Metabolic Autophagy (ตอนที่ 7)


Metabolic Autophagy (ตอนที่ 7)
แหล่งข้อมูล : หนังสือ Metabolic Autophagy
โดย : Siim Land
https://www.amazon.com/…/…/d/B07MLJ4T1L/ref=tmm_kin_title_0…

บทที่ 4 : เรารู้อะไรคืบหน้าบ้างเกี่ยวกับกระบวนการ Autophagy
(What we know about autophagy so far)

บทที่ 6 : การเจริญเติบโตของเซลล์และเนื้อเยื่อใหม่ผ่าน mTOR
(HyperTORphyc Growth)

 

ถึงน้องๆ ที่รัก : แชร์ไปแปะฝาบ้านไว้อ่านทีหลังก็ได้ค่ะ มันดีมากแต่มันก็ยาวมากเช่นกัน ถ้าเบื่ออ่านให้ไปดูตอนท้ายก่อนเลย ตรงนั้นเด็ดสุด

 

โพสต์ตอนที่ 6 พี่สรุปบทที่ 4 เกี่ยวกับกระบวนการ Autophagy ว่า

1. Autophagy คืออะไร

2. กระบวนการ Autophagy เกิดขึ้นได้อย่างไร

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

1. mTOR Pathway
2. AMPK Pathway
3. ULK1 Pathway

ซึ่งทั้ง 3 เส้นทางนี้ นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า “The Kinase Triad” เพราะมันถูกควบคุมโดย Protein Kinase ทั้ง 3 ตัวนี้ (mTOR, AMPK, ULK1) โดยมีฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องหลายชนิดในแต่ละเส้นทาง

อ่านบทความตอนที่แล้ว


ในโพสต์ตอนที่ 7 นี้ เราจะมาทำความเข้าใจต่อใน 4 เรื่องสำคัญ แม้ว่าพี่จะต้องเขียนอีกสัก 3 โพสต์กว่าจะครอบคลุมเนื้อหาทั้งหมดก็ตาม แต่พี่คิดว่าคุ้มค่าค่ะ

1. Nutrient Sensors Pathway ทั้ง 3 เส้นทาง (เน้น mTOR มากที่สุด และ AMPK Pathway รองลงมา) ว่ามีฮอร์โมน และปัจจัยอื่นใดบ้างที่เกี่ยวข้อง ซึ่งสามารถกระตุ้นกระบวนการ Autophagy ให้เกิดขึ้นอย่างเหมาะสม

2. ประโยชน์ต่อสุขภาพจากการกระตุ้น mTOR และผลกระทบในทางลบที่เกิดจาก mTOR ถูกกระตุ้นมากเกินไป จนยับยั้งกระบวนการ Autophagy

3. เราจะมีวิธีส่งเสริมกระบวนการ Autophagy และ mTOR ให้เกิดขึ้นเฉพาะเนื้อเยื่อที่ต้องการ และในเวลาที่ควรจะเกิดได้อย่างไร

4. เราจะวัดว่ามีกระบวนการ Autophagy เกิดขึ้นในร่างกายได้อย่างไร

 

โดยพี่เพิ่มสรุปเนื้อหาในบทที่ 6 จากหนังสือเล่มนี้ ซึ่งคือการอธิบาย mTOR ทั้งบทเพิ่มมาด้วย โพสต์นี้สามารถสรุปครอบคลุมได้แค่ 2 หัวข้อแรกนะคะ เพราะมันยาวมาก 555 พี่อ่านทั้งวันเลยค่ะ ใช้เวลาเรียบเรียงอีก 3 ช.ม.สนุกมาก มาเริ่มกันเลยค่ะ

mTOR Pathway

› การสร้างความเจริญเติบโตของเซลล์และเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ (Muscle Protein Synthesis) ต้องการพลังงานจำนวนหนึ่ง กับวัตถุดิบ เช่นกรดอะมิโนและกรดไขมันจำเป็น

› โดยอาศัยกลไกหลักภายในเซลล์ที่สำคัญมากที่สุดคือ mTOR pathway ในขณะที่ร่างกายอยู่ในสภาวะ anabolism เพื่อสร้างความเจริญเติบโต/ซ่อมแซมเนื้อเยื่อ

