ระดับกรดไขมันโอเมกาสามกับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ของทารกในครรภ์

ระดับกรดไขมัน Docosahexaenoic acid ที่เปลี่ยนแปลงในหญิงที่ตั้งครรภ์อาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ (neurogenesis) ของลูกน้อย ดังผลงานวิจัยที่ทดลองในหนูขาว ซึ่งตีพิมพิ์ในบทความวิจัยเรื่อง Maternal dietary (n-3) fatty acid deficiency alters neurogenesis in the embryonic rat brain อาจจะนานไปหน่อยแต่ช่วงนี้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารกำลังได้รับความนิยมโดยเฉพาะ Omega 3 ตามไปอ่านเพิ่มเติมได้ที่ คลิก

กลไกการออกฤทธิ์ของยาต้านเศร้า Fluoxetine ต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส

อาการซึมเศร้าที่เรียกว่า major depression นั้นหากเกิดเป็นครั้งคราวหลายครั้งก็เรียกว่า major depressive disorder เมื่อคิดเทียบกับ global burden of disease ก็จะพบว่ามีค่าสูงถึงร้อยละ 4.4 ซึ่งใกล้เคียงกับ ischemic heart disease และ diarrheal diseases [1] เมื่อพิจารณาถึงบริเวณสมองที่มีความสำคัญต่อพยาธิสรีรวิทยาของการเกิดอาการซึมเศร้าที่มีการศึกษาวิจัยในวงกว้าง ได้แก่ ฮิปโปแคมปัส (hippocampus), prefrontal cortex และ amygdala

ถึงแม้ว่าสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดโรคยังอยู่ในระหว่างการศึกษา แต่นักวิจัยจำนวนมากก็ได้ให้ความสนใจในบทบาทของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสต่อกลไกการเกิดอาการซึมเศร้าเป็นอย่างยิ่ง ด้วยเหตุผลต่อไปนี้ [2]

ประการแรกในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสมีตัวรับของกลูโคคอร์ติคอยด์ (glucocorticoids) จำนวนมาก โดยสารนี้หลั่งออกมาต่อมหมวกไตเพื่อตอบสนองสภาวะที่เกิดความเครียด และการทำงานที่เพิ่มขึ้นของระบบ hypothalamic–pituitary–adrenal (HPA) axis ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงภาวะซึมเศร้า

ประการที่สองสมองส่วนฮิปโปแคมปัสทำหน้าที่เป็น negative feedback ควบคุมการทำงานของระบบ HPA axis ซึ่งควบคุมการหลั่งกลูโคคอร์ติคอยด์ และพบว่าในผู้ป่วยที่มีอาการซึมเศร้าไม่สามารถควบคุมระบบ HPA axis ได้จึงทำงานมากกว่าปกติ

เหตุผลประการต่อมาเกิดจากข้อสังเกตที่ว่า เมื่อเกิดภาวะเครียดเรื้อรังหรือมีปริมาณกลูโคคอร์ติคอยด์สูงขึ้น นำไปสู่การสูญเสียเซลล์ประสาทในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส ซึ่งยิ่งส่งผลให้การควบคุมระบบกำเนิดความเครียดคือ HPA axis ลดลงเป็นอย่างมาก

ประการสุดท้ายสมองส่วนฮิปโปแคมปัสมีโครงสร้างทางกายวิภาคที่เชื่อมต่อกับสมองส่วน amygdala และ prefrontal cortex ซึ่งมีส่วนร่วมกันในการควบคุมสภาวะอารมณ์ (mood) และการรู้คิด (cognition)

มีอาการทางประสาท (neurological conditions) และทางจิตเวช (psychiatric conditions) หลายกลุ่มที่มีความสัมพันธ์กับภาวะลีบหรือฝ่อของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (hippocampal atrophy) ซึ่งยืนยันได้จากภาพถ่ายสมองที่ใช้เทคโนโลยี Magnetic resonance imaging (MRI) เป็นต้น

สำหรับกลุ่มอาการที่อาจทำให้เกิดภาวะสมองส่วนฮิปโปแคมปัสฝ่อ (hippocampal atrophy) ได้แก่ Normal aging preceding dementia, Alzheimer’s disease, Cushing’s syndrome, Post-traumatic stress disorder (PTSD), Recurrent depressive illness, Schizophrenia, Epilepsy และ Parkinson’s disease และกลุ่มยาที่อาจมีผลป้องกันสมองส่วนฮิปโปแคมปัสฝ่อที่ระบุในรายงานงานวิจัย เช่น Selective serotonin reuptake enhancers (เช่น tianeptine), Selective serotonin reuptake inhibitors (เช่น fluoxetine), Phenytoin, Lithium, Antipsychotics, Tricyclic antidepressants (TCADs), Antagonists of excitatory amino acids, Anticholinestreases (เช่น donepezil, tetrahydroacidrine; tacrine), Estrogens, Mifepristone, Adinazolam และ Cynoketone [2]

มีรายงานวิจัยเสนอว่าความเครียดเหนี่ยวนำให้เกิดการสูญเสียเซลล์ประสาทในฮิปโปแคมปัสโดยเฉพาะเซลล์ประสาทที่เรียกว่า CA3 pyramidal neurons และทำให้ปริมาตรสมองส่วนนี้ลดลงซึ่งอาจเป็นส่วนหนึ่งของลักษณะพยาธิสรีรวิทยาของความเจ็บป่วยทางจิตเวชที่เกี่ยวข้องกับความเครียด เช่น อาการซึมเศร้า เป็นต้น โดยพบว่าอาการซึมเศร้าทำให้การสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสลดลง และเมื่อทดสอบในหนูขาวโดยใช้โมเดล learned helplessness behavior พบว่ายา fluoxetine สามารถลดอาการซึมเศร้า และเพิ่มการแบ่งตัวของเซลล์ในบริเวณเดนเตตไจรัส (dentate gyrus) ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส [3] นอกจากนี้ยังมีรายงานการวิจัยหลายฉบับที่แสดงให้เห็นว่ายาต้านเศร้า (antidepressants) เช่น tricyclic antidepressants, serotonin selective reuptake inhibitors, และ atypical antipsychotics เช่น olanzapine เพิ่มการสร้างเซลล์ประสาท (adult neurogenesis) ในบริเวณเดนเตตไจรัส (dentate gyrus) ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส [4] และอาจมีผลต่อสมองส่วน prefrontal cortex [5]

การใช้ยาต้านเศร้า fluoxetine ในระยะยาวทำให้เกิดการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มมากขึ้น และอาจเป็นไปได้ว่าผลทางคลินิกที่ดีขึ้นของยากลุ่มนี้จำเป็นต้องเกิดผ่านการเหนี่ยวนำให้สมองส่วนฮิปโปแคมปัสสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มมากขึ้น

และเมื่อใช้โมเลกุลติดตาม (marker) ที่ใช้ระบุว่าเซลล์กำลังแบ่งตัวคือ bromodeoxyuridine (BrdU) ซึ่งจัดเป็น thymidine analog พบว่าร้อยละ 75 ของ BrdU-positive cells มีลักษณะทางสัณฐานเป็นเซลล์ประสาทและแสดงโมเลกุลที่จำเพาะต่อเซลล์ประสาท (neuronal marker) เช่น NeuN หรือ NSE มีเพียงร้อยละ 13 เท่านั้นที่แสดงโมเลกุลที่จำเพาะต่อเซลล์เกลีย (glial marker) คือ GFAP [6]

Santarelli และคณะ [7] รายงานผลงานวิจัยที่โดดเด่นมาก โดยเมื่อตัดยีนของตัวรับที่จำเป็นต่อการออกฤทธิ์ของยาต้านเศร้า คือ 5-HT1A (Serotonin 1A receptor null mice) พบว่าหนูถีบจักรไม่ตอบสนองต่อผลการรักษาและไม่มีการสร้างเซลล์ประสาทใหม่เพิ่มขึ้นแต่อย่างใด เมื่อให้รังสีเอกซ์ (X-irradiation) ไปยังพื้นที่สมองส่วนฮิปโปแคมปัสอย่างจำเพาะพบว่าสามารถยับยั้งการสร้างเซลล์ประสาทใหม่และยับยั้งผลทางการรักษา กล่าวคือหนูยังคงแสดงอาการซึมเศร้าแม้ว่าจะได้รับยาร่วมด้วยก็ตาม งานวิจัยนี้จึงเป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นอย่างเด่นชัดว่าผลทางพฤติกรรมที่ดีขึ้นซึ่งเกิดจากการให้ยาต้านเศร้าระยะยาวเกิดผ่านกระบวนการกระตุ้นการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส

นักวิจัยอีกกลุ่ม [8] ได้เพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดประสาท (neural stem cells) ที่ได้จากสมองส่วนฮิปโปแคมปัสของหนูขาวที่โตแล้ว เพื่อศึกษาฤทธิ์ของยา fluoxetine ในการปกป้องเซลล์ประสาท (neuroprotection) และฤทธิ์การเหนี่ยวนำเซลล์ต้นกำเนิดประสาทให้เจริญพัฒนาไปเป็นเซลล์ในระบบประสาท (neural differentiation) พบว่าความเข้มข้นของยา fluoxetine ในขนาด 20 microM สามารถเพิ่มการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดประสาทอย่างมีนัยสำคัญและเพิ่มปริมาณ mRN และโปรตีน Bcl-2 ในวันที่เจ็ด นอกจากนี้ยังพบว่าการที่ fluoxetine มีผลกระตุ้นการทำงานของ Bcl-2 สามารถยับยั้งฤทธิ์ของ Fas ligand ที่เหนี่ยวนำให้เซลล์ต้นกำเนิดประสาทตายแบบ apoptosis ซึ่งผ่านการทำงานของเอนไซม์ caspase ยิ่งกว่านั้นยังพบว่ายา fluoxetine สามารถกระตุ้นการพัฒนาใยประสาท (neurite) ซึ่งหมายถึง เดนไดรต์และแอกซอน และสามารถกระตุ้นการเจริญพัฒนาของเซลล์ต้นกำเนิดประสาทไปเป็นเซลล์ประสาทซีโรโตนิน

