Alienum phaedrum torquatos nec eu, vis detraxit periculis ex, nihil expetendis in mei. Mei an pericula euripidis, hinc partem.
 

ปริศนาความเชื่อมโยงระหว่างน้ำตาลกับมะเร็ง

ปริศนาความเชื่อมโยงระหว่างน้ำตาลกับมะเร็ง

เซลล์ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก เกือบทุกเซลล์ล้วนต้องการสารอาหารอย่างน้ำตาลกลูโคส รวมทั้งเซลล์ทั่วไปในร่างกายมนุษย์และเซลล์ที่ผิดปกติอย่างเซลล์มะเร็งด้วย เพียงแต่เซลล์มะเร็งนั้นมีพฤติกรรมการนำกลูโคสเข้ามาใช้เป็นพลังงานที่แตกต่างจากเซลล์ทั่วไปมากเสียจนเรียกได้ว่าสร้างความพิศวงให้แก่นักวิทยาศาสตร์มาเกือบศตวรรษ

เซลล์ทั่วๆไปจะมีวิธีการจัดการกับน้ำตาลกลูโคสที่รับเข้ามา 2 วิธี ขึ้นอยู่กับว่ามีออกซิเจนเพียงพอหรือไม่ ถ้ามีออกซิเจนเพียงพอ การสร้างพลังงานจากกลูโคสจะเกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ โดยพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในโมเลกุลน้ำตาลจะถูกแปลงเป็นพลังงานเพื่อหล่อเลี้ยงกิจกรรมต่างๆของเซลล์ ส่วนธาตุคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบหลักของกลูโคสจะถูกเปลี่ยนไปเป็นสารขนาดเล็กอย่างแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกขับออกจากร่างกายในที่สุด แต่ถ้ามีออกซิเจนมาหล่อเลี้ยงเซลล์ไม่เพียงพอ เซลล์จะสร้างพลังงานจากกลูโคสได้น้อยกว่ามาก อย่างในกรณีของเซลล์กล้ามเนื้อขณะที่ออกกำลังกายอย่างหนักจนหัวใจสูบฉีดเลือดที่มีออกซิเจนมาเลี้ยงไม่เพียงพอต่อความต้องการ กลูโคสจะถูกนำมาสร้างเป็นพลังงานโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนและเกิดเป็นกรดแลกติก (lactic acid) ขึ้นแทนที่จะเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

ส่วนเซลล์มะเร็งนั้นมีสิ่งที่ผิดแผกออกไป นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาชาวเยอรมัน ออตโต วาร์บวร์ก (Otto Warburg) ค้นพบสิ่งนี้ในปี ค.ศ. 1924 เขาพบว่าเซลล์มะเร็งมีอัตราการใช้น้ำตาลมากกว่าเซลล์ปกติถึง 200 เท่า ซึ่งสัมพันธ์กับการขยายตัวของก้อนมะเร็ง นั่นแปลว่ายิ่งมีอัตราการใช้น้ำตาลมาก ก็ยิ่งแบ่งเซลล์ได้รวดเร็วมาก เมื่อศึกษาลึกลงไปก็พบว่าไม่ว่าจะเป็นภาวะที่มีหรือไม่มีออกซิเจน เซลล์มะเร็งก็จะเปลี่ยนน้ำตาลกลูโคสที่รับเข้ามาให้กลายไปเป็นกรดแลกติกอยู่ดี ปัจจุบันกระบวนการนี้เป็นที่รู้จักกันในหมู่นักวิทยามะเร็ง (oncologist) ว่า “วาร์บวร์กเอฟเฟกต์” (Warburg effect)

หลังจากปรากฏการณ์นี้ได้รับการค้นพบ นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างเร่งศึกษาที่มาที่ไปและผลสืบเนื่องของปรากฏการณ์นี้กันอย่างหนักหน่วง จนพบว่ามันเป็นคุณลักษณะที่สำคัญประการหนึ่งของเซลล์มะเร็ง แต่ก็ยังไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าวาร์บวร์กเอฟเฟกต์เกิดขึ้นได้อย่างไร รวมทั้งยังตอบไม่ได้ว้ามันเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นจากการเป็นมะเร็งหรือเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์ปกติเปลี่ยนไปเป็นเซลล์มะเร็งกันแน่

งานวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับวาร์บวร์กเอฟเฟกต์มักจะพยายามล้วงลึกขั้นตอนการเปลี่ยนรูปของน้ำตาลกลูโคส แต่ทีมวิจัยกลุ่มหนึ่งในยุโรปกลับคิดต่าง ย้อนไปเมื่อปี ค.ศ. 2008 ทีมนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพเฟลมิช (Vlaams Instituut voor Biotechnologie) มหาวิทยาลัยแคทอลิกเลอเฟิน (Katholieke Universiteit Leuven) ประเทศเบลเยียมและมหาวิทยาลัยอิสระแห่งบรัสเซล (Vrije Universiteit Brussel) ประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้ร่วมมือกันศึกษาว่าวาร์บวร์กเอฟเฟกต์และน้ำตาลมีความเกี่ยวข้องกับความสามารถในการแบ่งเซลล์มะเร็งหรือไม่ ผ่านไปนาน 9 ปีผลงานแห่งความทุ่มเทของทีมวิจัยนี้ในที่สุดก็ได้รับการเผยแพร่ผ่านวารสารNature Communicationเมื่อวันที่ 13 ตุลาคมที่ผ่านมานี้

