‘PM 2.5’ ตัวการ ‘สมองเสื่อม’ ชนิดร้ายแรง ทำโปรตีนในสมองบิดตัวผิดรูป
“มลพิษทางอากาศ” ก่อให้เกิดกลุ่มโปรตีนที่เป็นพิษในสมอง ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งชี้ของ “ภาวะสมองเสื่อม” ชนิดร้ายแรง
KEY
POINTS
- มลพิษทางอากาศ โดยเฉพาะฝุ่น PM2.5 เป็นปัจจัยเสี่ยงสำคัญที่ก่อให้เกิด "ภาวะสมองเสื่อมจากลิววีบอดี" (LBD) ซึ่งเป็นโรคทางระบบประสาทที่พบบ่อย
- งานวิจัยชี้ว่า PM2.5 ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งให้โปรตีน "แอลฟา-ซินิวคลีน" ในสมองเกิดการบิดตัวผิดรูปกลายเป็นสายพันธุ์ที่เป็นพิษและรุนแรงกว่าปกติ
- โปรตีนที่ผิดรูปนี้จะสะสมตัวทำลายเซลล์ประสาทและแพร่กระจายไปทั่วสมอง นำไปสู่การสูญเสียความทรงจำและความสามารถในการรับรู้
“มลพิษทางอากาศ” เป็นตัวการทำให้มนุษย์ป่วยเป็นโรคต่าง ๆ ได้มากมาย เป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดโรคหัวใจและหลอดเลือด การติดเชื้อทางเดินหายใจ และโรคมะเร็ง เช่น มะเร็งปอด มลพิษทางอากาศเป็นสาเหตุของการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรทั่วโลกถึง 4.2 ล้านคนในแต่ละปี ล่าสุดนักวิจัยยังพบด้วยว่ามลพิษทางอากาศมีความเชื่อมโยงกับการเกิด “ภาวะสมองเสื่อม” กลุ่มโรคทางระบบประสาทที่มักสัมพันธ์กับวัยชราและมีลักษณะเฉพาะคือการสูญเสียความทรงจำและความสามารถในการตัดสินใจของตนเอง
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ ผู้เขียนงานวิจัยนี้ มุ่งเน้นไปที่ “ภาวะสมองเสื่อมจากลิววีบอดี” (Dementia with Lewy Bodies - LBD) ซึ่งเป็นโรคทางระบบประสาทที่มีลักษณะเฉพาะคือมีการสะสมของโปรตีนที่เรียกว่า “แอลฟา-ซินิวคลีน” (alpha-synuclein) ในสมองอย่างผิดปรกติ เป็นภาวะสมองเสื่อมที่พบบ่อยเป็นอันดับสามรองจากโรคอัลไซเมอร์และภาวะสมองเสื่อมชนิดหลอดเลือด
แอลฟา-ซินิวคลีนเป็นโปรตีนที่สำคัญต่อการทำงานของสมอง แต่สามารถบิดตัวผิดปกติได้หลายรูปแบบเกิดเป็น ลิววีบอดีที่เป็นอันตรายหลายชนิด สามารถฆ่าเซลล์ประสาทและก่อให้เกิดโรคร้ายแรงโดยการแพร่กระจายผ่านสมอง
สารตกค้างที่เป็นอันตรายเหล่านี้ (ลิววีบอดี) คือสัญญาณเฉพาะของภาวะสมองเสื่อมประเภทนี้และโรคพาร์กินสัน ถือเป็นสาเหตุของปัญหาการเคลื่อนไหวและการสูญเสียความทรงจำ ซึ่งจากงานวิจัยพบว่า โปรตีนแอลฟา-ซินิวคลีนอาจเป็นกุญแจสำคัญในการอธิบายว่าการสัมผัสกับมลพิษทางอากาศเป็นเวลานานเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดภาวะสมองเสื่อมประเภทนี้
