그리스어로 자가포식(autophagy)은 스스로(auto) 먹는다(phagy)는 뜻의 단어로, 세포내부에 필요 없는 물질이나 세포소기관을 이중막으로 둘러싸서 라이소좀으로 보내서 분해하고 재활용하는 시스템입니다.
세포의 입장에서 세포내의 노폐물이나 필요 없어진 단백질을 제거하는 방법은 크게 두가지가 있습니다. 하나는 오래되고 쓸모없는 단백질을 프로테오좀이라는 분해효소를 사용하는 방법도 있습니다(ubiquitin-proteasome system). 이것은 단백질처럼 작은 것들은 제거하는데는 효과적입니다. 하지만 미토콘드리아는 너무 커서 이러한 과정으로는 제거할 수 없으므로 새로운 제거 시스템이 필요한 것이고 바로 그것이 자가포식입니다.
자가 포식이 일어나면, 미토콘드리아를 이중막으로 둘러싸고 이것을 라이소좀으로 보내고 라이소좀 안에서 여러 가지 분해효소를 이용해서 분해합니다. 이 과정은 마치 탐식과정과 비슷한 면이 있습니다. 탐식과정에서도 탐식된 박테리아가 막에 둘러싸여 있는데, 이것이 라이소좀으로 보내지고 라이소좀에서 분해됩니다. 이것은 세포질 안에서 필요없는 것들을 탐식하는 과정이라고 할 수도 있습니다. 일반적인 탐식작용은 대개 면역세포에서만 일어나지만, 자가포식은 모든 세포에서 일어날 수 있습니다
자가 포식이 일어날 때, 그 안에 끌려들어가는 물질들은, 오래된 단백질을 비롯하여, 기능이 악화된 미토콘드리아, 세포내 지방덩어리등 매우 다양하고 대개는 당장 필요가 없거나, 아니면 염증을 일으키는 등 세포의 생존에 오히려 방해가 되는 것들이기 때문에 자가 포식은 일종의 분리수거 및 재활용 시스템이라고 할 수 있습니다.
그러나, 만약 자가포식이 지나칠 정도로 심하게 일어나면 결국 세포도 죽게 되는데, 이와 같은 현상을 II형 세포사 (type II cell death)인 자가포식세포사 (autophagic cell death)라고 하며, I형 세포사 (type I cell death)인 세포자멸사 (apoptosis) 및 괴사(necrosis)와 구분합니다. 자가포식을 초기에 연구할 때는 상당히 심한 자극을 주고 세포가 죽어가는 과정에서 일어나는 것을 관찰했기 때문에 이것이 세포의 자멸사와 유사한 형태라고 생각하기도 했지만, 지금은 세포의 방어기전으로 생각됩니다.
자가포식은 동물세포에서만 일어나는 것이 아니라 효모에서도 일어날 정도로 진화론적으로 매우 오래되고 잘 보존되어 있는 자기방어 기전입니다. 처음에는 분명히 자기 방어적인 이유로 이러한 기전이 사용되었겠지만, 그 이후로 진화되는 과정에서 인체의 다른 기전들과 합쳐지면서 다양한 기능을 가지게 되었습니다.
그러므로 자가포식은 최근에는 인체의 면역력을 높이거나, 혹은 노화를 방지하는 효과 등이 잘 알려져서 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있습니다.
자가 포식이라는 기본적인 현상에 여러 가지 면역반응이 연결되어서 다양한 기능이 일어납니다. 예를 들어 라이소좀 안에는 MHC 분자가 존재하므로 자가 포식이 일어나서 세포안의 미생물이 분해되면 항원제시가 될 수 있으므로 항체가 더 많이 만들어지거나 T세포 면역이 더 강하게 일어날 수 있습니다.
결핵균과 같은 균은 대식세포안에서도 생존이 가능한데 이것을 자가포식으로 제거할 수도 있습니다. 실제로 결핵균의 치료제는 자가포식을 일으켜서 결핵균을 제거하는 것으로 알려져 있습니다.
뿐만 아니라, 자가포식이 억제될 때 많은 질병이 나타나고 염증반응이 일어나기 때문에 최근에는 질병과 관련하여 많은 연구가 진행되고 있습니다.
대체적으로 자가 포식을 증가시키는 것이 질병예방과 노화에 도움이 됩니다.
마이토파지 과정 또한 우리 세포의 발전소를 정밀 진단하여 이 기관이 효율적, 효과적으로 작동하도록 하는 역할을 합니다. 정상적으로 기능하는 미토콘드리아는 우리의 건강, 활력 및 장기적인 웰빙을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
1 자가포식, 미토파지 촉진 약물
Rapamycin, metformin은 전반적인 자가포식작용을 촉진하는 약물로 미토파지와 미토콘드리아 생성을 촉진하여 에너지 대사를 보존한다
2. 표적 분자 영양소로 세포 재활용 과정을 촉진 ; 파이토케미칼
자연 유래물질인 resveratrol, spermidine, urolithin A 그리고 여러 항생제들은 미토파지 촉진을 통해 미토콘드리아의 내구성을 유지하는 것으로 알려져 있다
Resveratrol은 SIRT1-PGC-1a 축을 활성화함을 통해, 미토콘드리아 생성을 촉진하기도 한다.
3. 칼로리 제한
오토파지는 우리 몸의 모든 세포에서 항상 일어나고 있는 현상입니다. 이것은 정상적인 세포 청소 과정입니다. 그러나 이러한 과정은 세포에 스트레스가 가해졌을 때 가속될 수 있습니다. 그러한 스트레스는 라이프스타일이나 유해 산소, 또는 그 밖의 다른 원천이 원인일 수 있습니다. 예를 들어, 칼로리 제한은 오토파지를 가속하는 가장 일반적인 스트레스 요인입니다. 스트레스로 인해 손상된 세포가 몸에 지나치게 축적되면 건강에 악영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 스트레스를 많이 받을 때 오토파지 또한 고속으로 진행되는 것은 당연합니다