กว่า 60 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามศึกษาหาตำแหน่งในสมองของหนูที่ส่งผลต่อการกิน ส่งผลต่อความหิว โดยการใช้กระแสไฟฟ้ากระตุ้น ในที่สุดนักวิจัยจาก UNC school of Medicine ก็ได้ค้นพบส่วนของสมองที่ส่งผลต่อพฤติกรรมการกินของหนู

การศึกษานี้มีประโยชน์กับผู้ป่วยที่เป็นโรคอ้วนและผู้ป่วยที่มีพฤติกรรมการกินที่มากผิดปกติ เพราะอาจเกิดจากการทำงานของสมองที่ผิดปกติไป อีกทั้งยังเป็นแนวทางช่วยในการรักษาผู้ป่วยโรคอนอเร็กเซีย (anorexia) โรคบูลีเมีย (Bulimia) และโรคกินมากเกินไป ( binge eating disorder)

อนอเร็กเซีย เนอโวซ่า (Anorexia Nervosa) เป็นโรคของความผิดปกติในการกิน โดยจะปฏิเสธที่จะกินอาหารเพราะพยายามที่จะลดน้ำหนัก ทำให้น้ำหนักลดอย่างรวดเร็ว มีร่างกายที่ผ่ายผอมมาก บังคับตัวเองให้อดอาหาร มีความคิดผิดๆ เกี่ยวกับเรื่องภาพลักษณ์ของร่างกาย มองว่าตัวเองอ้วนกว่าความเป็นจริง กลัวอ้วนอย่างไม่มีเหตุผล อดอาหารและออกกำลังมากเกินไป ส่งผลให้ขี้โมโห ฉุนเฉียวง่าย ความดันต่ำ ผมร่วง  

บูลิเมีย เนอร์โวซา (Bulimia Nervosa) คืออาการของคนที่น้ำหนักตัวปกติ แต่พยายามควบคุมน้ำหนักด้วยการกินให้มาก กินดื่มอย่างหนัก กินแล้วกินอีก แล้วล้วงคอให้อาเจียนออกมา หรือถ่ายท้องอย่างรุนแรง น้ำหนักตัวอยู่ในเกณฑ์ปกติเสมอ และกลัวอ้วน  ผู้เป็นโรคนี้มักมีอาการซึมเศร้าเพราะรู้สึกว่าตัวเองผิดปกติ

ย้อนกลับไปในปีค.ศ. 1950 เมื่อ Garret Stuber ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ department of psychiatry and department of cell biology and physiology และผู้ร่วมวิจัยได้พยายามทำการทดลองโดยใช้กระแสไฟฟ้ากระตุ้นส่วนของสมองที่มีชื่อว่า ไฮโปธาลามัสด้านข้าง (lateral hypothalamus) ซึงการกระตุ้นแบบนี้เป็นการกระตุ้นเซลล์สมองหลายชนิดทำให้ไม่สามารถสรุปผลได้อย่างจำเพาะเจาะจง ดังนั้น นักวิจัยจึงต้องที่จะการกระตุ้นเซลล์ประสาทเพียงชนิดเดียวเท่านั้น ซึ่งก็คือเซลล์ประสาทกาบา (GABA neurons) ที่อยู่ใน bed nucleus of the stria terminalis หรือ BNST จึงได้พยายามค้นความหาวิธีการต่างๆ เพื่อที่จะสามารถกระตุ้นการทำงานของสมองส่วนนี้เพียงส่วนเดียวให้จงได้

fnmol-05-00055-g001Main structures of the human and rodent limbic system. (A) Human brain showing the amygdala (green), bed nucleus of stria terminalis (BNST, blue), hypothalamus (yellow), and hippocampus (pink). The hippocampus (pink) attaches to the mamillary bodies (orange) through the fimbria-fornix. Olfactory inputs are received by the olfactory bulbs (MOB, purple). Other structures include the nucleus accumbens (NuAc), ventral tegmental area (VTA), and the periaqueductal gray (PAG).

bed nucleus of the stria terminalis (BNST) เป็นองค์ประกอบหนึ่งในระบบลิมบิกส่วนหน้า (limbic system) เป็นส่วนที่โผล่ขึ้นมาจากอมิกดาลา (Amygdala เป็นส่วนหนึ่งของสมองที่ส่งผลต่ออารมณ์ ความรู้สึก) BNST เปรียบเสมือนสะพานเชื่อมระหว่างอมิกดาลากับด้านข้างของไฮโปธาลามัส ซึ่งเป็นส่วนของสมองที่ส่งผลต่อการกินอาหาร พฤติกรรมทางเพศ และพฤติกรรมความก้าวร้าว องค์ประกอบของเซลล์ประสาท BNST gaba ได้แก่ตัวเซลล์ (cell body) และแอกซอน (axon) ซึ่งเป็นสายยาวคอยทำหน้าที่ส่งกระแสประสาทไปยังสมองส่วนไฮโปธาลามัสด้านข้าง

