Z biegiem czasu w komórce, niczym w małym domu, gromadzą się „śmieci” – uszkodzone białka, zużyte części lub atakujące mikroby. Autofagia działa jak usługa sprzątająca: znajduje te śmieci, pakuje je do specjalnych „worków”, przetwarza i oddaje do obiegu użyteczne składniki. Proces ten wspomaga zdrowie komórek, chroni przed chorobami i zaopatruje organizm w energię podczas wysiłku fizycznego i głodu.
W ramach badań 10 zdrowych mężczyzn (średni wiek 23 lata) zanurzano w wodzie o temperaturze 14°C przez określony czas, każdego dnia przez tydzień. Naukowcy śledzili białka we krwi, aby ocenić wpływ zimna na kluczowe reakcje komórek: autofagię, procesy zapalne i szok cieplny.
Przy gwałtownym schłodzeniu struktura białek w komórkach ulega zaburzeniu – zaczynają się one nieprawidłowo składać i sklejać. W odpowiedzi organizm uruchamia mechanizm obronny. Specjalne białka szoku cieplnego (HSP) pomagają przywrócić prawidłową formę uszkodzonych białek, zapobiegają ich gromadzeniu się i kierują nieodwracalnie uszkodzone cząsteczki do utylizacji, m.in. poprzez proces autofagii.
Początkowo u uczestników badania obserwowano zaburzenia autofagii, objawiające się gromadzeniem białka p62. Pełni rolę „etykiety” – wiąże się z uszkodzonymi składnikami komórkowymi i przygotowuje je do utylizacji poprzez autofagię, po czym zostaje wraz z nimi „wyrzucona”. Jeżeli p62 się kumuluje, proces zostaje zakłócony. Jednocześnie wzrósł poziom kaspazy-3, która odpowiada za apoptozę, czyli samozniszczenie komórek. Dane te ukazują kluczowy mechanizm odpowiedzi komórkowej na stres: gdy autofagia (p62) jest nieskuteczna, aktywowany jest program kontrolowanej śmierci komórki (kaspaza-3).
Czwartego dnia eksperymentu poziom białka p62 spadł (chociaż pozostał wyższy niż początkowy), podczas gdy zawartość kaspazy-3 pozostała wysoka. Najwyraźniej autofagia nie poradziła sobie ze stresem wywołanym zimnem. Jednak siódmego dnia sytuacja uległa zmianie: aktywność związana z autofagią zaczęła przeważać nad sygnałami śmierci komórki. Klatki stalowe lepiej znoszą zimno.
Naukowcy twierdzą, że narażenie na zimno może pomóc w zapobieganiu chorobom, a nawet spowolnić proces starzenia na poziomie komórkowym. Ale konieczne są dalsze badania.