บทความอายุยืน

หยุดและดมไข่เน่า: ไฮโดรเจนซัลไฟด์ปกป้องสมองจากโรคอัลไซเมอร์ได้อย่างไร

หยุดและดมไข่เน่า: ไฮโดรเจนซัลไฟด์ปกป้องสมองจากโรคอัลไซเมอร์ได้อย่างไร

แม้จะมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างซับซ้อนในการสร้างสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์บนโลกเมื่อนานมาแล้ว แต่ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นเพียงสารพิษต่อสิ่งแวดล้อมที่เป็นพิษซึ่งส่งกลิ่นเหม็นจากไข่เน่า เมื่อเร็วๆ นี้ สารประกอบก๊าซได้ปรับปรุงภาพลักษณ์ของมัน เนื่องจากนักวิจัยค้นพบว่าร่างกายมนุษย์ผลิตและได้รับประโยชน์จากไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปริมาณปานกลาง งานวิจัยด้านไฮโดรเจนซัลไฟด์ชั้นนำด้านหนึ่งคือเรื่องความผิดปกติของระบบประสาท รวมถึงโรคอัลไซเมอร์ นั่นเป็นเพราะเป็นที่รู้กันว่าผู้ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์มีกิจกรรมของไฮโดรเจนซัลไฟด์และเมแทบอลิซึมต่ำกว่า แต่สาเหตุและวิธีแก้ไขอาการดังกล่าวยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด จนถึงขณะนี้ 

ตีพิมพ์ มกราคม 2564 ในวารสาร พนสทีมวิจัยที่ร่วมมือกันจากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ และมหาวิทยาลัยเอ็กซิเตอร์ ในสหราชอาณาจักร ได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการส่งไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปริมาณที่เหมาะสมอย่างช้าๆ เพื่อปรับปรุงแง่มุมต่างๆ ของโรคอัลไซเมอร์ในหนู หากผลลัพธ์เหล่านี้ได้รับการแปลสู่มนุษย์ได้สำเร็จ ระบบนำส่งไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เป็นนวัตกรรมนี้สามารถรักษาหรือป้องกันการเสื่อมถอยของการรับรู้ได้

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ควบคุมสมองที่มีสุขภาพดีได้อย่างไร 

ลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของโรคอัลไซเมอร์คือการสะสมของโปรตีนเทา ซึ่งรวมตัวกันในสมองเพื่อปิดกั้นการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาท โปรตีนเอกภาพปกติเชื่อมต่อกับไมโครทูบูล ซึ่งเป็นโครงสร้างกลวงที่ช่วยรักษาโครงสร้างเซลล์และอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนไหว อย่างไรก็ตาม เมื่อเทาว์สัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ผิดปกติที่เรียกว่าไฮเปอร์ฟอสโฟรีเลชั่น มันจะแยกตัวออกจากไมโครทูบูล สูญเสียตำแหน่งที่เหมาะสม และจับตัวเป็นก้อนกับโปรตีนเทาอื่น ๆ กลายเป็นพิษต่อสมอง 

นอกจากการรวมตัวของเทาจากภาวะฟอสโฟรีเลชั่นมากเกินไปแล้ว โรคอัลไซเมอร์ยังสามารถเกิดขึ้นได้จากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในสมองในปริมาณสูง ซึ่งเกี่ยวข้องกับสารประกอบที่ก่อให้เกิดการอักเสบและสร้างความเสียหายมากเกินไป ที่เรียกว่าสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยา (ros) วิธีหนึ่งที่สมองควบคุมความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นคือผ่านเส้นทางที่เรียกว่าการเปลี่ยนรูปซัลเฟตแบบย้อนกลับ เส้นทางนี้มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญกำมะถันและการควบคุมความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในเซลล์ และเป็นเส้นทางเดียวสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของกรดอะมิโนซิสเทอีนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อีกทั้งยังผลิตสารต้านอนุมูลอิสระกลูตาไธโอน ซีสเตอีนที่เกิดจากการเปลี่ยนซัลเฟอร์แบบย้อนกลับจะสังเคราะห์กลูตาไธโอนและสารประกอบที่มีกำมะถันมากขึ้น รวมถึงไฮโดรเจนซัลไฟด์ด้วย แม้ว่าซิสเทอีนจะไวต่อความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันสูง แต่ปริมาณไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เพียงพอสามารถป้องกันสิ่งนี้ไม่ให้เกิดขึ้นได้ ทำให้เกิดวงจรป้อนกลับเชิงบวกของซิสเทอีน กลูตาไธโอน และไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เพิ่มขึ้นโดยมีความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันลดลง

ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณก๊าซธรรมชาติที่สร้างขึ้นในปริมาณเล็กน้อยภายในเนื้อเยื่อของมนุษย์เกือบทั้งหมด แม้ว่าสารประกอบนี้มักได้รับการยอมรับว่าเป็นก๊าซมีกลิ่นเหม็นที่มีลักษณะคล้ายไข่เน่า แต่จริงๆ แล้วเชื่อกันว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์สามารถป้องกันโรคอัลไซเมอร์ได้ ในฐานะที่เป็นสารประกอบส่งสัญญาณ ไฮโดรเจนซัลไฟด์จะควบคุมกระบวนการของเซลล์หลายอย่างผ่านทางซัลไฮเดรเดชั่น ซึ่งเป็นการกระทำทางเคมีที่เปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของโปรตีนจำเพาะโดยการเติมโมเลกุลซัลเฟอร์เข้าไป เนื่องจากกิจกรรมของซัลไฟด์มีแนวโน้มที่จะลดลงตามอายุและมีบทบาทในการพัฒนาโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท การเพิ่มไฮโดรเจนซัลไฟด์ในร่างกายจึงถือเป็นการปกป้องระบบประสาท

โปรตีนเอกภาพมีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์
โปรตีนเอกภาพ (สีส้มแดง) ฟอสโฟรีเลชั่นนำไปสู่การแตกตัวของไมโครทูบูลและสร้างมวลรวม (สีส้ม) ในแอกซอนของเซลล์ประสาท 

ปล่อยไฮโดรเจนซัลไฟด์เข้าสู่ร่างกายแบบโกลดิล็อคส์

ในการศึกษานี้ giovinazzo และเพื่อนร่วมงานได้ฉีดหนูอายุ 6 เดือนซึ่งเป็นแบบจำลองทางพันธุกรรมของโรคอัลไซเมอร์ด้วยสารประกอบที่พาไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เรียกว่า nagyy สารเคมีสังเคราะห์นี้บริจาคโมเลกุลไฮโดรเจนซัลไฟด์ด้วยวิธีพิเศษ ช่วยให้สารประกอบถูกปล่อยเข้าสู่ร่างกายอย่างช้าๆ แทนที่จะปล่อยทั้งหมดในคราวเดียว แม้ว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปริมาณต่ำมีส่วนทำให้เกิดความชราและความผิดปกติทางระบบประสาท แต่ปริมาณไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่มากเกินไปอาจเป็นพิษต่อสมองได้ ก่อนหน้านี้นักวิจัยไม่ทราบวิธีการเติมไฮโดรเจนซัลไฟด์เข้าสู่ร่างกายอย่างช้าๆ นั่นคือจนถึงขณะนี้ nagyy ให้ปริมาณของสารประกอบ goldilocks ในปริมาณที่ไม่มากเกินไป ไม่น้อยเกินไป แต่เป็นปริมาณที่เหมาะสม 

ไม่ใช่แค่กลิ่นเหม็นเท่านั้น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ยังช่วยเพิ่มสัญญาณของโรคอัลไซเมอร์ 

หลังจากฉีด nagyy หรือสารประกอบยาหลอกทุกวันเป็นเวลา 12 สัปดาห์ หนูจะได้รับการทดสอบหน่วยความจำและการทำงานของมอเตอร์ นอกเหนือจากการตรวจวัดเครื่องหมายต่างๆ ของซัลเฟตและการเปลี่ยนรูปซัลเฟตแบบย้อนกลับ สมองของหนูที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ที่ไม่ได้รับการรักษามีการทำงานของ cse ลดลง ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่สังเคราะห์ไฮโดรเจนซัลไฟด์และซิสเทอีน ซึ่งบ่งชี้ถึงวิถีการเปลี่ยนถ่ายซัลเฟอร์แบบย้อนกลับที่ผิดปกติ นอกจากนี้ หนูที่มีความบกพร่องทางสติปัญญาที่ไม่ได้รับการรักษายังมีเอนไซม์ที่เรียกว่าไกลโคเจนซินเทส β (gsk3β) ในระดับสูง ในกรณีที่ไม่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ เอนไซม์นี้จะเพิ่มภาวะฟอสโฟรีเลชั่นและการเกาะตัวกันของโปรตีนเทา แต่เมื่อไฮโดรเจนซัลไฟด์ปรากฏ สารประกอบที่มีกลิ่นไข่เน่าจะบริจาคโมเลกุลซัลเฟอร์ (ซัลไฮเดรต) ให้กับ gsk3β ทำให้เอนไซม์สามารถทำงานได้ตามปกติในการส่งสัญญาณของเซลล์ 

