Ανθρώπινη Αυτοφαγία και Αποκρίσεις Αυτοφαγικής Ροής σε Παρεμβάσεις Νηστείας: Δεδομένα και Μεθοδολογικές Αποχρώσεις

Στους ενήλικες, ποια άμεσα δεδομένα δείχνουν ότι η χρονικά περιορισμένη σίτιση, η διαλειμματική νηστεία, η παρατεταμένη νηστεία ή η επακόλουθη επανασίτιση μεταβάλλουν την αυτοφαγία ή την αυτοφαγική ροή σε ανθρώπινους ιστούς ή κύτταρα, και πόσο ισχυρά είναι αυτά τα δεδομένα;

Η άμεση μέτρηση της αυτοφαγικής ροής στον άνθρωπο δείχνει ότι η πολυήμερη νηστεία (3-5 ημερών) ενεργοποιεί την αυτοφαγία σε μεταβολικά ενεργούς ιστούς, όπως ο σκελετικός μυς και συγκεκριμένοι πληθυσμοί ανοσοκυττάρων, αλλά η καθημερινή χρονικά περιορισμένη σίτιση και η ολονύκτια νηστεία επιφέρουν ασυνεπή ή ελάχιστα αποτελέσματα που ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με τον τύπο του ιστού, τη μέθοδο μέτρησης και την ατομική κατάσταση υγείας, με τα ισχυρότερα δεδομένα να προέρχονται από μελέτες που χρησιμοποιούν λυσοσωμικούς αναστολείς για τη μέτρηση της ροής έναντι της στατικής αφθονίας δεικτών.

Περίληψη

Δεκατέσσερις μελέτες που εξετάζουν τις αποκρίσεις της αυτοφαγίας σε παρεμβάσεις νηστείας σε ενήλικες αποκαλύπτουν ετερογενή ποιότητα δεδομένων και ιστοειδικές αποκρίσεις. Μελέτες που χρησιμοποιούν επικυρωμένες δοκιμασίες αυτοφαγικής ροής με λυσοσωμικούς αναστολείς παρέχουν τις ισχυρότερες ενδείξεις: μια 5-ήμερη δίαιτα που μιμείται τη νηστεία ενίσχυσε την αυτοφαγική ροή στα μονοπύρηνα κύτταρα του περιφερικού αίματος σε σύγκριση με τους μάρτυρες (p=0.0191) [1], και η πλήρης νηστεία 4 ημερών ενεργοποίησε τη ροή στα ουδετερόφιλα όταν μετρήθηκε κατάλληλα [2]. Αντιθέτως, η 12ωρη ολονύκτια νηστεία ακολουθούμενη από επανασίτιση δεν μετέβαλε τη ροή σε δύο μελέτες 42 υγιών ενηλίκων [3, 4]. Η παρατεταμένη νηστεία (72 ώρες) ενεργοποίησε σταθερά συστατικά του μονοπατιού της αυτοφαγίας στον σκελετικό μυ, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης κατά ~50% της φωσφορυλίωσης του mTOR [5] και της αυξημένης έκφρασης του ULK1 [6], αν και οι μετρήσεις στατικών δεικτών που έδειξαν ταυτόχρονες αυξήσεις στα LC3B-II και p62 εμπόδισαν τον οριστικό προσδιορισμό της ροής [5, 6]. Η καθημερινή χρονικά περιορισμένη σίτιση (παράθυρα 6-8 ωρών) επέφερε μέτρια αποτελέσματα μετά από 4 ημέρες έως 8 εβδομάδες, αυξάνοντας την έκφραση του LC3A κατά 22% [7] και τα επίπεδα του ATG-5 [8]. Παρατηρήθηκαν ιστοειδικές αποκρίσεις, με τους δείκτες αυτοφαγίας στο αίμα να παραμένουν σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστοι από τη 12ωρη νηστεία σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς και υγιείς μάρτυρες [9], ενώ η νηστεία αύξησε τα αυτοφαγικά μονοκύτταρα αλλά όχι τα λεμφοκύτταρα [10]. Η χρόνια νεφρική νόσος εξάλειψε την ενεργοποίηση της αυτοφαγίας που παρατηρήθηκε σε υγιή άτομα κατά τη διάρκεια της ολονύκτιας νηστείας (αναλογία γLC3 0.92 έναντι 1.78, p<0.0001) [11]. Η ένταση της άσκησης αποδείχθηκε πιο σημαντική από την κατάσταση νηστείας στην ενεργοποίηση της αυτοφαγίας των σκελετικών μυών μέσω AMPK-εξαρτώμενων μονοπατιών [12]. Τα επιστημονικά δεδομένα υποδηλώνουν ότι η πολυήμερη νηστεία ενεργοποιεί την αυτοφαγία σε μεταβολικά ενεργούς ιστούς όταν προσδιορίζεται με επικυρωμένες μεθόδους ροής, ενώ οι συντομότερες περίοδοι καθημερινής νηστείας εμφανίζουν ασυνεπή αποτελέσματα που ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του ιστού, τον χρόνο μέτρησης και την εξατομικευμένη μεταβολική ικανότητα.

Διάγραμμα ροής

Αναζήτηση δημοσιεύσεων

Σώμα δεδομένων PubMed

Πραγματοποιήσαμε αναζήτηση βάσει λέξεων-κλειδιών στο σώμα δεδομένων του PubMed.

(autophagy OR autophagic flux OR LC3 OR SQSTM1 OR p62 OR ULK1 OR Beclin-1 OR ATG) AND (fasting OR starvation OR "time-restricted eating" OR "time restricted feeding" OR intermittent fasting) AND humans

Η αναζήτηση απέδωσε συνολικά 300 αποτελέσματα από το PubMed.

Σώμα δεδομένων Elicit

Πραγματοποιήσαμε σημασιολογική αναζήτηση σε περισσότερες από 138 εκατομμύρια ακαδημαϊκές δημοσιεύσεις μέσω της μηχανής αναζήτησης Elicit, η οποία περιλαμβάνει το σύνολο των δεδομένων των Semantic Scholar και OpenAlex.

Εκτελέσαμε τα ακόλουθα ερωτήματα:

• "human fasting skeletal muscle blood leukocyte PBMC autophagy LC3 p62"
• "prolonged fasting refeeding human autophagy autophagic flux biomarker study"

Οι αναζητήσεις απέδωσαν συνολικά 600 αποτελέσματα από το Elicit.

Ανακτήσαμε 794 δημοσιεύσεις με τη μεγαλύτερη συνάφεια προς το ερώτημα για διαλογή.

Διαλογή

Διαλογή βάσει περίληψης

Επιλέξαμε πηγές βάσει των περιλήψεών τους που πληρούσαν τα ακόλουθα κριτήρια:

• Ενήλικες: Αναφέρει ο τίτλος ή η περίληψη μελέτη που διεξήχθη σε ενήλικες (18 ετών και άνω) ή σε κοόρτη ανθρώπων μικτής ηλικίας που μπορεί ευλόγως να περιλαμβάνει ενήλικες;
• Πρωτογενής ολοκληρωμένη μελέτη: Πρόκειται για πρωτογενή αναφορά ολοκληρωμένης μελέτης σε ανθρώπους και όχι για ανασκόπηση, πρωτόκολλο, άρθρο σχεδιασμού μελέτης, κύριο άρθρο, διορθωτικό σημείωμα (erratum) ή περίληψη συνεδρίου;
• Έκθεση σε νηστεία: Αξιολογεί ο τίτλος ή η περίληψη μια καθορισμένη έκθεση σε νηστεία, χρονικά περιορισμένη σίτιση (time-restricted eating/feeding), διαλειμματική νηστεία, νηστεία εναλλασσόμενων ημερών ή επανασίτιση μετά από νηστεία;
• Έκβαση σχετιζόμενη με την αυτοφαγία: Δηλώνει ο τίτλος ή η περίληψη ότι μετράται η αυτοφαγία, η αυτοφαγική ροή (autophagic flux) ή κάποιος μοριακός/κυτταρικός δείκτης σχετιζόμενος με την αυτοφαγία;

Οι δημοσιεύσεις που δεν πληρούσαν οποιοδήποτε από τα αυστηρά κριτήρια αποκλείστηκαν αυτόματα. Για τις υπόλοιπες δημοσιεύσεις, συνεκτιμήθηκαν όλα τα ερωτήματα διαλογής και πραγματοποιήθηκε μια ολιστική αξιολόγηση σχετικά με τη συμπερίληψη της κάθε δημοσίευσης.