งานวิจัยนี้ใช้เซลล์ยีสต์ Saccharomycescerevisiae ในการศึกษาซึ่งเป็นยีสต์ชนิดเดียวกันกับที่ทำให้ขนมปังฟูสวยงาม แม้จะดูห่างไกลจากเซลล์มะเร็งแต่เซลล์ยีสต์ก็มีเอนไซม์และโปรตีนหลายชนิดคล้ายๆกับที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมี โดยเฉพาะกลุ่มของเอนไซม์ที่ใช้ในการย่อยกลูโคสให้เป็นพลังงาน นอกจากนี้การใช้เซลล์ยีสต์ยังเป็นการหลีกเลี่ยงผลกระทบจากกระบวนการทางชีวเคมีอื่นๆที่เกิดขึ้นในเซลล์มะเร็ง ทำให้นักวิจัยเก็บข้อมูลและวิเคราะห์ผลได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น เพื่อจำลองสภาพเซลล์มะเร็งซึ่งสะสมกลูโคสไว้ในปริมาณมากให้เกิดขึ้นในเซลล์ยีสต์ ทีมนักวิจัยทำให้ยีสต์เกิดการกลายพันธุ์จนทำให้กลไกการนำเข้ากลูโคสเสียไป ผลก็คือทำให้เกิดการคั่งของกลูโคสภายในเซลล์ยีสต์ได้ตามต้องการ

จากนั้นจึงศึกษาขั้นตอนการเปลี่ยนรูปของกลูโคสอย่างละเอียด จนพบว่าหนึ่งในสารตัวกลางของปฏิกิริยาสามารถไปกระตุ้นโปรตีนที่มีชื่อว่า Ras ซึ่งจะส่งสัญญาณต่อไปเป็นทอดๆสั่งการให้เซลล์แบ่งตัวมากขึ้นและดำเนินปฏิกิริยาการย่อยสลายกลูโคสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพิ่มมากขึ้น

การนำเข้ากลูโคสในปริมาณมหาศาลแล้วเปลี่ยนรูปให้เป็นสารตัวกลางเพื่อนำไปกระตุ้นโปรตีน Ras จนนำไปสู่การเพิ่มจำนวนเซลล์และทำให้เกิดการนำกลูโคสเข้าสู่เซลล์ให้เยอะขึ้นไปอีก คือวงจรอุบาทว์ที่ทำให้ก้อนเนื้อร้ายเติบโตขึ้นอย่างไม่มีขีดจำกัด

นี่คือผลลัพธ์ที่ได้มาจากความทุ่มเทในการทำวิจัยนานถึง 9 ปี

โยฮันเทเฟไลน์ (Johan Thevelein) หนึ่งในคณะวิจัยกล่าวว่า “งานนี้ทำให้เราอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างระดับการเกิดวาร์บวร์กเอฟเฟกต์กับความรุนแรงของโรคมะเร็งได้ จุดเชื่อมโยงระหว่างปริมาณน้ำตาลกับพฤติกรรมของเซลล์มะเร็งได้รับการขยายผลออกไปอีกมากทีเดียว และผลการทดลองของเราก็เป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการวิจัยต่อยอดในขั้นต่อไป ทั้งในแง่มุมอื่นๆที่เกี่ยวข้องและกลไกต่างๆที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น”

ข้อค้นพบนี้อาจนำไปสู่หลักปฏิบัติสำหรับการรักษาโรคมะเร็งในอนาคต เช่นการควบคุมไม่ให้น้ำตาลตกไปถึงเซลล์มะเร็งไม่ว่าจะด้วยการใช้ยา หรือควบคุมระดับน้ำตาลกลูโคสในอาหารเพื่อลดการแพร่กระจายของเชื้อ

อย่างไรก็ดีโยฮันเตือนสติเอาไว้ว่ามันยังเร็วเกินไปที่จะสรุปว่าน้ำตาลเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดวาร์บวร์กเอฟเฟกต์ นักวิจัยยังคงต้องทำงานกันอย่างหนักอีกมากเพื่อดูว่าน้ำตาลเป็นสาเหตุหลักสาเหตุเดียวหรือไม่ ดังนั้นยังไม่ต้องตื่นตูมลดการบริโภคน้ำตาลเพื่อขจัดความเสี่ยงในการเป็นโรคมะเร็งกันตอนนี้ เพราะระบบการทำงานในร่างกายเรานั้นซับซ้อนกว่าที่คิด

บทความโดย  อาจวรงค์  จันทมาศ

ที่มา

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171013103623.htm

https://www.sciencealert.com/a-nine-year-study-has-just-shown-how-sugar-exacerbates-cancer

Ken Peeters, Frederik Van Leemputte, and Baptiste Fischeret al.Fructose-1,6-bisphosphate couples glycolytic flux to activation of Ras. Nature Communications, 2017; 8 (1)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2849637/

Date

พฤศจิกายน 27, 2017

Category

STEM NEWS