Аутофагия и ответы аутофагического потока у человека на интервенции голодания: доказательная база и методологические нюансы

Какие прямые доказательства указывают на то, что у взрослых лиц ограниченный по времени прием пищи, интервальное голодание, длительное голодание или последующее возобновление питания изменяют аутофагию либо аутофагический поток в тканях или клетках человека, и насколько убедительны эти доказательства?

Прямое измерение аутофагического потока у человека демонстрирует, что многодневное голодание (3-5 дней) активирует аутофагию в метаболически активных тканях, таких как скелетные мышцы и определенные популяции иммунных клеток, однако ежедневный ограниченный по времени прием пищи и ночное голодание дают непостоянные или минимальные эффекты, существенно варьирующие в зависимости от типа ткани, метода измерения и индивидуального состояния здоровья; при этом наиболее надежные данные получены в исследованиях с применением лизосомальных ингибиторов для оценки динамического потока, а не статического содержания маркеров.

Аннотация

Четырнадцать исследований, изучающих реакцию автофагии на интервенции голодания у взрослых, демонстрируют неоднородное качество доказательной базы и тканеспецифичные ответы. Исследования с использованием валидированных методов оценки автофагического потока с применением лизосомальных ингибиторов предоставляют наиболее убедительные доказательства: 5-дневная диета, имитирующая голодание, усиливала автофагический поток в мононуклеарных клетках периферической крови по сравнению с контрольной группой (p=0.0191) [1], а 4-дневное полное голодание активировало поток в нейтрофилах при корректном измерении [2]. Напротив, 12-часовое ночное голодание с последующим приемом пищи не изменяло поток в двух исследованиях с участием 42 здоровых взрослых [3, 4]. Длительное голодание (72 часа) стабильно активировало компоненты пути автофагии в скелетных мышцах, включая снижение фосфорилирования mTOR примерно на ~50% [5] и повышение экспрессии ULK1 [6], хотя измерение статических маркеров, показавшее одновременное увеличение LC3B-II и p62, препятствовало однозначному определению потока [5, 6]. Ежедневное интервальное голодание (окна приема пищи 6-8 часов) приводило к умеренным эффектам в период от 4 дней до 8 недель, увеличивая экспрессию LC3A на 22% [7] и уровни ATG-5 [8]. Были выявлены тканеспецифичные ответы: маркеры автофагии в крови практически не изменялись при 12-часовом голодании как у пациентов в критическом состоянии, так и у здоровых участников контрольной группы [9], тогда как голодание приводило к увеличению доли автофагических моноцитов, но не лимфоцитов [10]. Хроническая болезнь почек нивелировала активацию автофагии, наблюдавшуюся у здоровых добровольцев во время ночного голодания (соотношение γLC3 0.92 против 1.78, p<0.0001) [11]. Интенсивность физических нагрузок оказалась более значимым фактором активации автофагии скелетных мышц через AMPK-зависимые пути, чем состояние голодания [12]. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что многодневное голодание активирует автофагию в метаболически активных тканях при оценке валидированными методами измерения потока, тогда как более короткие периоды ежедневного голодания демонстрируют вариабельные эффекты, зависящие от типа ткани, времени измерения и индивидуального метаболического статуса.

Блок-схема

Поиск публикаций

Корпус PubMed

Мы провели поиск по ключевым словам в корпусе 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

Поиск в PubMed вернул в общей сложности 300 результатов.

Корпус Elicit

Мы выполнили семантический поиск по более чем 138 миллионам научных статей в поисковой системе Elicit, включающей полные базы данных Semantic Scholar и OpenAlex.

Были выполнены следующие поисковые запросы:

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

Поисковые запросы в Elicit вернули в общей сложности 600 результатов.

Для скрининга было отобрано 794 наиболее релевантных запросу публикации.

Скрининг

Скрининг аннотаций

На этапе анализа аннотаций отбирались источники, соответствующие следующим критериям:

• Взрослая популяция (люди): Содержит ли заголовок или аннотация данные об исследовании, проведенном с участием взрослых людей (18 лет и старше) или смешанной по возрасту когорты, предположительно включающей взрослых?
• Первичное завершенное исследование: Является ли публикация первичным отчетом о завершенном исследовании на людях, а не обзором, протоколом, описанием дизайна, редакционной статьей, сообщением об ошибке или тезисами конференции?
• Воздействие голоданием: Оценивается ли в заголовке или аннотации четко определенное воздействие: голодание, питание, ограниченное по времени (time-restricted eating/feeding), интервальное голодание, разгрузочно-диетическая терапия через день или возобновление питания после голодания?
• Исход, связанный с аутофагией: Указано ли в заголовке или аннотации измерение аутофагии, аутофагического потока (autophagic flux) или связанных с аутофагией молекулярных/клеточных маркеров?

