ไมโตคอนเดรีย อวัยวะมหัศจรรย์แห่งชีวิต ตอนที่ 1


The Stress-Mitochondria Link and Why your mitochondrial health is the secret key to energy and longevity
โดย : Dr. Martin Picard (สัมภาษณ์โดย Ari Whitten เมื่อวันที่ 24 ส.ค.2562)
แหล่งข้อมูล
https://podcasts.apple.com/th/podcast/the-energy-blueprint-podcast/id1226660198?i=1000447673764

 

กดเพื่อเข้าฟังไฟล์เสียง (สมาชิกเท่านั้น)

กดเพื่อสมัครสมาชิก

พี่ปุ๋ม สนใจอวัยวะเล็กๆภายในเซลล์ ที่เรียกกันว่า ไมโตคอนเดรีย เป็นอย่างยิ่ง ในฐานะที่มันเป็นอวัยวะที่สร้างความมหัศจรรย์ให้ชีวิต และแสวงหาความรู้เรื่องนี้เพื่อมาเขียนโพสต์อย่างต่อเนื่อง ได้มีโอกาสรู้จักปรมาจารย์ผู้เชี่ยวชาญในเรื่องไมโตคอนเดรียหลายท่าน ได้อ่านหนังสือ บทความ และฟัง podcast ของเขาเหล่านั้น ซึ่งหนึ่งในนั้นก็คือ Dr.Martin Picard

Dr.Martin Picard PhD.

เป็นนักวิจัยอยู่แผนก Behavioral Medicine in Psychiatry and Neurology ที่ Columbia University เขาจบ PhD. ด้าน Mitochondrial Biology and Epigenomic Medicine ในปี ค.ศ.2012 และไปทำ Post Doctoral Fellowship กับ Prof.Doug Wallace ปรมาจารย์นักวิจัยทางด้านไมโตคอนเดรียระดับโลก จนในปีค.ศ. 2015 เขาได้เข้าทำงานเป็นนักวิจัยที่ Columbia University และก่อตั้ง Mitochondrial Signaling Laboratory

Dr.Martin Picard กำลังตรวจสอบกลไกการทำงานระหว่างจิตใจกับไมโตคอนเดรีย บนหลักการพิเศษที่ว่าเบื้องหลังการตอบสนองของไมโตคอนเดรียต่อความเครียดประเภทต่างๆนั้นเป็นพื้นฐานของการรักษาสุขภาพ

สุขภาพของไมโตคอนเดรีย มีอิทธิพลต่อกระบวนการทำงานทางสรีระวิทยา ความแก่ชรา การต่อต้านโรค การฟื้นตัวจากโรค และอีกหลายแง่มุมต่อสุขภาพ ที่สำคัญคือการรักษาระดับพลังงานในร่างกาย

1. การศึกษาที่เรียกว่า Mitochondrial Psychobiology คืออะไร

Mitochondria Psychobiology คือการศึกษาวิทยาศาสตร์ระหว่างอิทธิพลของจิตใจที่มีต่อไมโตคอนเดรีย คล้ายๆกับเวลาที่เราพูดว่าจิตกระทบกาย แต่ในศาสตร์นี้เราเจาะลึก”กาย” ลงไปถึงระดับไมโตคอนเดรีย เพราะว่าส่วนหนึ่งไมโตคอนเดรียมีความสำคัญในฐานะเป็นแหล่งสร้างพลังงาน เราหายใจและกินอาหารก็เพื่อให้วัตถุดิบในการสร้างพลังงานต่อไมโตคอนเดรีย

เราจึงอยากศึกษาว่า จิตใจ(ความเครียดประเภทต่างๆ) มีปฏิกิริยาต่อไมโตคอนเดรียอย่างไร และหวังว่า มันจะทำให้เราเข้าใจมากขึ้นว่า มนุษย์มีประสบการณ์ชีวิตบนโลกตลอดอายุขัย โดยยังดำรงสุขภาพให้แข็งแรงได้เป็นส่วนใหญ่ และมีเจ็บป่วยบ้างเป็นบางครั้ง ได้อย่างไร

