الالتهام الذاتي: الخصائص والأنواع والوظائف والدراسات - مادة الاحياء - 2026

و الالتهام الذاتي هو نظام تدهور الخلايا يحدث الحفاظ على ذلك في الجسيمات الحالة من جميع الخلايا حقيقية النواة (وفجوات الخمائر). تُستخدم الكلمة عمومًا للإشارة إلى تدهور مكونات العصارة الخلوية أو "أجزاء" الخلية "المتقادمة" أو التي توقفت عن العمل بشكل صحيح.

تمت صياغة مصطلح الالتهام الذاتي في عام 1963 في جامعة روكفلر من قبل دي دوف ، الذي لاحظ أيضًا ووصف عمليات الالتقام الخلوي. تعني كلمة الالتهام الذاتي حرفيًا "أن يستهلك المرء نفسه" ، على الرغم من أن بعض المؤلفين يصفونه بأنه "أكل لحوم البشر الذاتي".

تمثيل رسومي لـ Macroautophagy و Microautophagy (المصدر: Cheung and Ip عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يختلف هذا النظام عن التحلل بوساطة البروتوزوم في أن الالتهام الذاتي قادر على إزالة العضيات الكاملة داخل الخلايا ومجمعات البروتين الكبيرة أو الركام بشكل غير انتقائي.

على الرغم من هذا البلعمة غير الانتقائي ، فقد أظهرت التحقيقات المختلفة أن الالتهام الذاتي له العديد من الآثار الفسيولوجية والمرضية. نظرًا لأنه يتم تنشيطه خلال فترات التكيف مع الجوع ، أثناء التطور ، من أجل القضاء على الكائنات الحية الدقيقة الغازية ، أثناء موت الخلية المبرمج ، للقضاء على الأورام ، وعرض المستضدات ، إلخ.

مميزات

الالتهام الذاتي ، كما تمت مناقشته ، هو عملية تتوسطها عضية حشوية تعرف باسم الجسيم الحال.

تبدأ عملية "الالتهام الذاتي" بتغليف العضية التي سوف تتحلل بواسطة غشاء مزدوج ، مكونة جسمًا غشائيًا يعرف باسم جسيم البلعمة. يندمج غشاء البلعمة بعد ذلك مع الغشاء الليزوزومي أو مع الجسيم الداخلي المتأخر.

كل خطوة من هذه الخطوات بين عزل وتدهور وإطلاق الأحماض الأمينية أو المكونات الأخرى لإعادة التدوير تمارس وظائف مختلفة في سياقات خلوية مختلفة ، مما يجعل الالتهام الذاتي نظامًا متعدد الوظائف للغاية.

الالتهام الذاتي هو عملية يتم التحكم فيها إلى حد ما ، حيث يتم توجيه المكونات الخلوية المميزة فقط نحو مسار التدهور هذا ، وتحدث العلامات عمومًا أثناء عمليات إعادة التشكيل الخلوي.

على سبيل المثال ، عندما تنشئ خلية كبدية استجابة لإزالة السموم استجابة للأدوية التي تذوب في الدهون ، تتكاثر شبكتها الإندوبلازمية الملساء بشكل كبير ، وعندما ينخفض ​​التحفيز الناتج عن الدواء ، تتم إزالة الشبكة الإندوبلازمية الزائدة من الفضاء العصاري الخلوي عن طريق الالتهام الذاتي.

تحريض الالتهام الذاتي

الجوع هو أحد الأحداث الأكثر شيوعًا التي تؤدي إلى عمليات البلعمة الذاتية.

اعتمادًا على الكائن الحي قيد الدراسة ، يمكن أن تؤدي أنواع مختلفة من العناصر الغذائية الأساسية إلى تشغيل نظام "إعادة التدوير" هذا. في الخميرة ، على سبيل المثال ، على الرغم من أن نقص الكربون في بعض الأحماض الأمينية والأحماض النووية يمكن أن يحفز الالتهام الذاتي ، فإن نقص النيتروجين هو الحافز الأكثر فعالية ، وهو صالح أيضًا للخلايا النباتية.

على الرغم من أنه لم يتم فهمها بشكل كامل ، إلا أن الخلايا لديها "مستشعرات" خاصة لتحديد ما إذا كان عنصر غذائي أو حمض أميني أساسي في حالة منخفضة جدًا ، وبالتالي إطلاق عملية إعادة التدوير بأكملها من خلال الجسيمات الحالة.

في الثدييات ، تشارك بعض الهرمونات في تنظيم (إيجابية أو سلبية) الالتهام الذاتي في الخلايا التي تنتمي إلى أعضاء معينة ، مثل الأنسولين وبعض عوامل النمو أو الإنترلوكينات ، إلخ.