Публикации, не соответствовавшие хотя бы одному строгому критерию, автоматически исключались. Для оставшихся работ все критерии скрининга рассматривались в совокупности с вынесением комплексного решения о включении каждой публикации.

36 публикаций прошли скрининг аннотаций и были переданы на полнотекстовый анализ.

На этапе скрининга аннотаций число публикаций, исключенных по каждой из основных причин, составило:

• Взрослая популяция: n = 463
• Первичное завершенное исследование: n = 67
• Воздействие голоданием: n = 144
• Исход, связанный с аутофагией: n = 82
• Другое / ниже порога скрининга: n = 2

Полнотекстовый скрининг

Затем был проведен полнотекстовый скрининг публикаций с применением следующих дополнительных критериев:

• Данные по взрослым людям: Включение только публикаций, содержащих пригодные для анализа данные по взрослым в возрасте 18 лет и старше.
• Определенное воздействие: Включение только исследований с достаточно подробным описанием протокола голодания или возобновления питания, включая продолжительность или суточное окно приема пищи.
• Прямое измерение аутофагии: Включение только исследований, в которых аутофагия или аутофагический поток измерялись непосредственно в биологических образцах человека с использованием как минимум одного молекулярного, белкового, визуализационного или лизосомального/аутофагосомного маркера. Исключение исследований, оценивающих исключительно метаболические, воспалительные, клинические исходы или показатели долголетия.
• Первичный завершенный отчет: Включение только завершенных отчетов о первичных исследованиях с результатами, исключая обзоры, протоколы, описательные публикации и тезисы конференций.

Публикации, не соответствовавшие хотя бы одному строгому критерию, автоматически исключались. Для оставшихся работ все критерии скрининга рассматривались в совокупности с вынесением комплексного решения о включении каждой публикации в финальный анализ.

14 публикаций прошли полнотекстовый скрининг и были переданы для экстракции данных.

На этапе полнотекстового скрининга число публикаций, исключенных по каждой из основных причин, составило:

• Данные по взрослым людям: n = 1
• Определенное воздействие: n = 1
• Прямое измерение аутофагии: n = 4
• Отсутствие полного текста: n = 16

Экстракция данных

Мы использовали большую языковую модель для извлечения значений по каждому из представленных ниже параметров из каждой публикации. Модели были предоставлены следующие инструкции по экстракции для каждой колонки данных:

• Идентификация и дизайн исследования: Извлечь библиографическое описание, страну (при наличии), дизайн (рандомизированное, перекрестное, с контролируемым питанием, проспективное механистическое или иное), размер проанализированной выборки и характеристики популяции.
• Воздействие и группа сравнения: Точно извлечь протокол голодания: суточное окно приема пищи, продолжительность голодания, разрешенную калорийность рациона, количество циклов/дней, инструкции по физической активности, а также группу сравнения или исходный уровень.
• Биологический образец и временные точки: Извлечь тип биоматериала/ткани/клеток, время забора относительно последнего приема калорий и возобновления питания, а также факт проведения повторного внутрииндивидуального забора проб.
• Измерение аутофагии и интерпретируемость: Извлечь каждый метод анализа/маркер аутофагии, характер оценки (поток [flux] или статическая мера содержания/экспрессии), направленность изменений и указанные авторами ограничения методики.
• Основные результаты по аутофагии: Извлечь числовые результаты (при наличии), показатели неопределенности/статистические критерии и выводы авторов относительно аутофагии.
• Метаболический контекст и безопасность: Извлечь уровни кетонов, глюкозы, инсулина, динамику массы тела, нежелательные явления и случаи досрочного прекращения участия (только если эти данные представлены).
• Факторы риска систематической ошибки: Извлечь особенности дизайна, влияющие на риск систематической ошибки: распределение/рандомизация, контроль/группа сравнения, ослепление лабораторных исходов, пропущенные данные, предварительная спецификация протокола и конфликт интересов.

Результаты

Характеристики включенных исследований

В анализ было включено четырнадцать исследований, изучавших аутофагию в ответ на голодание или питание, ограниченное по времени. Полнотекстовые версии были получены для всех исследований. Размер выборки варьировал от 7 до 70 участников, при этом в большинстве исследований принимали участие здоровые взрослые добровольцы. Исследования проводились преимущественно в Европе (Бельгия, Дания) и США, а также на Тайване и в России. Дизайны исследований включали рандомизированные перекрестные испытания, исследования с контролируемым рационом питания и проспективные механистические исследования.

В исследованиях изучались различные режимы голодания — от 8-часового ночного голодания до 4-дневного полного голодания, при этом измерения проводились в различных тканях, включая скелетные мышцы, клетки крови и мононуклеарные клетки периферической крови. В большинстве исследований применялся перекрестный дизайн, где участники служили собственным контролем, с проведением измерений до и после вмешательств с применением голодания.