2. บทบาทของ ไมโตคอนเดรีย ในร่างกาย

ชุมชนนักวิทยาศาสตร์ มีมุมมองต่อไมโตคอนเดรียเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในตลอด 20 ปีที่ผ่านมา

Dr.Martin กล่าวว่า การเปลี่ยนผ่านมุมมองเกี่ยวกับความเข้าใจบทบาทของไมโตคอนเดรียกำลังเกิดขึ้น เรามาทำความเข้าใจกับทฤษฎีการกำเนิดไมโตคอนเดรียกัน

เมื่อ 1,500 ล้านปีที่แล้ว วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลก เริ่มจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว คือแบคทีเรีย ซึ่งมีหลากหลายชนิด บางชนิดใช้ออกซิเจนในการสร้างพลังงาน และบางชนิดก็ไม่ใช้ออกซิเจนในการสร้างพลังงาน เช่นยีสต์ที่ใช้การหมัก (Fermentation) เป็นวิธีสร้างพลังงาน

แต่ในเวลาต่อมา แบคทีเรียที่มีขนาดใหญ่ ก็กลืนกินแบคทีเรียขนาดเล็กที่มีวิธีสร้างพลังงานด้วยออกซิเจนเข้าไป แทนที่แบคทีเรียที่มีขนาดเล็กนั้น จะถูกย่อยและใช้เป็นอาหารให้แบคทีเรียขนาดใหญ่ที่กินมันเข้าไป ปรากฏว่าแบคทีเรียขนาดเล็ก สามารถจัดการให้ตัวเองรอด และเกาะติดอยู่ภายในแบคทีเรียขนาดใหญ่ได้

นำไปสู่ทฤษฎีกำเนิดไมโตคอนเดรีย ที่เชื่อว่ามีวิวัฒนาการของจุดกำเนิดมาจากแบคทีเรียเซลล์เดียวที่สร้างพลังงานด้วยการใช้ออกซิเจน ซึ่งถูกแบคทีเรียขนาดใหญ่กลืนกิน หลังจากนั้นแบคทีเรียขนาดใหญ่ที่มีแบคทีเรียขนาดเล็กกว่าติดอยู่ภายใน ก็มีวิวัฒนาการมาเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ นักวิทยาศาสตร์เรียกกระบวนการนี้ว่า Endosymbiosis

Endosymbiosis คือกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ด้วยกัน โดยสิ่งมีชีวิตหนึ่งอาศัยอยู่ภายในอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ดังนั้นการที่แบคทีเรียขนาดใหญ่ซึ่งมีแบคทีเรียขนาดเล็กที่สร้างพลังงานด้วยออกซิเจนได้อาศัยอยู่ภายในมัน จึงถือเป็น ทฤษฎีการก่อกำเนิดไมโตคอนเดรีย (Endosymbiotic Origin of Mitochondria) และเป็นชิ้นส่วนสำคัญในวิวัฒนาการของการสร้างสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนอย่างเช่นมนุษย์ ให้เป็นไปได้

ไมโตคอนเดรีย และโครงสร้างภายในเซลล์

ไมโตคอนเดรีย

การค้นพบ ไมโตคอนเดรีย

ไมโตคอนเดรียภายในเซลล์ถูกค้นพบในราว ค.ศ. 1890 ผ่านการสังเกตุเห็นภายใต้กล้องจุลทรรศน์ นักวิทยาศาสตร์พบว่าไมโตคอนเดรียเคลื่อนไหวและเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ รูปร่างสามัญของไมโตคอนเดรียที่เราเคยเห็นกันคือ คล้ายเมล็ดถั่ว

ไมโตคอนเดรียมีผนัง 2 ชั้นคือ ผนังด้านนอกและผนังด้านใน (รูปที่ 1) ไมโตคอนเดรียมี DNA รูปทรงกลมเฉพาะเป็นของตัวเอง คล้าย DNA ของแบคทีเรีย

