เจ็บป่วยไม่มีความหมาย หากเข้าใจการป้องกัน ตอนที่ 3

สายพันธุ์ออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา (ROS) และสารต้าน

1.) ซุปเปอร์ออกไซด์ (superoxide O₂)

การที่ร่างกายใช้ออกซิเจน อนุมูลอิสระซุปเปอร์ออกไซด์จะเกิดขึ้น มันก็คือโมเลกุลของออกซิเจนที่มีอิเล็กตรอนมากขึ้น 1 ตัว ซึ่งทำให้มันเป็นอนุมูลอิสระ ซุปเปอร์ออกไซด์เป็นอนุมูลอิสระที่พบได้มากที่สุด ปกติซุปเปอร์ออกไซด์จะถูกจับกิน (scavenger) โดยซุปเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเตส (superoxide dismutase, SOD) อย่างรวดเร็ว เอนไซม์ตัวนี้ทำหน้าที่เป็นตัวเร่ง (catalizing) ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของซุปเปอร์ออกไซด์ 2 ตัว และโมเลกุลของไฮโดรเจน 2 ตัว แต่ถ้าขบวนการขจัดพิษนี้เกิดขึ้นได้ไม่เร็วพอ (เป็นเพราะ SOD มีไม่เพียงพอ) ซุปเปอร์ออกไซด์จะพยายามจับอิเล็กตรอนที่มีอยู่ใกล้เคียง เป้าที่ใกล้ที่สุดคือผนังของเซลล์ ถัดมาคือไมโตคอนเดรียและโครโมโซม (chromosome, DNA) นอกจากฆ่าเซลล์แล้วหรือยังทำให้เซลล์กลายพันธุ์เกิดเป็นมะเร็งได้

SOD ต้องการแร่ธาตุ ทองแดง (copper) สังกะสี (zinc) และแมกนีเซียม (magnesium) เพื่อผลิตและทำหน้าที่ได้ดี

2.) ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ (Hydrogen peroxide, H₂O₂)

ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์เป็นผลผลิตที่เกิดจากการจับกินอนุมูลซุปเปอร์ออกไซด์โดย SOD ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ไม่มีปฏิกิริยารุนแรงเท่าซุปเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์จะถูกทำลายได้ด้วยเอนไซม์คะตาเลส หรือ กลูตาไธโอน เปอร๊อคซิเดส (catalase or glutathione peroxidase) คะตาเลสทำปฏิกิริยาในน้ำ ส่วนกลูตาไธโอนทำปฏิกิริยาในไขมัน เมื่อทำปฏิกิริยาเสร็จ ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์จะถูกเปลี่ยนเป็นน้ำและออกซิเจน (H₂O₂  -->  H₂O + O₂)

ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์มีความสามารถทำลาย ดีเอนเอ ซึ่งมีข้อมูลที่จะสร้างเซลล์ขึ้นมาใหม่ให้เหมือนเดิม เมื่อถูกทำลายจะเกิดการกลายพันธุ์ (mutation) มีโอกาสเกิดมะเร็งได้ ปฏิกิริยาที่เกิดจากไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์เรียกว่า เปอร๊อคซิเดชั่น (peroxidation) ที่มีอันตรายมาก คือ ที่เกิดกับไขมัน (lipid peroxidation)

ซีลีเนียม (selenium) และ แอล ซีสเตอีน (L-cystein) เป็นสารที่จำเป็นในการสร้างและเสริมสภาพกลูตาไธโอน

3.) อนุมูลไฮดรอคซีล (Hydroxyl radicals, OH*)

ในกรณีที่กลูตาไธโอน หรือ ซีลีเนียม ที่จะนำไปผลิตเป็นแอนติออกซิแดนท์ เอนไซม์ (antioxidants enzymes สารต้านอนุมูลอิสระ) มีไม่พอทำหน้าที่ได้ ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ไม่ถูกเปลี่ยนเป็นน้ำและออกซิเจน อนุมูลไฮดรอคซีล (hydroxyl radicals) ก็จะเกิดขึ้น ซึ่งเป็นอนุมูลอิสระที่มีพิษมากที่สุดมีปฏิกิริยาสูงมาก มันจะไปขโมยอะตอมของไฮโดรเจนที่อยู่ใกล้ที่สุด แม้จะมีปฏิกิริยาสั้นมากเพียงหนึ่งในพันวินาที แต่เป็นอันตรายต่อเซลล์มากอย่างรวดเร็ว ดูเหมือนว่าการเกิดปฏิกิริยาในช่วงที่สั้นมากไม่น่าจะมีอันตรายนัก แต่ในความเป็นจริง ไม่มีเซลล์ใดที่สูญเสียไฮโดรเจนได้ เมื่อเกิดขึ้นก็เป็นอันตรายอย่างมาก และยิ่งไม่เกิดเพียงโมเลกุลเดียว แต่เป็นล้านๆ โมเลกุลจะอันตรายแค่ไหน