› mTOR (mamalian Target Of Rapamycin) เป็นกลุ่ม Protein Kinase ที่ทำหน้าที่เป็นตัวรับสัญญาณสารอาหาร เพื่อควบคุมระดับพลังงานภายในเซลล์ ไปในทิศทางที่ส่งเสริมการเจริญเติบโต (Cell Growth) mTOR จึงเกี่ยวข้องกับการดำรงอยู่ของชีวิตเป็นอย่างมาก

› มีกลุ่มโปรตีน mTOR อยู่สองกลุ่มคือ mTORC1 และ mTORC2 ซึ่งกระตุ้นการเจริญแบ่งตัวของเซลล์ ซ่อมแซมดีเอ็นเอ สังเคราะห์โปรตีน การสร้างเส้นเลือดใหม่ (Angiogenesis) การสร้างมวลกล้ามเนื้อ สร้างระบบภูมิคุ้มกัน และสร้างทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับภาวะ Anabolism

› mTORC1 ทำหน้าที่เป็นตัวรับเซ็นเซอร์สารอาหารภายในเซลล์ เพื่อควบคุมการสร้างโปรตีนต่างๆ mTORC1 ถูกควบคุมโดยฮอร์โมนอินซูลิน Growth factors (เช่น IGF-1) กรดอะมิโน ความเครียดระดับเซลล์ (Oxidative Stress) ระดับออกซิเจน ปริมาณ ATP ระดับกรด phosphatidic และระดับกลูโคส

› mTORC2 ควบคุมการสร้างร่างแหของสายโซ่ยาวของกรดอะมิโน ซึ่งบรรจุอยู่ในไซโตพลาสสมของเซลล์ ร่างแหนี้เรียกว่า Actin Cytoskeleton mTORC2 ถูกกระตุ้นได้ด้วย Growth factor เท่านั้น

(รูปที่ 1 : mTOR Complexes and their effects)

รูปที่ 1 : The mTOR Complexes and their effects จากรูปจะพบว่า เมื่อมีอาหาร (กรดอะมิโน) มีระดับพลังงานสูง (ปริมาณ ATP) มีระดับออกซิเจน มีฮอร์โมนอินซูลิน mTORC1 และ mTORC2 ถูกกระตุ้นทันที เข้าสู่โหมด Cell Growth ขบวนการ Autophagy ภายในเซลล์ถูกยับยั้ง Credit picture : หนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land
รูปที่ 1 : The mTOR Complexes and their effects จากรูปจะพบว่า เมื่อมีอาหาร (กรดอะมิโน) มีระดับพลังงานสูง (ปริมาณ ATP) มีระดับออกซิเจน มีฮอร์โมนอินซูลิน mTORC1 และ mTORC2 ถูกกระตุ้นทันที เข้าสู่โหมด Cell Growth ขบวนการ Autophagy ภายในเซลล์ถูกยับยั้ง
Credit picture : หนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land

 

การค้นพบ mTOR

› ในปีพ.ศ. 2518 นักวิทยาศาสตร์ได้เก็บสะสมแบคทีเรียจากดินที่ได้มาจากหมู่เกาะแปซิฟิก และพบแบคทีเรียสายพันธุ์ Streptomyces hygroscopius ซึ่งสามารถผลิตสารกดภูมิคุ้มกันที่ทรงพลังมาก ได้มีการตั้งชื่อสารนี้ในภายหลังว่า Rapamycin เป็นภาษาโพลินีเซี่ยน ตามชื่อเกาะ Rapa Nui ในหมู่เกาะแปซิฟิก

› จนมาในปีพ.ศ. 2533 นักวิทยาศาสตร์พบว่า Rapamycin สามารถจับกับกลุ่มโปรตีนชนิดหนึ่งภายในเซลล์ได้ และมีการตั้งชื่อกลุ่มโปรตีนนั้นว่า mTORC1 (mamalian Target Of Rapamycin Complex 1) และยังพบอีกว่า Rapamycin ไม่สามารถจับกับ mTORC2 ได้

 

การทำงานของ mTOR Pathway

› จากโพสต์ตอนที่ 6 นักวิทยาศาสตร์พบ Protein Kinase 3 ชนิดคือ AMPK (Adenosine Monophosphate Protein Kinase), mTOR (mamalian Target Of Rapamycin) และ ULK1 (Unc-51-Like Kinase) ฟอร์มตัวกันเป็นสามทหารเสือ The Kinase Triad เพื่อทำหน้าที่รักษาสมดุลระดับพลังงานและสารอาหาร ให้เหมาะสมกับความอยู่รอดของเซลล์