36 δημοσιεύσεις πέρασαν επιτυχώς τη διαλογή βάσει περίληψης και προχώρησαν στη διαλογή πλήρους κειμένου.

Κατά τη διαλογή βάσει περίληψης, ο αριθμός των δημοσιεύσεων που αποκλείστηκαν για κάθε κύριο λόγο ήταν:

• Ενήλικες: n = 463
• Πρωτογενής ολοκληρωμένη μελέτη: n = 67
• Έκθεση σε νηστεία: n = 144
• Έκβαση σχετιζόμενη με την αυτοφαγία: n = 82
• Άλλο / κάτω από το όριο διαλογής: n = 2

Διαλογή πλήρους κειμένου

Στη συνέχεια, αξιολογήσαμε τις δημοσιεύσεις βάσει του πλήρους κειμένου τους χρησιμοποιώντας τα ακόλουθα πρόσθετα κριτήρια:

• Δεδομένα ενηλίκων: Συμπερίληψη μόνο αναφορών με αναλύσιμα δεδομένα από ενήλικες ηλικίας 18 ετών και άνω.
• Καθορισμένη έκθεση: Συμπερίληψη μόνο μελετών με επαρκώς περιγεγραμμένη έκθεση σε νηστεία ή επανασίτιση, συμπεριλαμβανομένης της διάρκειας ή του ημερήσιου παραθύρου σίτισης.
• Άμεση μέτρηση αυτοφαγίας: Συμπερίληψη μόνο μελετών που μετρούν την αυτοφαγία ή την αυτοφαγική ροή απευθείας σε ανθρώπινο βιολογικό δείγμα, με χρήση τουλάχιστον ενός μοριακού, πρωτεϊνικού, απεικονιστικού ή λυσοσωμικού/αυτοφαγοσωμικού δείκτη. Αποκλεισμός μελετών με αποκλειστικά μεταβολικές, φλεγμονώδεις, σχετιζόμενες με τη μακροζωία ή κλινικές εκβάσεις.
• Πρωτογενής ολοκληρωμένη αναφορά: Συμπερίληψη μόνο ολοκληρωμένων πρωτογενών ερευνητικών αναφορών με αποτελέσματα, εξαιρουμένων των ανασκοπήσεων, των πρωτοκόλλων, των αφηγηματικών άρθρων και των περιλήψεων συνεδρίων.

Οι δημοσιεύσεις που δεν πληρούσαν οποιοδήποτε από τα αυστηρά κριτήρια αποκλείστηκαν αυτόματα. Για τις υπόλοιπες δημοσιεύσεις, συνεκτιμήθηκαν όλα τα ερωτήματα διαλογής και πραγματοποιήθηκε μια ολιστική αξιολόγηση σχετικά με τη συμπερίληψη της κάθε δημοσίευσης στην τελική ανάλυση.

14 δημοσιεύσεις πέρασαν επιτυχώς τη διαλογή πλήρους κειμένου και προχώρησαν στην εξαγωγή δεδομένων.

Κατά τη διαλογή πλήρους κειμένου, ο αριθμός των δημοσιεύσεων που αποκλείστηκαν για κάθε κύριο λόγο ήταν:

• Δεδομένα ενηλίκων: n = 1
• Καθορισμένη έκθεση: n = 1
• Άμεση μέτρηση αυτοφαγίας: n = 4
• Μη διαθέσιμο πλήρες κείμενο: n = 16

Εξαγωγή δεδομένων

Ζητήσαμε από ένα μεγάλο γλωσσικό μοντέλο να εξαγάγει κάθε μία από τις παρακάτω στήλες δεδομένων από κάθε δημοσίευση. Δώσαμε στο μοντέλο τις οδηγίες εξαγωγής που παρουσιάζονται παρακάτω για κάθε στήλη.

• Ταυτότητα και σχεδιασμός μελέτης: Εξαγωγή βιβλιογραφικής αναφοράς, χώρας εφόσον αναφέρεται, σχεδιασμού (τυχαιοποιημένη, διασταυρούμενη [crossover], ελεγχόμενης σίτισης, προοπτική μηχανιστική ή άλλη), αναλυθέντος μεγέθους δείγματος και χαρακτηριστικών του πληθυσμού.
• Έκθεση και ομάδα σύγκρισης: Εξαγωγή του σχήματος νηστείας με ακρίβεια: ημερήσιο παράθυρο σίτισης, διάρκεια νηστείας, επιτρεπόμενη ενεργειακή πρόσληψη, αριθμός κύκλων/ημερών, οδηγίες σωματικής δραστηριότητας και ομάδα σύγκρισης ή αρχική κατάσταση αναφοράς.
• Βιολογικό δείγμα και χρονισμός: Εξαγωγή τύπου δείγματος/ιστού/κυττάρων, χρονισμού συλλογής σε σχέση με την τελευταία θερμιδική πρόσληψη και την επανασίτιση, καθώς και αν πραγματοποιήθηκε επαναλαμβανόμενη δειγματοληψία στο ίδιο άτομο.
• Μέτρηση αυτοφαγίας και δυνατότητα ερμηνείας: Εξαγωγή κάθε προσδιορισμού/δείκτη σχετιζόμενου με την αυτοφαγία, του εάν αξιολογεί τη ροή έναντι ενός στατικού δείκτη αφθονίας/έκφρασης, της κατεύθυνσης της μεταβολής και των περιορισμών της δοκιμασίας όπως δηλώνονται από τους συγγραφείς.
• Κύρια ευρήματα αυτοφαγίας: Εξαγωγή αριθμητικών αποτελεσμάτων όπου είναι διαθέσιμα, αβεβαιότητας/στατιστικής δοκιμασίας και συμπεράσματος των συγγραφέων σχετικά με την αυτοφαγία.
• Μεταβολικό πλαίσιο και ασφάλεια: Εξαγωγή κετονών, γλυκόζης, ινσουλίνης, μεταβολής βάρους, ανεπιθύμητων συμβάντων και διακοπών μόνο εφόσον αναφέρονται.
• Ενδείξεις κινδύνου συστηματικού σφάλματος: Εξαγωγή χαρακτηριστικών σχεδιασμού σχετικών με το σφάλμα: κατανομή/τυχαιοποίηση, ομάδα ελέγχου/σύγκρισης, τυφλοποίηση εργαστηριακών εκβάσεων, ελλείποντα δεδομένα, προκαθορισμός πρωτοκόλλου και συγκρούσεις συμφερόντων.