แต่อย่างไรก็ตามมีการศึกษาหนึ่งพบว่ายา fluoxetine ออกฤทธิ์ที่ early progenitors และเมื่อตรวจสอบอย่างละเอียดพบว่าเซลล์กลุ่มดังกล่าวจัดเป็น neuronal progenitors ซึ่งจะเจริญพัฒนาไปเป็นเซลล์ประสาท ทั้งนี้ยา fluoxetine ไม่ได้มีผลต่อการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดประสาทในบริเวณเดนเตตไจรัสของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสแต่อย่างใด แสดงว่าผลของยาที่เหนี่ยวนำให้เกิดการสร้างเซลล์ประสาทใหม่นั้นเกิดตัวยาไปมีผลต่อ neuronal progenitors [9] สำหรับวิถีการกระตุ้นการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในระดับเซลล์และยีนพบว่า การกระตุ้นตัวรับ 5HT1A สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ได้ [10] ยาต้านเศร้าทำให้ระดับ cAMP, cAMP dependent protein kinase, cAMP response element binding protein (CREB) และ Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) เพิ่มขึ้น ซึ่งสารเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการสร้างเซลล์ประสาทใหม่

นอกจากมีการศึกษาผลของยา fluoxetine ในโมเดลโรคซึมเศร้าแล้ว ยังมีการศึกษาผลของยานี้ต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสเพื่อค้นคว้าความเป็นไปได้ในการรักษากลุ่มโรคต่างๆ มีการศึกษาหนึ่งที่นักวิจัยได้ศึกษาหนูถีบจักร Ts65Dn ที่ใช้เป็นโมเดลของกลุ่มอาการดาวน์ (Down syndrome) พบการแบ่งตัวของเซลล์ในบริเวณบริเวณเดนเตตไจรัสของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสที่น้อยกว่าหนูถีบจักรกลุ่มปกติ เมื่อให้ยา fluoxetine ระยะเวลามากกว่า 3 สัปดาห์แก่หนูกลุ่มที่มีอาการดาวน์พบว่ายานี้เพิ่มการแบ่งตัวของเซลล์เพื่อสร้างเซลล์ประสาทและมีอัตราการอยู่รอดของเซลล์ประสาทนี้ในระดับที่ใกล้เคียงกับหนูกลุ่มปกติ [11]

สมองส่วนฮิปโปแคมปัสนอกจากจะมีบทบาทต่อการจดจำและการเรียนรู้แล้วยังมีความสำคัญต่อภาวะอารมณ์โดยเฉพาะความเครียดที่บทบาทสำคัญในกลไกการเกิดโรคซึมเศร้า ปัจจุบันนี้มีหลักฐานที่น่าเชื่อถือได้ว่าการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสเป็นปรากฏการณ์ที่จำเป็นต่อผลทางการรักษาของยาต้านเศร้า จากงานวิจัยหลายฉบับได้แสดงให้เห็นว่าผลของยากลุ่มนี้ต่อการแบ่งตัวของเซลล์และการพัฒนาไปเป็นเซลล์ประสาทใหม่ในฮิปโปแคมปัสนั้นเกิดจากการบริหารยาในระยะยาวไม่ใช่การให้ยาแบบเฉียบพลันซึ่งสอดคล้องกับผลทางคลินิกที่สังเกตได้เมื่อให้ยาแก่ผู้ป่วยแล้วประมาณ 3-4 สัปดาห์


เอกสารอ้างอิง

1. The Medical Management of Depression, the New England Journal of Medicine, 2005;353:1819-34.
2. Is hippocampal atrophy a future drug target?, Med Hypotheses. 2007;68(6):1300-6. Epub 2006 Nov 13 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=17098374&query_hl=3&itool=pubmed_docsum
3. Hippocampal cell proliferation regulation by repeated stress and antidepressants. Neuroreport. 2006 Jun 26;17(9):863-7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=16738477&query_hl=3&itool=pubmed_docsum
4. Implications of adult hippocampal neurogenesis in antidepressant action, Malberg, 2004 J.E. Malberg, , J. Psychiatry Neurosci. 29 (2004), pp. 196–205.
5. Chronic olanzapine or fluoxetine administration increases cell proliferation in hippocampus and prefrontal cortex of adult rat, Kodama et al., 2004 M. Kodama, T. Fujioka and R.S. Duman, , Biol. Psychiatry 56 (2004), pp. 570–580. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=15476686&query_hl=3&itool=pubmed_DocSumSantarelli et al., 2003 L.
6. Chronic antidepressant treatment increases neurogenesis in adult rat hippocampus. J Neurosci. 2000 Dec 15;20(24):9104-10 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=11124987&query_hl=3&itool=pubmed_DocSum
7. Requirement of hippocampal neurogenesis for the behavioral effects of antidepressants, Santarelli, M. Saxe, C. Gross, A. Surget, F. Battaglia and S. Dulawa et al., , Science 301 (2003), pp. 805–809. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=12907793&query_hl=3&itool=pubmed_DocSum
8. Antidepressant administration modulates neural stem cell survival and serotoninergic differentiation through bcl-2 Curr Neurovasc Res. 2007 Feb;4(1):19-29 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=17311541&query_hl=3&itool=pubmed_DocSum

สารสกัดจากใบแป๊ะก๊วย EGb 761 เพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในฮิปโปแคมปัสและเพิ่มการเติมหมู่ฟอสเฟตให้กับโปรตีน CREB

มีรายงานการวิจัยหลายฉบับที่แสดงฤทธิ์ของสารสกัดมาตรฐานของใบแป๊ะก๊วยที่เรียกว่า Standardized Ginkgo biloba extract EGb 761 ซึ่งให้ผลที่เป็นประโยชน์ในผู้ป่วยที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer’s disease) และในประเทศสหรัฐอเมริกาก็ใช้สารสกัดนี้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อวัตถุประสงค์ในการเพิ่มความจำ (memory enhancers หรือ nootropics หรือ smart drugs) โดยก่อนหน้านี้ได้มีการวิจัยพบว่าสารสกัด EGb 761 ยับยั้งการจับตัวกันของโมเลกุลเปปไทด์อะไมลอยด์เบต้า (amyloid beta oligomerization) ช่วยปกป้องเซลล์ประสาทจากพิษของ amyloid beta นอกจากนี้ยังเพิ่มการทำงานด้าน cognitive ในหนูถีบจักรที่ใช้เป็นโมเดลของโรคอัลไซเมอร์

ฮิปโปแคมปัสเป็นบริเวณสมองที่รับผิดชอบการเรียนรู้และความจำ ซึ่งความจำที่ได้รับผลกระทบมากคือ ประเภท declarative memory ในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์พบว่าสมองส่วนนี้ทำงานผิดปกติ ลักษณะทางประสาทพยาธิวิทยาหลัก 2 ประการที่พบได้ในสมองของผู้ป่วยคือ
neuritic plaque ที่มีองค์ประกอบเป็น amyloid beta และองค์ประกอบของเซลล์ที่ตายแล้วจับกลุ่มกันอยู่นอกเซลล์ และพบ neurofibrillary tangles ที่เกิดจาก hyper-phosphorylated tau proteins อยู่ภายในไซโตซอล

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของผลของสารสกัดใบแป๊ะก๊วย EGb 761 ต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (adult hippocampal neurogenesis) และผลของสารสกัดนี้ต่อโปรตีนที่ชื่อว่า cAMP response element binding protein (CREB) ในหนูถีบจักรที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของยีน TgAPP และ PS1 เพื่อใช้เป็นโมเดลของโรคอัลไซเมอร์ ซึ่งโดยปกติแล้วโปรตีน CREB มีส่วนสำคัญมากในกลไกการเรียนรู้และจดจำในระดับโมเลกุล (molecular mechanism of learning and memory)

คณะวิจัยพบว่า EGb 761 เพิ่มการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดเพื่อสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสทั้งในหนูถีบจักรอายุอ่อน (6 เดือน) และที่อายุมากแล้ว (22 เดือน)
นอกจากนี้ยังเพิ่มจำนวนเซลล์ตั้งต้นของเซลล์ประสาทที่เรียกว่า neuronal precursor cells ซึ่งผลนี้มีความสัมพันธ์ตามขนาดสารสกัด EGb 761 ที่เพิ่มขึ้น (dose-dependent relationship) จากผลการทดลองยังพบว่าเซลล์ต้นกำเนิดประสาท (neural stem cells) แบ่งตัวพัฒนาไปเป็นเซลล์ประสาท (neurons) ประมาณมากกว่าร้อยละ 95 มีเพียงส่วนน้อยประมาณร้อยละ 1 ที่เจริญพัฒนาเป็นเซลล์เกลีย (glial cells)

นอกจากนี้พบว่า amyloid beta oligomer มีผลยับยั้งการเติมหมู่ฟอสเฟต (phosphorylation) ให้กับโปรตีน CREB และยับยั้งแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดเพื่อสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส แต่เมื่อคณะผู้วิจัยให้สารสกัด EGb 761 แก่หนูทดลองพบว่าปริมาณ amyloid beta oligomer และเพิ่มปฏิกิริยาการเติมหมู่ฟอสเฟตให้กับโปรตีน CREB ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสของหนูเหล่านั้นได้

งานวิจัยนี้ได้แสดงให้เห็นว่า
1. ผลของสารสกัดใบแป๊ะก๊วย EGb 761 ที่เพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทใหม่อาจเกิดจากการกระตุ้นการทำงานของโปรตีน CREB
2. การกระตุ้นการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ที่เพิ่มขึ้นจากผลของสารสกัดใบแป๊ะก๊วย EGb 761 อาจอธิบายประโยชน์ที่เกิดขึ้นกับผู้ป่วยโรคอัลไซมอร์ และผลการช่วยเพิ่มการทำงานด้าน cognitive ในหนูถีบจักรที่ใช้เป็นโมเดลของโรคอัลไซมอร์
3. สารสกัดใบแป๊ะก๊วย EGb 761 จึงมีศักยภาพในการป้องกันและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพรักษาผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์

หมายเหตุ บทความนี้อ้างอิงจากผลงานวิจัยที่ยังไม่ได้มีข้อมูลการใช้ผลิตภัณฑ์ในมนุษย์ที่สมบูรณ์เพียงพอ ผู้ป่วยหรือผู้ที่ต้องการคำวินิจฉัยเพิ่มเติมควรปรึกษาแพทย์ผู้เชี่ยวชาญ

เอกสารอ้างอิง
1. EGb 761 enhances adult hippocampal neurogenesis and phosphorylation of CREB in transgenic mouse model of Alzheimer’s disease. FASEB J. 21, August (2007), Published available online March 13, 2007 คลิก
2. Ginkgo biloba extract (EGb 761) and CNS functions: basic studies and clinical applications, DeFeudis, F. V., and Drieu, K. Curr. Drug. Targets 1, (2000) 25–58 คลิก

สารสกัดจากใบแป๊ะก๊วยเพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทและเพิ่มพฤติกรรมการรู้คิด

EGb 761 enhances adult hippocampal neurogenesis and phosphorylation of CREB in transgenic mouse model of Alzheimer's disease.