› โดย Protein Kinase ทั้ง 3 ตัวนี้ จะมีกลไก feedback ซึ่งกันและกัน เพื่อให้ทิศทางต่อเซลล์ว่า ควรจะอยู่ในโหมดเจริญเติบโต/ซ่อมแซม (Anabolism) หรือควรอยู่ในโหมด Autophagy คือ ขจัดชิ้นส่วนเสียหาย/รีไซเคิลชิ้นส่วนนำกลับมาใช้ใหม่ (Catabolism)

(รูปที่ 2 : The Kinase Triad)

รูปที่ 2 : The Kinase Triad (mTOR-AMPK-ULK1) จะทำงานประสาน feedback กันไปมา เพื่อรับรู้สารอาหารและพลังงานภายในเซลล์ จะได้นำทิศทางเซลล์ไปในโหมดเจริญเติบโต หรือ Autophagy Credit picture : หนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land
รูปที่ 2 : The Kinase Triad (mTOR-AMPK-ULK1) จะทำงานประสาน feedback กันไปมา เพื่อรับรู้สารอาหารและพลังงานภายในเซลล์ จะได้นำทิศทางเซลล์ไปในโหมดเจริญเติบโต หรือ Autophagy
Credit picture : หนังสือ Metabolic Autophagy โดย Siim Land

 

› ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่เซลล์รับรู้ว่ามีสารอาหารอุดมสมบูรณ์ (กรดอะมิโน) mTOR จะถูกกระตุ้น นำไปสู่การเจริญเติบโต สร้างโปรตีน แต่เมื่อใดที่มีการขาดแคลนสารอาหาร (กรดอะมิโนต่ำ) AMPK และ ULK1 จะถูกกระตุ้น นำไปสู่กระบวนการ Autophagy ขจัด/รีไซเคิลชิ้นส่วนภายในเซลล์มาใช้งานใหม่

› ร่างกายต้องการภาวะสมดุลระหว่าง การเจริญเติบโต (Cell Growth) กับ การขจัดชิ้นส่วนเสียหาย/รีไซเคิล (Autophagy) ตลอดอายุขัย

› นั่นหมายถึง Protein Kinase ทั้งสามตัว คือ mTOR-AMPK-ULK1 ต้องทำงานประสานกันเป็นอย่างดีในทุกช่วงอายุ

› ในวัยเด็กมีความจำเป็นที่ mTOR ต้องทำงานมากกว่า Autophagy เพราะเด็กต้องการการเจริญเติบโตเข้าสู่วัยเจริญพันธ์ุ เพื่อทำการส่งต่อพันธุกรรมไปยังรุ่นต่อไป ธรรมชาติต้องการสงวนเผาพันธุ์ไม่ให้สาบสูญ

› แต่ในวัยที่พ้นการเจริญพันธุ์ไปแล้ว เราไม่ต้องการให้มีการกระตุ้น mTOR มากเกินไป เพราะไม่เป็นผลดีต่อสุขภาพ เราต้องการให้กระบวนการ Autophagy ทำงานได้ดีขึ้น ในขณะที่ mTOR ก็ยังคงทำงานในเวลาที่ควรทำ กับเนื้อเยื่อเฉพาะ เช่นกล้ามเนื้อ (เพราะคนที่พ้นวัยเจริญพันธุ์ก็ยังคงต้องรักษามวลกล้ามเนื้อไว้ตลอดอายุขัย) เพราะโดยธรรมชาติเมื่อแก่ตัวลง ขบวนการ Autophagy ก็ทำงานลดลงอยู่แล้ว

 

mTOR กับประโยชน์ต่อสุขภาพ

1. mTOR มีความสำคัญในกระบวนการสร้างโปรตีนเพื่อการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อและมวลกล้ามเนื้อ (Muscle Protein Synthesis-MPS) การกด mTOR เป็นเวลานาน ผ่านการอดอาหาร ขาดสารอาหาร นำไปสู่การสูญเสียมวลกล้ามเนื้อ แก่ก่อนวัย และความผิดปกติทางเมตาบอลิสม

2. mTORC2 ควบคุมการกระจายตัวของไมโตคอนเดรีย และส่งเสริมการสร้างไมโตคอนเดรียใหม่เพิ่มขึ้น