Методы измерения аутофагии и интерпретируемость данных

В исследованиях использовались гетерогенные методы анализа с различной способностью дифференцировать поток аутофагии от статического пула маркеров. Процессинг LC3 (microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3) был наиболее часто регистрируемым маркером, который оценивался по соотношению LC3B-II/LC3B-I [1, 5, 10, 13], липидированию LC3 [2] или экспрессии генов LC3A/LC3B [7]. Дополнительные маркеры включали p62/SQSTM1 (sequestosome 1) [5, 12, 13], фосфорилирование ULK1 (unc-51 like autophagy activating kinase 1) [5, 6, 12], белки ATG (autophagy-related) [8], Beclin-1 [8, 11, 14] и передачу сигналов mTOR (mechanistic target of rapamycin) [5].

Были выявлены важные методологические различия между оценкой потока аутофагии и статическими измерениями. В нескольких исследованиях поток аутофагии измерялся с использованием лизосомальных ингибиторов: Espinoza et al. обрабатывали PBMC хлорохином ex vivo, измеряя накопление LC3B-II в качестве валидированного индикатора потока [1]. Аналогичным образом, Pietrocola et al. вводили лейпептин мышам перед забором крови и культивировали лейкоциты человека ex vivo с лейпептином, установив, что активация аутофагии определяется только при ингибировании протеаз [2]. Singh et al. (2024 и 2025) добавляли лизосомальные ингибиторы непосредственно в цельную кровь, количественно определяя накопление LC3B-II методом ELISA в качестве физиологически значимого показателя потока [3, 4]. Напротив, в большинстве исследований измерялся статический уровень маркеров аутофагии без оценки ее потока, что создавало сложности при интерпретации.

Соотношение LC3B-II/LC3B-I наглядно иллюстрирует данное ограничение. Хотя этот показатель часто используется в качестве индикатора аутофагии, повышенный уровень LC3B-II может отражать как усиление образования автофагосом, так и нарушение их деградации [5]. Vendelbo et al. обнаружили, что при 72-часовом голодании уровень LC3B-II увеличился на ~30%, но уровень p62 также вырос на ~10%, что затрудняет интерпретацию, поскольку p62 обычно подвергается деградации в процессе аутофагии [5]. Авторы отметили, что на основании этих противоречивых маркеров невозможно однозначно определить поток аутофагии [5]. Bak et al. сообщили о схожих закономерностях: уровень ULK1 повышался, а его ингибирующее фосфорилирование снижалось при голодании, что свидетельствовало об активации аутофагии, однако уровни мРНК и белка p62 также возрастали [6]. В обоих исследованиях признается, что эти данные не являются прямым измерением потока [5, 6].

Исследования, в которых использовались взаимодополняющие маркеры, предоставили более надежные доказательства. Schwalm et al. (2015) измеряли фосфорилирование ULK1, соотношение LC3bII/I, белок p62/SQSTM1 и экспрессию генов, связанных с аутофагией, зафиксировав снижение LC3bII и p62 после высокоинтенсивной физической нагрузки, что указывало на усиление потока [12]. Снижение уровней обоих маркеров, а не одного из них, более убедительно подтверждало аутофагическую деградацию. Аналогичным образом, Kröpfl et al. объединили проточную цитометрию для анализа LC3B-положительных клеток с вестерн-блоттингом для оценки соотношений LC3BII/I, хотя они выявили отрицательную корреляцию между этими показателями в моноцитах [10], что указывает на сложную регуляцию, которая не может быть полностью охарактеризована с помощью единичных маркеров.

В нескольких исследованиях подчеркивалась тканеспецифичность реакций аутофагии. Van Dyck et al. установили, что маркеры аутофагии в образцах крови практически не изменялись при 12-часовом голодании как у пациентов в критическом состоянии, так и у здоровых участников контрольной группы, на основании чего авторы пришли к выводу, что кровь может не отражать процессы аутофагии в других тканях [9]. Kröpfl et al. наблюдали различные ответы со стороны лимфоцитов и моноцитов: голодание увеличивало концентрацию аутофагических моноцитов, но не лимфоцитов, тогда как физическая нагрузка увеличивала концентрацию аутофагических лимфоцитов, но не моноцитов [10]. Chen et al. продемонстрировали, что ночное голодание активировало аутофагию в лейкоцитах здоровых добровольцев, но не у пациентов с хронической болезнью почек [11], что указывает на способность патологического состояния нивелировать типичные ответы аутофагии.

В ограничениях, указанных авторами, признавались эти диагностические сложности. В ряде исследований отмечалось, что экспрессия генов может не отражать уровни белка или функциональную активность [7], единичные временные точки могут упускать динамические изменения [4], а аутофагия в крови может не отражать процессы в метаболически активных тканях, таких как печень или мышцы [4, 9]. Espinoza et al. в качестве ограничений указали малый размер выборки и короткий период оценки [1], в то время как Karahan et al. отметили, что оценка исключительно ATG-5 и Beclin-1 без анализа p62/SQSTM1 ограничивала возможность интерпретации потока аутофагии [8].