Αποτελέσματα

Χαρακτηριστικά των συμπεριληφθεισών μελετών

Συμπεριλήφθηκαν δεκατέσσερις μελέτες που εξέτασαν την αυτοφαγία ως απόκριση στη νηστεία ή στη χρονικά περιορισμένη σίτιση. Ανακτήθηκαν τα πλήρη κείμενα για όλες τις μελέτες. Τα μεγέθη των δειγμάτων κυμαίνονταν από 7 έως 70 συμμετέχοντες, με τις περισσότερες μελέτες να περιλαμβάνουν υγιείς ενήλικες. Οι μελέτες διεξήχθησαν κυρίως στην Ευρώπη (Βέλγιο, Δανία) και στις Ηνωμένες Πολιτείες, με επιπλέον μελέτες από την Ταϊβάν και τη Ρωσία. Ο σχεδιασμός των μελετών περιλάμβανε τυχαιοποιημένες διασταυρούμενες (crossover) δοκιμές, ελεγχόμενες μελέτες διατροφής και προοπτικές μηχανιστικές μελέτες.

Οι μελέτες εξέτασαν ποικίλα σχήματα νηστείας που κυμαίνονταν από 8ωρες νυχτερινές νηστείες έως πλήρεις νηστείες 4 ημερών, με μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε διάφορους ιστούς, συμπεριλαμβανομένων του σκελετικού μυός, των κυττάρων του αίματος και των μονοπύρηνων κυττάρων του περιφερικού αίματος. Οι περισσότερες μελέτες χρησιμοποίησαν διασταυρούμενους σχεδιασμούς όπου οι συμμετέχοντες λειτουργούσαν ως μάρτυρες του εαυτού τους, με μετρήσεις πριν και μετά τις παρεμβάσεις νηστείας.

Μέθοδοι μέτρησης και ερμηνευσιμότητα της αυτοφαγίας

Οι μελέτες χρησιμοποίησαν ετερογενείς μεθόδους προσδιορισμού με ποικίλη ικανότητα διάκρισης μεταξύ της αυτοφαγικής ροής (flux) και της στατικής αφθονίας δεικτών. Η επεξεργασία της LC3 (microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3) ήταν ο συχνότερα αναφερόμενος δείκτης, ο οποίος αξιολογήθηκε μέσω των λόγων LC3B-II/LC3B-I [1, 5, 10, 13], της λιπιδίωσης της LC3 [2], ή της γονιδιακής έκφρασης LC3A/LC3B [7]. Πρόσθετοι δείκτες περιελάμβαναν το p62/SQSTM1 (sequestosome 1) [5, 12, 13], τη φωσφορυλίωση της ULK1 (unc-51 like autophagy activating kinase 1) [5, 6, 12], πρωτεΐνες ATG (autophagy-related) [8], τη Beclin-1 [8, 11, 14], και τη σηματοδότηση mTOR (mechanistic target of rapamycin) [5].

Προέκυψαν κρίσιμες μεθοδολογικές διαφοροποιήσεις σχετικά με τις μετρήσεις ροής έναντι των στατικών μετρήσεων. Αρκετές μελέτες μέτρησαν την αυτοφαγική ροή χρησιμοποιώντας λυσοσωμικούς αναστολείς: Οι Espinoza et al. επεξεργάστηκαν PBMC με chloroquine ex vivo, μετρώντας τη συσσώρευση LC3B-II ως επικυρωμένο δείκτη ροής [1]. Ομοίως, οι Pietrocola et al. χορήγησαν leupeptin με ένεση πριν από τη συλλογή αίματος σε ποντίκια και καλλιέργησαν ανθρώπινα λευκοκύτταρα ex vivo με leupeptin, διαπιστώνοντας ότι η ενεργοποίηση της αυτοφαγίας ήταν ανιχνεύσιμη μόνο υπό αναστολή πρωτεασών [2]. Οι Singh et al. 2024 και 2025 πρόσθεσαν λυσοσωμικούς αναστολείς απευθείας σε ολικό αίμα, ποσοτικοποιώντας τη συσσώρευση LC3B-II μέσω ELISA ως φυσιολογικά σχετικό μέτρο ροής [3, 4]. Αντίθετα, οι περισσότερες μελέτες μέτρησαν τη στατική αφθονία δεικτών αυτοφαγίας χωρίς αξιολόγηση της ροής, οδηγώντας σε ερμηνευτικές προκλήσεις.

Ο λόγος LC3B-II/LC3B-I αποτελεί παράδειγμα αυτού του περιορισμού. Ενώ χρησιμοποιείται συνήθως ως δείκτης αυτοφαγίας, το αυξημένο LC3B-II μπορεί να αντικατοπτρίζει είτε αυξημένο σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων είτε διαταραγμένη αποδόμηση αυτοφαγοσωμάτων [5]. Οι Vendelbo et al. διαπίστωσαν ότι το LC3B-II αυξήθηκε κατά ~30% κατά τη διάρκεια νηστείας 72 ωρών αλλά το p62 αυξήθηκε επίσης κατά ~10%, περιπλέκοντας την ερμηνεία καθώς το p62 τυπικά αποδομείται κατά την αυτοφαγία [5]. Οι συγγραφείς σημείωσαν ότι δεν μπορούσαν να προσδιορίσουν οριστικά την αυτοφαγική ροή από αυτούς τους αντικρουόμενους δείκτες [5]. Οι Bak et al. ανέφεραν παρόμοια πρότυπα: η ULK1 αυξήθηκε και η ανασταλτική της φωσφορυλίωση μειώθηκε με τη νηστεία, υποδηλώνοντας ενεργοποίηση της αυτοφαγίας, ωστόσο το mRNA και η πρωτεΐνη p62 επίσης αυξήθηκαν [6]. Και οι δύο μελέτες αναγνώρισαν ότι αυτά τα δεδομένα δεν μετρούν άμεσα τη ροή [5, 6].

Μελέτες που χρησιμοποίησαν συμπληρωματικούς δείκτες παρείχαν πιο ισχυρά στοιχεία. Οι Schwalm et al. 2015 μέτρησαν τη φωσφορυλίωση της ULK1, τον λόγο LC3bII/I, την πρωτεΐνη p62/SQSTM1 και τη γονιδιακή έκφραση σχετιζόμενη με την αυτοφαγία, διαπιστώνοντας μειωμένα LC3bII και p62 μετά από άσκηση υψηλής έντασης, υποδεικνύοντας αυξημένη ροή [12]. Τα μειωμένα επίπεδα και των δύο δεικτών, αντί για έναν μόνο, κατέδειξαν πιο πειστικά την αυτοφαγική αποδόμηση. Ομοίως, οι Kröpfl et al. συνδύασαν κυτταρομετρία ροής για θετικά σε LC3B κύτταρα με Western blotting για λόγους LC3BII/I, αν και διαπίστωσαν αρνητική συσχέτιση μεταξύ αυτών των μετρήσεων στα μονοκύτταρα [10], υποδηλώνοντας μια σύνθετη ρύθμιση που δεν αποτυπώνεται πλήρως από μεμονωμένους δείκτες.

Πολλαπλές μελέτες ανέδειξαν ιστοειδικές αποκρίσεις αυτοφαγίας. Οι Van Dyck et al. διαπίστωσαν ότι οι δείκτες αυτοφαγίας σε δείγματα αίματος παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστοι από τη 12ωρη νηστεία σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς και υγιείς μάρτυρες, οδηγώντας τους συγγραφείς στο συμπέρασμα ότι το αίμα ενδέχεται να μην αντανακλά την αυτοφαγία σε άλλους ιστούς [9]. Οι Kröpfl et al. παρατήρησαν διαφορικές αποκρίσεις στα λεμφοκύτταρα έναντι των μονοκυττάρων: η νηστεία αύξησε τις συγκεντρώσεις αυτοφαγικών μονοκυττάρων αλλά όχι λεμφοκυττάρων, ενώ η άσκηση αύξησε τα αυτοφαγικά λεμφοκύτταρα αλλά όχι τα μονοκύτταρα [10]. Οι Chen et al. κατέδειξαν ότι η νυχτερινή νηστεία ενεργοποίησε την αυτοφαγία στα λευκοκύτταρα υγιών ατόμων αλλά όχι σε ασθενείς με χρόνια νεφρική νόσο [11], υποδεικνύοντας ότι η κατάσταση νόσου μπορεί να καταργήσει τις τυπικές αποκρίσεις αυτοφαγίας.