3. mTOR ช่วยในการลดน้ำหนัก ผ่านการเพิ่มมวลกล้ามเนื้อ ซึ่งการมีมวลกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น ช่วยในการควบคุมระดับน้ำตาล โดยเพิ่มการนำเข้ากลูโคสในเซลล์ไขมันและเซลล์กล้ามเนื้อ เพิ่มความไวของเนื้อเยื่อต่ออินซูลิน

4. mTOR ส่งเสริมความยืดหยุ่นของเซลล์ประสาท (Neural Plasticity) เพิ่มปริมาณเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาท (grow synaptic connection) จึงช่วยพัฒนาความจำและการเรียนรู้

 

mTOR ที่มากเกินกับผลเสียต่อสุขภาพ

1. mTOR ที่มากเกินเกี่ยวพันกับภาวะแก่ก่อนวัย

2. พบว่า การแสดงออกของ mTOR ที่มากเกินไปเกี่ยวพันกับมะเร็งหลายประเภทและความผิดปกติทางพันธุกรรม

3. mTOR ที่มากเกินเกี่ยวพันกับภาวะดื้อต่ออินซูลิน

4. mTOR ที่มากเกิน เกี่ยวพันกับ Oxidative stress ระดับเซลล์ที่เพิ่มขึ้น จนมีระดับอนุมูลอิสระเพิ่มภายในเซลล์

 

เมื่อพี่ปุ๋มอ่านมาถึงบทที่ 6 นี้พี่ก็เริ่มเข้าใจ Key point ที่สำคัญมากๆๆๆ ของเรื่องนี้คือ

“ในวัยพวกเรา ซึ่งไม่เติบโตในทางสูงอีกแล้ว เราไม่ต้องการกระตุ้น mTOR ตลอดเวลา แต่เราจะทำอย่างไรที่จะกระตุ้น mTOR ให้เกิดเฉพาะที่กล้ามเนื้อ เซลล์ประสาท ไมโตคอนเดรีย ไม่ให้เกิดที่เซลล์ไขมัน และเซลล์มะเร็ง (เพราะ mTOR ส่งเสริมการเติบโตของเซลล์ไขมันและเซลล์มะเร็ง) ในขณะเดียวกัน ก็ส่งเสริมขบวนการ Autophagy ให้เกิดได้มากขึ้นในแต่ละวัน แต่ไม่ส่งผลต่อการสูญเสียมวลกล้ามเนื้อ”

แก่นความดีงามที่สุดของหนังสือเล่มนี้อยู่ Key point นี้เลยค่ะ คือบอกวิธีที่เราจะ cycling mTOR กับ Autophagy ให้ได้ผลลัพธ์คือ ยังคงกระตุ้น mTOR เฉพาะกล้ามเนื้อ สมอง ไมโตคอนเดรีย ในขณะที่ส่งเสริมขบวนการ Autophagy เพื่อประโยชน์ต่อสุขภาพนานับประการ อย่างที่พี่เคยเขียนโพสต์มากมายในอดีตไปแล้ว

พรุ่งนี้วันอาทิตย์ พี่ขอพักสมอง 1 วันค่ะ สายตาล้ามาก แล้วพี่จะมาสรุป 2 ข้อที่เหลือต่อว่า

 

1. อะไรที่กระตุ้นและยับยั้ง mTOR ได้บ้าง (ซึ่งยับยั้ง mTOR ก็คือส่งเสริม Autophagy นั่นเอง)
2. เราจะมีวิธีส่งเสริมกระบวนการ Autophagy ให้เกิดได้นานขึ้น และ กระตุ้น mTOR ให้เกิดขึ้นที่เนื้อเยื่อเฉพาะที่ต้องการ ในเวลาที่ควรจะเกิดได้อย่างไร (ข้อนี้เด็ดสุด)
3. เราจะวัดว่ามีกระบวนการ Autophagy เกิดขึ้นในร่างกายได้อย่างไร

 

ขอความมีสุขภาพกายใจที่ดี จงสถิตอยู่กับทุกคน 

 


Previous articleMetabolic Autophagy (ตอนที่ 6) บทที่ 4 : เรารู้อะไรคืบหน้าบ้างเกี่ยวกับกระบวนการ Autophagy
Next articleMetabolic Autophagy (ตอนที่ 8) Anabolic Autophagy
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