Der Begriff Autophagie beschreibt einen Recycling-Prozess in den Zellen des Körpers, bei welchem sogenannter „Zellmüll“ abgebaut und verwertet wird. Der Prozess wird unter anderem durch Fasten aktiviert und soll bestimmte körperliche Parameter sowie die Zellalterung positiv beeinflussen können.

Die Erfolgsstrategie der Zellen

Die Bezeichnung Autophagie stammt aus dem Griechischen von „auto-“ für selbst- oder eigen- und „-phagie“ für Verzehr und Ernährung („phagein“: „essen“, „fressen“). Gelegentlich ist auch der Begriff „Autophagozytose“ in Gebrauch, der etwas genauer beschreibt, worum es geht: die Selbstversorgung innerhalb einer Zelle nämlich. Autophagie ist der Gegenpol zur Heterophagie, der Nahrungsaufnahme von außen.

Etwas drastisch ließe sich Autophagie mit „Von-sich-selbst-Ernähren“ übersetzen.

Autophagie – was ist das?

Fast jedes höhere Lebewesen jenseits von Bakterien betreibt Autophagie. Ob Einzeller, Pilz, Regenwurm, Insekt, Fisch oder Säugetier, jede Pflanze und jeder Vogel tut es. Obendrein ist Autophagie nicht nur so selbstverständlich wie nützlich, sondern schlicht unverzichtbar für voll funktionsfähige Lebensvorgänge. Und genau das ist es, was diesen bisher eher unbekannten Vorgang innerhalb der kleinsten Lebenseinheiten aktuell besonders ins Rampenlicht rückt.

Der essenzielle Selbstreinigungsprozess, welchen wir Autophagie nennen, lässt unsere Zellen durch die Beseitigung von Zellschrott somit besser funktionieren.

Aufbauphase im Zell-Stoffwechsel

Solange ein Organismus genügend Nährstoffe in seinem Verteilsystem zirkulieren hat, sprich: Unser Blut alle unsere Zellen gut versorgen kann, sind die Zellen mit Aufbauarbeiten (Anabolismus) beschäftigt. Sie nehmen, je nach ihrer Aufgabe im Körper, die benötigten Stoffe auf und stellen körpereigene Substanzen daraus her. Dies gilt insbesondere für Proteine und Peptide, die aus verschiedenen Aminosäuren aufgebaut sind, wodurch wichtige Strukturproteine entstehen.

Solange Insulin außen an der Zelle andockt und Zucker einschleust, wird mit dem Brennstoff die Energieproduktion in Mitochondrien gefüttert. Mitochondrien liefern als Zellkraftwerke die notwendige chemische Energie für alle Lebensvorgänge und sind ebenfalls Teil des Ausbaustoffwechsels [1].

Weizenkeime haben einen besonders hohen Spermidingehalt

Abbauphase im Zell-Stoffwechsel

Sobald Engpässe auftreten oder verschiedene Stressoren diese Aktivitäten stören, stellen Zellen ihre Tätigkeit um auf Stoffabbau (Katabolismus). Sie beginnen, Bestandteile des Zellinneren zu verwerten [1].

Die Autophagie wird zum Beispiel bei Aminosäuremangel oder Sauerstoffknappheit eingeleitet. Was während der anabolen Phase an Abfallprodukten entstand und liegenblieb, beschädigte Mitochondrien, missglückte Proteine, nicht genutzte Zwischenprodukte, all das wird nun verwertet – tatsächlich im Sinne von recycelt. Das Ergebnis dieses sehr komplexen Mechanismus ist ein von nicht mehr funktionsfähigen Molekülen und Zellorganellen gereinigtes Zellinneres, aufgeräumt und bereit für den nächsten Aufbauzyklus [2].

Zellen können Verbrauchtes entsorgen, hochreaktive Sauerstoffradikale entschärfen, Eindringlinge wie Viren oder Bakterien unschädlich machen und den Cocktail verdauen.

Wie genau sie das im Einzelnen bewerkstelligen, ist trotz intensiver Forschung seit etwa 30 Jahren noch lange nicht vollständig entschlüsselt. Doch das bisher schon Bekannte offenbart eine ausgeklügelte Stoffwechselfunktion, die in ihren vielschichtigen Steuerungsmechanismen und Einzelschritten dem Biosyntheseprozess wohl in nichts nachsteht.

Zwei Nobelpreisträger, der Autophagie verschrieben

In den 90er Jahren ist das Forschungsinteresse über Autophagie nur langsam gestiegen, denn ihre fundamentale Bedeutung war bis dahin keineswegs klar. Erst 2016 erhielt ein langjähriger Grundlagenforscher auf diesem Gebiet einen Nobelpreis, gerade weil er genau diese Ignoranz dramatisch ändern konnte: Der Japaner Yoshinori Ohsumi. Er entschlüsselte viele Autophagie-Gene an Bierhefezellen und legte dar, wie essenziell Selbstreinigung für eine, nein für jede Zelle ist [4].

Der belgische Zytologe (Zellbiologe) und Biochemiker Christian René de Duve prägte 1963 den Begriff Autophagie. Er bewies damals, dass bestimmte Zellorganellen, die Lysosomen (Lyse bedeutet Auflösung), daran maßgeblich beteiligt sind und wurde dafür 1974 mit dem Nobelpreis geehrt. Lysosomen sind – auch im Zellmaßstab – kleine Bläschen aus einer Biomembranhülle und saurer Flüssigkeit im Inneren: ein zellulärer Magen und Darm sozusagen, denn die Säure enthält zahlreiche Verdauungsenzyme (saure Hydrolasen) zum Spalten verschiedenster Strukturen und Substanzen in kleinste Grundbausteine [3].

