Metabolic Autophagy (ตอนที่ 6) บทที่ 4 : เรารู้อะไรคืบหน้าบ้างเกี่ยวกับกระบวนการ Autophagy


Metabolic Autophagy (ตอนที่ 6)
บทที่ 4 : เรารู้อะไรคืบหน้าบ้างเกี่ยวกับกระบวนการ Autophagy
(What we know about autophagy so far)
แหล่งข้อมูล : หนังสือ Metabolic Autophagy

โดย : Siim Land
https://www.amazon.com/…/…/d/B07MLJ4T1L/ref=tmm_kin_title_0…

 


วันที่ 3 ตุลาคม 2559 Prof.Yoshinori Ohsumi ได้รับรางวัลโนเบล สาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ จากการค้นพบกลไกการทำงานของกระบวนการ Autophagy ตั้งแต่ต้นจนจบ โดยเขาและคณะ ได้ทำการศึกษากระบวนการ Autophagy ในยีสต์ ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ก็พบว่า วิถีทางชีวเคมีที่กระบวนการ Autophagy ถูกควบคุมในยีสต์ ก็เหมือนกันกับในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น

Prof.Yoshinori ได้ทำการศึกษากระบวนการ Autophagy มาตั้งแต่พ.ศ.2533 แล้วก็เริ่มระบุรูปแบบการก่อตัวของ Autophagosome ในยีสต์ (คือกลไกแรกที่ Autophagosome ไปเกาะติดกับ Lysosome เพื่อเตรียมมุ่งเป้าไปที่อวัยวะภายในเซลล์ที่ต้องการรีไซเคิล) ซึ่งกระบวนการนี้สร้างความสนใจให้เขาเป็นอย่างยิ่ง

จนในปีพ.ศ. 2534 นักศึกษาคนหนึ่งของเขา ได้สังเกตผ่านกล้องจุลทรรศน์และพบโปรตีนที่ควบคุมกระบวนการ Autophagy ตัวแรกชื่อ APG-1 (Autophagy Related Protein) ซึ่งต่อมาภายหลังก็ได้ค้นพบโปรตีนที่ควบคุมกระบวนการ Autophagy ทั้งหมด 14 ตัว

ในที่สุด Prof.Yoshinori และคณะ ก็ได้ค้นพบเส้นทางชีวเคมีของกระบวนการ Autophagy ทั้งหมด ตั้งแต่ต้นจนจบในห้อง lab ของเขา และตีพิมพ์ผลงานนี้ในวารสารทางการแพทย์
“Yoshinori Ohsumi : Autophagy from beginning to end, J Cell Biol, Vol 197(2), p 164-165”

 

Autophagy คืออะไร

› คือกระบวนการทางเมตาบอลิสม ซึ่งเซลล์จัดการแยกชิ้นส่วนอวัยวะที่ใช้การไม่ได้ เพื่อนำกลับมารีไซเคิล กระบวนการ Autophagy จึงจัดเป็นสภาวะ Catabolism

› Autophagy เป็นกระบวนการที่มีบทบาทเป็นประโยชน์ต่อร่างกายหลายประการ เช่น ทำให้เซลล์ใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาวะขาดแคลนสารอาหาร ลดปฏิกิริยาอักเสบ สนับสนุนระบบภูมิคุ้มกัน ป้องกันเซลล์จากภาวะเครียดที่เกิดจากสิ่งแปลกปลอมบุกรุกร่างกาย (เชื้อโรค สารพิษ) ส่งเสริมอายุขัย ต้านความชรา กดการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง กำจัดเชื้อโรค เป็นต้น

› กระบวนการ Autophagy ที่เกิดขึ้นทั้งหมดตั้งแต่ต้นจนจบเรียกว่า Autophagy Flux ประกอบด้วย 3 กลไก

1. การก่อรูปร่างของ Autophagosome
2. การหลอมรวมระหว่าง Autophagosome กับ Lysosome
3. การสลายตัวของ Autophagosome

(รูปที่ 2)