FASEB J. 2007 Mar 13

Tchantchou F, Xu Y, Wu Y, Christen Y, Luo Y.

Department of Pharmaceutical Sciences, School of Pharmacy,Center for Integrative Medicine, School of Medicine, University of Maryland, Baltimore, Maryland, USA; andIpsen, Paris, France.

Standardized Ginkgo biloba extract EGb 761 exhibits beneficial effects to patients with Alzheimer's disease (AD). It was previously demonstrated that EGb 761 inhibits amyloid beta (Abeta) oligomerization in vitro, protects neuronal cells against Abeta toxicity, and improves cognitive defects in a mouse model of AD (Tg 2576). In this study, the neurogenic potential of EGb 761 and its effect on cAMP response element binding protein (CREB) were examined in a double transgenic mouse model (TgAPP/PS1). EGb 761 significantly increases cell proliferation in the hippocampus of both young (6 months) and old (22 months) TgAPP/PS1 mice, and the total number of neuronal precursor cells in vitro in a dose-dependent manner. Furthermore, Abeta oligomers inhibit phosphorylation of CREB and cell proliferation in the hippocampus of TgAPP/PS1 mice. Administration of EGb 761 reduces Abeta oligomers and restores CREB phosphorylation in the hippocampus of these mice.

The present findings suggest that
1) enhanced neurogenesis by EGb 761 may be mediated by activation of CREB,
2) stimulation of neurogenesis by EGb 761 may contribute to its beneficial effects in AD patients and improved cognitive functions in the mouse model of AD, and
3) EGb 761 has therapeutic potential for the prevention and improved treatment of AD

EGb 761 enhances adult hippocampal neurogenesis and phosphorylation of CREB in transgenic mouse model of Alzheimer's disease.

ผลของการออกกำลังกายต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส

ผลของการออกกำลังกายต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส

Effect of exercise on adult neurogenesis in Hippocampus

ภก.วีระพงษ์ ประสงค์จีน

บทนำ

ในสมัยก่อนบทเรียนวิชาชีววิทยาเขียนไว้ว่าสมองจะหยุดการเจริญเติบโตเมื่อคนเราโตขึ้น เซลล์ประสาทจะไม่มีการสร้างขึ้นมาทดแทน และช่วงชีวิตตอนเด็กทารกจึงเป็นช่วงเวลาที่เราต้องบำรุงและส่งเสริมการพัฒนาสมองให้มากที่สุด อย่างไรก็ตามปัจจุบันนี้วิทยาศาสตร์ให้คำตอบที่แน่ชัดแล้วว่าโครงสร้างและการทำงานของสมองคนเราไม่ได้คงที่หากแต่มีความสามารถในการปรับเปลี่ยนตลอดเวลาตามการเรียนรู้และพฤติกรรมที่เราสร้างขึ้นจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่เราเรียกว่า ความยืดหยุ่นของสมอง (brain plasticity) เซลล์ต้นกำเนิดประสาท (neural stem cells) ซึ่งถูกค้นพบได้ไม่นานนักมีบทบาทเป็นผู้ผลิตเซลล์ในระบบประสาท (neural cells) คือ เซลล์ประสาท (neurones) และเซลล์เกลีย (glial cells) เซลล์ประสาทใหม่ที่เกิดจากเซลล์ต้นกำเนิดจะต้องเคลื่อนตัวไปยังตำแหน่งสมองที่จำเพาะและเจริญพัฒนาไปเป็นเซลล์ประสาทที่สามารถทำงานเชื่อมต่อกับกลุ่มเซลล์ประสาทที่มีอยู่เดิม ในที่นี้เรียกว่าการเกิดใหม่ของเซลล์ประสาท (neurogenesis) ซึ่งเหตุการณ์ดังกล่าวนี้ทำให้เซลล์ประสาทหลายพันเซลล์เกิดขึ้นใหม่ในบริเวณสมองบางส่วนเป็นประจำทุกวัน มีปัจจัยหลายอย่างที่มีผลต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ เช่น การออกกำลังกาย การเรียนรู้ที่อาศัยสมองส่วนฮิปโปแคมปัส การจำกัดอาหาร เป็นต้น นอกจากนี้ยังพบว่าความเครียด อาการซึมเศร้า พยาธิสภาพในสมอง และอายุที่เพิ่มขึ้น มีตัวการสำคัญที่ยับยั้งการสร้างเซลล์ประสาทใหม่

ในบทความนี้ขอเน้นผลของการออกกำลังกายต่อการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดประสาทและการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส ซึ่งอาจเป็นแนวทางป้องกันกลุ่มโรคสมองเสื่อมจากการตายของเซลล์ประสาท และถึงแม้ว่าคนเราจะแก่เฒ่าก็จะช่วยเพิ่มจำนวนเซลล์ประสาทเพื่อเพิ่มการเรียนรู้ นอกจากนี้ยังเป็นผลดีต่อระบบต่างๆของร่างกายโดยรวม และที่สำคัญคือการอกกำลังกายเป็นวิธีที่ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายแต่อย่างใด

เซลล์ต้นกำเนิดประสาทเซลล์ต้นกำเนิด (stem cells) เป็นเซลล์ที่ยังไม่ได้พัฒนาไปทำหน้าที่จำเพาะและมีความสามารถในการแบ่งตัวให้เกิดเซลล์ที่มีหน้าที่เฉพาะอย่างได้ เซลล์ต้นกำเนิดพบได้ในหลายระยะของชีวิตคนเรา เซลล์ต้นกำเนิดที่เกิดตั้งแต่เรายังเป็นตัวอ่อนเรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (embryonic stem cells) กล่าวคือ หลังจากอสุจิของพ่อผสมกับไข่ของแม่ เกิดการปฏิสนธิก็จะได้เป็นไซโกต หลักจากนั้นประมาณวันที่ 3-5 ก็จะได้ตัวอ่อนในระยะบลาสโตซิสต์ ซึ่งภายในก้อนกลมที่มีลักษณะกลวงนี้ก็จะมีกลุ่มเซลล์ที่เรียกว่า inner cell mass กลุ่มเซลล์นี้เองที่นักวิทยาศาสตร์นำมาเพาะเลี้ยงและเหนี่ยวนำให้เกิดเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะของเนื้อเยื่อต่างๆ ทั่วร่างกายซึ่งเรียกคุณสมบัตินี้ว่า pluripotency

นอกจากเซลล์ต้นกำเนิดจะพบได้ตอนที่เราเป็นตัวอ่อนแล้วเมื่อเราโตขึ้นก็ยังพบได้ในหลายอวัยวะซึ่งมีบทบาทแตกต่างกันไป เช่น เซลล์ต้นกำเนิดในระบบเลือด เซลล์ต้นกำเนิดที่ผิวหนัง เซลล์ต้นกำเนิดที่ทางเดินอาหาร และเซลล์ต้นกำเนิดประสาท เป็นต้น เซลล์ต้นกำเนิดประเภทหลังได้รับความสนใจมากเป็นพิเศษเนื่องจากเป็นการค้นพบที่หักล้างความเชื่อเดิมๆ ที่กล่าวว่าโครงสร้างและการทำงานของสมองจะคงเดิม ไม่มีการเปลี่ยนแปลง นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่ามีเซลล์ต้นกำเนิดประสาทอย่างน้อยสองกลุ่มที่มีบทบาทสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมอง ซึ่งบริเวณที่พบเซลล์ต้นกำเนิดประสาทนี้ คือ

1. บริเวณส่วนเดนเตตไจรัส (Dentate gyrus) ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (Hippocampus) ที่เป็นศูนย์กลางการเรียนรู้และจดจำของสมองมนุษย์รวมทั้งสัตว์ชนิดอื่นๆ

2. บริเวณ subventricular zone ของโพรงสมองส่วน anterior lateral ventricles ที่ให้กำเนิดเซลล์ประสาทของออลแฟกตอรีบัลบ์ (olfactory bulb) ที่มีบทบาทหลัก คือ ระบบประสาทสัมผัสกลิ่น

ปัจจุบันนี้เป็นที่แน่ชัดแล้วว่าโครงสร้างของสมองเปลี่ยนแปลงได้ เซลล์ประสาทก็ปรับเปลี่ยนโครงสร้างและหน้าที่ให้สัมพันธ์กับการเรียนรู้ตามกฏที่เรียกว่า Hebb’s rule โดยสร้างเดนไดรติกสไปน์ (dendritic spine) มากขึ้นทำให้ไซแนปส์แข็งแรงยิ่งขึ้น เกิดวงจรประสาทที่ขยายกว้างและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ดังนั้นการศึกษาผลของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อเซลล์ต้นกำเนิดประสาทจึงมีประโยชน์เพื่อเป็นแนวทางการปฏิบัติตัวแบบที่ค่อนข้างปลอดภัย (non-invasive) เมื่อเทียบกับการที่ต้องฉีดเซลล์ต้นกำเนิดเข้าไปในสมอง หรือ การกินยาเพื่อกระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดแบ่งตัวให้เซลล์ประสาท เป็นต้น

สมองส่วนฮิปโปแคมปัส

การเรียนรู้และการจำเป็นหน้าที่หลักที่สำคัญของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีรูปร่างคล้ายม้าน้ำ โดยความจำที่ดังกล่าวนี้เป็นความจำประเภทที่สามารถใช้สติในการรับรู้ได้ (declarative memory) ซึ่งเป็นชนิดแยกย่อยอีกคือความจำที่เรียกว่า episodic memory ซึ่งได้แก่เหตุการณ์ในชีวิตที่เกิดในช่วงเวลาต่างๆ เช่น ภาพความทรงจำในงานเลี้ยง ชีวิตสมัยเป็นนักเรียน การเดินทางจากบ้านมาทำงาน เป็นต้น ความจำอีกประเภท คือ semantic memory เป็นความรู้ในเรื่องทั่วไป เช่น วิชาการต่างๆ การจำชื่อคน การรู้ความเป็นไปของข่าวสารโลกภายนอก เป็นต้น