Результаты оценки аутофагии в зависимости от режима голодания

Питание, ограниченное по времени (ежедневные окна приема пищи)

В двух исследованиях изучалось ежедневное питание, ограниченное по времени, с окнами приема пищи продолжительностью 6-8 часов. Jamshed et al. установили, что раннее питание, ограниченное по времени (eTRF; 8:00-14:00, 6-часовое окно), повышало экспрессию гена LC3A на 22% в утренние часы по сравнению с 12-часовым контрольным окном (8:00-20:00) при p=0.001 [7]. Это повышение наблюдалось в клетках цельной крови после 4 дней eTRF [7]. Однако LC3A является статическим маркером экспрессии генов, а не прямым показателем потока [7], и авторы отметили, что экспрессия генов может не коррелировать с уровнями белка [7]. Метаболический контекст включал снижение среднесуточного уровня глюкозы на 4±1 мг/дл (p=0.0003) и повышение утреннего уровня кетонов на 0.03±0.01 мМ (p=0.009) [7].

Karahan et al. сравнили ограничение калорийности в качестве монотерапии с ограничением калорийности в сочетании с режимом питания 16:8 (окно приема пищи с 10:00 до 20:00) у 48 взрослых пациентов с метаболически ассоциированной жировой болезнью печени [8]. Уровни ATG-5 статистически значимо повысились только в группе с ограничением времени приема пищи через 8 недель — с 0.74 до 0.95 нг/мл (p=0.03) [8], при наличии положительной корреляции между сывороточным FGF-21 и ATG-5 (R=0.343, p=0.02) [8]. ATG-5 представляет собой статический сывороточный маркер [8], и в исследовании признаны ограничения, связанные с оценкой потока без анализа p62/SQSTM1 [8]. В обеих группах наблюдалось снижение массы тела и улучшение метаболических маркеров, включая снижение уровня глюкозы натощак и активности печеночных ферментов [8].

Интервальное голодание и ночные периоды голодания

Исследования 8–15-часового ночного голодания выявили тканеспецифические и контекстно-зависимые ответы аутофагии. Chen et al. продемонстрировали, что 12-часовое ночное голодание индуцировало активацию аутофагии у здоровых добровольцев, на что указывали конверсия LC3-I в LC3-II (соотношение γLC3 1.78) и повышенный уровень мРНК Atg5 и Beclin-1 [11]. Этот ответ отсутствовал у пациентов с хронической болезнью почек (соотношение γLC3 0.92-1.22, p<0.0001) [11], при этом гемодиализ не восстанавливал активацию аутофагии [11]. Измерения проводились в лейкоцитах, собранных после ночного голодания и через 2 часа после завтрака [11].

В двух исследованиях Singh et al. изучалось, изменяет ли высокобелковый прием пищи после 12-часового ночного голодания аутофагию у 42 здоровых взрослых. С использованием ELISA, усиленного лизосомальными ингибиторами, для измерения аутофагического потока в PBMCs [3, 4], в обоих исследованиях не было выявлено изменений потока между состоянием натощак и через 1 час после приема пищи [3, 4]. Авторы отметили, что это ставит под сомнение предположения о том, что острые алиментарные вмешательства изменяют аутофагию у людей [4], и предположили, что взятие проб через 1 час после приема пищи могло быть неоптимальным по времени [4]. Примечательно, что у женщин аутофагический поток был выше, чем у мужчин (p=0.0031) [3], что свидетельствует о половом диморфизме, не зависящем от пищевого вмешательства.

Schwalm et al. 2017 исследовали 8-часовое ночное голодание в сочетании с 2-часовой высокоинтенсивной тренировкой на велоэргометре у 7 тренированных спортсменов [13]. В мышце vastus lateralis соотношение LC3bII/LC3bI снижалось после нагрузки только в состоянии натощак (p=0.019) [13], тогда как митохондриальные LC3bII и p62/SQSTM1 оставались неизменными [13]. Авторы пришли к выводу, что митофагия не активировалась во время или на ранних сроках после физической нагрузки независимо от статуса питания, хотя мышечные клетки в состоянии после приема пищи, по-видимому, подготавливали митохондрии к деградации в более поздние временные точки [13].

