• กองส่งเสริมการวิจัยและบริการวิชาการ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม
  • 04-3754-416 (1756)

ฤทธิ์ต้านการอักเสบและต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดฟักข้าวในเซลล์ไมโครเกลียที่ถูกกระตุ้นด้วยสารไลโพโพลิแซคคาไรด์ (โมเดลขบวนการอักเสบในสมองของโรคอัลไซเมอร์)
Anti-inflammatory and anti-free radical effects of Momordica cochinchinensis (Lour.) Spren extract in activated microglia induced by lipopolysaccharide: model of neuroinflammation in Alzheimer’s disease

ความสำคัญ/ ที่มา :

ความสำคัญและที่มาของปัญหาที่ทำการวิจัย

ปัจจุบันอุบัติการณ์การเกิดภาวะสมองเสื่อมในประชากรผู้สูงอายุทั่วโลกมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นอย่างรวดเร็ว จากการรายงานของ Alzheimer’s Disease International ในปี ค.ศ. 2008 ประมาณการณ์ได้ว่าประชากรโลกที่อยู่ในภาวะสมองเสื่อมมีอยู่ประมาณ 30 ล้านคน ในแต่ละปีมีประชากรโลกที่เกิดภาวะสมองเสื่อมเพิ่มมากขึ้นปีละ 4.6 ล้านคน ดังนั้นในปี ค.ศ. 2050 คาดว่าจะมีประชากรโลกที่เกิดภาวะสมองเสื่อมมากถึง 100 ล้านคน ในประเทศไทยมีผู้ป่วยโรคนี้ประมาณ 2-4% ของผู้ที่มีอายุมากกว่า 60 ปี และจะพบเพิ่มขึ้น 2 เท่าทุก 5 ปีหลังอายุ 60 ปี เนื่องจากพัฒนาการของเทคโนโลยีทางการแพทย์ในปัจจุบันทำให้จำนวนผู้สูงอายุมีแนวโน้มที่จะเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นโรคสมองเสื่อมนับวันจะเป็นปัญหาเพิ่มมากขึ้น ด้วยเหตุนี้การศึกษาค้นคว้าและวิจัยเพื่อหาสาเหตุของการเกิดโรคตลอดจนหาแนวทางในการป้องกันและรักษาภาวะสมองเสื่อมด้วยสารต่างๆจากธรรมชาติจึงมีความสำคัญอย่างมาก สารจากธรรมชาติบางชนิดได้พัฒนาไปเป็นยาแผนปัจจุบันและมีการนำมาใช้ในการรักษาแล้ว เช่น physostigmine, rivastigmine, และ galantamine นอกจากนั้นยังมีสารธรรมชาติอีกหลายชนิดที่ยังอยู่ในขั้นวิจัยและทดลองเพื่อพัฒนาเป็นยาที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันและรักษาให้มากยิ่งขึ้น สารจากธรรมชาติเหล่านั้นบางชนิดเป็นสารประกอบหรือสารสกัดที่ได้จากพืชสมุนไพรไทย