ในทางกลับกัน หนูที่ได้รับการบำบัดด้วยสารประกอบที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์จะพบการกลับตัวของเครื่องหมายเหล่านี้ ซึ่งรวมถึงการบริจาคโมเลกุลของซัลเฟอร์ไปยัง gsk3β ที่เพิ่มขึ้น และเพิ่มกิจกรรม cse ซึ่งบ่งชี้ถึงการฟื้นฟูวิถีซัลไฮเดรชันของพวกมันและความสามารถในการสังเคราะห์ซิสเทอีน การรักษาด้วย nagyy ยังช่วยลดการลดลงของกิจกรรมวิถีการถ่ายโอนกำมะถันแบบย้อนกลับที่พบในหนูที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ ซึ่งช่วยลดปริมาณการสะสม ros ในสมอง โดยสรุปในประโยคเดียว ไฮโดรเจนซัลไฟด์ป้องกันการรวมตัวของเทาว์ที่เป็นอันตรายโดยการเพิ่มกลุ่มซัลเฟอร์ลงใน gsk3β ซึ่งยับยั้งความโน้มเอียงที่จะเป็นเทาว์ไฮเปอร์ฟอสฟอรีเลท 

ไฮโดรเจนซัลไฟด์มีประโยชน์ต่อโรคอัลไซเมอร์ในหนู

ไฮโดรเจนซัลไฟด์และการรับรู้จากหนูสู่มนุษย์

แม้ว่าประโยชน์ทั้งหมดเหล่านี้ต่อเครื่องหมายระดับโมเลกุลของการเสื่อมของระบบประสาทมีแนวโน้มที่ดี แต่ต่อไปนักวิจัยจำเป็นต้องประเมินการปรับปรุงพฤติกรรมหรือความรู้ความเข้าใจในหนูที่ได้รับการรักษาด้วย nagyy ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ หลังจากการรักษาด้วย nagyy เป็นเวลา 12 สัปดาห์ หนูเหล่านี้สามารถฟื้นฟูการทำงานของหัวรถจักรได้ แม้ว่าความผิดปกติของการเคลื่อนไหวจะเป็นอาการที่พบบ่อยของโรคอัลไซเมอร์ แต่การวิจัยก็มักถูกมองข้ามไป นอกจากนี้ สารประกอบที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์ยังช่วยเพิ่มความจำและการทำงานของการรับรู้ถึง 50% เมื่อเทียบกับหนูที่ไม่ได้รับการรักษาด้วย nagyy 

การศึกษานี้อาจเปิดประตูสำหรับยาหรือการรักษาเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับการส่งไฮโดรเจนซัลไฟด์แบบกำหนดเป้าหมายในโรคทางระบบประสาท อย่างไรก็ตาม แม้ว่าผลลัพธ์เหล่านี้จะมีนัยสำคัญสำหรับหนู แต่เรายังไม่ทราบแน่ชัดว่าการเพิ่มระดับไฮโดรเจนซัลไฟด์อย่างช้าๆ จะช่วยมนุษย์ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ได้หรือไม่ และโปรดจำไว้ว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์ต้องใช้ความสมดุลที่ละเอียดอ่อนจึงจะเป็นประโยชน์ ดังนั้นอย่าไปเอาหัวไปจมน้ำเสียโดยหวังว่าจะช่วยให้สมองดีขึ้น 


อ้างอิง: 

Giovinazzo D, Bursac B, Sbodio JI และคณะ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ป้องกันระบบประสาทในโรคอัลไซเมอร์โดยการให้ซัลเฟต GSK3β และยับยั้ง Tau ภาวะฟอสโฟรีเลชั่นมากเกินไป Proc Natl Acad Sci สหรัฐอเมริกา- 2021;118(4):e2017225118. ดอย:10.1073/pnas.2017225118

พอล บีดี, สไนเดอร์ เอส. สารส่งสัญญาณก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ส่งสัญญาณในสุขภาพและโรคของเส้นประสาท. ไบโอเคม ฟาร์มาโคล. 2018;149:101-109. ดอย:10.1016/j.bcp.2017.11.019



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า