สำหรับความจำที่เกี่ยวกับทักษะการเดิน การวิ่ง การเล่นกีฬา การเอื้อมมือ ซึ่งพฤติกรรมเหล่านี้เกิดขึ้นโดยที่เราแทบไม่ต้องใส่ใจในแต่ละขั้นตอนของร่างกายที่เคลื่อนไหว กล่าวคือเป็นความจำที่เรียกว่า non-declarative memory นั้นเกิดจากการทำหน้าที่ของสมองส่วนอื่น เช่น striatum และ cerebellum

การกระตุ้นวิถีประสาทแบบกระตุ้น (excitatory pathways) ในบริเวณ CA1 ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสด้วยตัวกระตุ้นไฟฟ้าความถี่สูงๆ เกิดปรากฏการณที่เรียกว่า Long-term potentiation (LPT) ทำให้ไซแนปส์แข็งแรงขึ้น มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ซึ่งทำให้ศักยภาพในการเรียนรู้สูงขึ้น สารสื่อประสาทหลักที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้ในระดับโมเลกุล คือ กลูตาเมท (glutamate) ซึ่งในกระบวนการ LTP พบว่าตัวรับกลูตาเมท (glutamate receptors) ชนิด NMDA และ AMPA ที่เยื่อหุ้มเซลล์ประสาทมีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณไปยังสารชีวภาพอื่นๆ เพื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างไซแนปส์ เช่น ทำให้เกิดสร้างเดนไดรติกสไปน์มากขึ้น ออกฤทธิ์ต่อ transcription factors ให้กระตุ้นการสร้างโปรตีนที่จำเป็นต่อการสร้างไซแนปส์เพิ่มขึ้น เป็นต้น

หลักฐานงานวิจัย

งานวิจัยล่าสุดตีพิมพิ์เมื่อปลายเดือนมีนาคมนี้แสดงหลักฐานว่าการออกกำลังกายทำให้เกิดการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มขึ้นและมีความสัมพันธ์กับการสร้างเส้นเลือดไปเลี้ยงเพิ่มขึ้นที่บริเวณเดนเตทไจรัส (dentate gyrus) ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส โดยคณะวิจัยได้ศึกษาในหนูถีบจักรและมนุษย์ สำหรับในหนูได้ทดสอบวัดปริมาตรเลือดที่เรียกว่า cerebral blood volume (CBV) ซึ่งไปเลี้ยงสมองบริเวณต่างๆ โดยใช้เครื่องสแกนสมองด้วยเทคนิค magnetic resonance imaging (MRI) คณะวิจัยพบว่าการออกกำลังกายมีผลจำเพาะในการเพิ่มปริมาณเลือดไปเลี้ยงเนื้อสมองบริเวณเดนเตทไจรัสของหนูถีบจักร นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับระบบหัวใจและปอด รวมทั้งการทำงานของสมองด้านปริชาน (cognitive function) และเมื่อทำให้หนูถีบจักรตายแล้วนำมาผ่าตัดก็พบว่ามีการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มมากขึ้นซึ่งสอดคล้องกับผลจากภาพถ่าย MRI เมื่อใช้เครื่องสแกนสมอง MRI ในอาสาสมัครก็พบผลเช่นเดียวกับในหนูถีบจักร

คณะวิจัยจึงสรุบว่าการจับภาพของ cerebral blood volume ในเนื้อสมองส่วนเดนเตทไจรัสสัมพันธ์กับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ที่การออกกำลังกายเหนี่ยวนำให้เกิดขึ้น และการออกกำลังกายมีผลเจาะจงต่อเฉพาะบริเวณเดนเตทไจรัสสมองส่วนฮิปโปแคมปัส ซึ่งสมองส่วนเดนเตทไจรัสนี้มีความสำคัญต่อการเรียนรู้และความจำของคนเราและที่สำคัญคือ เป็นบริเวณที่อยู่ของเซลล์ต้นกำเนิดประสาท (neural stem cells) ที่แบ่งตัวและพัฒนาไปเป็นเซลล์ในระบบประสาทอยู่ทุกวัน โดยในภาวะปกติพบว่าในเนื้อสมองบริเวณเดนเตทไจรัสของสัตว์ทดลองมีเซลล์เกิดขึ้นใหม่ประมาณ 9,000 เซลล์ต่อวันหรือคิดเป็น 270,000 เซลล์ต่อเดือน นั่นหมายถึงว่า ถ้าสัตว์ออกกำลังกายก็จะมีปริมาณการสร้างเซลล์ประสาทสูงกว่าเดิมเป็นอย่างมาก

มีผู้ศึกษาในหนูขาว (rat) ที่ออกกำลังกายพบว่ามีการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมและลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทมีเดนไดรต์ที่ยาวขึ้น มีความซับซ้อนของโครงสร้างมากยิ่งขึ้น ซึ่งปัจจุบันเราทราบว่าบนเดนไดรต์มีโครงสร้างที่เป็นปุ่มคล้ายเห็ดบ้างคล้ายหนามบ้างที่เรียกว่าเดนไดรติกสไปน์ (dendritic spine) ซึ่งเป็นที่เกิดไซแนปส์กับแอกซอนของเซลล์ประสาทที่อยู่ใกล้กันเพื่อสื่อสารระหว่างกัน หากมีการเรียนรู้เพิ่มมากขึ้นก็จะเกิดเดนไดรติกสไปน์มากขึ้นเกิดจุดเชื่อมต่อวงจรประสาทมากขึ้นก็จะทำให้ไซแนปส์แข็งแรงขึ้นตามลำดับ โดยมีการศึกษาก่อนหน้านี้พบว่าหากหนูทดลองได้รับการเลี้ยงดูในสภาวะแวดล้อมที่สมบูรณ์เหมาะแก่การเรียนรู้ก็จะทำให้ความหนาแน่นของเดนไดรติกสไปน์เพิ่มขึ้นในบริเวณ CA1 ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส และส่วน dorsolateral stritum แต่ในเด็กที่จัดอยู่ในกลุ่มอาการดาวน์ (Down’s syndrome) พบว่าความหนาแน่นของเดนไดรติกสไปน์ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสและในสมองใหญ่ (cerebral cortex) มีปริมาณลดลงเป็นอย่างมาก

เมื่อคนเราแก่ตัวลงก็จะมีปัญหาด้านความจำ การเรียนรู้ การรู้คิด หรือมีบางท่านเรียกว่า พุทธิปัญญา (cognitive functions) ในสัตว์ทดลองที่อายุไม่มากพบว่าการออกกำลังกายนอกจากจะเพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทแล้วยังเพิ่มประสิทธิภาพการเรียนรู้ นักวิทยาศาสตร์จึงทดลองนำหนูถีบจักรที่มีอายุมากมาออกกำลังกายโดยการวิ่งแล้วเปรียบเทียบกับหนูที่อายุมากกลุ่มควบคุมและเทียบกับหนูที่อายุรุ่นหนุ่มสาว พบว่าเมื่อนำหนูอายุมากที่ออกกำลังกายมาทดสอบการเรียนรู้จดจำตำแหน่งที่เรียกว่า Spatial learning โดยใช้โมเดลศึกษา คือ Morris water maze พบว่ามีความจำที่ดีและการเรียนรู้ตำแหน่งได้เร็วกว่าหนูอายุมากที่ไม่ได้ออกกำลังกาย และการออกกำลังกายทำให้หนูอายุมากที่ออกกำลังกายเพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทได้เป็นครึ่งหนึ่งของหนูที่ไม่แก่กลุ่มควบคุม นอกจากนี้โครงสร้างทางสัณฐานวิทยาและคุณสมบัติของเซลล์ประสาทของหนูอายุมากที่ออกกำลังกายก็ไม่ได้แตกต่างจากหนูวัยหนุ่มสาว

มีอีกการศึกษาหนึ่งที่น่าสนใจมากโดยนักวิจัยได้ทดลองให้หนูขาวที่ตั้งท้องว่ายน้ำ แล้ววัดค่าปัจจัยต่างๆ ของลูกหนูขาวซึ่งได้แก่ ความจำระยะสั้น (short-term memory) การสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (hippocampal neurogenesis) และวัดปริมาณสารที่จำเป็นต่อการทำหน้าที่และการอยู่รอดของเซลล์ประสาทที่ชื่อว่า brain-derived neurotrophic factor (BDNF) ในรูปแบบของ mRNA expression โดยหลังจากวันที่ 15 ของการตั้งท้อง แม่หนูต้องว่ายน้ำวันละ 10 นาทีจนกระทั่งถึงวันที่ตกลูก เมื่อลูกหนูมีอายุได้ 21 วันก็นำมาฝึกในโมเดล step-down avoidance test และในวันที่ 28 ก็นำมาทดสอบเพื่อหาประสิทธิภาพของความจำระยะสั้น จากนั้นวันต่อมาเมื่อทำให้หนูตายแล้วก็ผ่าตัดนำสมองลูกหนูมาตรวจวัดการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส และวัดการสร้าง BDNF ที่เพิ่มขึ้น

คณะผู้วิจัยสรุปผลการศึกษาว่าลูกหนูที่เกิดจากแม่หนูที่ว่ายน้ำในช่วงตั้งท้องมีการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสมากกว่า ประสิทธิภาพความจำระยะสั้นดีกว่า และ ปริมาณ BDNF มากกว่าลูกหนูที่เกิดจากแม่หนูที่ไม่ได้ว่ายน้ำในช่วงตั้งท้อง ซึ่งประสิทธิภาพความจำที่เพิ่มขึ้นเกิดจากการสร้างเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้น จึงเป็นไปได้ว่าการออกกำลังกายในช่วงตั้งครรภ์อาจเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสมองในลูกได้ ซึ่งคงต้องศึกษาเพิ่มเติมอีกว่าในคนเราต้องการช่วงเวลาการออกกำลังกายมากน้อยเพียงใดเพื่อให้ปลอดภัยทั้งแม่และลูกในครรภ์

