источников пищи и используют имеющиеся внутренние ресурсы по нескольку раз. Чтобы выяснить, как именно это происходит, нужно было отыскать вещества, запускающие и поддерживающие реакции переработки вышедших из строя органоидов и молекул.
Поэтому через несколько лет после обнаружения лизосом, в 1980-х, исследователи переключили своё внимание на заново открытые органоиды - протеасомы . Как следует из их названия, они имеют дело с протеинами - а попросту, с белками. Оказалось, что "путёвкой" в протеасому для белка служит "чёрная метка" - молекула убиквитина . Такой меченый белок попадает в протеасому и разлагается там за счёт ферментов-протеаз на аминокислоты. Затем эти аминокислоты клетка использует для построения других белков. В день человеку нужно 200-300 граммов протеина, но с пищей поступает только около 70. Остальное клетки получают, перерабатывая ненужные белки в протеасомах.
Изучение протеасом тем не менее не дало ответа на вопрос, как клетка перерабатывает фрагменты крупнее, чем отдельные молекулы белков. Что в лизосомах перерабатывает большие куски органоидов? Об этом до работ Ёсинори Осуми никто не знал.
Волшебные грибы
Осуми выбрал в качестве объекта для экспериментов дрожжи - одноклеточные грибы, которые быстро размножаются бесполым путём. Наблюдать за их ростом и развитием довольно легко, если иметь обычный световой микроскоп. С одной стороны, дрожжи - простые организмы, и все их клетки имеют более-менее одинаковую структуру. С другой, они, как и у всех грибов, по строению достаточно близки к животным, а значит, и к человеческим. В клетках грибов, как и в наших собственных, есть ядро, митохондрии (органоиды для выработки энергии), есть аппарат для производства белков и аппарат для их деградации (протеасомы). Есть у дрожжей и аналог лизосом животных - вакуоли. Они достаточно крупные, чтобы за их изменениями можно было наблюдать в микроскоп.
Для аутофагии не принципиально, какие белки разрушать - образованные в самой клетке или за её пределами. А это значит, что с её помощью можно избавиться и от вирусов и бактерий, попадающих в клетки и вызывающих различные болезни. Показано, что возбудители вирусных и бактериальных заболеваний в ходе эволюции вырабатывают сложные механизмы защиты , чтобы не попадаться под горячую руку аутофагосом или остановить их действие. Вообще аутофагия важна для множества процессов в иммунной системе , начиная от воспаления и заканчивая защитой от вирусов и бактерий.
Наконец, аутофагия полезна и в том случае, когда строение клетки нужно быстро и часто перестраивать. Такая потребность возникает при эмбриональном развитии. Изменения, которые происходят в тканях зародыша, развиваются стремительно именно за счёт активной аутофагии. Одни части клетки, которые выполнили свою функцию, разлагаются на составные элементы, и из них строятся новые, "более актуальные" органоиды. Нарушение процессов аутофагии у эмбрионов приводят к тому, что их развитие существенно замедляется.
Одинокий самурай
С 2011 года и до настоящего момента Нобелевская премия по физиологии и медицине ни разу не доставалась одному человеку. Всегда находилось несколько исследователей, чьи научные интересы лежали в одной области. А в случае Ёсинори Осуми это оказалось не так. Почему?
Вряд ли мы сможем в скором времени узнать точный ответ на этот вопрос: личности номинантов и людей, выдвинувших их кандидатуры в 2016 году, будут хранить в секрете ближайшие 50 лет. Но одно можно сказать точно: когда Осуми начинал свои исследования аутофагии, ею не интересовался почти никто. Однако все крупные учёные, которые внесли свой вклад в обнаружение лизосом, аутофагосом и исследование их функций, в 1990-х уже имели награды от Нобелевского комитета.
Осуми в своей научной карьере сделал ставку на малоизученную непопулярную тему и не проиграл. Правда, по признанию лауреата, он не ставил себе целью получить престижную премию. В одном из недавних интервью он отметил: "Не все молодые специалисты достигнут успеха в науке, но попытаться точно стоит". Как мы видим, его попытка оказалась успешной.
Правообладатель иллюстрации Getty Images Image caption Иненсивные тренировки могут форсировать аутофагию
Этот малоизученный процесс, происходящий в нашем организме, в последнее время оказался в центре внимания. На аутофагию возлагают большие надежды: считается, что она активно способствует потере веса, оздоровлению и увеличению продолжительности жизни.
Аутофагия - это естественный процесс регенерации, происходящий на клеточном уровне, уменьшающий вероятность возникновения некоторых заболеваний и продлевающий жизнь.
В 2016 году японский ученый Йосинори Осуми был удостоен Нобелевской премии за открытие и исследование механизмов аутофагии. Благодаря этим исследованиям удалось лучше понять такие заболевания как болезнь Паркинсона и деменция.