Kröpfl et al. обнаружили, что 14–15-часовое голодание повышало концентрацию циркулирующих аутофагических моноцитов (p=0.026), но не лимфоцитов, по сравнению с состоянием после стандартизированного завтрака [10]. Напротив, острая физическая нагрузка повышала концентрацию аутофагических лимфоцитов (p=0.043), но не моноцитов [10]. Вестерн-блот анализ показал, что более высокие соотношения LC3BII/I отрицательно коррелировали с количеством аутофагических клеток (r=-0.74, p=0.02) [10], что указывает на сложную регуляцию, при которой повышенная аутофагия на белковом уровне ассоциировалась с меньшим числом аутофагических клеток в циркуляции [10].

Длительное голодание (24+ часа)

Исследования голодания продолжительностью от 72 часов до 4 дней предоставили доказательства активации пути аутофагии, однако они сопряжены с определенными сложностями интерпретации данных. Vendelbo et al. изучили 8 здоровых мужчин во время 72-часового голодания, при котором разрешалось употребление только воды [5]. В биоптатах скелетных мышц экспрессия LC3B-II увеличилась на ~30%, однако уровень белка p62 также повысился на ~10% [5]. Фосфорилирование mTOR снизилось на ~50%, наряду со снижением активности нижележащих сигнальных путей, включая фосфорилирование 4EBP1, ULK1 и rpS6 [5]. Противоречивая динамика LC3B-II и p62 затруднила точную оценку аутофагического потока [5], хотя ослабление передачи сигналов mTOR свидетельствовало в пользу активации пути аутофагии. Чистый выход фенилаланина из мышц достоверно увеличился [5], что происходило на фоне снижения уровня глюкозы на 25% и инициации кетогенеза [5].

Bak et al. сравнили 12-часовое и 72-часовое голодание у 9 молодых мужчин с нормальной массой тела и 9 — с ожирением [6]. Через 72 часа уровни мРНК и белка ULK1 значительно повысились в мышечной и жировой ткани [6], тогда как соотношение ингибирующего фосфорилирования ULK1 (Ser 757) к общему ULK1 снизилось [6], что указывает на ослабление супрессии аутофагии. Однако уровни мРНК и белка p62 также увеличились [6]. У участников с ожирением наблюдались повышенный общий липолиз и снижение скорости образования мочевины как на исходном уровне, так и после 72 часов голодания, что согласуется с сохранением мышечного белка [6]. В исследовании были отмечены ограничения при выражении результатов в расчете на массу тела, что потенциально занижает показатели метаболических потоков у субъектов с ожирением [6].

Pietrocola et al. исследовали 4-дневное полностью бескалорийное голодание (разрешались только вода, чай и кофе) у 9 здоровых добровольцев [2]. Голодание вызвало существенные изменения в метаболоме плазмы, но лишь незначительные сдвиги во внутриклеточном метаболоме лейкоцитов [2]. В лейкоцитах наблюдалось выраженное снижение ацетилирования лизина белков как в ядерном, так и в цитоплазматическом компартментах [2]. Активация аутофагии, оцениваемая по липидированию LC3B, становилась детектируемой в нейтрофилах только после культивирования ex vivo с leupeptin [2], что указывает на наличие аутофагического потока, для выявления которого требовалось лизосомальное ингибирование [2]. У добровольцев потеря массы тела составила <2%, несмотря на 4-дневное голодание [2], что контрастирует с потерей 20% массы тела у мышей после 48 часов голодания [2].

Диеты, имитирующие голодание, и возобновление питания

Espinoza et al. провели рандомизированное исследование двух рецептур диеты, имитирующей голодание (FMD), в сравнении с контролем у 30 здоровых взрослых в возрасте 25-65 лет [1]. FMD включала 1100 ккал в день 1 и 700-800 ккал в дни 2-5 с последующим возобновлением питания [1]. При использовании обработанных хлорохином PBMCs для оценки аутофагического потока [1] в контрольной группе наблюдалось более высокое соотношение LC3B-II/LC3B-I по сравнению с группами FMD к дню 6 (p=0.0191) [1], что указывает на усиление аутофагической деградации под воздействием FMD за счет повышения потока [1]. Статистически значимые межгрупповые различия в потоке проявились к концу 6-дневного вмешательства (p<0.05) [1], при этом тенденция к увеличению потока в группе ProLon сохранялась в течение 48 часов после возобновления питания на день 8 [1]. Вмешательство снизило уровень глюкозы натощак, инсулина и HOMA-IR при одновременном повышении β-hydroxybutyrate [1], однако небольшой размер выборки и короткий период оценки ограничили возможность генерализации результатов [1].

Van Dyck et al. исследовали, может ли 12-часовой перерыв в поступлении питательных веществ индуцировать ответ на голодание у 70 пациентов в длительном критическом состоянии [9]. Рандомизированный перекрестный дизайн чередовал 12 часов питания до целевого уровня с 12 часами голодания на день 8±1 пребывания в ICU [9]. 12-часовое голодание достоверно повысило уровень билирубина и β-hydroxybutyrate в сыворотке крови и снизило потребность в инсулине и сывороточный IGF-I (все p≤0.001) [9], подтверждая запуск метаболического ответа на голодание. Однако маркеры аутофагии в цельной крови и изолированных лейкоцитах оставались практически неизменными под влиянием голодания как у пациентов, так и у 23 сопоставимых здоровых добровольцев [9]. Авторы пришли к выводу, что образцы крови могут ненадежно отражать аутофагию на тканевом уровне [9], поскольку у трех пациентов во время голодания развилась тяжелая гипогликемия [9].