รูปที่ 2 : เครดิตจากหนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land หน้า 90 แสดงถึงกลไกของการเกิด Autophagy 3 กลไก
รูปที่ 2 : เครดิตจากหนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land หน้า 90 แสดงถึงกลไกของการเกิด Autophagy 3 กลไก

 

กระบวนการ Autophagy เกิดขึ้นได้อย่างไร

› สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะมีสภาวะที่สำคัญเพื่อการดำรงอยู่ 2 สภาวะคือ

1. เจริญเติบโตเพื่อส่งต่อพันธุกรรมไปยังรุ่นต่อไป

2. ขจัด/รีไซเคิลอวัยวะที่เสื่อม เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่

 

ทั้ง 2 สภาวะนี้ เกี่ยวข้องกับสมดุลของพลังงาน (Energy Homeostasis) นั่นหมายความว่า จะมีปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาชีวเคมีต่างๆที่จะเกิดขึ้นในร่างกาย ว่าควรจะอยู่ในสภาวะเจริญเติบโต (Anabolic State) หรือขจัด/รีไซเคิลอวัยวะที่เสื่อม (Catabolic State) มากกว่ากัน

› ปัจจัยที่ว่านั้นก็คือ สิ่งแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตนั้นดำรงอยู่ เช่น สารอาหาร มลภาวะ ถ้าสิ่งมีชีวิตอยู่ในสิ่งแวดล้อมที่เต็มไปด้วยสารอาหาร (Fed State) ปฏิกิริยาชีวเคมีต่างๆที่จะเกิดขึ้นก็เป็นไปเพื่อการเจริญเติบโต ซ่อมแซม เพื่อส่งต่อพันธุกรรมไปยังรุ่นต่อไป

› แต่ถ้าหากสิ่งมีชีวิตอยู่ในสิ่งแวดล้อมที่ขาดแคลนสารอาหาร (Fasted or Starvation State) ปฏิกิริยาชีวเคมีที่จะเกิดขึ้น ก็เป็นไปเพื่อการขจัด/รีไซเคิลภายในเซลล์เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ เป็นการใช้พลังงานที่มีอยู่อย่างจำกัดให้เป็นประโยชน์สูงสุด

› ทั้งภาวะเจริญเติบโต (Cell Growth) และ ภาวะขจัด/รีไซเคิล (Autophagy) จึงเป็นการตอบสนองของฮอร์โมน ที่ทำหน้าที่รับรู้สารอาหาร (Nutrient Sensors) ผ่านวิถีทางชีวเคมี (Nutrient Sensor Pathways) ที่สำคัญ 3 เส้นทาง คือ

1. mTOR Pathway

2. AMPK Pathway

3. ULK1 Pathway

ซึ่งทั้ง 3 เส้นทาง ถูกควบคุมโดย Protein Kinase ทั้ง 3 นี้ (mTOR, AMPK, ULK1) โดยมีฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องหลายชนิดในแต่ละเส้นทาง

(รูปที่ 3)

รูปที่ 3 : เครดิตจากหนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land หน้า 103 แสดงถึง Nutrient Sensor Pathway 3 เส้นทาง คือ mTOR, AMPK และ ULK1 ที่เกี่ยวข้องกับสมดุล Cell Growth หรือ Autophagy
รูปที่ 3 : เครดิตจากหนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land หน้า 103 แสดงถึง Nutrient Sensor Pathway 3 เส้นทาง คือ mTOR, AMPK และ ULK1 ที่เกี่ยวข้องกับสมดุล Cell Growth หรือ Autophagy

 

› ดังนั้น การสร้างสมดุลระหว่างการเจริญเติบโต (Cell Growth) กับ การขจัด/รีไซเคิลภายในเซลล์ (Autophagy) จึงมีความสำคัญมากต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

› ในบทนี้ เราจะเน้นกระบวนการ Autophagy ซึ่งเป็นการขจัด/รีไซเคิลภายในเซลล์ ให้มีประสิทธิภาพ โดยจะมาทำความเข้าใจว่า เราจะจัดการเส้นทาง Nutrient Sensor Pathways ทั้ง3 เส้นทางนี้ได้อย่างไรบ้าง ที่จะส่งเสริมกระบวนการ Autophagy

