×

กลไกแห่งความเจ็บปวด เปิดที่มากว่าจะเป็นรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์ 2021

28.10.2021
  • LOADING...
mechanism of pain

HIGHLIGHTS

4 Mins. Read
  • หนึ่งในความรู้สึกทางกายภาพที่สำคัญที่สุดคือ ความรู้สึกเจ็บปวด ซึ่งถูกกระตุ้นได้โดยปัจจัยภายนอก 3 อย่าง นั่นก็คือ แรง สารเคมี และความร้อน
  • ในปลายทศวรรษที่ 90 เดวิด จูเลียส ได้ศึกษากลไกความเจ็บปวดที่เกิดจากความร้อนและสารเคมีที่ทำให้รู้สึกแสบร้อนอย่างแคปไซซินในพริก ขณะที่ในปี 2010 นักวิจัยอเมริกันชื่อว่า อาร์เด็ม พาตาพูเทียน ได้ตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับการค้นพบตัวรับแรงกดบนผิวหนัง
  • ความรู้ที่เราได้จากการวิจัยของเดวิดและอาร์เด็มนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหาวิธีบรรเทาความเจ็บปวดที่ไม่จำเป็นหรือมากเกินไปได้ และนั่นเป็นสาเหตุที่เดวิดและอาร์เด็มได้รับรางวัลโนเบล สาขาสรีรวิทยา และการแพทย์ ประจำปี 2021 นั่นเอง

ความสามารถในการรับรู้สิ่งแวดล้อมรอบตัวเราผ่านกายสัมผัสนั้นเป็นปริศนาทางสรีรวิทยาที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจมาตั้งแต่คริสต์ศตวรรษที่ 17 

 

การที่ร่างกายของเรารู้สึกถึงอุณหภูมิ การสัมผัส ไปจนถึงความเจ็บปวด ทำให้เราสามารถเอาตัวรอดจากสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายรอบตัวเรา เมื่อวิทยาการทางชีววิทยาและการแพทย์พัฒนาขึ้นอย่างมากในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาระบบร่างกายที่ซับซ้อนได้ง่ายและละเอียดขึ้น จนกระทั่งในปี 1944 สองนักวิทยาศาสตร์ ได้แก่ โจเซฟ เออร์แลงเกอร์ และ เฮอร์เบิร์ต แกสเซอร์ ก็ได้รับรางวัลโนเบล สาขาสรีรวิทยา และการแพทย์ จากการค้นพบเส้นประสาทหลากหลายชนิด ซึ่งเป็นโครงสร้างทางกายวิภาคสำคัญที่ทำให้ร่างกายรับรู้สิ่งกระตุ้นที่แตกต่างกันไป อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์สมัยนั้นก็ยังไม่เข้าใจระบบประสาทเปลี่ยนสัญญาณทางกายภาพเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังสมองได้อย่างไร

 

หนึ่งในความรู้สึกทางกายภาพที่สำคัญที่สุดคือ ความรู้สึกเจ็บปวด ซึ่งถูกกระตุ้นได้โดยปัจจัยภายนอก 3 อย่าง นั่นก็คือ แรง สารเคมี และความร้อน แม้ว่าความเจ็บปวดจะทำให้เรารับรู้ถึงอันตรายและสามารถหลีกหนีเอาตัวรอดได้ แต่บางครั้งมันก็สร้างความทรมานและส่งผลเสียต่อร่างกายได้เช่นกัน ดังนั้นความรู้ความเข้าในเกี่ยวกับความเจ็บปวดนั้นจะช่วยให้เราสามารถจัดการกับมันได้ดีขึ้น

 

ในช่วงปลายทศวรรษที่ 90 เดวิด จูเลียส จากมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก มีความสนใจที่จะศึกษากลไกที่ทำให้เราเกิดความรู้สึกเจ็บปวดโดยใช้แคปไซซิน (Capsaicin) ซึ่งเป็นสารให้ความเผ็ดในพริก เป็นตัวกระตุ้นความเจ็บปวด 

 

เดวิดและคณะเริ่มต้นการศึกษาด้วยการสังเคราะห์ชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่พบในเซลล์ประสาท ชิ้นส่วนดีเอ็นเอเหล่านี้จะบรรจุยีนที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการรับความรู้สึก จากนั้นจึงตัดต่อชิ้นส่วนดีเอ็นเอลงในเซลล์ที่เพาะเลี้ยงไว้ และเพาะเลี้ยงต่อไปเพื่อให้มีจำนวนเซลล์มากพอต่อการทดสอบในขั้นต่อไป เพื่อที่จะทราบว่ายีนตัวไหนที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการรับความรู้สึกเจ็บปวดจากแคปไซซิน 

 

ทีมวิจัยได้หยดแคปไซซินลงไปในเซลล์แต่ละชุดที่มียีนต่างกัน หากเซลล์ชุดใดมีการไหลของไอออนแคลเซียมเข้าสู่เซลล์ ก็หมายความว่าเซลล์ชุดนั้นมียีนที่ทำหน้าที่รับความรู้สึกเจ็บปวดนั่นเอง

 

ในที่สุดพวกเขาก็ค้นพบชุดเซลล์ที่ตอบสนองต่อแคปไซซิน ซึ่งเซลล์ดังกล่าวมียีนสร้างโปรตีน TPRV1 โดยปกติโปรตีนชนิดนี้จะแทรกอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาท มีลักษณะคล้ายโดนัท เมื่อศึกษาลึกลงไปก็พบว่า ในเวลาปกติรูตรงกลางโดนัทนั้นจะปิด ทำให้ไอออนแคลเซียมไม่สามารถผ่านเข้าออกเซลล์ได้ แต่เมื่อกระตุ้นด้วยความร้อนสูงกว่า 43 องศาเซลเซียส (ซึ่งเป็นตัวกระตุ้นความเจ็บปวดอีกรูปแบบหนึ่ง) รูตรงกลางโดนัทก็จะเปิดออก และปล่อยให้ไอออนแคลเซียมวิ่งเข้าสู่ภายในเซลล์ เกิดเป็นกระแสประสาทวิ่งไปยังสมอง และเกิดเป็นความรู้สึกเจ็บปวดนั่นเอง