Tkhakushinov & Lysenkov исследовали частичную депривацию пищи (800-1200 ккал/день) в течение 12 дней у 20 мужчин в трех возрастных группах [14]. Используя Beclin-1 в качестве маркера аутофагии [14], они установили, что возраст был ведущим фактором, влияющим на активность аутофагии, при этом активность снижалась по мере увеличения возраста [14]. Весовая категория не оказывала существенного влияния на активацию аутофагии при ограничении калорийности [14]. Корреляции между активностью аутофагии (delta-beclin-1) и параметрами липидного обмена варьировали в зависимости от возрастной группы: наблюдались отрицательные корреляции с HDL у лиц молодого возраста и отрицательные корреляции с LDL и общим холестерином у пожилых людей [14]. В исследовании оценивалось статическое содержание Beclin-1, а не поток [14].

Взаимодействие физических нагрузок с голоданием

В двух исследованиях одной и той же бельгийской группы изучалось, как интенсивность физических нагрузок и нутритивный статус взаимодействуют, влияя на аутофагию скелетных мышц. Schwalm et al. 2015 рандомизировали 23 хорошо тренированных атлетов в группы контроля, низкой интенсивности (55% VO2 peak) или высокой интенсивности (70% VO2 peak) 2-часовой нагрузки на велоэргометре как после приема пищи, так и натощак [12]. Интенсивность упражнений оказалась более значимым фактором активации аутофагии, чем фактор питания [12]. Высокоинтенсивные нагрузки снижали уровни LC3bII и p62/SQSTM1 в мышце vastus lateralis, что указывает на усиление аутофагического потока [12]. Данное усиление потока ассоциировалось с повышением активности AMPKα, о чем свидетельствовало более выраженное фосфорилирование AMPKαThr72 и ACCSer79 после высокоинтенсивных нагрузок (p<0.001) [12]. Фосфорилирование ULK1Ser317 возрастало после нагрузки (p<0.001) [12], в то время как само по себе голодание существенно не усиливало аутофагию по сравнению с эффектом интенсивности упражнений [12].

Синтез данных

Методологическая иерархия и измерение аутафагического потока

Исследования с использованием валидированных методов оценки потока (flux assays) предоставляют более надежные доказательства, чем работы, оценивающие статические маркеры. Три исследования, применявшие ингибиторы лизосом для прямого измерения аутофагического потока — Espinoza et al., Pietrocola et al. и Singh et al., — представляют собой методологически более совершенные протоколы [1–4]. Espinoza et al. продемонстрировали, что 5-дневная диета, имитирующая голодание, усиливала поток по сравнению с контрольной группой [1], в то время как Pietrocola et al. показали, что 4-дневное голодание активировало поток в нейтрофилах при корректном измерении [2]. Напротив, Singh et al. установили, что 12-часовое ночное голодание с последующим приемом пищи не изменяло поток [3, 4]. Эти исследования с оценкой потока указывают на то, что продолжительность голодания имеет критическое значение: многодневное голодание активирует измеримую аутофагию, тогда как ночное голодание может не приводить к детектируемым изменениям потока в пределах 1-часового окна измерения после возобновления питания.

Исследования, основанные на соотношении LC3B-II/LC3B-I или содержании p62 без оценки потока, сталкиваются с ограничениями при интерпретации. Vendelbo et al. и Bak et al. обнаружили повышенный уровень LC3B-II наряду с увеличением p62 при 72-часовом голодании [5, 6], причем авторы признали, что подобные паттерны препятствуют однозначному определению потока [5, 6]. Одновременное увеличение обоих маркеров может отражать либо накопление автофагосом вследствие нарушения их деградации, либо усиление синтеза p62 в условиях стресса, а не истинное увеличение потока. При оценке влияния голодания на аутофагию эти неоднозначные данные должны иметь меньший доказательный вес по сравнению с прямыми измерениями потока.

Тканеспецифические реакции и биологические компартменты

Различные ткани демонстрируют неодинаковый аутофагический ответ на голодание, что объясняет кажущиеся противоречия в результатах. Вывод Van Dyck et al. о том, что образцы крови могут не отражать уровень аутофагии в тканях [9], согласуется с накапливающимися доказательствами компартмент-специфических реакций. Исследования скелетных мышц (Vendelbo, Bak, Schwalm 2015 и 2017) последовательно демонстрировали активацию компонентов пути аутофагии, включая снижение передачи сигналов mTOR [5] и повышение экспрессии ULK1 [6], даже в тех случаях, когда измерения потока оставались неоднозначными. Напротив, исследования, оценивавшие аутофагию в циркулирующих клетках крови (Van Dyck, Singh et al., Kröpfl), не выявили изменений [3, 4, 9] либо показали клеточно-специфические реакции, ограниченные определенными субпопуляциями лейкоцитов [10].