أنواع

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الالتهام الذاتي بين حقيقيات النوى: الالتهام الذاتي الكلي ، والالتهام الذاتي الجزئي ، والالتهام الذاتي بوساطة المرافق. ما لم يتم تحديده ، يشير مصطلح الالتهام الذاتي إلى الالتهام الذاتي الكلي.

على الرغم من اختلاف الأنواع الثلاثة من الالتهام الذاتي شكليًا ، إلا أنها تنتهي جميعًا بنقل المواد إلى الجسيمات الحالة للتحلل وإعادة التدوير.

التهاب الكلية

هذا نوع من الالتهام الذاتي الذي يعتمد على تشكيل دي نوفو للحويصلات البلعمية المعروفة باسم البلعمة الذاتية. يكون تكوين هذه الحويصلات مستقلاً عن تكوين "براعم" الغشاء ، حيث تتشكل بالتمدد.

في الخميرة ، يبدأ تكوين البلعوم الذاتي في موقع معين يُعرف باسم PAS ، بينما في الثدييات توجد العديد من المواقع المختلفة في العصارة الخلوية ، وربما تكون مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية من خلال الهياكل المعروفة باسم "omegasomes".

حجم البلعمة الذاتية متغير للغاية ويعتمد على الكائن الحي ونوع الجزيء أو العضية التي يتم بلعومها. يمكن أن يتراوح قطرها من 0.4-0.9 ميكرومتر في الخميرة إلى 0.5-1.5 ميكرومتر في الثدييات.

عندما تندمج أغشية البلعمة الذاتية والليزوزوم ، يختلط محتواها وعندها يبدأ هضم الركائز المستهدفة من الالتهام الذاتي. ثم تُعرف هذه العضية باسم الجسيم الذاتي.

بالنسبة لبعض المؤلفين ، يمكن تصنيف الالتهام الذاتي الكلي ، بدوره ، إلى الالتهام الذاتي المستحث والالتهام الذاتي الأساسي. يتم استخدام التلقيح الكلي المستحث لإنتاج الأحماض الأمينية بعد فترة طويلة من الجوع.

يشير الالتهاب الكبروي القاعدية إلى الآلية التأسيسية (التي تكون نشطة دائمًا) الضرورية لتحول مكونات العصارة الخلوية المختلفة والعضيات داخل الخلايا.

الجزئية

يشير هذا النوع من الالتهام الذاتي إلى العملية التي يتم فيها إدخال المحتوى السيتوبلازمي إلى الجسيم من خلال الغزوات التي تحدث في غشاء العضية المذكورة.

بمجرد إدخالها في الليزوزوم ، تطفو الحويصلات التي تنتجها هذه الغزوات بحرية في التجويف حتى تتحلل ويتم تحرير محتواها ويتحلل بفعل إنزيمات معينة.

الالتهام الذاتي بوساطة المرافق

تم الإبلاغ عن هذا النوع من الالتهام الذاتي لخلايا الثدييات فقط. على عكس الالتهام الذاتي الكلي والالتهام الذاتي الجزئي ، حيث تكون بعض أجزاء العصارة الخلوية غير ملتهمة على وجه التحديد ، فإن الالتهام الذاتي بوساطة المرافقين محدد تمامًا ، لأنه يعتمد على وجود تسلسلات خماسية الببتيد في الركائز التي سيتم بلعها.

قرر بعض الباحثين أن هذا الشكل الخماسي الببتيد مرتبط بالتسلسل KFERQ وأنه موجود في أكثر من 30 ٪ من بروتينات العصارة الخلوية.

يُطلق عليه اسم "تشبيرون الوسيط" لأن بروتينات المرافقة مسؤولة عن الحفاظ على هذا النموذج المحفوظ مكشوفًا لتسهيل التعرف عليه ومنع البروتين من الانطواء عليه.

يتم نقل البروتينات التي تحمل هذه العلامة إلى التجويف الليزوزومي وتتحلل هناك. العديد من ركائز التحلل هي إنزيمات حال السكر وعوامل النسخ ومثبطاتها وبروتينات ربط الكالسيوم أو الدهون والوحدات الفرعية البروتيازوم وبعض البروتينات المتورطة في الاتجار الحويصلي.

مثل النوعين الآخرين من الالتهام الذاتي ، فإن الالتهام الذاتي بوساطة المرافق هو عملية منظمة على عدة مستويات ، من التعرف على الملصق إلى النقل وتدهور الركائز داخل الجسيمات الحالة.

