เรามีความเป็นมนุษย์อยู่แค่ 10% ที่เหลือคือประชากรจุลินทรีย์ (ตอนที่ 1)


สรุปหนังสือ 10% Human : How Your Body’s Microbes Hold the Key to Health and Happiness
เขียนโดย : Alanna Collen
ปริญญาตรี Biology จาก Imperial College, London
ปริญญาโท Taxonomy and Biodiversity จาก Imperial College, London
ปริญญาเอก จาก University College, London

 


จากโครงการ ถอดรหัสพันธุกรรมมนุษย์ (Human Genome Project) ให้ข้อมูลที่น่าพิศวงต่อคำถามที่ว่า “ต้องใช้ยีนทั้งหมดมากเท่าไหร่ในการสร้างมนุษย์ 1 คน”

นักพันธุศาสตร์ Dr.Lee Rowen ซึ่งเป็นหัวหน้านำทีมกลุ่มนักพันธุศาสตร์ เพื่อระบุจำนวนยีนในมนุษย์คาดว่า ต้องมากกว่าจำนวนยีนในหนู (23,000 ยีน) ข้าวสาลี (26,000 ยีน) และหนอน (20,500 ยีน) แน่นอน เพราะพบโปรตีนจากการสร้างโดยยีนในมนุษย์ถึง 150,000 ชนิด

แต่ในปี ค.ศ. 2003 ผลลัพธ์จากโครงการถอดรหัสพันธุกรรม ที่น่าประหลาดใจอย่างที่สุดก็ออกมาว่า มนุษย์ประกอบไปด้วยยีนจำนวนแค่ 21,000 ยีนเท่านั้น ใกล้เคียงกับจำนวนยีนของหนอนมาก แต่เรากลับเป็นสิ่งมีชีวิตเดียวบนโลก ที่เป็นเลิศทางสติปัญญามากกว่าสิ่งมีชีวิตอื่นใด “ มันเป็นอย่างนี้ได้อย่างไร”

คำตอบมีอยู่ในหนังสือเล่มนี้ค่ะ


บทนำ

› ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์จำนวน 10 ล้านล้านเซลล์ นอกจากนั้นร่างกายของเรายังทำหน้าที่เป็นผู้ให้ที่อยู่อาศัย (Host) กับจุลินทรีย์จำนวน 100 ล้านล้านตัวอีกด้วย ซึ่งกระจายตัวอยู่ตลอดทางเดินอาหาร ผิวหนัง ช่องปาก ช่องคลอด

› ดังนั้นถ้าจะเปรียบเทียบอัตราส่วนระหว่างปริมาณเซลล์ที่ประกอบเป็นมนุษย์ กับปริมาณจุลินทรีย์ที่อาศัยรวมอยู่ในร่างกายเราแล้ว เราก็มีความเป็นมนุษย์ทางกายภาพอยู่แค่ 10% ที่เหลืออีก 90% คือจุลินทรีย์จำนวน 100 ล้านล้านตัว

› น้ำหนักของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกายเราคือประมาณ 3 ปอนด์ ใกล้เคียงกับน้ำหนักสมอง แต่ด้วยความที่เซลล์มนุษย์โดยเฉลี่ยมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของจุลินทรีย์ราว 20 เท่า ดังนั้นในขณะที่เราเป็นเสียงส่วนน้อยในด้านของจำนวนเซลล์ แต่เราก็เป็นเสียงข้างมากในแง่ของขนาดพื้นที่อยู่ดี (พี่นำข้อมูลตรงนี้มาเพิ่ม จากหนังสือ The Probiotic Revolution โดย Dr.Gary B.Huffnagle และ Sarah Wernick)

› จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในทางเดินอาหารของเรามีความหลากหลายถึง 4000 สายพันธุ์

› จุลินทรีย์จำนวน 100 ล้านล้านเซลล์ ประกอบไปด้วยยีนรวมกัน 4.4 ล้านยีนนี้เอง (เรียกว่า Microbiome) ที่ทำงานร่วมกับยีนมนุษย์จำนวนแค่ 21,000 ยีน ในการควบคุมการทำงานของร่างกาย ในการผลิตโปรตีน 150,000 ชนิด

› เทคโนโลยีในปัจจุบัน ช่วยให้การหาการเรียงลำดับในดีเอ็นเอทำได้อย่างรวดเร็วและราคาถูก โครงการถอดรหัสพันธุกรรมมนุษย์ (Human Genome Project) ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ร่างแรกในปี ค.ศ. 2000 เป็นความหวังอันแรงกล้า ที่นักวิจัยคาดว่าจะได้ใช้ประโยชน์จากมัน ในการปฎิวัติการวินิจฉัยโรค ป้องกันและรักษาโรคที่เกิดในมนุษย์ โครงการนี้ใช้เงินลงทุนไป 2.7 พันล้านเหรียญสหรัฐ