เหมา เสี่ยวโป นักวิจัยจากภาควิชาประสาทวิทยา มหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ และผู้เขียนงานวิจัย กล่าวว่า “เราเห็นความจำเป็นเร่งด่วนที่จะต้องตรวจสอบว่าการสัมผัสสิ่งแวดล้อมทั่วไปนี้อาจเป็นปัจจัยเสี่ยงของโรคร้ายแรงและแพร่กระจายนี้หรือไม่”
สิ่งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ทำคือศึกษาวิจัยทางระบาดวิทยาเพื่อยืนยันความเชื่อมโยงที่เคยมีการอ้างอิงไว้ในเอกสารทางวิทยาศาสตร์ก่อนหน้านี้ พวกเขาใช้ข้อมูลจากผู้ป่วยชาวอเมริกัน 56 ล้านคนที่เข้ารับการรักษาตัวในโรงพยาบาลด้วยโรคระบบประสาทเสื่อมระหว่างปี 2000-2014 โดยมุ่งเน้นไปที่ผู้ป่วยโรคที่เกี่ยวข้องกับ ลิววีบอดีและคำนวณการสัมผัสฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5) ซึ่งเป็นมลพิษทางอากาศที่เกิดจากการเผาไหม้ยานพาหนะ โรงงาน หรือการเผาไหม้วัสดุ
นักวิทยาศาสตร์พบว่า เมื่อการสัมผัสสารพิษจากสิ่งแวดล้อมเหล่านี้เพิ่มขึ้น ความเสี่ยงในการเข้ารับการรักษาตัวในโรงพยาบาลจากโรคระบบประสาทเสื่อมเหล่านี้ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
จากนั้น ในการทดลองกับหนู พวกเขายืนยันว่าหนูทดลองทั่วไปที่สัมผัสกับสารมลพิษเหล่านี้จะสะสมตัวของสารแอลฟา-ซินูคลีน และสุดท้ายก็เกิดภาวะสมองฝ่อ เซลล์ประสาทตาย และความสามารถในการรับรู้ลดลง ทั้งหมดล้วนเป็นสัญญาณบ่งชี้ของภาวะสมองเสื่อม
ในทางตรงกันข้าม เมื่อให้สารมลพิษเดียวกันนี้กับหนูดัดแปลงพันธุกรรมที่ไม่สามารถผลิตแอลฟา-ซินิวคลีน กลับไม่มีการฝ่อตัวหรือภาวะสมองเสื่อม นักวิจัยเสริมว่า “มลพิษยังคงมีอยู่ แต่หากไม่มีโปรตีนเป้าหมายหลัก ก็ไม่สามารถทำให้เกิดภาวะสมองเสื่อมชนิดนี้ได้”
นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานไว้ว่า สารพิษในสิ่งแวดล้อม เช่น PM2.5 สามารถกระตุ้นให้เกิดการสะสมของแอลฟา-ซินิวคลีนที่ผิดปรกติ ซึ่งสามารถแพร่กระจายความเสียหายไปทั่วสมองได้
พวกเขายืนยันเรื่องนี้ในการทดลองอีกครั้งกับหนูที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตโปรตีนชนิดเดียวกับมนุษย์ หลังจากได้รับสารมลพิษเป็นเวลาห้าเดือน นักวิจัยตรวจพบการสะสมตัวของแอลฟา-ซินิวคลีนและความเสื่อมถอยของความสามารถในการรับรู้
แต่การสะสมที่เป็นอันตรายเหล่านี้แตกต่างจากการสะสมตัวที่เกิดจากวัยชรา โดยการสัมผัสกับอนุภาคขนาดเล็กทำให้เกิดแอลฟา-ซินิวคลีนสายพันธุ์ที่แตกต่างออกไป
“เราพบว่า PM2.5 ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้โปรตีนแอลฟา-ซินิวคลีนเกิดการบิดตัวผิดรูปเป็นสายพันธุ์ที่เป็นพิษและรุนแรงมาก ดังนั้น PM2.5 จึงไม่เพียงแต่ทำลายสมองโดยตรงเท่านั้น แต่ยังทำลายโปรตีนดั้งเดิม ทนทานต่อการกำจัดของเซลล์ และเป็นพิษต่อเซลล์ประสาทมากกว่าแอลฟา-ซินิวคลีนรูปแบบที่รวมตัวกันเอง เรายืนยันผลกระทบนี้ด้วยตัวอย่าง PM2.5 จากสหรัฐ จีน และยุโรป” เหมากล่าว
