Otofaji Nedir? Nasıl Beslendiğimiz, Hücre Yenilenmesini Hızlandırabilir mi?

Canlı hücrelerin işlevlerini sürdürebilmesi için yeni moleküller üretmesi son derece önemlidir. Bununla birlikte zamanla zarar gören ya da işe yaramaz hale gelen bileşenlerini ortadan kaldırmaları da gereklidir. Otofaji, hücrelerin bu ihtiyacı karşılamak için kullandığı temel biyolojik mekanizmalardan biridir. En basit haliyle otofaji, hücrenin kendi içindeki hasarlı proteinleri ve organelleri özel yapılar aracılığıyla lizozomlara taşıyıp parçalaması ve ortaya çıkan yapıtaşlarını yeniden kullanması sürecidir. Bu sayede hücreler hem iç düzenlerini korur hem de çevresel streslere uyum sağlayabilir.

Hücre Biyolojisi ya da Sitoloji Ne Demektir?

Hücrelerimiz, vücudumuzu meydana getiren mikroskobik organizmalardır. Bilim insanları ortalama bir insan vücudunda yaklaşık 37.2 trilyon kadar hücre bulunduğunu düşünmektedir. Bu yapıların “organizma” diye tanımlanmasının nedeni ise temel canlılık özelliklerini göstermesi ve bir araya gelip özelleşerek dokuları ve organları oluşturmasıdır.

Hücrelerimizin fizyolojisi, yani canlılık özellikleri ve davranışları ile ilgilenen bilim dalına “sitoloji” adı verilmektedir. Sitoloji alanında uzmanlaşmış bilim insanlarına ise “sitolog” ya da “hücre biyoloğu” denmektedir. Sitoloji alanındaki çalışmalar moleküler düzeyde ya da mikroskobik düzeyde olabilmektedir. Yani sitologlar hem hücre içindeki proteinlerin nasıl sentezlendiğini hem de hücresel boyutta davranışların nasıl gerçekleştiğini inceleyebilmektedir.

Otofaji Nedir?

Otofaji, ökaryot hücrelerde hücrenin kendi sitoplazmik bileşenlerini aracılı yıkıma gönderip parçaladığı ve aminoasit ile yağ asidi gibi ortaya çıkan yapıtaşlarını geri kazandığı evrimsel olarak korunmuş bir hücresel yıkım-geri dönüşüm yolakları ailesidir. Hücre biyolojisi (sitoloji) ise vücuttaki yaklaşık 37.2 trilyon hücrenin canlılık özelliklerini ve davranışlarını moleküler ve mikroskobik düzeyde inceleyen bilim dalıdır.^[4]

Otofaji İşlemi Ne Anlama Gelir?

Kolombiya Üniversitesi Beslenme Eğitimi Bölümünden doktor Priya Khorana'ya göre otofaji, vücudun zarar görmüş hücrelerin yerine sağlıklı ve yeni hücreler koyarak gerçekleştirdiği bir temizleme işlemidir. "Oto" kelimesi "kendi kendine", "faji" kelimesi ise "yeme" anlamına gelmektedir.

Otofaji işlemi "kendi kendini yeme" (İng: "self-eating") olarak da adlandırılabilir. ''Kendi kendini yeme'' işlemi başta insanın kulağına vücudumuzda gerçekleşmemesi gereken bir işlem olarak gelebilir. Ama bu işlem temelde vücudumuzun sağlıklı kalmasını sağlayan oldukça yararlı bir işlemdir.

Mind the grab

Otofaji işlemi, aynı zamanda hücreler açlık yaşadığı zaman gerekli enerjiyi üretmek için de hücreler tarafından uygulanmaktadır. Açlık durumundaki hücreler sitoplazmalarındaki lizozom organelleri sayesinde kendi bünyelerindeki zararlı ya da kullanılmayan proteinleri, maddeleri ve hatta organelleri sindirerek gerekli enerjiyi üretir. Bu konu hakkındaki çalışmaları ile Japon sitolog Yohsinori Ohsumi, 2016 yılında Nobel Tıp Ödülü'nü kazanmıştır.

Aslında otofaji işlemi, vücudu fonksiyonunu kaybetmiş hücrelerden temizleyip yerine yeni ve sağlıklı hücreler getiren ya da hücrelerin çalışmayan bölümlerinin tamir edildiği evrimsel bir koruma mekanizmasıdır. Yönetim kurulu sertifikalı uzman kardiyolog Dr. Luiza Petra, otofaji işlemini vücudun reset (Tür: "yeniden başlatma") düğmesine basılması olarak tanımlıyor.

Otofaji İşleminin Yararları Nelerdir?

Otofaji işleminin en önemli yararı hücresel düzeyde yaşlanma etkilerine karşı çalışmasından kaynaklanmaktadır. Hücresel düzeyde stres arttıkça vücudu korumak için genellikle otofaji de artmaktadır. Böylece hücrelerde üretilmiş toksik (zehirli) etki edebilecek proteinler temizlenmiş olur. Otofaji, hücrenin hasarlı bileşenlerini ortadan kaldırarak mevcut hücrenin işlevini sürdürmesine yardımcı olur. Otofaji işlemi hücreleri etkisi altına almaya çalışan virüs ve bakterilere karşı da uygulandığından vücudun bağışıklık sistemine de önemli bir katkı sunmaktadır.