Οι περιορισμοί που δηλώθηκαν από τους συγγραφείς αναγνώρισαν αυτές τις μετρητικές προκλήσεις. Πολλαπλές μελέτες σημείωσαν ότι η γονιδιακή έκφραση ενδέχεται να μην αντικατοπτρίζει τα επίπεδα πρωτεΐνης ή τη λειτουργική δραστηριότητα [7], τα μεμονωμένα χρονικά σημεία μπορεί να παραλείψουν δυναμικές μεταβολές [4], και η αυτοφαγία στο αίμα ενδέχεται να μην αντιπροσωπεύει τις αποκρίσεις σε μεταβολικά ενεργούς ιστούς όπως το ήπαρ ή ο μυς [4, 9]. Οι Espinoza et al. ανέφεραν το μικρό μέγεθος δείγματος και τη σύντομη περίοδο αξιολόγησης ως περιορισμούς [1], ενώ οι Karahan et al. σημείωσαν ότι η αξιολόγηση των ATG-5 και Beclin-1 μεμονωμένα, χωρίς εκτίμηση του p62/SQSTM1, περιόρισε την ερμηνεία της αυτοφαγικής ροής [8].

Ευρήματα αυτοφαγίας ανά έκθεση σε νηστεία

Χρονικά περιορισμένη σίτιση (ημερήσια παράθυρα σίτισης)

Δύο μελέτες εξέτασαν την καθημερινή χρονικά περιορισμένη σίτιση με παράθυρα σίτισης 6-8 ωρών. Οι Jamshed et al. διαπίστωσαν ότι η πρώιμη χρονικά περιορισμένη σίτιση (eTRF· 8πμ-2μμ, παράθυρο 6 ωρών) αύξησε τη γονιδιακή έκφραση της LC3A κατά 22% το πρωί σε σύγκριση με ένα παράθυρο ελέγχου 12 ωρών (8πμ-8μμ), με p=0.001 [7]. Αυτή η αύξηση παρατηρήθηκε στα κύτταρα ολικού αίματος μετά από 4 ημέρες eTRF [7]. Ωστόσο, η LC3A αποτελεί στατικό δείκτη γονιδιακής έκφρασης και όχι άμεσο μέτρο ροής [7], και οι συγγραφείς σημείωσαν ότι η γονιδιακή έκφραση ενδέχεται να μην αντανακλά τα επίπεδα πρωτεΐνης [7]. Το μεταβολικό πλαίσιο περιελάμβανε μείωση των επιπέδων γλυκόζης 24ώρου κατά 4±1 mg/dL (p=0.0003) και αύξηση των πρωινών κετονών κατά 0.03±0.01 mM (p=0.009) [7].

Οι Karahan et al. συνέκριναν τον ενεργειακό περιορισμό μόνο έναντι του ενεργειακού περιορισμού σε συνδυασμό με χρονικά περιορισμένη σίτιση 16:8 (παράθυρο σίτισης 10πμ-8μμ) σε 48 ενήλικες με στεατωτική νόσο του ήπατος σχετιζόμενη με μεταβολική δυσλειτουργία (MAFLD) [8]. Τα επίπεδα ATG-5 αυξήθηκαν σημαντικά μόνο στην ομάδα χρονικού περιορισμού μετά από 8 εβδομάδες, από 0.74 σε 0.95 ng/mL (p=0.03) [8], με θετική συσχέτιση μεταξύ του FGF-21 ορού και του ATG-5 (R=0.343, p=0.02) [8]. Το ATG-5 αντιπροσωπεύει έναν στατικό δείκτη ορού [8], και η μελέτη αναγνώρισε περιορισμούς στην αξιολόγηση της ροής χωρίς την εκτίμηση του p62/SQSTM1 [8]. Και οι δύο ομάδες εμφάνισαν απώλεια βάρους και βελτίωση των μεταβολικών δεικτών, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης της γλυκόζης νηστείας και των ηπατικών ενζύμων [8].

Διαλειμματική νηστεία και ολονύκτιες νηστείες

Μελέτες ολονύκτιας νηστείας διάρκειας 8-15 ωρών αποκάλυψαν αποκρίσεις αυτοφαγίας εξειδικευμένες ανά ιστό και εξαρτώμενες από το πλαίσιο. Οι Chen et al. κατέδειξαν ότι η 12ωρη ολονύκτια νηστεία επήγαγε την ενεργοποίηση της αυτοφαγίας σε υγιή άτομα, όπως υποδεικνύεται από τη μετατροπή της LC3-I σε LC3-II (λόγος γLC3 1.78) και τα αυξημένα επίπεδα mRNA των Atg5 και Beclin-1 [11]. Αυτή η απόκριση απουσίαζε σε ασθενείς με χρόνια νεφρική νόσο (λόγος γLC3 0.92-1.22, p<0.0001) [11], ενώ η αιμοκάθαρση δεν αποκατέστησε την ενεργοποίηση της αυτοφαγίας [11]. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε λευκοκύτταρα που συλλέχθηκαν μετά από ολονύκτια νηστεία και 2 ώρες μετά το πρωινό [11].

Δύο μελέτες από τους Singh et al. εξέτασαν εάν ένα γεύμα υψηλής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες μετά από 12ωρη ολονύκτια νηστεία μετέβαλε την αυτοφαγία σε 42 υγιείς ενήλικες. Χρησιμοποιώντας ELISA ενισχυμένη με λυσοσωμικό αναστολέα για τη μέτρηση της αυτοφαγικής ροής σε PBMCs [3, 4], και οι δύο μελέτες δεν διαπίστωσαν καμία μεταβολή στη ροή μεταξύ της κατάστασης νηστείας και 1 ώρας μετά την κατανάλωση του γεύματος [3, 4]. Οι συγγραφείς σημείωσαν ότι αυτό αμφισβητεί τις υποθέσεις ότι οι οξείες διατροφικές παρεμβάσεις μεταβάλλουν την αυτοφαγία στους ανθρώπους [4] και υπέδειξαν ότι η δειγματοληψία 1 ώρα μετά το γεύμα ενδέχεται να μην αποτελούσε το βέλτιστο χρονικό σημείο [4]. Αξιοσημείωτα, οι γυναίκες εμφάνισαν υψηλότερη αυτοφαγική ροή σε σύγκριση με τους άνδρες (p=0.0031) [3], αντιπροσωπεύοντας έναν φυλετικό διμορφισμό ανεξάρτητο από την παρέμβαση του γεύματος.

Οι Schwalm et al. 2017 εξέτασαν την 8ωρη ολονύκτια νηστεία σε συνδυασμό με ποδηλασία υψηλής έντασης διάρκειας 2 ωρών σε 7 προπονημένους αθλητές [13]. Στον vastus lateralis μυ, ο λόγος LC3bII/LC3bI μειώθηκε μετά την άσκηση μόνο στην κατάσταση νηστείας (p=0.019) [13], ενώ η μιτοχονδριακή LC3bII και η p62/SQSTM1 παρέμειναν αμετάβλητες [13]. Οι συγγραφείς κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η μιτοφαγία δεν ενεργοποιήθηκε κατά τη διάρκεια ή πρώιμα μετά την άσκηση ανεξάρτητα από τη διατροφική κατάσταση, αν και τα μυϊκά κύτταρα στην κατάσταση σίτισης φάνηκε να προετοιμάζουν τα μιτοχόνδρια για αποδόμηση σε μεταγενέστερα χρονικά σημεία [13].