งานวิจัยได้พบว่าสารต้านอนุมูลอิสระที่จะไปต้านอนุมูลตัวนี้ คือ เมไธโอนีน รีดัคเตส (methionine reductase), อามิกดาบิน (amygdalin) หรือ วิตามิน บี17-ลีทริล (vitamin B17-laetrile) และไพรแอนโธไซยานิดินส์ (proanthocyanidins) ที่สกัดได้จากเมล็ดองุ่นและเปลือกสน

จะเห็นได้ว่า สายพันธุ์ออกซิเจนที่มีปฏิกิริยาจะเกิดเรียงตามลำดับจากซุปเปอร์ออกไซด์ สู่ ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์และอนุมูลไฮดร๊อคซีล

4.) ซิงเกลทออกซิเจน (singlet oxygen, ¹O₂)

ออกซิเจนนั้นมีมากกว่ารูปแบบเดียวที่เรามักรู้จักกัน O₂ มีประโยชน์มาก แต่ซิงเกลทออกซิเจน ¹O₂ นั้นมีอันตรายมาก ออกซิเจน O₂ ซึ่งมั่นคงนั้นเมื่อถูกรังสีแสงอาทิตย์จับทางเคมีอาจแตกออก กลายเป็นซิงเกลท ออกซิเจน ¹O₂ ได้ ซึ่งมีอันตรายต่อข้อ เกี่ยวเนื่องกับการอักเสบ (arthritis) มีอันตรายต่อตา ทำให้เกิดต้อกระจก และต่อจอรับภาพของตา (retina) ทำให้เกิดเสื่อมสภาพ (macular degeneration)

สารต้านอนุมูลอิสระที่ขจัดซิงเกลทออกซิเจน ได้แก่ สารในกลุ่มแคโรทีนอยด์ (carotenoids) เช่น เบต้า-แคโรทีน (beta-carotene) และไลโคพีน (lycopene) นอกจากนี้ วิตามิน อี และแม้แต่คอเลสเตอรอล สามารถขจัดซิงเกลทออกซิเจนได้

สารที่ต้านออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา (ROS) หรือต้านอนุมูลอิสระทั้ง 4 กลุ่มข้างต้น เราเรียกว่า สารต้านอนุมูลอิสระ หรือ แอนติออกซิแดนท์ (antioxidants)

ความเสียหายจากออกซิเดชั่น ออกซิเดตีฟ สเตรส (Oxidative stress)

โรคที่เกิดจากการเสื่อมสภาพส่วนใหญ่นั้นสัมพันธ์กับความเสียหายของเซลล์อนุมูลอิสระ เช่น โรคข้อเสื่อม ต้อกระจก เบาหวาน หลอดเลือดแข็ง โรคสมองเสื่อม มะเร็งเกือบทุกชนิด ฯลฯ และรวมทั้งทำให้เกิดการแก่ชรา

อนุมูลอิสระไปทำร้ายส่วนต่างๆ ของเซลล์ ทำให้เกิดความเสียหายคือ

1.) ผนังเซลล์ (cell wall, plasma membrane) ปกติผนังเซลล์มีรูพรุนซึ่งเป็นช่องทางให้อาหารเข้าสู่เซลล์ และถ่ายเทของเสียออกไป อนุมูลอิสระทำให้ผนังเซลล์ฉีกรั่วหรืออุดตันไม่ทางใดก็ทางหนึ่งทำให้มันตายก่อนเวลาอันควร