Otofaji aynı zamanda hücresel yaşlanma ile ilişkilidir. Yaşla birlikte otofaji etkinliğinin azalması, hücre içinde hasarlı bileşenlerin birikmesine ve hücresel işlevlerin bozulmasına yol açabilir. Bu nedenle otofaji, yaşlanmanın hücresel düzeydeki etkilerini yavaşlatan bir bakım ve kalite kontrol mekanizması olarak değerlendirilmektedir. Ancak bu durum, otofajinin yaşlanmayı tamamen durdurduğu veya organizma düzeyinde kesin bir yaşam süresi uzaması sağladığı anlamına gelmez.

Forbes

Bağışıklık sistemi açısından bakıldığında, otofaji hücre içine giren bazı bakteri ve virüslerin parçalanmasına katkıda bulunabilir. Bu süreç “ksenofaji” olarak adlandırılan otofaji türleri aracılığıyla patojenlerin lizozomlara yönlendirilmesini içerir. Bununla birlikte otofaji, bağışıklık sisteminin tek savunma mekanizması değildir ve bazı patojenler bu sistemi kendi lehlerine kullanabilmektedir. Dolayısıyla otofajinin bağışıklık üzerindeki etkisi bağlama ve patojene bağlıdır.

Otofaji ve Diyet

Otofaji işleminin hücrelerin açlık durumunda hızlandığını düşündüğümüzde genel olarak otofajinin beslenmemizle doğrudan ilişkili olduğu sonucuna varabiliriz. Aralıklı oruç (İng: "intermittent fasting") ya da ketojenik diyet gibi beslenme türlerinin otofaji işlemini hızlandırarak sinir sistemi sağlığına yardımcı olduğu düşünülmektedir ve bu yüzden önerilmektedir.

Aralıklı oruç veya ketojenik diyet gibi beslenme yaklaşımlarının, bazı koşullarda otofajiyle ilişkili biyokimyasal yolakları etkileyebileceği düşünülmektedir. Fakat bu ilişkinin büyük bölümü hayvan deneyleri ve hücre kültürü çalışmaları üzerinden ortaya konmuştur. İnsanlarda otofajinin doğrudan ölçülmesi teknik olarak zor olduğundan, diyetlerin otofajiyi ne ölçüde ve hangi dokularda etkilediği hâlen net değildir.^[5]

Sonuç

Otofaji üzerine yapılan araştırmalar, özellikle son yirmi yılda büyük bir ivme kazanmıştır. Günümüzde otofajinin, ökaryot hücrelerde hasarlı proteinlerin ve işlevini yitirmiş organellerin uzaklaştırılmasında kritik bir rol oynadığı söylemek mümkündür. Ayrıca hücresel korumaya yardımcı olan temel bir bakım ve geri dönüşüm mekanizması olduğu konusunda bilim dünyasında geniş bir uzlaşı bulunmaktadır. Bunlara ek olarak otofajinin; hücrelerin metabolik stres, oksidatif hasar ve besin kısıtı gibi koşullara uyum sağlamasında önemli bir işlev gördüğü bilinmektedir.

Otofajinin, yaşlanma ve çeşitli hastalıklarla ilişkili hücresel süreçlerde rol oynadığına dair çeşitli kanıtlar bulunmaktadır. Özellikle nörodejeneratif hastalıklar, metabolik bozukluklar ve bağışıklık sistemiyle ilişkili süreçlerde otofajinin düzenlenmesindeki aksaklıkların hastalık patolojisine katkıda bulunabileceği düşünülmektedir. Bu noktada şunun da belirtilmesi gerekir. Otofaji çoğu zaman koruyucu bir mekanizma olarak işlev görmekle birlikte bu durum onun her bağlamda faydalı olduğu anlamına gelmez. Bazı koşullarda otofaji, hücrelerin stres altında hayatta kalmasını kolaylaştırarak istenmeyen sonuçlara da yol açabilir.

Otofajiyle ilgili bilmediğimiz pek çok konu bulunmaktadır. Bu konuların tamamı son derece önemlidir. Özellikle insanlarda otofajinin hangi dokularda, ne ölçüde ve hangi süreyle artırılmasının faydalı ya da zararlı olabileceğinin net olmadığını vurgulamak gerekir. Otofajinin doğrudan ölçülmesi teknik olarak zor olduğundan birçok insan çalışması dolaylı biyobelirteçlere dayanmaktadır. Bu durum; beslenme biçimleri, yaşam tarzı müdahaleleri veya farmakolojik yaklaşımların otofaji üzerindeki etkilerinin kesin biçimde değerlendirilmesini güçleştirmektedir.

Benzer şekilde, otofajinin organizma düzeyinde yaşam süresini uzatıp uzatmadığı konusunda da netlik mevcut değildir. Hayvan modellerinde otofaji ile yaşam süresi arasında ilişki kurulabilmiş olmakla birlikte bu bulguların insanlara doğrudan genellenmesi mümkün değildir. Dolayısıyla otofaji, güncel bilimsel bilgiler ışığında tek başına bir tedavi hedefi olarak görülmelidir.