Οι Kröpfl et al. διαπίστωσαν ότι η νηστεία 14-15 ωρών αύξησε τις συγκεντρώσεις των κυκλοφορούντων αυτοφαγικών μονοκυττάρων (p=0.026), αλλά όχι των λεμφοκυττάρων, σε σύγκριση με μια κατάσταση σίτισης με τυποποιημένο πρωινό [10]. Αντιστρόφως, η οξεία άσκηση αύξησε τις συγκεντρώσεις των αυτοφαγικών λεμφοκυττάρων (p=0.043), αλλά όχι των μονοκυττάρων [10]. Η ανάλυση Western blot έδειξε ότι οι υψηλότεροι λόγοι LC3BII/I συσχετίζονταν αρνητικά με τον αριθμό των αυτοφαγικών κυττάρων (r=-0.74, p=0.02) [10], υποδεικνύοντας μια πολύπλοκη ρύθμιση όπου η αυξημένη αυτοφαγία σε πρωτεϊνικό επίπεδο σχετιζόταν με λιγότερα αυτοφαγικά κύτταρα στην κυκλοφορία [10].

Παρατεταμένη νηστεία (24+ ώρες)

Μελέτες νηστείας διάρκειας 72 ωρών έως 4 ημερών παρείχαν ενδείξεις ενεργοποίησης του μονοπατιού της αυτοφαγίας, συνοδευόμενες ωστόσο από επίμονες ερμηνευτικές προκλήσεις. Οι Vendelbo et al. μελέτησαν 8 υγιείς άνδρες κατά τη διάρκεια νηστείας 72 ωρών με κατανάλωση μόνο νερού [5]. Σε βιοψίες σκελετικών μυών, η έκφραση της LC3B-II αυξήθηκε κατά ~30%, αλλά η πρωτεΐνη p62 αυξήθηκε επίσης κατά ~10% [5]. Η φωσφορυλίωση του mTOR μειώθηκε κατά ~50%, παράλληλα με μειωμένη σηματοδότηση στα κατάντη μονοπάτια, συμπεριλαμβανομένης της φωσφορυλίωσης των 4EBP1, ULK1 και rpS6 [5]. Τα αντικρουόμενα πρότυπα LC3B-II και p62 κατέστησαν προβληματικό τον προσδιορισμό της αυτοφαγικής ροής [5], αν και η μειωμένη σηματοδότηση mTOR υποστήριξε την ενεργοποίηση του μονοπατιού της αυτοφαγίας. Η καθαρή απελευθέρωση phenylalanine από τους μύες αυξήθηκε σημαντικά [5], λαμβάνοντας χώρα στο πλαίσιο μείωσης της γλυκόζης κατά 25% και έναρξης της κετογένεσης [5].

Οι Bak et al. συνέκριναν τη νηστεία 12 ωρών έναντι 72 ωρών σε 9 αδύνατους και 9 παχύσαρκους νεαρούς άνδρες [6]. Μετά από 72 ώρες, τα επίπεδα mRNA και πρωτεΐνης του ULK1 αυξήθηκαν σημαντικά στον μυϊκό και λιπώδη ιστό [6], ενώ ο λόγος της ανασταλτικής φωσφορυλίωσης του ULK1 (Ser 757) προς το ολικό ULK1 μειώθηκε [6], υποδεικνύοντας μειωμένη καταστολή της αυτοφαγίας. Ωστόσο, τα επίπεδα mRNA και πρωτεΐνης της p62 επίσης αυξήθηκαν [6]. Τα παχύσαρκα άτομα εμφάνισαν αυξημένη ολική σωματική λιπόλυση και μειωμένους ρυθμούς παραγωγής ουρίας τόσο σε βασικό επίπεδο όσο και μετά από 72 ώρες νηστείας, εύρημα συμβατό με τη διατήρηση των μυϊκών πρωτεϊνών [6]. Η μελέτη επεσήμανε περιορισμούς στην έκφραση των αποτελεσμάτων ανά σωματικό βάρος, γεγονός που ενδέχεται να υποεκτιμά τις μεταβολικές ροές στα παχύσαρκα άτομα [6].

Οι Pietrocola et al. εξέτασαν 4ήμερη νηστεία μηδενικών θερμίδων (μόνο νερό, τσάι, καφές) σε 9 υγιείς εθελοντές [2]. Η νηστεία προκάλεσε σημαντικές μεταβολές στο μεταβόλωμα του πλάσματος, αλλά μόνο μικρές αλλοιώσεις στο ενδοκυττάριο μεταβόλωμα των λευκοκυττάρων [2]. Τα λευκά αιμοσφαίρια εμφάνισαν έντονη μείωση στην ακετυλίωση της πρωτεϊνικής lysine τόσο στο πυρηνικό όσο και στο κυτταροπλασματικό διαμέρισμα [2]. Η ενεργοποίηση της αυτοφαγίας, μετρούμενη μέσω της λιπιδίωσης της LC3B, κατέστη ανιχνεύσιμη στα ουδετερόφιλα μόνο μετά από ex vivo καλλιέργεια με leupeptin [2], υποδεικνύοντας ότι υπήρχε αυτοφαγική ροή αλλά απαιτούνταν λυσοσωμική αναστολή για την ανίχνευσή της [2]. Οι εθελοντές παρουσίασαν απώλεια βάρους <2% παρά την 4ήμερη νηστεία [2], σε αντίθεση με την απώλεια βάρους 20% σε ποντίκια μετά από νηστεία 48 ωρών [2].

Δίαιτες μίμησης νηστείας και επανασίτιση

Οι Espinoza et al. διεξήγαγαν μια τυχαιοποιημένη δοκιμή δύο σκευασμάτων δίαιτας μίμησης νηστείας (FMD) έναντι ομάδας ελέγχου σε 30 υγιείς ενήλικες ηλικίας 25-65 ετών [1]. Η FMD αποτελούνταν από 1100 kcal την ημέρα 1 και 700-800 kcal τις ημέρες 2-5, ακολουθούμενη από επανασίτιση [1]. Χρησιμοποιώντας PBMCs επεξεργασμένα με χλωροκίνη για την αξιολόγηση της αυτοφαγικής ροής [1], η ομάδα ελέγχου εμφάνισε υψηλότερες αναλογίες LC3B-II/LC3B-I σε σύγκριση με τις ομάδες FMD έως την ημέρα 6 (p=0.0191) [1], υποδεικνύοντας ότι η FMD ενίσχυσε την αυτοφαγική αποικοδόμηση μέσω αυξημένης ροής [1]. Σημαντικές διαφορές ροής μεταξύ των ομάδων προέκυψαν έως το τέλος της παρέμβασης 6 ημερών (p<0.05) [1], με μια τάση προς αυξημένη ροή στην ομάδα ProLon να επιμένει 48 ώρες μετά την επανασίτιση την ημέρα 8 [1]. Η παρέμβαση μείωσε τη γλυκόζη νηστείας, την ινσουλίνη και το HOMA-IR ενώ αύξησε το β-hydroxybutyrate [1], αν και το μικρό μέγεθος δείγματος και η σύντομη περίοδος αξιολόγησης περιόρισαν τη γενικευσιμότητα [1].

