La autofagia es un proceso, presente en todas las células eucariotas, por el cual se eliminan moléculas y orgánulos intracelulares en los lisosomas. La palabra autofagia fue acuñada por C. de Duve en 1963 y significa comida (fagia) propia (auto). Este mecanismo se activa cuando hay algún tipo de estrés celular, infección por patógenos o malformaciones celulares internas. Así, participa en procesos naturales como en el metabolismo energético, reciclado de orgánulos, regulación del crecimiento, inicio del desarrollo embrionario, envejecimiento, etcétera. En las células musculares la autofagia tiene la misión de eliminar las mitocondrias defectuosas. La autofagia a veces lleva a la muerte celular como ocurre con las células mamarias, tras la lactancia.

Aunque el término autofagia se utiliza normalmente para hablar de macroautofagia hay que tener en cuenta que existen diversos tipos de autofagia en las células eucariotas:

Macroautofagia: Se forma un compartimento delimitado por una doble membrana que contiene en su interior moléculas y orgánulos del citoplasma. Este compartimento se denomina autofagosoma y se fusionará con un lisosoma donde se degrada su contenido y la membrana interna.

Microautofagia: La membrana del lisosoma forma pequeñas invaginaciones que se desprenden de la membrana y quedan en el interior del lisosoma, donde son degradadas. En estas invaginaciones se incorpora material citosólico.

Autofagia mediada por chaperonas: En este caso se incorporan proteínas citosólicas al lisosoma mediante un transportador localizado en la membrana del lisosoma.

Crinofagia: Este proceso supone la fusión de vesículas destinadas a la exocitosis con el lisosoma.

Macroautofagia. Tras la aparición del fagóforo se produce el cierre de sus membranas y se forma el autofagosoma, que está rodeado por una doble membrana. Tras esto, puede fusionarse con un endosoma formándose un anfisoma. En cualquier caso el paso final es fusionarse con un lisosoma para formar el autolisosoma, donde se degrada su contenido y la membrana interna. (Modificado de Klionsky 2007) .

Distintos tipos de autofagia. (Modificado de Eskelinen 2008) .

La macroautofagia se puede inducir experimentalmente, por ejemplo con la eliminación de aminoácidos de la dieta de la célula. Lo primero que se forma es una cisterna membranosa que crece en longitud denominada fagóforo o membrana de aislamiento, la cual crecerá en extensión y terminará por unir sus extremos para formar un compartimento cerrado denominado autofagosoma. El autofagosoma recibe vesículas desde los endosomas o puede llegar a fusionarse directamente con ellos, tanto tempranos como tardíos, que le aportan proteínas lisosomales y bombas de protones, lo que va provocando su acidificación. A este compartimento resultante se le denomina anfisoma. Como último paso, el anfisoma se fusiona con los lisosomas permitiendo la degradación del contenido interno del autofagosoma junto con su membrana interna. Al compartimento que se crea tras la fusión se le denomina autolisosoma.

Quedan dudas sobre el origen de las membranas del fagóforo. Hay dos posibilidades, que se forme a partir del retículo endoplasmático o como resultado de la fusión de vesículas intracelulares. Curiosamente las membranas del autofagosomas carecen de mebranas integrales. En las levaduras parece originarse a partir de una estructura permanente, un compartimento perivacuolar denominado estructura preauofagosómica (PAS). Tampoco se sabe con exactitud si la macroautophagia es inespecífica o si también tiene capacidad de seleccionar a los orgánulos que va a incorporar en el autofagosoma.

Bibliografía específica

Eskelinen G-L. New insights into the mechanisms of macroautophagy in mammalian cells. Internacional review of cell and mollecular biology. 2008. 266:207-247.
Klionsky DJ. Autophagy: from phenomenology to molecular understanding in less than a decade. Nature reviews in molecular and cell biology. 2007. doi:10.1038/nrm2245.