“An overview of autophagy and real life applications to activate this cellular clean up mechanism by Kristi Storschuk
Source : ketonutrition
Autophagy คืออะไร
› Autophagy มาจากภาษากรีก หมายความว่า การกินตัวเอง (Self Eating) มันเป็นกลไกปกติภายในทุกเซลล์ ที่โปรตีนหรือชิ้นส่วนอวัยวะภายในเซลล์ (organelles) ซึ่งเสียหายหรือใช้การไม่ได้แล้วอีกต่อไป จะถูกแยกชิ้นส่วนเข้ากระบวนการรีไซเคิล เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงาน หรือเพื่อนำมาใช้ในการผลิตโครงสร้างเซลล์ใหม่
› กระบวนการนี้เกิดขึ้นตลอดเวลา เป็นกระบวนการพื้นฐานเพื่อความอยู่รอดของเซลล์ มีความสำคัญมากต่อการเตรียมตัวเพื่อการอยู่รอด หรือเตรียมตัวตาย ถ้าขบวนการนี้ไม่เกิดขึ้นตามปกติ
› การทำความเข้าใจขบวนการนี้ก็เหมือนกับการดูรูป diagram ที่ 1 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าขบวนการนี้มีความซับซ้อนมาก ยังมีเรื่องให้ทำความเข้าใจอีกมาก
(รูปที่ 1)
เซลล์ของเราก็เปรียบเสมือนห้องครัว
› ลองนึกถึงการทำอาหารในห้องครัวของบ้าน ซึ่งเมื่อทำอาหารเสร็จเรียบร้อย ส่วนที่เหนื่อยก็คือการทำความสะอาดห้องครัวให้พร้อมที่จะใช้งานในมื้อถัดไป
› เซลล์จำนวนล้านล้านล้านเซลล์ในร่างกายเรา ก็เหมือนกับครัวในบ้านที่ทำงานตั้งแต่เกิดจนกว่าจะสิ้นอายุขัย ซึ่งต้องถือว่าเป็นงานหนักมาก ดังนั้นเครื่องจักรภายในเซลล์(organelles) ย่อมมีการเสียหายเกิดขึ้นตลอดเวลา เครื่องจักรที่ว่าก็คือโปรตีน ที่ทำหน้าที่ต่างๆในเซลล์ ซึ่งถ้าไม่มีกระบวนการเก็บกวาดขยะโปรตีนเหล่านี้ เข้าไปไว้ในโรงงานเก็บขยะ เพื่อแยกชิ้นส่วนโปรตีนที่ยังใช้การได้ นำเอากลับมารีไซเคิล หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงให้พลังงานภายในเซลล์แล้วละก้อ ร่างกายก็ไม่สามารถจะดำรงหน้าที่ตามปกติเอาไว้ได้ตลอดอายุขัย ซึ่งเป็นที่มาของการเสื่อมของอวัยวะต่างๆ รวมทั้งโรคที่มาพร้อมกับความเสื่อมของอวัยวะ เช่นเบาหวาน มะเร็ง
› ปัญหาการเก็บกวาดขยะภายในเซลล์มารีไซเคิลนี้ จะเกิดเมื่อกระบวนการเก็บกวาดขยะโปรตีนช้าลง จนเกิดการสะสมของสารพิษภายในเซลล์
บทเรียนชีวะวิทยาสมัยมัธยม
› สมัยที่เราเรียนชีวะวิทยาชั้นมัธยมปลาย เราเรียนเรื่องโครงสร้างของเซลล์ว่า ประกอบด้วยนิวเคลียส ผนังเซลล์ (Plasma Membrane) ที่ห่อหุ้มอวัยวะต่างๆ (Organelles) ภายในเซลล์เอาไว้ อวัยวะภายในเซลล์แต่ละชนิดก็จะมีหน้าที่เฉพาะอย่างเช่น ไมโตคอนเดรียทำหน้าที่ผลิตพลังงาน
› ในขบวนการ Autophagy เราให้ความสนใจเป็นพิเศษกับอวัยวะหนึ่งภายในเซลล์ที่ชื่อ Lysosome ซึ่งบรรจุเอ็นไซม์ชนิดต่างๆที่จำเป็นต้องใช้ในการสลายโปรตีน กรดนิวคลิอิก (Nucleic Acids) คาร์โบไฮเดรตและไขมันที่เสียหาย ใช้การไม่ได้แล้ว นอกจากนั้นผนังของ lysosome ยังบรรจุโปรตีนที่ทำหน้าที่รีไซเคิลชิ้นส่วนอวัยวะภายในเซลล์ที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ดังนั้น Lysosome จึงเหมือนโรงงานรีไซเคิลเล็กๆ เก็บกวาดวัตถุดิบที่ไร้ประโยชน์ แยกชิ้นส่วนวัตถุดิบเหล่านี้ และเอาส่วนที่ยังใช้ได้นำกลับมาใช้ใหม่