สาเหตุของการเกิดภาวะสมองเสื่อมยังไม่ทราบแน่ชัด เชื่อว่าเกิดจากหลายปัจจัยร่วมกัน (multifactorial disease) ที่ชักนำให้เกิดการตายของเซลล์ประสาทในเนื้อสมองที่ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับความจำและการเรียนรู้ ปัจจุบันเชื่อว่ากลไกที่นำไปสู่การตายของเซลล์ประสาทคือสมมติฐาน amyloid cascade ซึ่งเป็นสมมติฐานที่ได้รับการยอมรับมากที่สุด กล่าวคือ การตายของเซลล์ประสาทอาจมีจุดเริ่มต้นมาจากการเสียสมดุลของการสร้างและการกำจัดโปรตีนที่ชื่อ beta amyloid peptide (Aβ) ส่งผลให้เกิดการสะสมของ Aβ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการตายของเซลล์ประสาทโดยผ่านกลไกหลายทาง เช่น Aβ กระตุ้นให้เซลล์ประสาทสร้างสารอนุมูลอิสระ (Reactive oxygen species, ROS) โดย ROS ที่เพิ่มมากขึ้นจะทำให้เกิดภาวะเครียดออกซิเดชัน (oxidative tress) ส่งผลให้เกิดการทำลายในระดับโมเลกุลไม่ว่าจะเป็นโปรตีน ลิปิด โดยเฉพาะการรบกวนหรือทำลายดีเอนเอที่มีความสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนหลากหลายชนิด และยังเหนี่ยวนำให้เกิดการตายของเซลล์ประสาท นอกจากนี้การสะสมของ Aβ ยังสามารถกระตุ้นเซลล์ไมโครเกลีย ซึ่งเป็นเซลล์ค้ำจุนในระบบประสาทส่วนกลาง      โดยเซลล์ไมโครเกลียจะตอบสนองต่อ Aβ โดยสร้างสารในกลุ่ม proinflammatory cytokines, chemokines และ สารอนุมูลอิสระ ROS รวมถึง mediators ต่างๆ ตัวอย่างเช่น Interleukin beta (IL-1β), tumor necrotic factor alpha (TNF-α), prostaglandin E2 (PGE2), nitric oxide (NO) และ Reactive oxygen species (ROS) ซึ่งเมื่อสร้างออกมาในปริมาณมากและเป็นระยะเวลานานส่งผลให้เกิดขบวนการอักเสบในสมองที่เรียกว่า chronic inflammation ซึ่งส่งเสริมให้เกิดการตายของเซลล์ประสาทเพิ่มมากขึ้น มีรายงานว่าสารในกลุ่ม proinflammatory cytokines, chemokines และ สารอนุมูลอิสระ ROS ที่สร้างโดยเซลล์ไมโครเกลีย มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเกิดโรคอัลไซเมอร์ทั้งที่เป็นต้นเหตุของการเกิดโรคและเป็นปัจจัยทำให้โรคมีพัฒนาการอย่างรวดเร็วและมีความรุนแรงยิ่งขึ้น ดังจะเห็นได้จากการใช้ยาในกลุ่มต้านการอักเสบ  non-steroidal anti-infl ammatory drugs (NSAIDs) ในหนูที่ถูกชักนำให้เป็นโรคอัลไซเมอร์พบว่าสามารถลดการสร้างสารในกลุ่ม proinflammatory cytokines, chemokines และ สารอนุมูลอิสระที่สร้างโดยไมโครเกลีย นอกจากนี้ยังพบว่าการใช้ NSAIDs ในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์สามารถชะลอภาวะความจำเสื่อมได้อย่างมีนัยยะสำคัญ อย่างไรก็ตามการใช้ยาในกลุ่ม NSAIDs มีผลข้างเคียงอาทิเช่น เพิ่มความเสี่ยงในการเกิดโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด โรคหลอดเลือดสมอง เพิ่มความเสี่ยงในการเกิดโรคแทรกซ้อนทางเดินอาหารได้แก่ เลือดออกทางเดินอาหาร แผลกระเพาะอาหาร กระเพาะทะลุ 