2.) ดีเอ็นเอ (DNA) เมื่ออนุมูลอิสระเข้าไปภายในเซลล์สู่นิวเคลียส ชอบที่จะทำอันตรายดีเอ็นเอของยีน ซึ่งเป็นหน่วยเก็บข้อมูลควบคุมทางพันธุกรรม ซึ่งทำให้มันสร้างตัวเองขึ้นมาใหม่ได้เหมือนเดิม โดยปกติเซลล์ เมื่อหมดอายุ ร่างกายก็จะสร้างขึ้นมาทดแทนใหม่ตลอดเวลา อนุมูลอิสระไปทำให้ข้อมูลการควบคุมในยีนสับสน (corss-linking damage) ทำให้ไม่สามารถสร้างขึ้นมาใหม่ให้เหมือนเดิม เกิดการกลายพันธุ์ได้ ปัจจุบันเชื่อว่าเป็นกลไกสำคัญที่ทำให้เกิดมะเร็ง

3.) ไขมันในเลือดและเนื้อเยื่อ (blood and tissue lipids) ด้วยขบวนการ lipid peroxidation ไขมันในเลือด และในเนื้อเยื่อจะถูกทำร้ายด้วยไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ หรือ เปอรอคซีไนเตรท (hydrogenperoxide or peroxynitrate) ทั้งสองนี้เป็น ROS เช่น ไขมันความหนาแน่นต่ำ (low density lipoprotein cholesterol, LDL) ในเลือด เมื่อถูกทำให้เกิดความเสียหายด้วยอนุมูลอิสระเกิดออกซิเดชั่น (oxidized LDL) เป็นจุดเริ่มขบวนการเกิดภาวะหลอดเลือดแข็ง (artherosclerosis) ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคหัวใจและสโตรค

4.) ไมโตคอมเดรีย (mitochondria) ไมโตคอนเดรียเป็นหน่วยของเซลล์ที่ผลิตพลังงาน อนุมูลอิสระทำให้ปฏิกิริยาของมันถูกขัดขวาง เซลล์จึงขาดพลังงานที่จะทำหน้าที่ เมื่อเซลล์เหล่านี้ที่มีพลังงานต่ำมีมากทั่วร่างกาย จะทำให้อ่อนเพลียตลอดเวลา และต่อต้านโรคได้ไม่ดี

5.) ไลโซโซม (lysosomes) ไลโซโซมเป็นหน่วยของเซลล์ที่ผลิตเอนไซม์ที่อยู่ภายในเซลล์ ได้รับการออกแบบให้ย่อยทุกสิ่งยกเว้นผนังที่หุ้มมัน เมื่อมันถูกทำให้เสียหายด้วยอนุมูลอิสระที่ทำให้ผนังห่อหุ้มมันแตก มันจะออกมาย่อยกินภายในเซลล์และสิ่งที่อยู่ใกล้เคียงไปเรื่อยๆ ทำให้เกิดอนุมูลอิสระตลอดทางที่มันผ่านไป

ความเสียหายที่เกิดจากอนุมูลอิสระจะสะสมมากขึ้น ระบบภูมิคุ้มกันในเซลล์แต่ละเซลล์ อวัยวะ และร่างกายของเราจะอ่อนแอลง เกิดโรคและความชราตามมา

ร่างกายมนุษย์ใช้ออกซิเจนเพื่อการดำรงชีวิตในขบวนการที่เรียกว่า “เมตาโบลิสซึม” (metabolism) หรือการสันดาป หรือ เผาเป็นพลังงาน ซึ่งเกิดอยู่ตลอดเวลา ผลผลิตพลอยได้ที่เป็นสายพันธุ์ออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา (ROS) จึงเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาทั่วร่างกาย นั่นคือ อนุมูลอิสระ เกิดขึ้นเป็นธรรมดา หรือเป็นธรรมชาติที่จะต้องมีสิ่งนี้เกิดขึ้นทุกลมหายใจ แต่ร่างกายมนุษย์ได้ถูกออกแบบมาให้ขจัดสิ่งเหล่านี้โดยอัตโนมัติได้ด้วยแอนติออกซิแดนท์ จะเป็นไปได้มากน้อยมีประสิทธิภาพแค่ไหน ขึ้นอยู่กับเราได้เตรียม (รับประทาน) สารอาหาร เกลือแร่ วิตามิน และอื่นๆ ที่ต้องการให้ดีพอเพียงหรือไม่