› เราไม่ต้องการกระบวนการ Autophagy ตลอดเวลา หรือกระบวนการ Autophagy ที่มากหรือน้อยเกินไป ซึ่งส่งผลเสียกับร่างกายทั้งคู่ และกระบวนการ Autophagy ในร่างกาย ก็ไม่ได้มีลักษณะ “ไม่เปิดก็ปิด” สวิตซ์ อยู่ในโหมดใดโหมดหนึ่ง อย่างที่เราเคยเข้าใจ แต่มีลักษณะเป็นดีกรีของกระบวนการ Autophagy ว่ามากหรือน้อยในสภาวะหนึ่งๆ ที่เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิตนั้น

› สาเหตุที่ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจกับกระบวนการ Autophagy มากขึ้น ก็เพราะสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนไปอย่างมาก โดยเฉพาะเรื่องอาหารและการใช้ชีวิตของมนุษย์ในยุคปัจจุบัน ส่งผลให้กระบวนการ Autophagy เกิดขึ้นอย่างไม่สมดุลกับการเจริญเติบโต (คือเกิดขึ้นน้อยกว่าที่ควรจะเป็น)

 

พรุ่งนี้เราจะมาทำความเข้าใจ

1. Nutrient Sensors Pathway ทั้ง 3 เส้นทาง (เน้น mTOR และ AMPK Pathway) ว่ามีฮอร์โมน และอะไรอื่นอีกบ้างที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะกระตุ้นกระบวนการ Autophagy ให้เกิดขึ้นอย่างเหมาะสม

2. มีผลกระทบในทางลบที่เกิดจากกระบวนการ Autophagy อย่างไรบ้าง

3. เราจะมีวิธีวัดว่ามีกระบวนการ Autophagy เกิดขึ้นในร่างกายได้อย่างไร

 

พี่ปุ๋มต้องขอสารภาพว่า ใช้เวลาอ่านเพื่อทำความเข้าใจเนื้อหาในหนังสือเล่มนี้นานมากกว่าการเขียนโพสต์ที่ผ่านมา ต้องอ่าน 3 รอบ ทำความเข้าใจ เรียบเรียงใหม่ให้อ่านเข้าใจได้ง่ายพอ เพราะ Siim เขียนสลับไปสลับมา ไม่ปะติดปะต่อ ต้องค้นเนื้อหาจากแหล่งอื่นมาเพิ่มด้วย เลยใช้เวลาในการเตรียมเขียนโพสต์นานหน่อยนะคะ

ขอความมีสุขภาพกายใจที่ดี จงสถิตอยู่กับทุกคน 

 


Previous article10 ข้อแนะนำในการหยุดกินอาหารเป็นช่วงเวลา (Intermittent Fasting-IF) ให้มีประสิทธิภาพ (ตอนจบ)
Next articleMetabolic Autophagy (ตอนที่ 7)
ภญ.โสภิตา ศิริรัตน์
พี่ปุ๋มเคยมีน้ำหนักถึง 92.8 กิโลกรัม เข้าข่ายอ้วนระดับอันตรายเลยค่ะ ปัจจุบันพี่ปุ๋มน้ำหนักลดลง 15 กิโลกรัม เอวลดลง 5 นิ้ว ไขมันลดลงไป 4.8% ซึ่งถึงแม้จะยังมีไขมันส่วนเกินที่ต้องขจัดออกอีกก็ตาม พี่ปุ๋มก็อยากจะแชร์ความรู้ที่ได้จากการอ่านหนังสือสุขภาพดีๆเยอะมาก รวมทั้งตำราวิชาการอื่นๆ นำมาปฏิบัติกับตัวเอง จนเข้าใจการทำงานของร่างกายในการสะสมและขจัดไขมันออก จึงอยากแบ่งปัน และอยากจะให้ทุกคนได้เห็นพัฒนาการการขจัดไขมันของพี่ต่อไป พร้อมๆกับชวนเพื่อนๆให้มาขจัดไขมันส่วนเกินไปด้วยกัน