ในช่วง 30 ปี คือระหว่างค.ศ. 1940 ถึง 1970 นักวิทยาศาสตร์มุ่งความสนใจเป็นอย่างมาก ไปที่หน้าที่ของไมโตคอนเดรียในการสร้างพลังงาน จนทำให้ Prof.Peter D. Mitchell นักชีวเคมีชาวอังกฤษ ได้รับรางวัลโนเบล สาขาเคมี ในปี ค.ศ.1978 จากการค้นพบกระบวนการสร้างพลังงาน (ATP) โดยการเปลี่ยนอาหารและออกซิเจนให้เป็นความต่างศักย์ของพลังงานที่ผนังไมโตคอนเดรีย (membrane potential) เพื่อนำไปสร้างโมเลกุลพลังงานชื่อ Adenosine Triphosphate (ATP)

ATP คืออะไร?

ATP คือกระแสพลังงานของเซลล์ ในมุมมองของ Dr. Martin การเปรียบเปรยไมโตคอนเดรียเหมือนแบตเตอรี่นั้นไม่ดีนัก เพราะ ไมโตคอนเดรีย เป็นมากกว่าโรงงานสร้างพลังงาน มันไม่ใช่กลไกแบบเครื่องจักรกลในโรงงาน แต่ไมโตคอนเดรียมีชีวิตที่มีลักษณะเป็นชุมชนที่ซับซ้อนและมีปฏิสัมพันธ์ต่อกันตลอดเวลามันสามารถหลอมรวมกัน (Fusion) และแยกออกจากกัน (Fission)

ไมโตคอนเดรีย ยิ่งใหญ่กว่าที่เราเคยเข้าใจ

ไมโตคอนเดรียขนาดเล็กสองชิ้น สามารถหลอมรวมกันกลายเป็นไมโตคอนเดรียที่ยาวขึ้นได้ ในขณะเดียวกันไมโตคอนเดรียที่มีลักษณะเป็นท่อยาว ก็สามารถแตกออกเป็นท่อสั้นๆได้หลายชิ้น

ไมโตคอนเดรียที่เกิดจากการหลอมรวมหรือการแตกออกนั้น ทำหน้าที่ต่างกัน รูปร่างที่เรามองเห็นผ่านกล้องจุลทรรศน์ บ่งบอกถึงหน้าที่ที่ต่างกันของมัน นักวิทยาศาสตร์เริ่มรับรู้ว่า ไมโตคอนเดรียยิ่งใหญ่กว่าที่เราเคยเข้าใจ มันเคลื่อนไหวได้ มันผลิตพลังงานได้ และ มันส่งสัญญาณได้ (คุณ สมบัติข้อนี้สำคัญมาก)

Dr.Martin กล่าวว่า การเปลี่ยนผ่านความเข้าใจที่มีต่อไมโตคอนเดรีย จากช่วงปีค.ศ. 1940 ถึง 1970 ก็คือ นักวิทยาศาสตร์เริ่มพบว่า ไมโตคอนเดรียสามารถตอบสนองต่อฮอร์โมนหลายชนิด ต่อโมเลกุลส่งสัญญาณทางเมตาบอลิสมที่หลากหลาย ซึ่งมีงานวิจัยรองรับเรื่องนี้เป็นอย่างดี

นอกจากนี้ยังพบว่า ไมโตคอนเดรียปล่อยโมเลกุลส่งสัญญาณ และส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สื่อผ่านระหว่างไมโตคอนเดรียด้วยกัน และระหว่างไมโตคอนเดรียกับอวัยวะเล็กๆชิ้นอื่นภายในเซลล์ รวมถึงส่งสัญญาณกับสารพันธุกรรมในนิวเคลียส (Genome) ซึ่งอยู่ในสภาวะพัก ให้เปิดหรือปิดยีนตัวใดอีกด้วย ถือเป็นปรากฏการณ์ Epigenetic (กระบวนการที่เกิดจากสิ่งแวดล้อมส่งผลกระทบเหนือยีน) กระบวนการนี้เกิดขึ้นทั่วทุกเซลล์