ในประเทศไทยมีสมุนไพรหลายชนิดที่มีรายงานว่ามีคุณสมบัติต้านการอักเสบในระบบประสาทส่วนปลาย แต่ยังไม่มีการศึกษาในระบบประสาทส่วนกลาง ดังนั้นการศึกษาถึงกลไกการออกฤทธิ์ของสมุนไพรไทยที่สามารถยับยั้งการหลั่งสารในกลุ่มก่อการอักเสบที่สร้างจากเซลล์ไมโครเกลียจะเป็นองค์ความรู้ใหม่ที่สามารถนำไปพัฒนาต่อยอดและคิดค้นเป็นยาในการต้านการอักเสบในสมองและการชะลอหรือยับยั้งการตายของเซลล์ประสาทในโรคที่มีความสัมพันธ์กับกระบวนการอักเสบในสมองเช่นในโรคอัลไซเมอร์หรือโรคอื่นๆต่อไป นอกจากนี้ยังเป็นการส่งเสริมและเพิ่มมูลค่าสมุนไพรไทย โดยสมุนไพรไทยที่ผู้วิจัยเลือกที่จะศึกษาครั้งนี้ได้แก่ “ฟักข้าว” เนื่องจากฟักข้าวเป็นพืชพื้นบ้านที่มีศักยภาพสูงที่จะใช้เป็นวัตถุดิบในการแปรรูปเป็นอาหารเพื่อสุขภาพ ประเทศจีนได้มีการใช้เมล็ดแก่ของฟักข้าวเป็นยามานานกว่า 1,200 ปี สามารถใช้บำบัดอาการอักเสบบวม มีงานวิจัยในประเทศจีนพบว่าโปรตีนจากเมล็ดมีความสามารถต้านอนุมูลอิสระและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์ตับในหลอดทดลอง นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าฟักข้าวมีปริมาณเบตาแคโรทีน และไลโคพีนสูงมากกว่าผักและผลไม้อื่นๆ ทุกชนิด เยื่อเมล็ดของฟักข้าวมีปริมาณเบต้าแคโนทีนซึ่งมากกว่าแครอท 10 เท่า มีไลโคปีนเป็นส่วนสำคัญในเยื่อหุ้มเมล็ดของฟักข้าวที่ความเข้มข้นสูงสุดถึง 380 ไมโครกรัมต่อกรัมของเยื่อหุ้มเมล็ด ความเข้มข้นของไลโคปีนในเยื่อหุ้มเมล็ดของฟักข้าวสูงกว่าผลไม้และผักที่อุดมด้วยไลโคปีนถึง 10 เท่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่าฟักข้าวเป็นแหล่งไลโคปีนใหม่และมีคุณค่า  และยังมีรายงานว่าสารไลโคปีนและเบต้าแคโนทีนสามารถลดการสร้างสารอนุมูลอิสระ ROS ลดการสร้างและหลั่ง proinflammatory cytokines, เช่น tumor necrotic factor alpha (TNF-α), และยังเพิ่มการหลั่งสารต้านการอักเสบเช่น Interleukin 10 (IL-10) ได้ นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าสารสกัดเอทานอลจากเนื้อและเยื่อหุ้มเมล็ดของผลฟักข้าว ต่อภาวะต้านการอักเสบใน เซลล์ไลน์แมคโครฟาจของหนูชนิด RAW264.7 ที่เหนี่ยวนาด้วย lipopolysaccharide (LPS) จากข้อมูลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าฟักข้าวน่าจะมีศักยภาพในการออกฤทธิ์ต้านการอักเสบและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ในเซลล์ไมโครเกลีย ดังนั้นโครงการวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นศึกษาการออกฤทธิ์ต้านการอักเสบและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดจากฟักข้าวในเซลล์เพาะเลี้ยงไมโครเกลีย (BV2 cells) ที่ถูกกระตุ้นด้วย LPS โดยทำการวัดการสร้างสารก่อการอักเสบเช่น NO, IL-6, IL-1β, หรือ TNF-α,  และการสร้างสารอนุมูลอิสระ ROS รวมทั้งฤทธิ์ต่อการสร้างสารต้านการอักเสบ IL-10    โดยในการศึกษาในครั้งนี้ผู้วิจัยเลือกศึกษาทั้งในส่วน ใบ เมล็ด และเนื้อฟักข้าว โดยผู้วิจัยใช้ lipopolysaccharide (LPS) เป็นตัวกระตุ้นเซลล์ไมโครเกลียแทน Aβ เนื่องจาก LPS สามารถจับกับ receptor ตัวเดียวกับ Aβ ส่งผลให้เกิดการกระตุ้น pathway เดียวกันกับ Aβ ที่ส่งผลให้เกิดขบวนการอักเสบในสมองในโรคอัลไซเมอร์ และการใช้ LPS เป็นตัวกระตุ้นเซลล์ไมโครก็เป็นที่ยอมรับในการทำวิจัยระดับสากลเนื่องจาก LPS มีราคาถูกกว่า Aβ มาก

องค์ความรู้ที่ได้จากการศึกษาในครั้งนี้สามารถนำไปศึกษาเพื่อพัฒนาต่อเพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุด และเพื่อให้มีการนำไปใช้งานได้จริงในอนาคต และยังเป็นการพัฒนาศักยภาพของฟักข้าวให้มีความยั่งยืนและเป็นที่ยอมรับ เพื่อเป็นแนวทางในการใช้สมุนไพรที่มีอยู่ในท้องถิ่น และเป็นการพัฒนาองค์ความรู้เกี่ยวกับสมุนไพรไทยเพื่อเพิ่มมูลค่าอีกทางหนึ่ง

วัตถุประสงค์ :

1. เพื่อศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจาก ใบ เมล็ด และเนื้อฟักข้าว ต่อการยับยั้งการสร้างสารอนุมูลอิสระ ROS ในเซลล์ไมโครเกลียที่ถูกกระตุ้นด้วย LPS  

2 เพื่อศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจาก ใบ เมล็ด และเนื้อฟักข้าว ต่อการยับยั้งการสร้างสาร NOในเซลล์ไมโครเกลียที่ถูกกระตุ้นด้วย LPS

3  เพื่อศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจาก ใบ เมล็ด และเนื้อฟักข้าว ต่อการยับยั้งการสร้างสาร pro-inflammatory cytokine เช่น  IL-6, IL-1β, หรือ TNF-α, ในเซลล์ไมโครเกลียที่ถูกกระตุ้นด้วย LPS

4  เพื่อศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจาก ใบ เมล็ด และเนื้อฟักข้าว ต่อการสร้างสารในกลุ่มต้านการอักเสบ (anti-proinflammatory cytokines) ได้แก่ IL-10 ในเซลล์ไมโครเกลียที่ถูกกระตุ้นด้วย LPS