Why We Age and Why We Don’t Have To (2)

ครั้งที่แล้วผมกล่าวถึงการแก่ตัวของเซลล์ ซึ่งมุมมองทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดสรุปว่ามีอยู่ 9 ลักษณะ (9 Hallmarks of Aging) คือ 

1. Genomic Instability

2. Telomere Attrition

3. Epigenetic Alteration

4. Loss of Proteostasis

5. Deregulated Nutrient Sensing

6. Mitochondrial Dysfunction

7. Cellular Senescence

8. Stem Cell Exhaustion

9. Altered Intercellular Communications

9 ลักษณะของการแก่ตัวของเซลล์นั้นแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มคือ 

กลุ่มหนึ่ง (ข้อ 1-4) ถือได้ว่าเป็นต้นเหตุหลัก (primary hallmark) ของการแก่ตัว กล่าวคือการเสื่อมถอยใน 4 ข้อนี้คือสาเหตุหลักของการแก่ตัวของเซลล์และร่างกาย 

กลุ่มสอง (ข้อ 5-7) เป็นการปรับตัวของร่างกายเพื่อลดผลกระทบจากข้อ 1 -4 ซึ่งในระยะสั้นช่วยรักษาสุขภาพและเสถียรภาพของเซลล์และร่างกายได้ในตอนแรก แต่เมื่อเวลาผ่านไปและความเสื่อมถอยสะสมเพิ่มขึ้น ปัจจัยดังกล่าวก็จะกลับมาบั่นทอนการทำงานของเซลล์ในที่สุด ส่งผลให้เซลล์แก่ตัวและเสื่อมถอยลงไปอีก 

กลุ่มสาม (ข้อ 8-9) เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นเพราะได้รับผลกระทบจากกลุ่มหนึ่งและกลุ่มสอง 

เมื่ออ่านมาถึงตรงนี้ก็คงจะไม่ได้ทำให้ท่านผู้อ่านเกิดความกระจ่างเพิ่ม แต่เป็นการชี้ให้เห็นว่า การแก่ตัวลงของเซลล์และร่างกายนั้นมีปัจจัยหลักอยู่ 4 ข้อ ในขณะเดียวกันก็มีความเชื่อมโยงกันในหลายปัจจัยและส่งผลกระทบในวงกว้าง ส่วนปัจจัยพื้นฐาน 4 ข้อนั้น ได้แก่

1.Genomic Instability หรือความไม่เสถียรในระดับของพันธุกรรม

2.Telomere Attrition หรือการสูญเสียหางเทโลเมียร์ ทำให้เซลล์ต้องจบชีวิตลง 

3.Epigenetic Alteration หรือการอ่านพันธุกรรมที่ผิดเพี้ยนไป ทำให้เซลล์ที่ผลิตออกมาใหม่ทำหน้าที่ของตัวเองคลาดเคลื่อน

4.Loss of Proteostasis คือการที่เซลล์ไม่สามารถควบคุมให้ผลิตโปรตีนที่มีคุณภาพตามความต้องการ

ปัจจัยพื้นฐาน 4 ข้อนี้เป็นเรื่องที่ผมจะขอขยายความในแต่ละข้อดังต่อไปนี้

1.Genomic Instability ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์กว่า 200 ประเภท (เช่น เซลล์สมอง เซลล์ตับ เซลล์กล้ามเนื้อ ฯลฯ) มีจำนวนทั้งสิ้น 37.2 ล้านล้านเซลล์ โดยทุกเซลล์มีส่วนประกอบสำคัญ 3 ส่วนคือ กรอบนอกของเซลล์ที่เรียกว่า เมมเบรน (membrane) ภายในเมมเบรนจะมีไซโตพลาซึม (cytoplasm) ซึ่งเป็นที่อยู่ของไมโทคอนเดรีย (mitochordria) นิวเคลียส (nucleus) และส่วนประกอบอื่นๆ 

ไมโทคอนเดรียเป็นเซลล์ต่างด้าวที่วิวัฒนาการมาอาศัยอยู่ในเซลล์ของเรา และทำประโยชน์อย่างมากในการผลิตพลังงานให้กับเซลล์ของเราและมีส่วนในการกำหนดการตายของเซลล์ (apoptosis) ในขณะที่นิวเคลียส คือที่เก็บดีเอ็นเอหรือพันธุกรรมของเรา ซึ่งหากคลี่ออกมาก็จะยาวถึง 2 เมตรและแต่ละช่วงของดีเอนเอก็คือยีนของมนุษย์ที่มีทั้งสิ้น 24,000 ยีน (หากยังไม่เข้าใจสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มได้จากหนังสือเล่มใหม่ของผมคือ Healthy Always บทที่ 8 ครับ) 