บทสรุป

การออกกำลังกายเป็นวิธีสร้างเสริมสุขภาพที่ดีที่สุดวิธีหนึ่งซึ่งนอกจากไม่ได้มีขั้นตอนที่ยุ่งยากแล้วยังไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายที่มากโดยไม่จำเป็น ปัจจุบันเราคงต้องเน้นการแพทย์เชิงรุกกล่าวคือ สร้างสุขภาวะและป้องกันปัญหาไว้ก่อน โดยเฉพาะในปัจจุบันมีโรคต่างๆ มากมาย และโดยเฉพาะโรคด้านสมองที่พบได้มากในผู้สูงอายุ เช่น โรคอัลไซเมอร์ เป็นต้น การลดปัจจัยเสี่ยงโดยการออกกำลังกายจึงน่าจะเป็นส่วนหนึ่งที่อาจช่วยให้สมองมีการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มขึ้นในระดับที่เหมาะสม เกิดการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทผ่านไซแนปส์ที่แข็งแรงขึ้น และทำงานสอดประสานกันเกิดเป็นวงจรประสาทที่มีประสิทธิภาพ

เอกสารอ้างอิง

1. Ana C. Pereira และคณะ, An in vivo correlate of exercise-induced neurogenesis in the adult dentate gyrus, PNAS, published online Mar 20, 2007

2. V. A. REDILA และ B. R. CHRISTIE, EXERCISE-INDUCED CHANGES IN DENDRITIC STRUCTURE AND COMPLEXITY IN THE ADULT HIPPOCAMPAL DENTATE GYRUS, Neuroscience, 137 (2006) 1299–1307

3. Munehiro Uda และคณะ, Effects of chronic treadmill running on neurogenesis in the dentate gyrus of the hippocampus of adult rat, B R A I N R E S E A R C H, 1 1 0 4 ( 2 0 0 6 ) 6 4 – 7 2

4. Henriette van Praag และคณะ, Exercise Enhances Learning and Hippocampal Neurogenesis in Aged Mice, The Journal of Neuroscience, September 21, 2005, 25(38):8680–8685

5. Golo Kronenberg และคณะ, Physical exercise prevents age-related decline in precursor cell activity in the mouse dentate gyrus, Neurobiology of Aging, 27 (2006) 1505–1513

เกม Play Station 3 กับงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์การแพทย์

โรคร้ายหลายโรคที่ยังไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้ เช่น โรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer’s disease) โรคพาร์กินสัน (Parkinson’s disease) โรคไพรออน (Prion disease) โรคฮันติงตัน (Huntington’s disease) โรคมะเร็ง (cancer) เป็นต้น จากการศึกษาชีววิทยาของการเกิดโรคเหล่านี้ส่วนหนึ่งเกี่ยวข้องกับการทบของโมเลกุลโปรตีน (protein folding) ซึ่งหากโปรตีนเกิดการทบที่ผิดปกติ (protein misfolding) ก็จะนำไปสู่การเกิดโรคในที่สุด

งานวิจัยเพื่อศึกษาการทบของโมเลกุลโปรตีนเพื่ออธิบายกลไกการเกิดโรคและเพื่อค้นหาโมเลกุลยาใหม่ที่สามารถปรับเปลี่ยนกระบวนการทบกันของโมเลกุลโปรตีนดังกล่าวจำเป็นต้องใช้แบบจำลอง (simulation) ทางคอมพิวเตอร์ที่ใช้ประสิทธิภาพการคำนวณสูงมาก

คณะนักวิจัยของ Stanford University ประเทศสหรัฐอเมริกาจึงร่วมมือกับบริษัทโซนี่ผู้ผลิตเกม Play station ซึ่งใช้เทคโนโลยีหน่วยประมวณผลกลางแบบ cell processor อันทรงประสิทธิภาพ ผลิตโปรแกรมที่ชื่อว่า Folding@Home ที่จะแจกให้กับผู้ที่เป็นเจ้าของเครื่อง play station 3 ได้มีส่วนร่วมในการทำวิจัยเพื่อศึกษาการทบของโมเลกุลโปรตีนในรูปแบบต่างๆ โดยข้อมูลที่เกิดขึ้นจากผู้เล่นแต่ละคนทั่วโลกจะถูกส่งกลับไปยังศูนย์วิจัยที่มหาวิทยาลัยดังกล่าวเพื่อรวบรวมสรุปผล

โปรแกรมนี้ได้แปลเป็นหลายภาษา เช่น Chinese, Dutch, French, German, Italian, Japanese, Korean, Persian, Polish, Portuguese, Russian, Spanish, Vietnamese น่าเสียดายที่ยังไม่มีข้อมูลว่าได้แปลเป็นภาษาไทยแล้ว ในขณะนี้มีเครื่องเล่นที่มีหน่วยประมวณผลกลางที่เข้าร่วมโครงการนี้ประมาณ 1,000,000 เครื่องทั่วโลก ทำให้งานวิจัยดังกล่าวมีความถูกต้องแม่นยำและมีความรวดเร็วในการประมวณผลเป็นอย่างมาก

คาดว่าโปรแกรมทำนายโครงสร้างโปรตีนดังกล่าวจะออกสู่ตลาดในปลายเดือนมีนาคมนี้ซึ่งจะทำให้ผู้เล่นเกมที่นอกจากจะได้รับความบันเทิงแล้วยังมีส่วนร่วมทำประโยชน์ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์การแพทย์เพื่อหาวิธีป้องกันและรักษาโรคร้ายในอนาคต ต้องคอยติดตามดูครับว่าผลการทดลองจะเป็นที่น่าพอใจหรือไม่อย่างไร

อ้างอิง
1. โครงการ Folding@Home, Stanford University http://folding.stanford.edu/
2. Red Herring the Business of Technology http://rh.blogtronix.net/Home/191

การสูดกลิ่นในขณะที่กำลังจดจำและได้รับกลิ่นอีกครั้งในขณะนอนหลับสามารถเพิ่มความจำได้

หัวข้องานวิจัยเรื่อง Odor Cues During Slow-Wave Sleep Prompt Declarative Memory Consolidation

ที่มา วารสาร SCIENCE, 9 MARCH 2007, VOL 315, p1426-1429

ช่วงเวลาที่เรานอนหลับนอกจากที่ร่างกายจะได้พักผ่อนแล้วยังมีประโยชน์ที่สำคัญมากอย่างหนึ่ง คือ การนอนจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเปลี่ยนความจำระยะสั้น (short-term memory) ให้เป็นความจำระยะยาว ( long-term memory) โดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่า memory consolidation ทฤษฏีเกี่ยวกับความจำส่วนหนึ่งเชื่อว่าความจำใหม่ที่เพิ่งถูกบันทึกไว้จะถูกกระตุ้นอีกครั้งในขณะที่เรานอนหลับเพื่อเปลี่ยนให้เป็นความจำที่เก็บไว้ในสมองได้ยาวนาน

โดยทั่วไปแล้วความจำแบ่งได้เป็น 2 ประเภทหลัก คือ
1. Declarative memory เป็นความจำที่เราสามารถใช้สติระลึกถึงข้อมูลเหล่านั้นได้ (conscious access)
Sematic memory ความจำเกี่ยวกับข้อเท็จจริงและความรู้ทั่วไป (world knowledge) เช่น วิชาการต่างๆ ความหมายของคำศัพท์ เนื้อหาวิชา เป็นต้น
Episodic memory ความจำเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในชีวิตของเราเอง อาจเรียกว่า autobiographical memory เช่น บรรยากาศงานเลี้ยงรุ่น วันรับน้องก้าวใหม่ นั่งเครื่องบินเป็นครั้งแรก เป็นต้น

2. Non-declarative memory เป็นความจำที่ตัวเราเองไม่รู้สึกตัว (non-conscious access) เช่น ขณะที่เรากระโดดตบลูกแบด สมองต้องจดจำกระบวนท่าต่างๆ มากมายตั้งแต่จับลูกอย่างไร ก้าวขาแบบไหน ออกแรงเท่าไหร่ ซึ่งเราไม่ได้ใส่ใจเลยว่าแต่ละอิริยาบถกว่าที่ลูกแบดจะถูกตบมันมีขั้นตอนการทำงานอะไรบ้าง (แบบภาพ slow motion ไงครับ)
Procedural memory ความจำที่เกี่ยวกับทักษะและการเคลื่อนไหว
Conditioned learning การเรียนรู้แบบมีเงื่อนไข คงจำได้นะครับที่มีการทดลองเกี่ยวกับการสั่นกระดิ่งให้เป็นเงื่อนไขว่าสุนัขจะได้รับอาหาร
Non-associative learning อันนี้เป็นการเรียนรู้แบบง่ายๆ มีชนิดย่อยๆ คือ habituation ลดการตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้น และ sensitization เพิ่มการตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้น

เนื่องจากข้อมูลการรับสัมผัส (ภาพ เสียง กลิ่น และอื่นๆ) ซึ่งจัดเป็น sensory inputs ทุกอย่างต้องถูกบันทึกในสมองในขั้นที่เรียกว่า sensory register จากนั้นจึงจะเข้าไปสู่ขั้นต่อไปคือ short-term memory และความแตกต่างที่สำคัญของการรับสัมผัสกลิ่นคือ เส้นประสาทนำส่งกลิ่นไม่ได้ไปถ่ายทอดให้เซลล์ประสาทในธารามัส (thalamus) เหมือนเส้นประสาทอื่นๆ หากแต่มันเกิดไซแนปส์ที่สมองระดับสูงกว่า เช่น ฮิปโปแคมปัส (hippocampus) ซึ่งมีส่วนในการปรับเปลี่ยนและควบคุมความจำแบบ declarative memory และในการทดลองนี้ใช้กลิ่นเป็นตัวชี้นำการกระตุ้นความจำในช่วงที่นอนหลับเนื่องจากไม่ได้รบกวนกระบวนการนอนโดยธรรมชาติดดยสังเกตจากคลื่นไฟฟ้าของสมองที่เหมือนการนอนตามปกติ ซึ่งแตกต่างจากการรับสัมผัสทางเสียงและการมองเห็นที่รบกวนการนอนหลับได้

วิธีการทดลอง
ให้ผู้ทดลองจำวัตถุในตำแหน่งต่างๆ กัน ซึ่งเรียกการทดลองนี้ว่า two-dimensional (2D) object location memory task แบ่งผู้ทดลองออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ คือ กลุ่มหนึ่งสูดดมกลิ่นกุหลาบด้วยในขณะที่กำลังเรียนรู้และจดจำข้อมูลตำแหน่งของวัตถุ และอีกกลุ่มไม่ได้รับกลิ่นกุหลาบแต่อย่างใด โดยทำการทดลองในช่วง หัวค่ำก่อนจะนอน
(21.30-22.30) จากนั้นผู้เข้าร่วมการทดลองจะเข้านอนในเวลาประมาณห้าทุ่ม