เนื่องจาก Garret Stuber ต้องการที่จะกระตุ้นให้การส่งสัญญาณประสาทไปยังไฮโปธาลามัสด้านข้าง จึงได้ใช้เทคนิค optogenetic ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้แสงในการควบคุมระบบประสาทนั่นเอง

เทคโนโลยีซึ่งใช้แสงในการควบคุมระบบประสาท หรือ Optogenetic นี้ เคยถูกใช้ในการลดความต้องการสารเสพติดโคเคนในหนูทดลอง และจะนำไปสู่วิธีการรักษาอาการเสพติดสารเสพติดของมนุษย์ได้ โดยนักวิจัยจาก National Institute on Drug Abuse ที่เมืองบัลติมอร์ และ University of California เมืองซานฟรานซิสโก ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature ฉบับเดือนเมษายน 2556

แต่ผลจากการใช้แสงในการควบคุมระบบประสาทนั้นก็ไม่เป็นไปอย่างที่คิด เนื่องจากสมองไม่ตอบสนองต่อแสงที่ส่งไป  ดังนั้น ทีมนักวิจัยจึงหันมาใช้เทคนิคพันธุวิศวกรรม (genetic engineering) เข้าช่วย โดยทำการดัดแปลงพันธุกรรมโปรตีนที่ได้จากสาหร่ายให้มีความไวต่อแสง แล้วใช้ไวรัสที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมแล้วเป็นตัวนำส่งสารที่ได้ไปยังสมองของหนู โดยโปรตีนที่ดัดแปลงนี้จะมีการแสดงออกของยีนบนเซลล์ BNST และบริเวณที่มีการส่งสัญญาณประสาทไปยังไฮโปธาลามัสด้านข้างเท่านั้น

หลังจากนั้น Garret Stuber ได้ปลูกถ่ายใยแก้วนำแสง (fiber optic cable) ลงในสมองของหนูพันธุ์พิเศษ ทำให้นักวิจัยสามารถส่งแสงผ่านเส้นใยแก้วไปยังบริเวณปลายประสาท BNST (BNST synapse) เพื่อกระตุ้นให้เกิดการส่งสัญญาณประสาท เมื่อแสงเดินทางไปถึงปลายประสาท BNST หนูก็เริ่มการกินอย่างตะกละตะกลามแม้ว่าก่อนหน้านี้เพิ่งจะให้อาหารมาก็ตาม โดยเฉพาอาหารที่มีไขมันสูงหนูจะยิ่งกินอย่างตะกละมากขึ้น ในเวลาเพียง 20 นาที หนูเหล่านั้นก็บริโภคอาหารซึ่งให้แคลอรี่ที่มากเพียงพอสำหรับครึ่งวันกันเลยทีเดียว แต่เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้หยุดการกระตุ้นด้วยแสงลง ผลปรากฎว่าหนูเหลือความสนใจต่ออาหารเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งต่างจากก่อนหน้านี้อย่างสิ้นเชิง

obesity-and-overeating-shutterstock_63438040-617x416

การค้นพบนี้ทำให้เราทราบว่าวิถี BNST (BNST pathway) ส่งผลต่อการรับประทานอาหาร และจากการใช้ส่งแสงไปกระตุ้นเซลล์ BNST ในหนูทำให้ทราบว่าน่าจะส่งผลต่อการทำงานของสมองในส่วนการให้รางวัล (brain reward system) ซึ่งก่อให้เกิดการส่งสัญญาณสมองที่ผิดพลาดและไปรบกวนการทำงานของสมองทำให้ตัวบ่งชี้ควารู้สึกหิวกระหายหรืออิ่มทำงานผิดปกติไป จนนำไปสู่พฤติกรรมการกินที่ผิดปกติ (eating disorder) ไม่ว่าจะเป็นการกินอาหารปริมาณมากผิดปกติ หรือความพยายามที่จะหลีกเลี่ยงไม่รับประทานอาหาร เป็นต้น

การค้นพบนี้อาจเป็นความก้าวหน้าทางการแพทย์เพื่อจะที่ผลิตยารักษาผู้ป่วยที่มีพฤติกรรมการกินที่ผิดปกติไม่ว่าจะเป็นผู้ป่วยโรคอนอเร็กเซีย (anorexia) โรคบูลีเมีย (Bulimia) หรือโรคกินมากเกินไป ( binge eating disorder) โดยเป็นการรักษาที่ต้นเหตุที่แท้จริง นั่นก็คือ รักษาไปที่วิถีการทำงานของ BNSTและในอนาคตนักวิจัยได้วางแผนที่จะค้นหายีนที่ส่งผลให้เกิดการทำงานที่ผิดปกติเพื่อศึกษาถึงสาเหตุต้นตอต่อไป

anorexia00

 

อ้างอิงจาก http://news.unchealthcare.org/news/2013/september/BNST และ http://www.frontiersin.org/Molecular_Neuroscience/10.3389/fnmol.2012.00055/full

Comment

Comment:

Tweet