ทำไมเราถึงแก่ชรา? (ตอนที่ 3/12) ... การสูญเสียสภาวะสมดุลย์ของโปรตีน (Loss of Proteostasis)

สภาวะสมดุลย์ของโปรตีน (Proteostasis) เป็นการควบคุมสมดุลย์ทั้งหมดของโปรตีนที่เกิดขึ้นในเซลล์ หรือในอวัยวะนั้นๆ แบบไดนามิก ซึ่งโปรตีนจัดเป็นสารที่จําเป็นสําหรับกระบวนการทางชีวภาพหลายอย่างเช่น การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ การส่งสัญญาณ และ การเสริมโครงสร้างของเซลล์หรืออวัยวะ เป็นต้น

การสูญเสียสภาวะสมดุลย์ของโปรตีน (Loss of Proteostasis) จึงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้เกิดความแก่ชราได้

เมื่ออายุมากขึ้น โปรตีนอาจจะมีความเสียหายเกิดขึ้น เช่น สภาวะเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน, สารพิษจากสิ่งแวดล้อม, mutations, และ ความเสื่อมสภาพของเซลล์ ซึ่งเมื่อเกิดสภาวะเสียสมดุลย์ขึ้นมา จะส่งผลกระทบต่อเครือข่ายทั้งหมด ตั้งแต่กลไกการสังเคราะห์โปรตีนและกลไกที่เกี่ยวข้องอีกมากมาย ไปจนถึงการลดคุณภาพ และการย่อยสลายโปรตีน ทำให้โปรตีนสูญเสียคุณภาพและปริมาณลง และจะกระทบต่อระบบการทำงานตามปกติทั้งหมดของร่างกาย

ทั้งหมดที่กล่าวมานี้ จะทำให้เกิดการสะสมของสารพิษที่เกิดจากโปรตีน และกระทบต่อการทำงานของโปรตีน ซึ่งจะทำให้เซลล์ทำงานผิดปกติและทำให้เกิดโรคได้ เช่น โรคอัลไซเม่อร์ โรคพาร์กินสัน โรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง (ALS) เป็นต้น

แนวทางการป้องกันหรือชะลอการสูญเสียสภาวะสมดุลย์ของโปรตีน มีดังนี้

• การเพิ่มบทบาทหรือการแสดงออกของโปรตีนแชพเพอโรน* (Chaperones) ซึ่งเป็นโปรตีนที่ช่วยในการพับและรักษาเสถียรภาพของโปรตีนชนิดอื่น ๆ และ Chaperones ยังช่วยป้องกันการย้อนกลับการรวมตัวของโปรตีน ด้วยการจับกับโปรตีนที่พับผิดและทำการม้วนพับใหม่อย่างถูกต้อง
• การปรับบทบาทหรือการแสดงออกของเอ็นไซม์โปรตีเอส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ใช้ย่อยสลายโปรตีนที่หมดสภาพแล้วหรือเสียหาย และเอ็นไซม์นี้ยังสามารถควบคุมระดับของโมเลกุลที่ใช้ส่งสัญญาณสําคัญที่มีผลต่อสภาวะสมดุลย์ของโปรตีนด้วย
• การกระตุ้นระบบ Autophagy ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการกลืนและการย่อยสลายของส่วนประกอบของเซลล์ที่ไม่ได้ใช้งานหรือหมดอายุ รวมถึงกลุ่มโปรตีนพิเศษที่เรียกว่า autophagosomes นอกจากนี้ Autophagy ยังช่วยเรื่องการรีไซเคิลกรดอะมิโนและสารอาหารอื่น ๆ ที่เสื่อมสภาพแล้ว
• การจัดการความยาวหรือบทบาทของเทโลเมียร์ ซึ่งเป็นหมวกป้องกันส่วนปลายสุดของโครโมโซมที่สั้นลงหลังจากการแบ่งตัวของเซลล์ทุกครั้ง การสั้นลงของเทโลเมียร์จะกระตุ้นความแก่ชราของเซลล์ซึ่งเป็นสภาวะการชะงักงันของการเจริญเติบโตที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งทําให้สภาวะสมดุลย์ของโปรตีนบกพร่องและก่อให้เกิดการอักเสบตามมา เอ็นไซม์ Telomerase เป็นเอ็นไซม์ที่สามารถช่วยฟื้นฟูความยาวของเทโลเมียร์และป้องกันความแก่ชราได้
• การปรับเปลี่ยนการกินอาหาร หรือการจํากัดแคลอรี่ ซึ่งจะส่งผลต่อการเผาผลาญและการตอบสนองต่อความเครียดของเซลล์ การจํากัดแคลอรี่ยังช่วยเปิดใช้งานกลไกที่ช่วยเพิ่มสภาวะสมดุลย์ของโปรตีนด้วย เช่น sirtuins, AMPK และ mTOR นอกจากนี้ยังช่วยลดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน และการอักเสบ ซึ่งเป็นสาเหตุสําคัญของความเสียหายของโปรตีนด้วย

=================

อ้างอิง:-

- What is Proteostasis? (news-medical.net)

- * https://il.mahidol.ac.th/e-media/biomolecule/chapter6_2.html