กลุ่มที่ 1 เป็นกลุ่มที่ได้กลิ่นกุหลาบตอนที่จำตำแหน่งภาพ เมื่อสังเกตเห็นคลื่นไฟฟ้าในขณะที่นอนหลับเริ่มเป็น slow wave sleep ก็ให้ดมกลิ่นกุหลาบอีกครั้ง
กลุ่มที่ 2 เป็นกลุ่มที่ไม่ได้ให้กลิ่นกุหลาบตอนที่เรียนรู้แต่มาให้ตอนที่เกิด slow wave sleep
กลุ่มที่ 3 เป็นกลุ่มทดลองได้รับกลิ่นอีกครั้งในช่วงท้ายของการนอนหลับที่เป็น Rapid Eye Movement (REM)
กลุ่มที่ 4 ได้รับกลิ่นกุหลาบตอนที่กำลังจดจำภาพและได้อีกครั้งในช่วงที่ยังตื่นตัวอยู่ก่อนที่จะเข้านอน

ตื่นตอนเช้าประมาณ 7.00-7.30 ก็ทำการทดสอบว่าจำตำแหน่งวัตถุได้มากน้อยเพีงใด

ผลการทดลอง
1. เฉพาะกลุ่มแรกที่ได้ดมกลิ่นกุหลาบระหว่างจดจำตำแหน่งภาพและระหว่างการนอนอีกครั้งในช่วงที่เรียกว่า slow wave sleep สามารถจดจำแน่งของวัตถุได้มากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ
2. เมื่อทำการทดลอง fMRI ประกอบกัน พบว่าสมองส่วนฮิปโปแคมปัสซีกซ้ายซึ่งเรียกว่า left anterior hippocampus และ left posterior hippocampus ถูกกระตุ้นในระหว่างที่ให้ดมกลิ่นกุกลาบในช่วง slow wave sleep
3. การดมกลิ่นไม่มีผลต่อความจำประเภท procedural memory เช่น ความจำที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว ทักษะการทำงาน หรือ เล่นดนตรีและกีฬา เป็นต้น เนื่องจากสมองส่วนที่ทำหน้าที่คือ striatum, cerebral cortex และ cerebellum และไม่พบว่าถูกกระตุ้นระหว่างการดมกลิ่น

สรุปผลการทดลอง
การให้กลิ่นกุหลาบ (สองครั้ง คือ ตอนที่เก็บข้อมูลเข้าสมอง กับตอนที่กระตุ้นสมองเพื่อเอาข้อมูลอันนั้นมาถ่ายโอน) เป็นตัวชี้นำกระบวนการรื้อฟื้นความจำในช่วนการนอนหลับในช่วง slow wave sleep ทำให้สมองเกิด memory consolidation สามารถเปลี่ยนความจำระยะสั้นให้เป็นความจำระยะยาวได้เพิ่มขึ้น และสมองส่วนที่ทำหน้าที่นี้คือฮิปโปแคมปัสเนื่องจากเป็นความจำประเภท declarative memory

โดยส่วนตัวผมคิดว่าการทดลองนี้เป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่นะครับ ทำอย่างไรจะทำให้คนเราจดจำได้ดีขึ้นนอกจากที่เราเรียนรู้ให้เชื่อมโยงสัมพันธ์กับความรู้เดิม ตั้งใจจริงในการเก็บความรู้อย่างเป็นระบะ รวมทั้งต้องอ่านหนังสือทบทวนตำราบ่อยๆ แล้ว ผลการทดลองนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้นที่ชี้ว่ากลิ่นมีส่วนกระตุ้นการโอนถ่ายความจำระยะสั้นจากฮิปโปแคมปัสไปเก็บไว้ในแหล่งเก็บความจำระยะยาวในสมองชั้นสูง เช่น neocortex ซึ่งอาจจะทำให้ aromatherapy มีบทบาทสำคัญต่องานวิจัยด้านการเรียนรู้และจดจำ และธุรกิจนี้อาจเฟื่องฟูในอนาคตมากยิ่งขึ้นก็เป็นได้ครับ

แต่อย่างไรก็ตามการทดลองนี้เป็นการศึกษาใน declarative memory สำหรับการเล่นกีฬา การเล่นดนตรี เหล่านี้เป็นทักษะที่เกิดจากการทำงานของ non-declarative memory ที่อาศัยกลไกและสมองส่วนอื่นๆที่ไม่ใช่ฮิปโปแคมปัส จึงไม่อาจนำผลสรุปนี้ไปเทียบเคียงได้

NEUROTECHNOLOGY RESEARCH, DEVELOPMENT, AND ENHANCEMENT

NEUROTECHNOLOGY RESEARCH, DEVELOPMENT, AND ENHANCEMENTRELEASE DATE: October 08, 2003PA NUMBER: PA-04-006

• Microfluidic systems for in-vivo spatial and temporal controlled delivery of neurotransmitters and other biomoleculeso
• Proteome analysis arrays, proteome data storage and analysis of proteome data from the nervous systemo
• Genetic approaches to study structure or function of neural circuits in animal modelso
• Biosensors that would be selectively activated by neurochemicals, such as particular neurotransmitters or pharmacological compoundso
• Delivery systems for exogenous agents such as drugs, gene transfer vectors, and cells
• Non-invasive methods for in-vivo tracking of implanted cellso
• Tools for real-time analysis of neurophysiological eventso
• Tools for data mining for genetic discovery and functional insights into genomics and proteomics of the nervous systemo
• Nanocrystals or quantum dots covalently bonded to neural receptor ligands
• Probes of brain gene expression that can be imaged non-invasively (e.g., with magnetic resonance or near infrared optical imaging)o
• Genetic approaches to manipulate or monitor synaptic activity
• Microelectromechanical system (MEMS) devices used for monitoring neuron function in slice and culture preparations
• Amplifiers that are small and light enough to be worn by mice for recording neural activity from many neurons
• Tools, technologies and algorithms for neuroprosthesis development
• Tools to enhance visualization of specific brain markers
• New methods to study neural connectivity in living or post mortem brain, especially human brain
• Improved electrodes, microcomputer interfaces, and microcircuitry for chronic implantation, monitoring of neural activity, and promoting efferent function
• Dynamic monitors of intracranial pressure and cerebral spinal fluid composition (particularly important in following disease progression or recovery from brain injury)
• Devices for non-invasive diagnosis and precise identification of pathogens involved in central and peripheral neural infectious diseases
• Tools for relatively non-invasive ways to assess damage and monitor function in regions of injured or diseased brain tissue
• Non-invasive optical imaging instruments
• Technologies for detection, intervention, and prevention of acute, adverse neurological events
• Tools for early-warning detection of imminent seizure activity; application of targeted treatment to abort seizures
• Technologies to facilitate high-throughput analysis of behavior
• Tools for therapeutic electrical stimulation for rehabilitation following stroke, trauma or other events or disorders that disrupt normal function of the nervous system
• Telemetry devices small and light enough to be worn by mice for transmitting data (e.g., electrophysiological data) during behavior
• Software to translate neuroimaging data from one data format into anothero Algorithms that use shape analysis approaches to understand human neuroimaging data
• Computational approaches to analyzing video data (like those used in behavioral research)
• Computational approaches and improved paradigms for analysis of kinematic data

ครบรอบสิบปีแห่งการโคลนนิ่งแกะดอลลี่

หัวข้อข่าว Cloning special: Dolly: a decade on
ที่มา News @ Nature.com

เมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2540 ศาสตราจารย์ Ian Wilmut แห่งสถาบันวิจัย Roslin Institute ที่ตั้งอยู่ใกล้ตัวเมือง Edinburgh ประเทศสก๊อตแลนด์ และคณะผู้วิจัยร่วมที่ PPL Therapeutics ได้ประกาศว่าสามารถโคลนลูกแกะ (lamb) ที่พวกเขาตั้งชื่อว่า ดอลลี่ (Dolly) ตอนนั้นคนทั้งโลกตื่นเต้นกับข่าวความสำเร็จของวิทยาการแขนงใหม่เพราะข่าวนี้อยู่หน้าแรกของหนังสือพิมพิ์ทั่วโลก และหลังจากนั้นก็ทำให้เกิดปัญหาข้อโต้แย้งทางจริยธรรมในการวิจัยเป็นระยะๆ จนกระทั้งทุกวันนี้แม้จะซาลงไปบ้างเพราะมีเรื่องเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (embryonic stem cell) มาเป็นพระเอกแทน แต่อย่างไรก็ตามหัวข้อวิจัยสองสาขานี้คือ การโคลนนิ่งและเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนนั้นไม่ได้เหมือนกันเลยทีเดียว

ถ้าหากเราย้อนไปรำลึกประวัติศาสตร์การโคลนนิ่งสิ่งมีชีวิตพบว่ามีลำดับความสำเร็จสรุปได้ดังนี้ (ภาพประกอบจาก Nature.com: http://www.nature.com/news/2007/070219/fig_tab/445800a_F1.html )

1. ค.ศ. 1952
นักวิจัยจากประเทศสหรัฐอเมริกาและเยอรมันนีสามารถโคลนกบ Rana pipiens ได้สำเร็จ

2. ค.ศ. 1984
นักวิจัยชาวจีนโคลนปลา Carassius carassius

3. ค.ศ. 1996
ศาสตราจารย์ Ian Wilmut และคณะ โคลนลูกแกะสองตัว ชื่อ Megan และ Morag เป็นครั้งแรก ซึ่งถือเป็นประวัติศาสตร์งานวิจัยที่สำคัญมาก

4. ค.ศ. 1997
ศาตราจารย์ Ian Wilmut คนเดิมประกาศว่าโคลนนิ่งแกะดอลลี่ได้สำเร็จ ครั้งนี้ดังกว่า (อาจเป็นเพราะหนังสือพิมพ์ไม่สนใจงานครั้งแรกกระมังครับ) และเป็นที่มาของข้อโต้แย้งทางจริยธรรมครั้งใหญ่

5. ค.ศ. 1998
-นักวิจัยที่อเมริกาสามารถโคลนหนูถีบจักร (mice) ได้สำเร็จ
-นักวิจัยญี่ปุ่นโคลนลูกวัวสามตัวได้สำเร็จ
-นักวิจัยที่ประเทศนิวซีแลนด์โคลนวัวสายพันธุ์ที่ใกล้สูญพันธุ์ที่ชื่อ Bos guarus ได้สำเร็จ

6. ค.ศ. 2000
นักวิจัยที่ประเทศสก๊อตแลนด์โคลนหมูได้สำเร็จ โดยตั้งความหวังไว้ว่าจะใช้เป็นแหล่งผลิตอวัยวะให้มนุษย์ได้ใช้!