- За что дали Нобелевскую премию по медицине: комментарий эксперта
- Ученые: имитация голодания помогает в борьбе с диабетом
- Пять неожиданных факторов, влияющих на ваш вес
С тех пор фармацевтические компании и ученые пытаются разработать лекарства, которые могли бы стимулировать этот процесс, а эксперты в сфере здорового питания и образа жизни также загорелись этой идеей и заявляют, что этот процесс может быть стимулирован естественным путем - голоданием, интенсивными физическими упражнениями и ограничением углеводов.
Что говорят ученые?
"Несомненно, результаты экспериментов на мышах демонстрируют, что это именно так", - говорит Давид Рубинштейн, профессор молекулярной нейрогенетики Кембриджского университета и Британского научного института по исследованию деменции.
"Проводились исследования, в ходе которых этот процесс запускался с помощью генетических инструментов, медикаментов или голодания, и в этих случаях животные жили дольше, были более здоровыми в целом", - говорит он.
Правообладатель иллюстрации Getty Images Image caption Есть или не есть? Мнения по поводу периодического голодания расходятсяОднако пока неясно, насколько эффективны эти приемы на людях.
"Например, у мышей можно наблюдать эффект в мозге после 24 часов голодания, а в некоторых других органах, таких как печень, намного быстрее. И, хотя мы знаем, что поститься полезно, мы не знаем точно, как долго люди должны голодать, чтобы добиться положительных результатов", - отмечает доктор Рубинштейн.
Тем не менее, по словам исследователя, голодание действительно стимулирует аутофагию, а польза для организма доказана и другими исследованиями.
Что такое аутофагия?
- Слово "аутофагия" происходит от греческих "ауто" ("сам") и "фагин" ("есть")
- Это процесс, посредством которого клетки разрушают и перерабатывают свои компоненты
- Он обеспечивает источник энергии и строительные блоки для обновления клеток
- После попадания в организм инфекции посредством аутофагии могут быть уничтоженные бактерии и вирусы
- Клетки используют аутофагию, чтобы избавляться от поврежденных белков и органелл и таким образом бороться с негативными последствиями старения организма
Процесс аутофагии был открыт в 60-х годах ХХ века, однако его важность была оценена только в 90-х, после публикации исследований Йосинори Осуми.
"Мы обнаружили, что он защищает от таких болезней, как болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона и некоторых форм деменции", - говорит Давид Рубинштейн
Правообладатель иллюстрации Reuters Image caption За открытие и исследование механизмов аутофагии японский биолог Йосинори Осуми получил Нобелевскую премию"Также, судя по всем, этот процесс помогает бороться с инфекцией и воспалительными процессами", - добавляет профессор Рубинштейн.
В новых пособиях по здоровому образу жизни утверждается, что процесс может быть запущен в результате изменений в диете и поведении - например, периодичным голоданием или голоданием согласно диете 5:2 .
Мышечная масса
В одной из новых книг "Сияние 15" ("Glow 15") самопровозглашенного консультанта-диетолога Наоми Уиттел, предлагается 15-дневная программа, включающая 16-часовое голодание три раза в неделю.
Программа также подразумевает сокращение потребления белка в определенные дни, потребление углеводов во второй половине дня и сессии крайне интенсивных упражнений.
Наоми Уиттел протестировала свою базовую программу на добровольцах в Университете Джексонвиля во Флориде, и утверждает, что зафиксировала определенные положительные результаты.
"Некоторые люди похудели, сбросив до 3 килограммов за 15 дней. У других нормализовалось артериальное давление, прибавилась мышечная масса, а также частично разгладились морщины", - говорит она.
"Если вы ведете нездоровый образ жизни, все время что-то едите или едите всякую дрянь, у вас и не будет возможности запустить этот процесс", - отмечает он.
Нервные клетки
Кончено же, длительное или частое голодание может нанести вред здоровью, и если вы собрались изменить свою диету или образ жизни, вам необходимо посоветоваться с врачом.
Но профессор Рубинштейн убежден, что в будущем с помощью аутофагии можно будет эффективно бороться с болезнями.
В ходе экспериментов в его лаборатории было обнаружено, что белки образуют сгустки в нервных клетках людей, страдающих такими болезнями, как Альцгеймер или Паркинсон.
"Мы обнаружили, что если запустить аутофагию, можно быстро удалить эти белки и защитить организм от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Гентингтона и некоторых видов деменции", - утверждает ученый.
Объявлением лауреата премии по физиологии и медицине началась в понедельник в Стокгольме ежегодная Нобелевская неделя.