ประเด็นสำคัญคือยีนทั้งหมด 24,000 ยีนนั้น เป็นเสมือนกับตำราให้เซลล์นำไปอ่านเพื่อปฏิบัติหน้าที่ของตน และโดยปกติแล้วยีนจะมีความคงทนมาก (เปรียบเทียบว่าเป็นระบบดิจิทัล) และหากเกิดความเสียหายเซลล์ก็จะมีกลไกในการซ่อมแซมและบำรุงรักษาให้คงสถานะเดิมเอาไว้ได้ แม้ว่าในการแบ่งตัวของเซลล์แต่ละครั้งอาจทำให้เกิดความผิดเพี้ยน (mutation) ขึ้นได้บ้าง ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของความเสื่อมถอยและการแก่ตัว หรือหากผิดเพี้ยนมากเกินไปก็ยังมีกลไกสั่งการให้เซลล์ “ฆ่าตัวตาย” (apoptosis) ซึ่งปรากฏการณ์ดังกล่าวสามารถเกิดกับดีเอ็นเอของไมโทคอนเดรียได้เช่นกัน 

ดังนั้น ความไม่เสถียรของพันธุกรรมของไมโทคอนเดรีย จึงเป็นอีกสาเหตุหนึ่งเของการทำให้เซลล์แก่ตัว ข้อสรุปคือการชำรุดของดีเอ็นเอและ/หรือการที่ระบบซ่อมแซมดีเอ็นเอบกพร่องทั้งของเซลล์ของตัวเราเองและของไมโทคอนเดรีย คือปัจจัยสำคัญในการทำให้เกิดการแก่ชรา

2. Telomere Attrition ทุกครั้งที่เซลล์แบ่งตัว หางของโครโมโซมที่เรียกว่า เทโลเมียร์ จะถูกตัดให้สั้นลง และเมื่อหางเทโลเมียร์กุด โคโมโซมก็จะไม่ได้รับการปกป้องคุ้มครอง ทำให้เซลล์ต้องจบชีวิตลง จึงมีการนำเสนอบริการประเมินความยาวของหางเทโลเมียร์ ซึ่งถือได้ว่าเป็นวิธีการวัดอายุที่แท้จริงของเซลล์ กล่าวคือหากหางเทโลเมียร์สั้นก็จะแปลว่า เซลล์แก่ตัวเพราะจะแบ่งตัวได้อีกเพียงไมกี่ครั้ง 

ที่สำคัญคือ มีความพยายามหาหนทาง “ต่อหาง” เทโลเมียร์ ซึ่งยังทำไม่ได้ผลมากนัก (แม้ว่ามนุษย์จะรู้จักเทโลเมียร์มา 40 ปีแล้วและผู้ที่ค้นพบความสำคัญของเทโลเมียร์จะได้รับรางวัลโนเบลเมื่อปี 2009) แต่กิจกรรมบางประเภทสามารถทำให้หางเทโลเมียร์ยาวขึ้นได้ เช่น การวิ่งหรือการออกกำลังกายให้หัวใจเต้นเร็ว (โปรดดู Differential effects of endurance, interval and resistance training on telomerase activity and telomere length in a randomized, controlled study ในวารสาร European Heart Journal January 2019) 

แนวทางต่อหางเทโลเมียร์นั้นได้มีความพยายามกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ที่เรียกว่า เทโลเมอเรส (telomerase) แต่เรื่องนี้ต้องทำด้วยความระมัดระวังอย่างมาก เพราะการหยุดการทำงานของเทโลเมอเรส เพื่อปล่อยให้เซลล์ต้องจบชีวิตลงนั้น เป็นกลไกสำคัญเพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์ที่โครโมโซมชำรุดเสียหายสามารถแพร่ขยายต่อไปได้อีก เช่น กรณีของเซลล์มะเร็ง 

ดังนั้น Dr.Elizabeth Blackburn หนึ่งในผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบลในปี 2009 ในฐานะผู้ที่ค้นพบกลไกเทโลเมียร์จึงได้กล่าวเมื่อปี 2017 ว่าการใช้วิทยาศาสตร์เพื่อต่อหางเทโลเมียร์จะช่วยลดความเสี่ยงจากการเป็นโรคที่เกี่ยวข้องกับความแก่ตัว แต่ก็ต้องนำเอาประโยชน์ดังกล่าวมาชั่งกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นจากการเป็นโรคมะเร็งบางชนิด (โปรดดู TED Talk April 2017 Vancouver “The Science of Cells That Never Get Old”)

ในครั้งต่อไปผมจะเขียนถึงอีก 2 ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดความแก่ชราคือ Epigenetic Alteration และ Loss of Proteostasis ครับ

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

• Messenger RNA: ไม่เพียงแต่ใช้ผลิตวัคซีนเพียงอย่างเดียว
• Why We Age and Why We Don’t Have To (ตอน 1/3)
• Why We Age and Why We Don’t Have To (3)