Οι Van Dyck et al. διερεύνησαν εάν η 12ωρη διακοπή πρόσληψης θρεπτικών συστατικών θα μπορούσε να εκκινήσει μια απόκριση νηστείας σε 70 παρατεταμένα βαρέως πάσχοντες ασθενείς [9]. Ο τυχαιοποιημένος διασταυρούμενος σχεδιασμός εναλλάσσει 12 ώρες σίτισης επίτευξης στόχου με 12 ώρες νηστείας την ημέρα 8±1 παραμονής στη ICU [9]. Η 12ωρη νηστεία αύξησε σημαντικά τη χολερυθρίνη ορού και το β-hydroxybutyrate και μείωσε τις απαιτήσεις σε ινσουλίνη και το IGF-I ορού (όλα p≤0.001) [9], επιβεβαιώνοντας την έναρξη της μεταβολικής απόκρισης νηστείας. Ωστόσο, οι δείκτες αυτοφαγίας στο πλήρες αίμα και στα απομονωμένα λευκά αιμοσφαίρια παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστοι από τη νηστεία, τόσο στους ασθενείς όσο και σε 23 αντιστοιχισμένους υγιείς μάρτυρες [9]. Οι συγγραφείς κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα δείγματα αίματος ενδέχεται να μην αντανακλούν αξιόπιστα την αυτοφαγία σε ιστικό επίπεδο [9], καθώς τρεις ασθενείς εμφάνισαν σοβαρή υπογλυκαιμία κατά τη διάρκεια της νηστείας [9].

Οι Tkhakushinov & Lysenkov εξέτασαν τη μερική στέρηση τροφής (800-1200 kcal/ημέρα) για 12 ημέρες σε 20 άνδρες σε τρεις ηλικιακές ομάδες [14]. Χρησιμοποιώντας το Beclin-1 ως δείκτη αυτοφαγίας [14], διαπίστωσαν ότι η ηλικία ήταν ο κύριος παράγοντας που επηρέαζε τη δραστηριότητα της αυτοφαγίας, με τη δραστηριότητα να μειώνεται καθώς η ηλικία αυξανόταν [14]. Η κατηγορία βάρους δεν επηρέασε σημαντικά την ενεργοποίηση της αυτοφαγίας κατά τη διάρκεια του θερμιδικού περιορισμού [14]. Οι συσχετίσεις μεταξύ της δραστηριότητας αυτοφαγίας (delta-beclin-1) και των παραμέτρων του μεταβολισμού των λιπιδίων διέφεραν ανά ηλικιακή ομάδα, με αρνητικές συσχετίσεις με την HDL σε νεαρούς ενήλικες και αρνητικές συσχετίσεις με την LDL και την ολική χοληστερόλη σε ηλικιωμένους [14]. Η μελέτη μέτρησε τη στατική αφθονία του Beclin-1 αντί για τη ροή [14].

Αλληλεπιδράσεις της άσκησης με τη νηστεία

Δύο μελέτες από την ίδια βελγική ομάδα εξέτασαν πώς η ένταση της άσκησης και η διατροφική κατάσταση αλληλεπιδρούν επηρεάζοντας την αυτοφαγία των σκελετικών μυών. Οι Schwalm et al. 2015 κατένειμαν τυχαία 23 καλά προπονημένους αθλητές σε ομάδες ελέγχου, χαμηλής έντασης (55% VO2 peak) ή υψηλής έντασης (70% VO2 peak) ποδηλασίας διάρκειας 2 ωρών, τόσο σε κατάσταση σίτισης όσο και σε κατάσταση νηστείας [12]. Η ένταση της άσκησης αποδείχθηκε πιο σημαντική από τη διατροφή στην ενεργοποίηση της αυτοφαγίας [12]. Η άσκηση υψηλής έντασης μείωσε τα επίπεδα των LC3bII και p62/SQSTM1 στον μυ vastus lateralis, υποδεικνύοντας αυξημένη αυτοφαγική ροή [12]. Αυτή η αύξηση της ροής συσχετίστηκε με αυξημένη δραστικότητα της AMPKα, όπως αποδεικνύεται από την υψηλότερη φωσφορυλίωση των AMPKαThr72 και ACCSer79 μετά από άσκηση υψηλής έντασης (p<0.001) [12]. Η φωσφορυλίωση του ULK1Ser317 αυξήθηκε μετά την άσκηση (p<0.001) [12], ενώ η νηστεία από μόνη της δεν ενίσχυσε σημαντικά την αυτοφαγία σε σύγκριση με την ένταση της άσκησης [12].

Σύνθεση

Μεθοδολογική ιεράρχηση και μέτρηση ροής

Μελέτες που χρησιμοποιούν επικυρωμένες δοκιμασίες ροής παρέχουν πιο αξιόπιστα δεδομένα σε σύγκριση με εκείνες που μετρούν στατικούς δείκτες. Οι τρεις μελέτες που χρησιμοποίησαν λυσοσωμικούς αναστολείς για την άμεση μέτρηση της αυτοφαγικής ροής—οι Espinoza et al., Pietrocola et al. και Singh et al.—αντιπροσωπεύουν μεθοδολογικά ανώτερους σχεδιασμούς [1–4]. Οι Espinoza et al. κατέδειξαν ότι μια δίαιτα μίμησης νηστείας διάρκειας 5 ημερών ενίσχυσε τη ροή σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου [1], ενώ οι Pietrocola et al. έδειξαν ότι η νηστεία διάρκειας 4 ημερών ενεργοποίησε τη ροή στα ουδετερόφιλα όταν μετρήθηκε κατάλληλα [2]. Αντιθέτως, οι Singh et al. διαπίστωσαν ότι η νυχτερινή νηστεία 12 ωρών ακολουθούμενη από επανασίτιση δεν μετέβαλε τη ροή [3, 4]. Αυτές οι μελέτες που βασίζονται στη ροή υποδεικνύουν ότι η διάρκεια της νηστείας είναι κρίσιμη: οι πολυήμερες νηστείες ενεργοποιούν μετρήσιμη αυτοφαγία, ενώ οι νυχτερινές νηστείες ενδέχεται να μην παράγουν ανιχνεύσιμες μεταβολές ροής εντός του χρονικού παραθύρου μέτρησης 1 ώρας μετά την επανασίτιση.

Μελέτες που βασίζονται στους λόγους LC3B-II/LC3B-I ή στην αφθονία της p62 χωρίς αξιολόγηση της ροής αντιμετωπίζουν ερμηνευτικούς περιορισμούς. Οι Vendelbo et al. και Bak et al. διαπίστωσαν αμφότεροι αυξημένη LC3B-II παράλληλα με αυξημένη p62 κατά τη διάρκεια νηστείας 72 ωρών [5, 6], πρότυπα που οι συγγραφείς αναγνώρισαν ότι εμποδίζουν τον οριστικό προσδιορισμό της ροής [5, 6]. Η ταυτόχρονη αύξηση και των δύο δεικτών θα μπορούσε να αντικατοπτρίζει είτε συσσώρευση αυτοφαγοσωμάτων λόγω διαταραχής της αποικοδόμησης είτε αυξημένη σύνθεση p62 κατά τη διάρκεια στρες, αντί για αυξημένη ροή. Αυτά τα ασαφή ευρήματα θα πρέπει να έχουν μικρότερη βαρύτητα σε σύγκριση με τις άμεσες μετρήσεις ροής κατά την αξιολόγηση των επιδράσεων της νηστείας στην αυτοφαγία.