«Осуми известен в научном мире, свои ключевые работы он делал с 1992 года. Главное его достижение - открытие генов аутофагии, которые вовлечены в этот процесс у дрожжей. Затем другие ученые присутпили к изучению этих генов у млекопитающих и у человека. Оказалось, что это очень консервативная группа генов, которая включает порядка 30 генов, которые сохранились в ходе эволюции и выполняют исходные функции, и профессор Осуми был фактически родоначальником этой области, — пояснил Валерий Поспелов. В 1974 году профессор Кристиан де Дюв получил Нобелевскую премию за открытие лизосом.
Суть аутофагии в том, что различные органеллы клеток, подлежащие деградации, помещаются в структуры аутофагосомы, которые сливаются с лизосомами, образуя аутофаголизосому, где специальные ферменты участвуют в деградации белков.
«Фактически аутофагия имеет отношение к таким процессам, как рак и старение.
Когда нарушается процесс аутофагии, могут возникать такие проблемы, как болезнь Паркинсона, или рак, — пояснил ученый, --Ведь раковые клетки, беспрерывно делятся и получают поддержку от процесса аутофагии, так как он выполняет защитную функцию, клетка получает карт-бланш на дальнейшее деление. И на борьбу с этим направлены усилия молекулярных онкологов и биологов, чтобы найти адекватные вещества-ингибиторы, способные подавлять протекторную функцию аутофагии в раковых клетках».
Кстати, Осуми уже назывался в качестве кандидата на получение Нобелевской премии компанией Thomson Reuters, правда, еще в 2013 году.
Ранее наиболее вероятными претендентами на Нобелевскую премию в этой области три группы ученых, сделавшие вклад в борьбу с раком.
Биолог из Японии Ёсинори Осуми стал Нобелевским лауреатом в области физиологии и медицины.
Скриншот с видео
Началась Нобелевская неделя-2016, в ходе которой будут распределены самые почетные научные награды в разных сферах.
Лауреат в области медицины и физиологии был назван 3 октября. Им стал Ёсинори Осями — специалист по биологии клетки из Технологического университета Токио, который удостоен награды «за открытие механизмов аутофагии», говорится на сайте Нобелевского комитета .
Его открытия проложили путь к пониманию фундаментальной важности аутофагии для множества физиологических процессов, таких, как адаптация к голоду и ответ на инфекцию, пояснили в пресс-релизе к награде.
Аутофагия — это процесс утилизации и переработки ненужных частей клетки — разного накопившегося в ней «мусора». Термин переводятся с греческого как «самоедство» или «самопоедание».
Механизм аутофагии.
Этот феномен ученые обнаружили еще в 60-х годах прошлого века. Но не смогли разобраться в тонкостях механизма. В 90-х годах это сделал Осуми. Проводя свои эксперименты, он выявил еще и гены, которые отвечают за аутофагию. Осуми стал 39-м в истории ученым, удостоенным Нобелевской премии единолично.
Аутофагия присуща живым организмам, в том числе и человеческим. Благодаря ей клетки избавляются от ненужных частей, а организм в целом — от ненужных клеток.
Природа наделила клетки способностью переваривать то, что «выглядит» лишним или вредным. Если очень упростить, то клетки упаковывают «мусор» в специальные мешки — аутофагосомы. Далее перемещают в контейнеры — лизосомы, где все это разрушается и переваривается. Продукты переработки используются для питания или обновления клетки.
Образование фагосомы.
Инфографика: Нобелевский комитет
Благодаря аутофагии клетка отчищается от попавшей в нее инфекции и от образовавшихся токсинов.
Слияние фагосомы и лизосомы.
Инфографика: Нобелевский комитет
Аутофагия начинает работать наиболее интенсивно, когда организм испытывает стресс. Например, голодает. В этом случае клетка вырабатывает энергию за счет своих внутренних ресурсов, то есть из всякого накопившегося “мусора”, в том числе, из болезнетворных бактерий.
Открытие японского ученого свидетельствует: голодать или поститься все-таки полезно — организм действительно очищается за счет аутофагии.
Она также предохраняет организм от преждевременной старости. Может быть, даже омолаживает за счет того, что создает новые клетки, выводит из организма дефектные белки и поврежденные внутриклеточные элементы, поддерживая его в исправном состоянии.
А нарушения в процессах аутофагии приводят к болезни Паркинсона, диабету и даже к раку. Понимая это, медики создают уже новые лекарства, способные исправить нарушения и, стало быть, вылечить.
Ну а в целях профилактики стоит иной раз поголодать, вгоняя организм в оздоровительный стресс.
Читайте также на ForumDaily:
Мы просим вас о поддержке: сделайте свой вклад в развитие проекта ForumDaily
Спасибо, что остаетесь с нами и доверяете! За последние четыре года мы получили массу благодарных отзывов от читателей, которым наши материалы помогли устроить жизнь после переезда в США, получить работу или образование, найти жилье или устроить ребенка в садик.
Всегда ваш, ForumDaily!
Processing . . .