Результаты Kröpfl et al., показавшие, что голодание увеличивает количество аутофагических моноцитов, но не лимфоцитов, тогда как физические нагрузки увеличивают количество аутофагических лимфоцитов, но не моноцитов [10], доказывают, что даже в пределах пула крови различные типы клеток по-разному реагируют на метаболический стресс. Pietrocola et al. наблюдали активацию аутофагии среди субпопуляций лейкоцитов у голодавших добровольцев исключительно в нейтрофилах [2]. Эти ткане- и клеточно-специфические реакции позволяют предположить, что голодание активирует аутофагию преимущественно в метаболически активных тканях, таких как мышечная, тогда как клетки крови, особенно лимфоциты, могут быть менее чувствительны к индуцированной голоданием аутофагии.

Временная динамика и выбор времени измерения

Время проведения измерений относительно периодов голодания и возобновления питания существенно влияет на регистрируемые изменения аутофагии. Chen et al. измеряли аутофагию в лейкоцитах как после 12-часового ночного голодания, так и через 2 часа после завтрака [11], выявив, что голодание индуцировало активацию аутофагии у здоровых добровольцев [11]. Однако Singh et al. проводили измерения в PBMC только через 1 час после высокобелкового приема пищи после 12-часового голодания и не обнаружили изменений потока [3, 4], отметив, что забор проб через 1 час мог быть неоптимальным [4]. Возобновление питания, по всей видимости, подавляет аутофагию за счет реактивации mTOR, и кинетика этого подавления может варьировать в зависимости от ткани и нутриентного состава.

В исследованиях пролонгированного голодания (от 72 часов до 4 дней) аутофагию измеряли в конце периода голодания без немедленного приема пищи [2, 5, 6], что позволяло зафиксировать максимальную активацию процесса. Espinoza et al. провели уникальные измерения аутофагии во время соблюдения диеты, имитирующей голодание (дни 4 и 6), и через 48 часов после возобновления питания (день 8) [1], отметив, что усиленный поток в группе ProLon имел тенденцию к сохранению после возобновления питания [1]. Это указывает на то, что активация аутофагии может не прекращаться мгновенно после приема пищи, однако измерение через 48 часов может отражать раннее повторное подавление. В исследованиях физических нагрузок (Schwalm 2015 и 2017) биопсию мышц брали непосредственно после нагрузки и через 1 час после нее [12, 13], фиксируя острые реакции, которые отличаются от хронических адаптаций при голодании.

Зависимость «доза-эффект»: продолжительность голодания и выраженность аутофагии

Прослеживается зависимость «доза-эффект», при которой большая продолжительность голодания демонстрирует более четкую активацию аутофагии. Полное 4-дневное голодание (Pietrocola et al.) и 5-дневная диета, имитирующая голодание (Espinoza et al.), продемонстрировали измеримое увеличение потока [1, 2]. 72-часовое голодание (Vendelbo, Bak) показало активацию пути аутофагии за счет супрессии mTOR и ап-регуляции ULK1 [5, 6], даже если оценка самого потока оставалась неоднозначной. Исследования 12–15-часового ночного голодания показали вариабельные результаты: Chen et al. обнаружили активацию у здоровых участников [11], но Singh et al. не выявили изменений потока при измерении после возобновления питания [3, 4], а Van Dyck et al. сочли 12-часовое голодание недостаточным для изменения маркеров аутофагии в крови [9].

Интервальное голодание (time-restricted eating с окнами приема пищи 6–8 часов) показало умеренные эффекты после нескольких дней применения. Jamshed et al. обнаружили увеличение экспрессии LC3A на 22% после 4 дней с 6-часовыми окнами приема пищи [7], в то время как Karahan et al. зафиксировали повышение ATG-5 после 8 недель интервального питания по схеме 16:8 [8]. Кумулятивное воздействие в этих исследованиях (в общей сложности 28 часов голодания за 4 дня у Jamshed; 672 часа за 8 недель у Karahan) позволяет предположить, что повторяющиеся ежедневные циклы голодания могут формировать иные паттерны аутофагии, чем однократные пролонгированные периоды депривации пищи.