นอกจากส่งสัญญาณให้นิวเคลียสเปิดหรือปิดยีนแล้ว ไมโตคอนเดรียสามารถส่งสัญญาณให้สารพันธุกรรมของตัวมันเองได้ด้วยเช่นกัน (ไมโตคอนเดรียมี DNA ของตัวเอง) ให้ปล่อยสารพันธุกรรมของมัน ออกมาอยู่ในของเหลวภายในเซลล์ (Cytoplasm) หรือแม้แต่ส่งออกมาในกระแสเลือด และสามารถกระจายไปได้ทั่วร่างกาย

การเปลี่ยนผ่านความเข้าใจใหม่เรื่อง ความสามารถในการที่ไมโตคอนเดรียสามารถส่งสารพันธุกรรม ซึ่งทำตัวเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณได้นี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจบทบาทที่สำคัญมากของไมโตคอนเดรีย ต่อการรักษาสุขภาพของร่างกายได้ดีขึ้น

ดังนั้นงานวิจัยเกี่ยวกับไมโตคอนเดรียที่กำลังพัฒนาอยู่ขณะนี้ จึงมุ่งไปสู่ความเข้าใจเรื่อง ไมโตคอนเดรียมีลักษณะเป็นชุมชนที่สื่อสารข้อมูลออกไปทั่วอวัยวะต่างๆ และสื่อสารซึ่งกันและกัน เราพบว่าไมโตคอนเดรียสามารถรับรู้ต่อสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนไป เพื่อทำหน้าที่เปิด-ปิดยีนภายในเซลล์ (Epigenetic) เพื่อตอบสนองสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปนั้น

พี่ปุ๋มอยากให้น้องๆทุกคนได้ชมวีดีโอ Biology of Belief เล็คเชอร์โดย Dr. Bruce H.Lipton ประกอบด้วย เขาเป็น Cellular Biologist ที่พี่ติดตามมามากกว่า 10 ปี มีหนังสือของเขาทุกเล่ม เขาพูดเรื่อง Epigenetic ได้บรรเจิดสุด โดยเฉพาะ ความคิด (กุศลหรืออกุศล) ความรู้สึกรักหรือเกลียดชัง สามารถเปิดยีนให้ส่งผลเสียต่อสุขภาพได้ ซึ่งตรงกับงานวิจัยที่ Dr.Martin Picard กำลังมุ่งเน้นทำอยู่ amazing มาก พี่วางเลคเชอร์ของ Dr.Bruce H. Lipton ไว้ให้ด้วยนะคะ

3. ความสำคัญของ ไมโตคอนเดรีย ต่อสุขภาพ

สิ่งที่นักวิจัยค้นพบทำให้ทราบว่า ไมโตคอนเดรียไม่ได้มีหน้าที่เป็นแค่โรงงานผลิตพลังงานให้เซลล์อย่างที่เราเคยเข้าใจกันเท่านั้น การที่ไมโตคอนเดรียมีพฤติกรรมอยู่กันเป็นชุมชน ติดต่อสื่อสารระหว่างกันและกัน สามารถหลอมรวม (Fusion) หรือแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆ (Fission) สามารถส่งชิ้นส่วนพันธุกรรมของตัวเองปล่อยออกมาในกระแสเลือดได้นั้น ถือเป็นความเข้าใจใหม่ที่สำคัญมาก ของหน้าที่อื่นๆของไมโตคอนเดรียที่มีผลต่อสุขภาพมนุษย์

ไมโตคอนเดรียผิดปกติทำให้เกิดโรคและความแก่ชรา

Dr.Martin Picard ขยายความรู้เรื่องบทบาทของไมโตคอนเดรียที่สำคัญมาก ในการเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคต่างๆรวมถึงกระบวนการแก่ชราในสิ่งมีชีวิต ดังนี้

จากการที่เราเข้าใจหน้าที่ของไมโตคอนเดรียมากขึ้นว่า มันผลิตพลังงานได้ มันเคลื่อนไหวได้ (Fusion and Fission) มันผลิตโมเลกุลส่งสัญญาณหลายชนิดเพื่อสื่อสารกับทุกอวัยวะได้ ดังนั้นไมโตคอนเดรียจึงสามารถเกิดความผิดปกติได้หลายระดับ