Ιστοειδικές αποκρίσεις και βιολογικά διαμερίσματα

Διαφορετικοί ιστοί εμφανίζουν διακριτές αυτοφαγικές αποκρίσεις στη νηστεία, γεγονός που εξηγεί φαινομενικά αντιφατικά ευρήματα. Το συμπέρασμα των Van Dyck et al. ότι τα δείγματα αίματος ενδέχεται να μην αντικατοπτρίζουν την αυτοφαγία σε επίπεδο ιστού [9] ευθυγραμμίζεται με τα συσσωρευμένα δεδομένα σχετικά με αποκρίσεις ειδικές για κάθε διαμέρισμα. Μελέτες στον σκελετικό μυ (Vendelbo, Bak, Schwalm 2015 και 2017) έδειξαν με συνέπεια ενεργοποίηση συστατικών του μονοπατιού της αυτοφαγίας, συμπεριλαμβανομένης της μειωμένης σηματοδότησης mTOR [5] και της αυξημένης έκφρασης ULK1 [6], ακόμη και όταν οι μετρήσεις ροής ήταν ασαφείς. Αντιθέτως, μελέτες που μέτρησαν την αυτοφαγία σε κυκλοφορούντα αιμοσφαίρια (Van Dyck, Singh et al., Kröpfl) διαπίστωσαν είτε απουσία μεταβολών [3, 4, 9] είτε αποκρίσεις ειδικές για συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους, περιοριζόμενες σε συγκεκριμένες υποομάδες λευκοκυττάρων [10].

Το εύρημα των Kröpfl et al. ότι η νηστεία αύξησε τα αυτοφαγικά μονοκύτταρα αλλά όχι τα λεμφοκύτταρα, ενώ η άσκηση αύξησε τα αυτοφαγικά λεμφοκύτταρα αλλά όχι τα μονοκύτταρα [10], καταδεικνύει ότι ακόμη και εντός του αίματος, διαφορετικοί κυτταρικοί τύποι αποκρίνονται διακριτά σε μεταβολικούς στρεσογόνους παράγοντες. Οι Pietrocola et al. παρατήρησαν ενεργοποίηση της αυτοφαγίας μόνο στα ουδετερόφιλα μεταξύ των υποπληθυσμών λευκοκυττάρων από εθελοντές σε κατάσταση νηστείας [2]. Αυτές οι ιστοειδικές και κυτταροειδικές αποκρίσεις υποδηλώνουν ότι η νηστεία ενεργοποιεί την αυτοφαγία κατά προτίμηση σε μεταβολικά ενεργούς ιστούς όπως ο μυς, ενώ τα αιμοσφαίρια, ιδιαίτερα τα λεμφοκύτταρα, ενδέχεται να είναι λιγότερο ευαίσθητα στην επαγόμενη από τη νηστεία αυτοφαγία.

Χρονική δυναμική και χρονισμός μετρήσεων

Ο χρονισμός των μετρήσεων σε σχέση με τη νηστεία και την επανασίτιση επηρεάζει ουσιαστικά τις ανιχνευόμενες μεταβολές της αυτοφαγίας. Οι Chen et al. μέτρησαν την αυτοφαγία στα λευκοκύτταρα τόσο μετά από 12ωρη νυχτερινή νηστεία όσο και 2 ώρες μετά το πρωινό [11], διαπιστώνοντας ότι η νηστεία επήγαγε ενεργοποίηση της αυτοφαγίας σε υγιή άτομα [11]. Ωστόσο, οι Singh et al. μέτρησαν τα PBMCs μόλις 1 ώρα μετά από ένα γεύμα υψηλής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες έπειτα από νηστεία 12 ωρών και δεν διαπίστωσαν καμία μεταβολή στη ροή [3, 4], επισημαίνοντας ότι η δειγματοληψία στη 1 ώρα ενδέχεται να μην ήταν η βέλτιστη [4]. Η επανασίτιση πιθανότατα καταστέλλει την αυτοφαγία μέσω της επανενεργοποίησης του mTOR, και η κινητική αυτής της καταστολής μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον ιστό και τη σύνθεση των θρεπτικών συστατικών.

Μελέτες παρατεταμένης νηστείας (72 ώρες έως 4 ημέρες) μέτρησαν την αυτοφαγία στο τέλος της νηστείας χωρίς άμεση επανασίτιση [2, 5, 6], καταγράφοντας τη μέγιστη ενεργοποίηση της αυτοφαγίας. Οι Espinoza et al. μέτρησαν μοναδικά την αυτοφαγία κατά τη διάρκεια της δίαιτας μίμησης νηστείας (ημέρες 4 και 6) και 48 ώρες μετά την επανασίτιση (ημέρα 8) [1], παρατηρώντας ότι η αυξημένη ροή στην ομάδα ProLon εμφάνισε τάση επιμονής μετά την επανασίτιση [1]. Αυτό υποδηλώνει ότι η ενεργοποίηση της αυτοφαγίας ενδέχεται να μην αναστρέφεται αμέσως μετά την επανασίτιση, αλλά η μέτρηση στις 48 ώρες μπορεί να αντικατοπτρίζει πρώιμη επανακαταστολή. Οι μελέτες άσκησης (Schwalm 2015 και 2017) αξιολόγησαν βιοψίες μυών αμέσως και 1 ώρα μετά την άσκηση [12, 13], καταγράφοντας οξείες αποκρίσεις που διαφέρουν από τις προσαρμογές της χρόνιας νηστείας.

Σχέση δόσης-απόκρισης: Διάρκεια νηστείας και μέγεθος αυτοφαγίας

Αναδύεται μια σχέση δόσης-απόκρισης κατά την οποία οι μεγαλύτερες διάρκειες νηστείας επιδεικνύουν σαφέστερη ενεργοποίηση της αυτοφαγίας. Η πλήρης νηστεία 4 ημερών (Pietrocola et al.) και η δίαιτα μίμησης νηστείας 5 ημερών (Espinoza et al.) κατέδειξαν μετρήσιμες αυξήσεις της ροής [1, 2]. Η νηστεία 72 ωρών (Vendelbo, Bak) έδειξε ενεργοποίηση του μονοπατιού της αυτοφαγίας μέσω καταστολής του mTOR και ανοδικής ρύθμισης του ULK1 [5, 6], ακόμη και αν η ροή παρέμεινε ασαφής. Μελέτες νυχτερινής νηστείας 12-15 ωρών έδειξαν μεταβλητά αποτελέσματα: οι Chen et al. διαπίστωσαν ενεργοποίηση σε υγιή άτομα [11], αλλά οι Singh et al. δεν διαπίστωσαν καμία μεταβολή ροής όταν μετρήθηκε μετά την επανασίτιση [3, 4], ενώ οι Van Dyck et al. διαπίστωσαν ότι η νηστεία 12 ωρών ήταν ανεπαρκής για τη μεταβολή των δεικτών αυτοφαγίας στο αίμα [9].

Η καθημερινή χρονικά περιορισμένη σίτιση (παράθυρα 6-8 ωρών) έδειξε μέτριες επιδράσεις μετά από πολλαπλές ημέρες. Οι Jamshed et al. διαπίστωσαν 22% αυξημένη έκφραση LC3A μετά από 4 ημέρες παραθύρων σίτισης 6 ωρών [7], ενώ οι Karahan et al. διαπίστωσαν αυξημένο ATG-5 μετά από 8 εβδομάδες χρονικά περιορισμένης σίτισης 16:8 [8]. Η σωρευτική έκθεση σε αυτές τις μελέτες (28 ώρες συνολικής νηστείας σε διάστημα 4 ημερών για τους Jamshed, 672 ώρες σε διάστημα 8 εβδομάδων για τους Karahan) υποδηλώνει ότι οι επαναλαμβανόμενοι ημερήσιοι κύκλοι νηστείας ενδέχεται να παράγουν διαφορετικά πρότυπα αυτοφαγίας σε σχέση με μεμονωμένες παρατεταμένες νηστείες.