Durchbruch im Jahr 2016

In den 90er Jahren ist das Forschungsinteresse über Autophagie nur langsam gestiegen, denn ihre fundamentale Bedeutung war bis dahin keineswegs klar. Erst 2016 erhielt ein langjähriger Grundlagenforscher auf diesem Gebiet einen Nobelpreis, gerade weil er genau diese Ignoranz dramatisch ändern konnte: Der Japaner Yoshinori Ohsumi. Er entschlüsselte viele Autophagie-Gene an Bierhefezellen und legte dar, wie essenziell Selbstreinigung für eine, nein für jede Zelle ist [4].

Sport fördert den Prozess der Autophagie

Das passiert während einer Autophagie

Insgesamt drei verschiedene Grundarten von Autophagie werden heute unterschieden:

  • Makroautophagie
  • Mikroautophagie und
  • Chaperon-vermittelte Autophagie

Die überwiegend genutzte Form der Zellen ist die Makroautophagie. Ein spezielles Membranorganell (Phagophore) nähert sich dabei einem Bereich des Cytoplasmas, in dem sich größere abgenutzte oder beschädigte Zellmaterialien befinden. Diese Phagophore wächst und umschließt die Abfälle mit ihrer Doppelmembran vollständig: Ein Autophagosom, oder bildhafter, ein zweischichtiger zellulärer Abfallbeutel. Damit sind potenziell schädliche Stoffe im ersten Schritt schon einmal vom übrigen Treiben in der Zelle isoliert.

Anschließend begibt sich das Autophagosom in die Nähe eines Lysosoms. Die Hülle des Autophagosoms verschmilzt mit der Membran des Lysosoms und entlässt seinen Inhalt in dessen Verdauungsflüssigkeit: Ein Autolysosom ist entstanden. Nach der Aufspaltung der Partikel in nutzbare Einzelmoleküle löst sich auch das Autolysosom auf und setzt seine Inhalte zur Wiederverwertung im Zellplasma frei [3].

Autophagie: Sinn und Nutzen verstehen

Dies ist nur ein Teil der autophagischen Prozesse, verdeutlicht jedoch den nachhaltigen und ökonomischen Charakter des Zellhaushaltes. Einerseits wird nichts verschwendet, andererseits wird Platz gemacht und Schädliches entsorgt. Nur so kann eine Zelle eine Balance zwischen Auf- und Abbau-Stoffwechsel aufrechterhalten.

Von dieser Zellenreinigung profitiert die Zelle ebenso wie in letzter Instanz der gesamte Organismus.

Ursachen und Folgen von Störungen des Reyclingsystems Autophagie

Immer mehr Erkenntnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen dem modernen Lebensstil und unterschiedlichen Beschwerden hin. Der Organismus hat nicht genügend Gelegenheit „aufzuräumen“. Zwecklose Proteine lagern sich ab und schränken die Funktion der Zelle ein.

Störungen in der Autophagie sind klar an unterschiedlichen gesundheitlichen Beschwerden beteiligt. Eine funktionierende Autophagie soll sich positiv auf die Prävention und Förderung des Wohlbefindens auswirken [5].

Wirksame Mittel gegen Fehlfunktionen

Fastenkuren, Intervallfasten oder Heilfasten sind mittlerweile in aller Munde – und das nicht umsonst. Durch den gezielten Verzicht auf Nahrungsmittel soll der Prozess der Autophagie angetrieben werden.

Fasten kurbelt die Autophagie massiv an

Fazit

Als Quintessenz handelt es sich bei Autophagie um einen allgegenwärtigen, lebenserhaltenden Mechanismus jeder Zelle. Das Grundprinzip besteht in einer von der Natur vorgesehenen regelmäßigen Zellreinigung und Wiederverwertung von zellulären Abfällen. Autophagie findet in Zellen verstärkt unter Mangel- oder Belastungssituationen statt. Sie schalten dann vom Aufbaumodus in den ebenso wichtigen Abbaumodus um: Not- und Reinigungsprogramm in einem. Doch lassen sich die Kräfte der Autophagie aktiv fördern und vor allem selbst in die Hände nehmen. Durch Fasten, Sport und bestimmte spermidinreiche Nahrungsmittel.

Quellen

[1] Udo M. Spornitz: Anatomie und Physiologie. Springer Verlag, Berlin 2002, S. 4.

[2] Petra Bracht: Intervallfasten. Gräfe und Unzer Verlag GmbH, München 2019, S. 23.

[3] Artikel spektrum.de: Kein Leben ohne geregelte Selbstzerstörung. Download vom 11.03.2020 von [Quelle]

[4] Artikel Ärzteblatt: Medizinnobelpreis für Entdecker der Autophagozytose. Download vom 11.03.2020 von [Quelle]

[5] Fîlfan M. et al. Autophagy in aging and disease (2017). Download vom 11.03.2020.

[6] Ekmekcioglu C. Nutrition and longevity - From mechanisms to uncertainties (2019) Download vom 11.03.2020.