จากงานวิจัยของชุมชนวิทยาศาสตร์การแพทย์ในปัจจุบัน พบความเกี่ยวข้องระหว่างโรคกับการทำหน้าที่ผิดปกติของไมโตคอนเดรีย จนสามารถกล่าวได้ว่า ความผิดปกติของไมโตคอนเดรียเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคทุกชนิด รวมทั้งกระบวนการแก่ชรา

มีงานวิจัยที่น่าเชื่อถือจำนวนมาก ที่เชื่อมโยงกระบวนการแก่ชรากับไมโตคอนเดรีย ซึ่งพบว่าการทำหน้าที่ผิดปรกติของไมโตคอนเดรีย สามารถเร่งกระบวนการแก่ชราได้จริง

เรื่องสำคัญมากที่ชุมชนวิทยาศาสตร์การแพทย์ยังไม่ทราบชัดเจนคือ ไมโตคอนเดรียเป็นต้นเหตุหรือผลลัพธ์ของโรค ขยายความว่า นักวิทยาศาสตร์การแพทย์ยังไม่ทราบชัดเจนว่าโรคต่างๆเกิดขึ้นมาจากกระบวนการบางอย่างที่เรายังไม่ทราบแล้วจึงส่งผลให้ไมโตคอนเดรียเสียหายจนทำหน้าที่ได้ไม่ปรกติ หรือเป็นในทางกลับกันคือ เกิดความผิดปกติของไมโตคอนเดรียก่อน จึงทำให้เป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดโรค

ยังคงมีงานวิจัยจำนวนไม่มากนัก ที่ศึกษาทิศทางของเรื่องสำคัญนี้ งานวิจัยที่สำคัญมากชิ้นแรก ที่พยายามให้ความกระจ่างว่า ไมโตคอนเดรียเป็นสาเหตุหรือผลลัพธ์ของโรคต่างๆกันแน่ คืองานวิจัยของ Prof.Doug Wallace ปรมาจารย์ผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับไมโตคอนเดรียระดับโลกทำในช่วงปีค.ศ. 1980 เป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่แสดงให้เห็นว่า การกลายพันธุ์ของ DNA ในไมโตคอนเดรีย เป็นสาเหตุให้เกิดโรคต่างๆในมนุษย์

จากนั้นมาก็มีงานวิจัยตีพิมพ์เพิ่มขึ้นเป็น 100 ฉบับที่ศึกษาความเกี่ยวข้องระหว่างความผิดปกติของไมโตคอนเดรียกับโรคต่างๆ

ที่คลินิกไมโตคอนเดรียของเขาพบคนไข้ที่มีความบกพร่องในไมโตคอนเดรียทุกอาทิตย์ที่ส่งผลให้ลดประสิทธิภาพในการออกกำลังกายย่อยอาหารกระบวนการคิดแก้ไขปัญหา ดังนั้นมันชัดเจนโดยมีหลักฐานทางงานวิจัยรองรับว่าความผิดปรกติในการทำหน้าที่ของ ไมโตคอนเดรีย เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคทุกโรครวมถึงกระบวนการแก่ชรา

จบตอนที่ 1 แต่เพียงเท่านี้ ในตอนที่ 2 พี่จะสรุปต่อเรื่องสำคัญว่า

1. ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อสุขภาพของไมโตคอนเดรีย (ซึ่ง surprise มากค่ะ) รวมถึงปัจจัยอื่น
2. ความเครียดส่งผลกระทบต่อสุขภาพของไมโตคอนเดรียอย่างไร
3. การตอบสนองของเซลล์จากอันตรายที่ส่งผลต่อสุขภาพไมโตคอนเดรีย

ขอความมีสุขภาพกายใจที่ดี จงสถิตอยู่กับทุกคน

 

อ่านบทความอื่นๆเกี่ยวกับไมโตคอนเดรีย