Διαμόρφωση από το μεταβολικό πλαίσιο

Η μεταβολική κατάσταση κατά τη διάρκεια της νηστείας διαμορφώνει τις αποκρίσεις αυτοφαγίας. Μελέτες που ανέφεραν αυξημένες κετόνες (β-hydroxybutyrate) έδειξαν ταυτόχρονη ενεργοποίηση της αυτοφαγίας: οι Jamshed et al. διαπίστωσαν αυξημένες πρωινές κετόνες με ανοδική ρύθμιση της LC3A [7], οι Van Dyck et al. διαπίστωσαν αυξημένο β-hydroxybutyrate από τις 4 ώρες νηστείας και έπειτα με μεταβολική απόκριση νηστείας [9], και οι Espinoza et al. διαπίστωσαν αυξημένες κετόνες παράλληλα με ενισχυμένη αυτοφαγική ροή στην ομάδα της δίαιτας μίμησης νηστείας [1]. Οι κετόνες ενδέχεται να χρησιμεύουν ως βιοδείκτης της μεταβολικής μετατόπισης που απαιτείται για την ενεργοποίηση της αυτοφαγίας.

Οι Schwalm et al. 2015 κατέδειξαν ότι η ένταση της άσκησης ενεργοποιεί την αυτοφαγία μέσω μονοπατιών εξαρτώμενων από την AMPK ανεξάρτητα από τη νηστεία [12]. Η άσκηση υψηλής έντασης αύξησε τη φωσφορυλίωση της AMPKα και την αυτοφαγική ροή ανεξαρτήτως κατάστασης σίτισης έναντι νηστείας [12], υποδηλώνοντας ότι η ενεργοποίηση της AMPK—είτε μέσω ενεργειακής εξάντλησης κατά την άσκηση είτε μέσω στέρησης θρεπτικών συστατικών κατά τη νηστεία—αντιπροσωπεύει έναν κοινό μηχανισμό. Αυτή η μηχανιστική σύγκλιση εξηγεί γιατί η άσκηση και η νηστεία μπορούν να ενεργοποιήσουν την αυτοφαγία μέσω κοινών σηματοδοτικών μονοπατιών παρά τα διαφορετικά εναύσματα.

Κατάσταση νόσου και βασική αυτοφαγική ικανότητα

Το εύρημα των Chen et al. ότι οι ασθενείς με χρόνια νεφρική νόσο απέτυχαν να ενεργοποιήσουν την αυτοφαγία κατά τη διάρκεια νυχτερινής νηστείας, ενώ οι υγιείς μάρτυρες εμφάνισαν ισχυρή ενεργοποίηση [11], καταδεικνύει ότι η νόσος μπορεί να καταργήσει την επαγόμενη από τη νηστεία αυτοφαγία. Παρομοίως, οι Van Dyck et al. μελέτησαν βαρέως πάσχοντες ασθενείς σε ICU, οι οποίοι εμφάνισαν ελάχιστες μεταβολές στους δείκτες αυτοφαγίας παρά τη μεταβολική απόκριση νηστείας [9]. Αυτό υποδηλώνει ότι η σοβαρή ασθένεια αποδυναμώνει την κυτταρική ικανότητα για επαγωγή αυτοφαγίας, δυνητικά μέσω φλεγμονής, οξειδωτικού στρες ή μεταβολικής δυσλειτουργίας. Οι Bak et al. διαπίστωσαν ότι τα παχύσαρκα άτομα είχαν χαμηλότερη έκφραση πρωτεϊνών σχετιζόμενων με την αυτοφαγία στον λιπώδη ιστό παρά την υψηλότερη ολική λιπόλυση [6], υποδεικνύοντας ότι η παχυσαρκία μπορεί να αμβλύνει τις αυτοφαγικές αποκρίσεις σε επίπεδο ιστού ακόμη και όταν ο μεταβολισμός ολόκληρου του σώματος αποκρίνεται στη νηστεία.

Παράγοντες ποιότητας των μελετών

Οι τυχαιοποιημένοι διασταυρούμενοι σχεδιασμοί όπου οι συμμετέχοντες λειτουργούν ως μάρτυρες του εαυτού τους (Jamshed, Schwalm 2015 και 2017, Vendelbo, Bak) ελαχιστοποιούν τη διατομική μεταβλητότητα και παρέχουν ισχυρότερη τεκμηρίωση σε σύγκριση με μονοβραχίονες μελέτες προ-μετά (Singh 2024 και 2025, Tkhakushinov) ή σχεδιασμούς ασθενών-μαρτύρων (Chen) [3–7, 11–14]. Ωστόσο, ακόμη και καλά σχεδιασμένες διασταυρούμενες μελέτες που χρησιμοποιούν στατικούς δείκτες αντιμετωπίζουν ερμηνευτικούς περιορισμούς σε σύγκριση με μελέτες που μετρούν τη ροή με λυσοσωμικούς αναστολείς. Η τυχαιοποιημένη δοκιμή των Espinoza et al., παρά το μικρό μέγεθος δείγματος και τη βιομηχανική χρηματοδότηση (αν και οι χρηματοδότες δεν συμμετείχαν στη διεξαγωγή ή την ανάλυση) [1], παρέχει δεδομένα ροής υψηλής ποιότητας με τη χρήση επικυρωμένης μεθοδολογίας.

Ολοκλήρωση και κλινικές προεκτάσεις

Συνθέτοντας αυτούς τους παράγοντες, τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι η πολυήμερη νηστεία (≥72 ώρες) ή οι δίαιτες μίμησης νηστείας ενεργοποιούν την αυτοφαγία σε μεταβολικά ενεργούς ιστούς, ιδιαίτερα στον σκελετικό μυ, με μετρήσιμες αυξήσεις της ροής όταν αξιολογούνται με κατάλληλες μεθόδους. Αυτή η ενεργοποίηση απαιτεί επαρκή διάρκεια για την πρόκληση μεταβολικών μετατοπίσεων, συμπεριλαμβανομένης της κετογένεσης και της ουσιαστικής καταστολής του mTOR. Μικρότερες περίοδοι ημερήσιας νηστείας (12-15 ώρες) εμφανίζουν ασυνεπείς επιδράσεις στην αυτοφαγία, πιθανώς λόγω του χρονισμού των μετρήσεων σε σχέση με την επανασίτιση, του εξεταζόμενου ιστού και της ατομικής μεταβλητότητας στη μεταβολική ευελιξία. Τα αιμοσφαίρια, ιδιαίτερα τα λεμφοκύτταρα, φαίνονται λιγότερο δεκτικά στην επαγόμενη από τη νηστεία αυτοφαγία σε σύγκριση με τους μυς ή συγκεκριμένους πληθυσμούς μονοκυττάρων. Καταστάσεις νόσου, συμπεριλαμβανομένης της χρόνιας νεφρικής νόσου και της κρίσιμης ασθένειας, ενδέχεται να καταργήσουν ή να αμβλύνουν σημαντικά τις αποκρίσεις αυτοφαγίας στη νηστεία.

Οι μελέτες σε ανθρώπους που μετρούν την αυτοφαγία με επικυρωμένες δοκιμασίες ροής παραμένουν περιορισμένες, περιορίζοντας τα οριστικά συμπεράσματα σχετικά με τα βέλτιστα πρωτόκολλα νηστείας για την επαγωγή αυτοφαγίας. Η ασυμφωνία μεταξύ των προκλινικών μοντέλων που δείχνουν ισχυρή ενεργοποίηση της αυτοφαγίας και των μελετών σε ανθρώπους που δείχνουν μέτριες ή μηδενικές μεταβολές υποδηλώνει διαφορές μεταξύ των ειδών στη ρύθμιση της αυτοφαγίας ή υπογραμμίζει τους περιορισμούς των τρεχουσών τεχνικών μέτρησης στον άνθρωπο. Η μελλοντική έρευνα απαιτεί τυποποιημένα πρωτόκολλα μέτρησης της ροής, ιστοειδικές αξιολογήσεις και προσεκτική εστίαση στον χρονισμό των μετρήσεων σε σχέση με τους κύκλους νηστείας και επανασίτισης.