› หน้าที่ของ lysosome ถือว่ามีความสำคัญในกระบวนการ Autophagy มาก เพราะไม่เพียงแต่จะขจัดโปรตีนที่เสียหายออกไปจากเซลล์เท่านั้น ยังจัดหาชิ้นส่วนใหม่เพื่อให้เซลล์นำไปสร้างอวัยวะ (organelle)ใหม่ภายในเซลล์ได้ด้วย กระบวนการเริ่มเมื่อ lysosome เริ่มเก็บกวาดชิ้นส่วนอวัยวะที่เสื่อม สึกหรอเข้าไปไว้ในถุง (vesicles) ที่มีลักษณะเป็นเมมเบรนสองชั้นชื่อ Autophagosome จากนั้น Autophagosome จะถูกขนส่งไปหลอมรวม(fuse) กับ lysosome กลายเป็น lysosome ขนาดใหญ่ เพื่อให้ lysosome สามารถใช้เอนไซม์ในการแยกชิ้นส่วนขยะที่เก็บกวาดมาเหล่านี้ เพื่อนำกลับมาใช้ต่อไป
(รูปที่ 2 และ 3)
ประวัติย่อของ Autophagy
› นักวิทยาศาสตร์ทราบดีมานานแล้วว่าภายในเซลล์เรามีกระบวนการบางอย่างโดยเฉพาะภายใน lysosome ที่ทำการแยกสลายชิ้นส่วนของเซลล์ที่หมดอายุหรือเสียหาย นำกลับมาใช้ใหม่ แต่ความเข้าใจเกี่ยวกับ Autophagy มาเบ่งบานสุดๆเมื่อ Prof.Yoshinori Ohsumi นักชีววิทยาชาวญี่ปุ่นได้ทำงานวิจัยในเซลล์ของยีสต์ ที่ไม่มีเอนไซม์ในการย่อยชิ้นส่วนอวัยวะภายในเซลล์ที่เสียหาย เพื่อเฝ้าสังเกตการเกิดขึ้นของ Autophagosome หลังจากนั้น เขาทำการกลายพันธุ์ยีสต์ เพื่อจะระบุให้ได้ว่ายีนตัวใดบ้าง ที่รับผิดชอบต่อกระบวนการ Autophagy และเขาก็ทำได้เป็นผลสำเร็จ ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาและการแพทย์ในปี 2559
› การค้นพบของ Prof.Yoshinori ทำให้เกิดงานวิจัยต่อยอดมากมาย เพื่อค้นหาเพิ่มขึ้นว่ายีนใดที่ควบคุมการสร้างโปรตีนเฉพาะในกระบวนการนี้ โดยมุ่งเน้นไปที่หน้าที่ของกระบวนการ Autophagy ต่อสุขภาพและการรักษาโรค
บทบาทหลัก 4 ประการของขบวนการ Autophagy
1. House Keeping เป็นหน้าที่พื้นฐานที่สุดเพื่อกำจัดโปรตีนหรือชิ้นส่วนอวัยวะที่เสียหายที่แขวนลอยเป็นพิษภายในเซลล์
2. Immunity (ภูมิคุ้มกัน) กระบวนการ Autophagy เป็นกลไกป้องกันตัวของเซลล์ ที่ใช้กำจัดสิ่งแปลกปลอมซึ่งบุกรุกเข้ามาในเซลล์ เช่น แบคทีเรีย ไวรัสและสารพิษ
3. Stress Response กระบวนการ Autophagy ถูกกระตุ้นได้ ความเครียดต่อเซลล์เช่น การหยุดกินอาหาร ในยามที่อาหารหายาก (บอกใบ้นิดหนึ่งเช่นการทำ Fasting) กระบวนการนี้ก็จะสลายชิ้นส่วนของเซลล์เอง เพื่อใช้สร้างพลังงาน ดังนั้นในการตอบสนองต่อความเครียด กระบวนการนี้ก็ทำหน้าที่เป็นกลไกในการป้องกันเซลล์เพื่อความอยู่รอด
4. Embryonic Development and Cell Differentiation กระบวนการ Autophagy มีบทบาทสำคัญในช่วงเวลาที่เกิดการเปลี่ยนรูปร่างของเนื้อเยื่อ ((Tissue Remodelling Process) เช่นในกระบวนการสร้างทารกในครรภ์มารดา
พรุ่งนี้มาต่อตอนที่สองกันนะคะ
› เพราะอะไร ขบวนการ Autophagy จึงสำคัญมาก
› อวัยวะใดภายในเซลล์ที่กระบวนการ Autophagy มีความสำคัญมาก
› ปัจจัยอะไรที่ควบคุมกระบวนการ Autophagy
› เราทำอะไรได้บ้างเพื่อส่งเสริมขบวนการ Autophagy