› แต่หลายปีถัดมา นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกแสดงความผิดหวัง ที่ความรู้เกี่ยวกับรหัสพันธุกรรมมนุษย์ในโครงการนี้ ไม่ได้เปิดเผยสาเหตุของโรคต่างๆได้มากอย่างที่คิด พบว่าสภาวะของโรคที่มีความเกี่ยวพันกับความแตกต่างของยีน 10 หรือ 100 ตำแหน่งนั้น มีน้อยกว่าโรคที่เกี่ยวพันกับลำดับยีนที่เปลี่ยนไปเพียงแค่ตำแหน่งเดียวมาก(มันเป็นไปได้อย่างไรกัน)

› จนเมื่ออีกหนึ่งโปรเจคคือ..

การถอดรหัสพันธุกรรมจุลินทรีย์ที่อยู่ในร่างกาย (Human Microbiome Project – HMP) เพื่อระบุสายพันธุ์ของจุลินทรีย์ทั้งหมดเกิดขึ้น

› โครงการ HMP นี้ ใช้เงินลงทุน 170 ล้านเหรียญสหรัฐ ระยะเวลา 5 ปี เพื่อระบุรหัสพันธุกรรมจุลินทรีย์ทั้งหมดบน 18 ตำแหน่งที่แตกต่างกันของร่างกาย โครงการเสร็จในปี ค.ศ.2012 อย่างเงียบๆ มีรายงานเผยแพร่บนสื่อเพียงเล็กน้อย โดยไม่มีใครรู้เลยว่า โครงการนี้จะกลายเป็นข้อมูลที่สำคัญมากๆ ในการอธิบายการทำงานของมนุษย์ที่แท้จริงในเวลาต่อมา


ประชากรจุลินทรีย์สำคัญต่อร่างกายมาก

› ความเข้าใจเกี่ยวกับจุลินทรีย์ ที่อาศัยอยู่ในร่างกายก่อนหน้าปีค.ศ. 1990 นั้น จำกัดอยู่แค่ที่ หน้าที่จุลินทรีย์คือการสังเคราะห์วิตามินที่จำเป็นบางตัว ทำหน้าที่ย่อยผนังเซลล์ใยอาหารจากพืชที่ย่อยยาก

› จนกระทั่งปลายทศวรรษที่ 1990 ซึ่งเทคโนโลยีในการระบุสายพันธุ์ ผ่านการเรียงลำดับดีเอ็นเอของจุลินทรีย์ถือกำเนิดขึ้น และด้วยการใช้หนูทดลองที่ขยายพันธุ์ให้กลายเป็นหนูที่ปราศจากเชื้อ (Germ free mice)

› ทำให้ Prof.Jeffrey Gordon จากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน ค้นพบตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนว่า

จุลินทรีย์มีหน้าที่พื้นฐานในการร่วมทำงานกับร่างกายของมนุษย์ การมีอยู่ของประชากรจุลินทรีย์ในทางเดินอาหารของเรา ไม่ได้แค่มีผลในการเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาเคมีของทางเดินอาหารเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเซลล์ดูดซึม ที่มีลักษณะเหมือนนิ้วยื่นออกมาจากผนังลำไส้เล็กให้มีความยาวขึ้น เป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวในการดูดซึมอาหารให้ได้มากขึ้นทำให้มนุษย์สามารถลดการกินอาหารลงไปได้ถึง 30% แต่ก็ยังได้สารอาหารเพียงพอ

 

› มนุษย์มีความสัมพันธ์กับประชากรจุลินทรีย์ ในลักษณะที่เอื้อประโยชน์ซึ่งกันและกัน เราพึ่งพาจุลินทรีย์เป็นอย่างยิ่งเพื่อความมีสุขภาพดี

› หลังจากโครงการถอดรหัสพันธุกรรมจุลินทรีย์เสร็จสิ้น นักชีววิทยาพบเรื่องน่าประหลาดใจต่ออีกว่า มนุษย์แต่ละคนมีกลุ่มประชากรจุลินทรีย์ที่เป็นเอกลักษณ์มากเหมือนลายนิ้วมือ และมีจุลินทรีย์แค่ 2-3 สายพันธุ์เท่านั้นที่พบได้ในมนุษย์ทุกคน

› ประชากรจุลินทรีย์ในทางเดินอาหารของมนุษย์คนหนึ่ง ก็จะคล้ายกับของอีกคนหนึ่ง แต่จะแตกต่างอย่างมากจากประชากรจุลินทรีย์ที่อยู่ในข้อหรืออวัยวะอื่น