Влияние метаболического контекста

Метаболическое состояние в период голодания модулирует аутофагический ответ. Исследования, сообщающие о повышении уровня кетоновых тел (β-гидроксибутирата), продемонстрировали сопутствующую активацию аутофагии: Jamshed et al. выявили повышение утреннего уровня кетонов наряду с ап-регуляцией LC3A [7], Van Dyck et al. зафиксировали увеличение концентрации β-гидроксибутирата начиная с 4-го часа голодания параллельно с развитием метаболического ответа [9], а Espinoza et al. обнаружили рост кетонов наряду с усилением аутофагического потока в группе диеты, имитирующей голодание [1]. Кетоновые тела могут служить биомаркером метаболического сдвига, необходимого для активации аутофагии.

Schwalm et al. (2015) продемонстрировали, что интенсивность физических упражнений активирует аутофагию через AMPK-зависимые пути независимо от фактора голодания [12]. Высокоинтенсивные нагрузки увеличивали фосфорилирование AMPKα и аутофагический поток как в состоянии насыщения, так и натощак [12], что свидетельствует о том, что активация AMPK — будь то вследствие истощения энергии при нагрузках или дефицита нутриентов при голодании — представляет собой общий механизм. Данная конвергенция механизмов объясняет, почему физические упражнения и голодание могут активировать аутофагию через общие сигнальные пути, несмотря на различные триггеры.

Влияние патологических состояний и исходного потенциала аутофагии

Данные Chen et al. о том, что у пациентов с хронической болезнью почек не происходило активации аутофагии во время ночного голодания, тогда как у здоровых добровольцев из группы контроля наблюдалась выраженная активация [11], демонстрируют, что патологический процесс может нивелировать индуцированную голоданием аутофагию. Аналогично, Van Dyck et al. изучали пациентов в критических состояниях в ОРИТ, у которых наблюдались минимальные изменения маркеров аутофагии, несмотря на метаболический ответ на голодание [9]. Это указывает на то, что тяжелые заболевания нарушают клеточную способность к индукции аутофагии, потенциально вследствие воспаления, оксидативного стресса или метаболической дисфункции. Bak et al. установили, что у лиц с ожирением экспрессия белков, связанных с аутофагией, в жировой ткани была ниже, несмотря на более высокий общий липолиз [6]; это указывает на то, что ожирение может ослаблять тканеспецифический аутофагический ответ даже при сохранении системной метаболической реакции организма на голодание.

Оценка качества исследований

Рандомизированные перекрестные исследования, в которых участники выступают в роли собственного контроля (Jamshed, Schwalm 2015 и 2017, Vendelbo, Bak), минимизируют межиндивидуальную вариабельность и предоставляют более убедительные доказательства, чем одногрупповые исследования формата «до-после» (Singh 2024 и 2025, Tkhakushinov) или исследования типа «случай-контроль» (Chen) [3–7, 11–14]. Тем не менее, даже качественно спланированные перекрестные исследования с использованием статических маркеров имеют ограничения в интерпретации по сравнению с работами, измеряющими поток с помощью ингибиторов лизосом. Рандомизированное исследование Espinoza et al., несмотря на небольшую выборку и спонсорскую поддержку со стороны индустрии (при этом спонсоры не принимали участия в проведении и анализе данных) [1], предоставляет высококачественные данные об аутофагическом потоке с использованием валидированной методологии.

Интеграция данных и клиническое значение

Обобщая эти факторы, можно заключить, что многодневное голодание (≥72 часов) или диеты, имитирующие голодание, активируют аутофагию в метаболически активных тканях, особенно в скелетных мышцах, с измеримым увеличением потока при использовании адекватных методов детекции. Данная активация требует достаточной продолжительности для инициации метаболических сдвигов, включая кетогенез и существенное подавление mTOR. Более короткие периоды ежедневного голодания (12–15 часов) демонстрируют противоречивые эффекты в отношении аутофагии, что может быть обусловлено временем измерения относительно приема пищи, исследуемой тканью и индивидуальными различиями в метаболической гибкости. Клетки крови, в частности лимфоциты, по-видимому, менее чувствительны к индуцированной голоданием аутофагии, чем мышечная ткань или специфические популяции моноцитов. Патологические состояния, включая хроническую болезнь почек и критические состояния, могут полностью блокировать или существенно нивелировать аутофагический ответ на голодание.

Клинические исследования на людях с измерением аутофагии с помощью валидированных тестов оценки потока остаются немногочисленными, что ограничивает возможность формулирования окончательных выводов об оптимальных протоколах голодания для индукции аутофагии. Несоответствие между доклиническими моделями, демонстрирующими выраженную активацию аутофагии, и клиническими исследованиями, показывающими умеренные или отсутствующие изменения, указывает на межвидовые различия в регуляции аутофагии либо подчеркивает методологические ограничения современных методов измерения у человека. Дальнейшие исследования требуют стандартизированных протоколов измерения потока, тканеспецифической оценки и строгого контроля времени забора проб относительно циклов голодания и возобновления питания.