7. ค.ศ. 2002
ลูกแมวที่ชื่อเล่น cc ที่มาจากชื่อจริงคือ copycat (Felis domesticus) ถูกโคลนขึ้นมาสำเร็จ แต่หน้าตาไม่เหมือนแม่เลยทีเดียว

8. ค.ศ. 2003

-นักวิจัยประเทศอิตาลีโคลนม้าได้สำเร็จเป็นครั้งแรกซึ่งลูกม้าตัวนี้เกิดจากนำเซลล์ผิวหนังของม้ามาโคลนนิ่ง

-นักวิจัยประเทศฝรั่งเศสและประเทศจีนสามารถโคลนหนูขาว (rat) Rattun norvegicus ได้สำเร็จ

9. ค.ศ. 2004
ศาสตราจารย์ Hwang ที่มหาวิทยาลัย Seoul Nationnal University ประเทศเกาหลีใต้ ประกาศว่าสามารถโคลนนิ่งเซลล์ตัวอ่อนของมนุษย์ได้ ถึงแม้ว่าต่อมาจะถูกจับเท็จว่าเขาบิดเบือนข้อมูลการวิจัย แต่ความสำเร็จในวิธีการใช้ครั้งนั้นก็เป็นแนวทางให้ห้องปฏิบัติการหลายแห่งใช้ศึกษาอยู่ในปัจจุบัน

10. ค.ศ. 2005
ศาสตราจารย์ Hwang คนเดิมประกาศว่าสุนัขที่ชื่อ Snuppy เป็นผลงานการโคลนนิ่งของกลุ่มวิจัยพวกเขาเอง ถึงแม้ว่างานวิจัยก่อนหน้านี้จะเป็นของเก๊ แต่สุนัขตัวนี้ได้รับการยืนยันว่าเป็นผลงานที่เกิดขึ้นจริงแน่นอน

ขอขอบคุณ

1. News @ Nature.com
http://www.nature.com/news/2007/070219/full/445800a.html

เซลล์ต้นกำเนิดเพื่อการรักษาเนื้องอกสมอง "neuroblastoma"

หัวข้องานวิจัย Tumor-Targeted Enzyme/Prodrug Therapy Mediates Long-term Disease-Free Survival of Mice Bearing Disseminated Neuroblastoma

ที่มา วารสาร Cancer Research 67, 22-25, January 1, 2007. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-06-3607


โดยทั่วไปแล้ว Neural stem cells (NSC), neural progenitor cells (NPC), และ mesenchymal stem cells สามารถเคลื่อนตัวไปยังบริเวณที่เกิดพยาธิสภาพ เช่น เนื้องอก (tumors) ในสิ่งมีชีวิตได้ และปัจจุบันนี้มีแนวทางการวิจัยแบบใหม่ที่ใช้เซลล์ต้นกำเนิดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการนำส่งยาที่เรียกว่า neural stem/progenitor cell–directed enzyme prodrug therapy (NDEPT)

งานวิจัยนี้ศึกษาในเซลล์ต้นกำเนิดที่มีคุณสมบัติเป็นทั้ง NSC และ NPC คือ HB1.F3.C1 cells ซึ่งเป็น clonal cell line ที่ได้มาจาก human fetal telencephalon cells เพื่อใช้เป็นพาหนะขนส่งสารพันธุกรรมที่เรียกว่า therapeutic cDNAs ของเอนไซม์ rabbit carboxylesterase (rCE)

หลักแนวคิดพื้นฐาน


1. rCE เป็นเอนไซม์ที่เปลี่ยน prodrug CPT-11 ให้เป็น SN-38 โดยเอนไซม์ของกระต่ายนี้ออกฤทธิ์ได้ดีกว่าของคนเรา

2. prodrug CPT-11 จะถูกเปลี่ยนเป็นยาในรูปออกฤทธิ์คือ SN-38 ที่บริเวณเนื้องอกโดยตรง เนื่องจากเซลล์ต้นกำเนิดที่มีเอนไซม์นี้เดินทางไปยังเนื้อร้าย

3. การทดลองนี้ใช้หนู mice ที่เป็นเนื้องอกชนิด neuroblastoma

ผลการทดลอง

1. หนูกลุ่มควบคุมไม่รอด (ตาย)

2. หนูจำนวน 30% ในกลุ่มที่ได้รับเฉพาะยา CPT-11 สามารถมีชีวิตรอดได้

3. หนูจำนวน 90% ในกลุ่มที่ได้รับ rCE-expressing HB1.F3.C1 cells และยา CPT-11 รอดชีวิตอยู่ได้นานอย่างน้อย 1 year โดยไม่สามารถตรวจหาเนื้อร้ายได้

ขอขอบคุณ

1. Journal of Cancer Research

http://cancerres.aacrjournals.org/cgi/content/full/67/1/22

2. American Association for Cancer Research

ความสัมพันธ์ระหว่างสุขภาพของช่องปากกับสุขภาพของหัวใจ

บทความเรื่อง Possible link between oral health and heart health

ที่มา Harvard Heart Letter

ช่องปากซึ่งหมายรวมถึงฟัน เหงือก และเนื่อเยื่อที่เกี่ยวข้องเป็นที่อยู่อาศัยของเชื้อแบคทีเรียนหลายพันล้านตัว แน่นอนที่สุดแบคทีเรียเหล่านี้มันมีผลต่อทันตอนามัย แล้วมันมีผลต่อหังใจและหลอดเลือดหรือไม่อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ที่นี่กำลังตั้งข้อสงสัยและทำวิจัยอย่างเร่งเรีบเพื่อหาคำตอบนี้ โดยพวกเขาตั้งข้อสังเกตว่า

1. เมื่อเกิดปัญหาโรคปริทันต์ (periodentitis) ซึ่งเนื้อเยื่อและกระดูกที่ค้ำจุนตัวฟันเกิดการกัดกร่อน การเคี้ยวและแปรงฟันทำให้แบคทีเรียนเลื่อนตัวเข้าไปยังกระแสเลือดได้ ที่สำคัญแบคทีเรียหลายชนิดที่ทำให้เกิดปัญหานี้ก็พบที่แผ่น atherosclerotic plaque ในเส้นเลือดแดงของหัวใจและอีกหลายแห่ง แผ่น plaque นี้ก็นำไปสู่การเกิดปัญหาหัวใจวาย (heart attack) ได้ในที่สุด

2. แบคทีเรียในช่องปากสามารถทำลายหลอดเลือดหรืออาจทำให้เลือดแข็งตัวได้ โดยแบคทีเรียเหล่านี้สามารถหลั่งสารพิษต่างๆ ออก ซึ่งสารพิษนี้คล้ายคลึงกับโปรตีนที่ผนังหลอดเลือดหรือโปรตีนในกระแสเลือด ดังนั้นถ้าระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเราตอบสนองต่อสารพิษนี้ก็น่าจะเกิดการทำลายโปรตีนที่ผนังหลอดเลือดและอาจทำให้เลือดแข็งตัวได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังอาจเป็นไปได้ว่าการอักเสบที่เกิดขึ้นที่ช่องปากอาจทำให้ร่างกายส่วนอื่นๆ เกิดการอักเสบตามไปด้วยรวมทั้งหลอดเลือดแดงซึ่งเป็นสาเหตุนำไปสู่ปัญหาหัวใจวายและปัญหาหลอดเลือดตีบตันหรือแตก (storke)

ขอขอบคุณ

1. Harvard Heart Letter

http://www.health.harvard.edu/newsletters/Harvard_Heart_Letter.htm#In_the_current_issue

บทบาทของโปรตีนใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคอัลไซเมอร์

หัวข้องานวิจัยเรื่อง The neuronal sortilin-related receptor SORL1 is genetically associated with Alzheimer disease

ที่มา วารสาร Nature Genetics - 39, 168 - 177 (2007) Published online: 14 January 2007; doi:10.1038/ng1943

วงจรการขนส่งโปรตีน amyloid precursor protein (APP) จากเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทโดยผ่านวิถี endocytic pathways มีบทบาทในกระบวนการสร้าง amyloid peptide ที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer disease) โดยทั่วไปแล้วการสะสมพอกพูนโปรตีนพิษที่ชื่อ Amyloid beta peptide ที่ทำให้เกิดโรคนี้เกี่ยวข้องกับยีนหลายกลุ่ม เช่น APP2, presenilin 1 (PSEN1), presenilin 2 (PSEN2) และ apolipoprotein E (APOE)

นักวิจัยกลุ่มนี้ค้นพบความรู้ใหม่ว่าว่าถ้ายีนของตัวรับที่ชื่อ SORL1 neuronal sorting receptor เกิดการกลายพันธุ์ (mutation) ก็จะมีผลเกี่ยวข้องกับการเกิดโปรตีนพิษนี้เช่นกันซึ่งทำให้เกิดโรคนี้ประเภทที่เรียกว่า late-onset Alzheimer disease (อีกประเภทคือ early-onset Alzhimer's disease)

ภาพประกอบจาก ScienceDaily http://www.sciencedaily.com/releases/2007/01/070114184533.htm

สรุปกลไกที่สำคัญได้ดังนี้

1. SORL1 จับกับโปรตีน APP holoprotein และ VPS35

2. SORL1 ทำหน้าที่เป็น sorting receptor สำหรับ APP holoprotein เพื่อกำหนดเส้นทางเดินของมันว่าจะไปวิถีไหน

3. ถ้ามี SORL1 โปรตีน APP holoprotein จะถูกขนส่งกลับในรูป retromer ซึ่งเป็นวิถีที่เป็นมิตรกับเซลล์ประสาท ไม่เกิด amyloid beta peptide

4. แต่ถ้า SORL1 ไม่มี ก็จะทำให้ APP holoprotein ไม่มาทางวิถี retromer recycling pathway แต่กลับไปอีกวิถีคือ beta-secretase cleavage pathway ซึ่งเพิ่มการผลิตโปรตีน APPs จากนั้นก็จะถูกเอนไซม์ที่ชื่อ gamma-secretase เปลี่ยนให้เป็น Amyloid beta peptide ในที่สุด ซึ่งเปปไทด์ชนิดนี้เป็นผู้ร้ายสำคัญในการเกิดโรคอัลไซเมอร์