› หน้าที่ของจุลินทรีย์แต่ละชนิดก็จะมีความเฉพาะเจาะจงกับคนแต่ละคนไม่เหมือนกัน จุลินทรีย์ A ทำหน้าที่ได้ดีในคนคนหนึ่ง แต่ก็อาจทำหน้าที่แบบเดียวกันได้ไม่ดีในอีกคน

 


ระบบทางเดินอาหาร

ทางเดินอาหารและอวัยวะสำคัญในทางเดินอาหาร : ที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์

› ทางเดินอาหาร ตั้งแต่ปากจนถึงลำไส้ใหญ่ เป็นอวัยวะที่เป็นที่อยู่ของกลุ่มประชากรจุลินทรีย์ที่มีความแตกต่างของสายพันธุ์มากที่สุด

› จุดสำคัญคือบริเวณซีคัม (Caecum) ของลำไส้ใหญ่ ซึ่งมีลักษณะคล้ายลูกเทนนิส เป็นบริเวณที่เป็นจุดศูนย์กลางของเหล่าประชากรจุลินทรีย์ 4000 สายพันธุ์ ซึ่งจะทำหน้าที่สกัดเอาสารอาหารรอบที่ 2 จากอาหารที่เหลือผ่านการดูดซึมรอบแรกที่ลำไส้เล็ก โดยเฉพาะพวกใยอาหาร ช่วยให้ร่างกายได้สารอาหารมากขึ้น (ดูตำแหน่งซีคัมในรูปประกอบ)

› ไส้ติ่ง (Appendix)ตลอดระยะเวลา 100 ปีที่ผ่านมา ไส้ติ่งถูกมองว่าเป็นอวัยวะส่วนเกิน ที่ไม่ได้มีประโยชน์อะไร และถ้าหากติดเชื้อก็จะก่อให้เกิดอันตรายถึงชีวิตได้

› ไส้ติ่งมีความยาวเฉลี่ย 8 เซนติเมตร กว้าง 1 เซนติเมตร ลักษณะเป็นท่อเพื่อป้องกันไม่ให้อาหารตกลงไป

› ความสำคัญอย่างยิ่งของไส้ติ่ง ที่เพิ่งได้รับการเปิดเผยจากโครงการ HMP คือ เป็นที่อยู่ของเซลล์สร้างภูมิคุ้มกันชนิดพิเศษ และเป็นที่อยู่ของประชากรจุลินทรีย์ ที่ทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกัน ปกป้องร่างกายติดต่อสื่อสารระหว่างกันและกัน (ดูตำแหน่งไส้ติ่งจากรูป)

› ที่ลำไส้ใหญ่ส่วน Colon ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของลำไส้ใหญ่ ก็เป็นที่อยู่ของประชากรจุลินทรีย์ ที่ทำหน้าที่เก็บเศษอาหารกิน แล้วเปลี่ยนมันเป็นพลังงานเลี้ยงตัวเอง จากนั้นก็ปล่อยของเสีย (Waste product) ที่กลับเป็นประโยชน์ในการให้พลังงานกับเซลล์ผนังลำไส้ใหญ่

› สิ่งแวดล้อมภายในลำไส้ใหญ่มีความชุ่มชื้น ลักษณะคล้ายหนองน้ำ ไม่มีออกซิเจน ทำให้เป็นสถานที่ที่เหมาะแก่การคงไว้ซึ่งประชากรจุลินทรีย์ ทั้งในยามปกติและในยามขาดแคลนอาหาร

ทางเดินอาหารของเรา บรรจุจุลินทรีย์ไว้ 1.5 กิโลกรัม ซึ่งมีน้ำหนักเท่ากับตับ จุลินทรีย์มีอายุตั้งแต่เป็นวันถึงหลายอาทิตย์ และประชากรจุลินทรีย์ 4000 สายพันธุ์นี้ ที่พบในอุจจาระ เป็นตัวบ่งบอกถึงสุขภาพและสภาวะโภชนาการของคนแต่ละคนเลยทีเดียว


จบตอนที่หนึ่งแต่เพียงเท่านี้ค่ะ

ประชากรจุลินทรีย์ที่มีอยู่ในร่างกายเราเป็นเรื่องที่น่าสนใจมาก เพราะเกี่ยวข้องเป็นอย่างยิ่งกับความมีสุขภาพดีของเรา

ในตอนต่อไป ยิ่งน่าสนใจ เพราะ Alanna สรุปว่า “โรคทุกโรคเริ่มต้นที่ทางเดินอาหาร” ค่ะ

ขอความมีสุขภาพกายใจที่ดี จงสถิตอยู่กับทุกคน


 


1 COMMENT