المميزات

تتمثل إحدى الوظائف الرئيسية لعملية البلعمة الذاتية في إزالة العضيات الشائخة أو "التي لا معنى لها" ، والتي يتم تمييزها بواسطة طرق مختلفة للتحلل داخل الجسيمات الحالة.

بفضل مراقبة الصور المجهرية الإلكترونية للجسيمات الحالة في خلايا الثدييات ، تم اكتشاف وجود البيروكسيسومات والميتوكوندريا فيها.

في خلية الكبد ، على سبيل المثال ، متوسط ​​العمر الافتراضي للميتوكوندريا هو 10 أيام ، وبعد ذلك يتم بلعم هذه العضية بواسطة الجسيمات الحالة ، حيث تتحلل ويعاد تدوير مكوناتها لأغراض التمثيل الغذائي المختلفة.

في ظل ظروف تركيز المغذيات المنخفض ، يمكن للخلايا أن تحفز تكوين البلعمة الذاتية لتلتقط بشكل انتقائي أجزاء من العصارة الخلوية ، وكذلك المستقلبات المهضومة في هذه البلعمة الذاتية يمكن أن تساعد الخلايا على البقاء عندما تكون الظروف الخارجية محدودة من وجهة النظر. من وجهة نظر غذائية.

الأدوار في الصحة والتنمية

يلعب الالتهام الذاتي وظائف مهمة في إعادة هيكلة الخلايا في عملية التمايز ، حيث يشارك في التخلص من أجزاء العصارة الخلوية غير المطلوبة في أوقات محددة.

كما أن لها آثارًا مهمة على الصحة الخلوية ، حيث إنها جزء من آليات الدفاع ضد غزو الفيروسات والبكتيريا.

دراسات يوشينوري أوسومي

وصف يوشينوري أوسومي ، الباحث الياباني الحائز على جائزة نوبل عام 2016 في علم وظائف الأعضاء والطب ، الآليات الجزيئية للالتهام الذاتي في الخميرة أثناء دراسة المصير الأيضي للعديد من البروتينات والفجوات الموجودة في هذه الكائنات وحيدة الخلية.

لم يحدد أوسومي في عمله البروتينات والمسارات المشاركة في العملية فحسب ، بل أظهر أيضًا كيف يتم تنظيم مسار الالتهام الذاتي بفضل عمل البروتينات القادرة على "استشعار" حالات التمثيل الغذائي المختلفة.

بدأ عمله بملاحظات مجهرية دقيقة للفجوات أثناء أحداث التدهور الشديدة. تعتبر الفجوات هي مواقع تخزين الخميرة "القمامة" والحطام الخلوي.

من خلال مراقبة الخمائر ذات الأنماط الجينية الطافرة المعيبة للجينات المختلفة المرتبطة أو المرتبطة افتراضيًا بالبلعمة الذاتية (المعروفة باسم جينات ATG) ، تمكن هذا الباحث ومعاونوه من وصف نظام البلعمة الذاتية للخميرة على المستوى الجيني.

بعد ذلك ، حددت هذه المجموعة من الباحثين الخصائص الجينية الرئيسية للبروتينات المشفرة بواسطة هذه الجينات وقدمت مساهمات كبيرة حول تفاعلها وتشكيل المجمعات المسؤولة عن بدء وتنفيذ الالتهام الذاتي في الخميرة.

بفضل عمل Yoshinori Ohsumi ، نحن اليوم نفهم بشكل أفضل الجوانب الجزيئية للالتهام الذاتي ، بالإضافة إلى آثارها المهمة في الأداء الصحيح للخلايا والأعضاء التي تتكون منها.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ ، لويس ، ج. ، مورغان ، د. ، راف ، إم ، روبرتس ، ك. ، ووالتر ، ب. (2015). البيولوجيا الجزيئية للخلية (الطبعة السادسة). نيويورك: جارلاند ساينس.
2. Klionsky ، DJ ، & Emr ، SD (2000). الالتهام الذاتي كمسار منظم للتدهور الخلوي. علم ، 290 ، 1717-1721.
3. ميزوشيما ، ن. (2007). الالتهام الذاتي: العملية والوظيفة. الجينات والتنمية ، 21 ، 2861-2873.
4. ميزوشيما ، نوبورو ، وكوماتسو ، إم (2011). الالتهام الذاتي: تجديد الخلايا والأنسجة. الخلية ، 147 ، 728-741.
5. رابينوفيتز ، ج.د. ، ووايت ، إ. (2010). الالتهام الذاتي والتمثيل الغذائي. علم، 330، 1344-1348.