ขอขอบคุณ

1. Nature Genetics - 39, 168 - 177 (2007)
Published online: 14 January 2007
http://www.nature.com/ng/journal/v39/n2/full/ng1943.html#f1

2. The NewScientist
How brain protein turns toxic in Alzheimer's disease
http://www.newscientist.com/channel/being-human/brain/mg19325875.500-how-brain-protein-turns-toxic-in-alzheimers-disease.html

เซลล์ต้นกำเนิดรักษาโรคหัวใจล้มเหลว

หัวข้อข่าว Thai hospitals offer ailing stem-cell treatment

ที่มา หนังสือพิมพ์ The Washington Times

คนไข้ที่ชื่อนาย Douglas Rice วัย 61 ปี จากรัฐ Washington state ของประเทศสหรัฐอเมริกา ที่เป็นโรคหัวใจล้มเหลว (congestive heart failure) หมอที่นั่นแจ้งเขาว่าเขาอาจมีชีวิตได้ไม่นาน และเขาต้องรับการผ่าตัดเพื่อปลูกถ่ายหัวใจเที่ยม (artificial heart) แต่เขาปฏิเสธการรักษาด้วยวิธีนั้นและกอปรทั้งได้ยินข่าวว่าที่เมืองไทยมีการรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดจึงตัดสินใจมารักษาที่ รพ. เจ้าพระยา โดยเสียค่าใช้จ่ายเป็นเงิน $30,000

ปล. รพ. แห่งนี้ร่วมมือกับบริษัทเซลล์ต้นกำเนิดสัญชาติอิสราเอลชื่อดังที่เมืองไทย คือ บริษัท เธราวีเท จำกัด( www.theravitae.com)

ข้อความนี้ตัดเอามาจากเนื้อหาในเว็บไซต์ของโรงพยาบายเจ้าพระยา "วิธีการคือเจาะเลือดจากผู้ป่วยแล้วนำมาคัดแยกเซลล์ต้นกำเนิดจากเซลล์อื่นๆในกระแสโลหิต จากนั้นนำไปเพาะเลี้ยงเพื่อเพิ่มจำนวนในห้องปฏิบัติการที่ได้มาตรฐาน หนึ่งสัปดาห์ต่อมาเราจะได้เซลล์ต้นกำเนิดจำนวนมากสำหรับการสร้างผนังหลอดเลือด หรือ endothelial progenitor cells (EPC's) เซลล์เหล่านี้จะถูกฉีดกลับคืนไปยังผู้ป่วยคนเดิมผ่านทางหลอดเลือดหัวใจ เซลล์ EPC's ที่ถูกฉีดกลับไปนี้จะเคลื่อนตัวออกนอกหลอดเลือดเข้าสู่กล้ามเนื้อหัวใจบริเวณที่มีการขาดเลือด มันจะกระตุ้นให้เกิดการสร้างหลอดเลือดใหม่ขึ้นมาเพื่อให้เลือดสามารถไหลเวียนเข้ามายังกล้ามเนื้อหัวใจบริเวณนั้นได้มากขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นเซลล์ EPC's ส่วนหนึ่งยังสามารถเปลี่ยนโครงสร้างกลายเป็นกล้ามเนื้อหัวใจได้ด้วย โดยมันจะหลอมรวมตัวเข้ากับกล้ามเนื้อหัวใจและหลั่งสาร cytokines ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นสื่อสัญญาณให้โมเลกุลและเซลล์อื่นๆในร่างกายเข้ามาช่วยฟื้นคืนสภาพกล้ามเนื้อหัวใจให้กลับมาทำงานได้ดีขึ้นกว่าเดิม เราจะเริ่มเห็นการเปลี่ยนแปลงทางคลินิกที่ดีขึ้นได้หลังจากหนึ่งเดือนไปแล้ว และเห็นได้ชัดเจนเต็มที่เมื่อ 3-6 เดือนต่อมา"

ขอขอบคุณ

1. The Washington Times

http://washingtontimes.com/world/20070218-103954-4696r.htm

2. รพ. เจ้าพระยา

http://www.chaophya.com/TH/dis_forum_health/MoreDetail_Journal.php?id=1&center_id=1

กลไกการติดเชื้อ HIV ในขั้นเริ่มต้นของเซลล์ในเนื้อเยื่อช่องคลอด

งานวิจัยเรื่อง Initial Events in Establishing Vaginal Entry and Infection by Human Immunodeficiency Virus Type-1

คณะผู้วิจัย University of Washington School of Medicine, Seattle, WA 98195, USA

ตีพิมพิ์ใน Immunity, In Press, Corrected Proof, Available online 15 February 2007,

การติดเชื้อ HIV ที่ทำให้เกิดโรคเอดส์นั้น ช่องทางหนึ่งที่เป็นประตูเปิดรับเชื้อไวรัสนี้คือ เยื่อผิวหนังที่ช่องคลอดของผู้หญิง ที่เรียกว่า vaginal mucosa ทำให้นักวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้ทำการทดลองโดยสร้างแบบจำลองการติดเชื้อคือ ex vivo human organ culture system โดยเก็บเนื้อเยื่อผิวหนังส่วนนั้นมาจากผู้หญิงที่ได้รับการผ่าตัดช่องคลอดที่โรงพยาบาลแห่งนี้

จากการทดลองพบว่า

1. เชื้อ HIV สามารถเข้าไปอยู่ในเซลล์ที่ชื่อ Langerhans และ CD4+ T cells

2. สำหรับ CD4+ T cells นั้น เชื่อ HIV จับกับตัวรับที่มีชื่อว่า CD4 และ CCR5 ด้วยกระบวนการ receptor-mediated direct fusion

3. แต่ HIV-1 เข้าไปใน Langerhans cells ได้โดยกระบวนการ endocytosis ผ่านการจับกับตัวรับหลายชนิด เช่น CD4 และ CCR5 รวมทั้ง Langerin receptor และตัวเชื้อ HIV ในระยะที่เรียกว่า virions ก็สามารถอาศัยอยู่ในไซโตพลาสซึมได้เป็นเวลาหลายวัน

งานวิจัยนี้ได้แสดงกลไกขั้นแรกเริ่มของการติดเชื้อ HIV ที่เยื่อบุช่องคลอดของผู้หญิง (mucosal HIV infection) ซึ่งเป็นการติดเชื้อแบบเฉพาะที่ (local transmission) ซึ่งต่างจากการติดเชื้อที่เกิดจากการถ่ายเลือดที่เรียกว่า systemic transmission เนื่องจากที่ผ่านมามีความพยายามทดลองวิจัยใช้ครีมที่มียาฆ่าเชื้อที่เรียกว่า microbicides เพื่อหวังฆ่าเจ้าเชื้อ HIV นี้ แต่เมื่อนำผลิตภัณฑ์เหล่านี้มาทดสอบในระดับคลินิกก็ล้มเหลว เช่น ครีมยี่ห้อ Savvy เป็นต้น

ดังนั้นหากสามารถออกแบบโมเลกุลยาหรือวัคซีนที่ยับยั้งการจู่โจมของไวรัสเอดส์ผ่านกลไกเหล่านี้ได้ ก็จะเป็นการป้องกันการติดเชื้อ HIV ในผู้หญิงจากการมีเพศสัมพันธ์ได้



ภาพประกอบจาก
คณะเภสัชศาสตร์ University of Maryland, USA http://www.pharmacy.umaryland.edu/courses/PHAR531/lectures_old/hiv_1.htm


ขอขอบคุณ
1. Nature News
http://www.nature.com/news/2007/070212/full/070212-10.html
2. Journal of Immunity

ยาดมสลบเหนี่ยวนำให้เซลล์ประสาทตายและสะสมโปรตีนอะไมลอยเบต้า

The Inhalation Anesthetic Isoflurane Induces a Vicious Cycle of Apoptosis and Amyloid ß-Protein Accumulation
The Journal of Neuroscience, February 7, 2007, 27(6):1247-1254

ผู้ป่วยที่ต้องผ่าตัดจำเป็นต้องได้มีการวางยาสลบ ซึ่งเมื่อผ่าตัดเรียบร้อยแล้วอาการที่อาจตามมาได้คือ ความผิดปกติเกี่ยวกับความจำ ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่า ยาสลบมีส่วนเกี่ยวข้องกับปัญหาดังกล่าวนี้หรือไม่ รวมทั้งมันทำให้เซลล์ประสาททำงานผิดปกติได้อย่างไร

นักวิจัยได้ทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างยาดมสลบที่ชื่อ isoflurane กับการเหนี่ยวนำให้เซลล์ประสาทเกิดการตายแบบ apoptosis และมีการสะสมของโปรตีนอะไมลอยเบต้า (amyloid ß-protein) ที่เป็นสาเหตุของโรคอัลไซเมอร์ โดยทดสอบในเซลล์เพาะเลี้ยงที่ชื่อ human H4 neuroglioma cells

จากการทดลองพวกเขาพบว่า
1. ยานี้กระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ caspase-3 ที่อยู่ในวิถีการตายของเซลล์แบบ apoptosis
2. Aß ยังตอกย้ำเหนี่ยวนำให้ ข้อที่ 1. เกิดได้มากขึ้นอีก
3. เมื่อเซลล์เกิดการตายก็จะเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ ß-site amyloid ß precursor protein (APP)-cleaving enzyme (BACE) และ gamma-secretase ทำให้สร้าง Aß เพิ่มขึ้น
4. ยานี้ทำให้ Aß เกาะกันตกตะกอนมากขึ้นที่เรียกว่า neuritic plague
5. กลุ่มของ Aß ก็เหนี่ยวนำให้เซลล์ประสาทตายแบบ apoptosis อีก เกิดเป็นวงจรอุบาทว์ทำให้เซลล์ประสาทตายเรื่อยๆ ในที่สุด




ภาพประกอบจาก University of California, San Francisco
http://www.gladstone.ucsf.edu/gladstone/site/publicaffairs/section.php?id=1323

ต่อไปคงต้องมีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมครับว่า ผลที่เกิดขึ้นในเซลล์เพาะเลี้ยงนี้จะเหมือนกับที่เกิดขึ้นในคนเราหรือไม่ จะสามารถอธิบายอาการความจำเสื่อมหลังจากดมยาสลบก่อนการผ่าตัดได้เพียงใด ต้องติดตามงานวิจัยอย่างใกล้ชิดครับ

ขอขอบคุณ
1. Nature News
2. Journal of Neuroscience