 

การค้นพบนี้เป็นการเบิกทางให้เกิดการศึกษายีนและโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้อุณหภูมิอื่นๆ ซึ่งโปรตีนแต่ละตัวจะตอบสนองต่อช่วงอุณภูมิ และสารเคมีที่แตกต่างกัน เช่น TPRM8 ที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิต่ำ และเมนทอล (Menthol) ซึ่งทำให้เรารู้สึกเย็น 

 

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการศึกษาของเดวิดจะทำให้เราเข้าใจกลไกความเจ็บปวดที่เกิดจากความร้อน (และสารเคมีที่ทำให้รู้สึกแสบร้อนอย่างแคปไซซินในพริก) แต่เราก็ยังไม่เข้าใจกลไกความเจ็บปวดที่เกิดจากแรงกระทำ (เช่น การหยิกหรือตี) อยู่ดี

 

จนกระทั่งในปี 2010 นักวิจัยอเมริกันชื่อว่า อาร์เด็ม พาตาพูเทียน ได้ตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับการค้นพบตัวรับแรงกดบนผิวหนัง โดยเริ่มแรกอาร์เด็มและทีมได้ศึกษาเซลล์ N2a ซึ่งเป็นเซลล์มะเร็งระบบประสาทที่ได้จากหนู เซลล์ชนิดนี้มีคุณสมบัติพิเศษในการสร้างกระแสประสาทที่สามารถวัดได้เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแรงกด หลังจากนั้นทีมวิจัยได้สร้างรายชื่อของยีน 72 ยีน ที่คาดว่าจะทำหน้าที่ในการสร้างตัวรับความรู้สึกจากแรงกดนั้น จากนั้นจึงได้ปิดสวิตช์ยีนทั้ง 72 ทีละตัว โดยใช้อาร์เอ็นเอ (RNA) ที่จำเพาะ ถ้ายีนตัวไหนถูกปิดสวิตช์ไปแล้วแต่เซลล์ยังมีการสร้างกระแสประสาทอยู่ ก็แสดงว่ายีนดังกล่าวไม่เกี่ยวข้องกับการรับความรู้สึกจากแรงกด

 

ในที่สุดทีมวิจัยก็ได้ค้นพบยีนที่สร้างโปรตีน Piezo1 ที่แทรกอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ มีหน้าที่เป็นประตูเข้าของไอออนแคลเซียม คล้ายกับ TPRV1 แต่ต่างกันตรงที่ Piezo1 มีลักษณะโค้งคล้ายคันธนู และเมื่อมีแรงกดมากระทำบริเวณข้างๆ ก็จะทำให้คันธนูนั้นยืดตรงขึ้น รูตรงกลางที่เคยปิดอยู่ก็จะเปิดให้ไอออนแคลเซียมไหลเข้าเซลล์ เกิดเป็นกระแสประสาทที่สมองจะตีความเป็นแรงกด ซึ่งหากแรงกดนั้นมากพอก็จะกลายเป็นความเจ็บปวด

 

นอกจากนี้ทีมวิจัยของอาร์เด็มยังได้ค้นพบโปรตีนที่มีลักษณะคล้าย Piezo1 และได้ตั้งชื่อว่า Piezo2 ซึ่งมีหน้าที่สำคัญในการรับรู้ตำแหน่งและท่าทางของร่างกาย ซึ่งเกิดจากแรงกดและแรงดึงที่แตกต่างกันในอวัยวะต่างๆ ที่ควบคุมการเคลื่อนไหว เช่น กล้ามเนื้อ เอ็น และกระดูก การค้นพบ Piezo1 และ Piezo2 ยังทำให้เราเข้าใจกลไกรับรู้อื่นๆ ภายในร่างกายที่เกี่ยวข้องกับแรงกระทำเชิงกล เช่น ความดันเลือด การหายใจ ไปจนถึงการปวดปัสสาวะ

 

ความรู้ที่เราได้จากการวิจัยของเดวิดและอาร์เด็มนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหาวิธีบรรเทาความเจ็บปวดที่ไม่จำเป็นหรือมากเกินไปได้ ในอดีตนั้นยาบรรเทาปวดมักจะมีเป้าหมายในการระงับการทำงานของระบบประสาทส่วนกลางหรือสมอง ซึ่งอาจจะมีข้อจำกัดในเรื่องของประสิทธิภาพและอาการข้างเคียง แต่ความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานของตัวรับความรู้สึกเจ็บปวดนั้นจะทำให้เราผลิตยาที่มีประสิทธิภาพดีและปลอดภัยมากขึ้น ตัวอย่างเช่น การใช้สารแคปแซสพีน (Capsazepine) ในการยับยั้งการทำงานของ TRPV1 ซึ่งจะบรรเทาอาการเจ็บปวดหรือแสบร้อนจากสารเคมี เป็นต้น

 

ทั้งหมดนี้เป็นสาเหตุที่เดวิดและอาร์เด็มได้รับรางวัลโนเบล สาขาสรีรวิทยา และการแพทย์ ประจำปี 2021 นั่นเอง

 

อ้างอิง:

  • LOADING...

READ MORE




Latest Stories

Close Advertising