งานวิจัยพบว่า โปรตีนแอลฟา-ซินิวคลีนที่เป็นพิษที่พบในการทดลองกับหนูนั้น มีคุณสมบัติทางชีวเคมีและพยาธิวิทยาที่สำคัญเช่นเดียวกับสายพันธุ์แอลฟา-ซินิวคลีนที่สกัดจากน้ำไขสันหลังของผู้ป่วยโรคสมองเสื่อมจากลิววีบอดี
“เมื่อนำทั้งสองปัจจัยมารวมกัน สำหรับผมแล้ว บ่งชี้ว่ามีความสัมพันธ์อย่างมากกับมลพิษทางอากาศที่ทำให้เกิดภาวะสมองเสื่อมจากลิววีบอดี เราคิดว่าเป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่งที่ทำให้เกิดภาวะสมองเสื่อม เราจึงจำเป็นต้องมีความพยายามร่วมกันเพื่อรักษาอากาศของเราให้สะอาด” เท็ด ดอว์สัน ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษานี้และศาสตราจารย์ด้านโรคระบบประสาทเสื่อมที่มหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ กล่าว
อย่างไรก็ตาม เหมากล่าวว่า ยังจำเป็นต้องมีการศึกษาว่ามลพิษมีปฏิสัมพันธ์กับปัจจัยเสี่ยงทางพันธุกรรมของแต่ละบุคคลอย่างไร เนื่องจากผู้ที่สัมผัสกับมลพิษไม่ได้เป็นโรคสมองเสื่อมจากลิววีบอดีทุกคน ในตอนนี้นักวิจัยยังไม่ทราบว่าองค์ประกอบเฉพาะใดของ PM2.5 เป็นอันตรายมากที่สุด เนื่องจากในอนุภาคจิ๋วเหล่านี้ประกอบขึ้นจากสารเคมีหลายชนิด ทำให้จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อยืนยันบทบาทของมลพิษในช่วงเริ่มต้นของโรค
การค้นพบนี้ช่วยเสริมสร้างหลักฐานเกี่ยวกับผลกระทบของมลพิษต่อสุขภาพ และเปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการป้องกันและบำบัดรักษา โดยเหมาระบุว่า การลดมลพิษทางอากาศเป็นกลยุทธ์สำคัญในการปกป้องสุขภาพสมอง พร้อมกล่าวว่าการบำบัดในอนาคตอาจได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันปฏิกิริยาระหว่างมลพิษทางอากาศกับแอลฟา-ซินูคลีน หรือเพื่อกำจัดสายพันธุ์ที่มีพิษร้ายแรงนี้โดยเฉพาะเมื่อก่อตัวขึ้น
การเชื่อมโยงการสัมผัสฝุ่นละอองขนาดเล็กกับชีววิทยาของภาวะสมองเสื่อมจากลิววีบอดี จะช่วยสร้างสะพานเชื่อมเชิงกลไกระหว่างการสัมผัสสิ่งแวดล้อมและพยาธิวิทยาของโรค กล่าวโดยกว้าง ๆ งานวิจัยนี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการทำความเข้าใจและบรรเทาผลกระทบของมลพิษทางอากาศต่อภาวะสมองเสื่อมและความเสี่ยงต่อโรคต่าง ๆ มากขึ้น เนื่องจากเป็นภาระค่าใช้จ่ายด้านสาธารณสุขมีมูลค่ามหาศาลและกำลังเพิ่มสูงขึ้น
ที่มา: BBC, El Pias, Financial Times, The Guardian