ตอนเราเรียนเรื่องระบบประสาทอัตโนวัติครั้งแรกพอเราเจาะมาเรื่อง Sympathetic Nervous system ทีไร มักจะได้ยินชื่อ Norepinephrine เข้าหูมาตลอด
ในขณะเดียวกัน พอเราเรียนเรื่องระบบฮอร์โมนของร่างกายก็ดันได้ยินชื่อ Epinephrine ( Adrenaline ) มาขนาบหูอีกข้างพร้อมกันเสมอมา
หลายครั้งหลายหนที่เรามักจะนำสองคำนี้มาใช้พร้อมๆกัน จนตอนนี้ผมก็ยังเชื่อว่า หลายคนเผลอๆ รวบๆ ไว้เป็นสารประเภทเดียวกันด้วยซ้ำ ( มันมีคนคิดแบบนี้จริงๆ นะ ) ผมจึงจะขออธิบายข้อมูลของสารทั้งสองดังนี้ครับ
Epinephrine ( E ) และ Norepinephrine ( N ) นั้นเป็นสารประเภทเดียวกันจริงๆ ครับ
... เอ้า ! จริงๆ ! สารสองตัวนี้เป็นสารประเภทที่เรียกว่า Catecholamines เด๋อๆ นี่เอง Catecholamine คำนี้มีที่มาจากสองคำมารวมกันครับ คือคำว่า “ Catechol + Amine “
1.) กลุ่ม Catechol นั้นคือ วงแหวน Benzene ที่มีหมู่ OH มาเกาะ 2 ตัว ตามตำแหน่ง Carbon ที่ 1 และ 2 อีกทีครับ
2.) หมู่ Amine Side Chain คือการที่มีหมู่ -NH2 มาแปะอยู่ในโครงสร้างนั่นเอง เหมือนตอนเรียนในเคมีอินทรีย์ ม.ปลายเลย
Catecholamine ถูกสร้างมาจากสารเจ้าพ่อของมันครับ คือ กรดอะมิโน Tyrosine นั่นเอง
ถ้าผู้อ่านยังจำโครงสร้างของ Tyrosine ได้ มันคือกรดอะมิโนที่มี R Group เป็น Benzene ที่มี OH มาเกาะอยู่ 1 ตัวครับ ( ดูในรูปเอาได้เลยนะ ) จาก Diagram การสังเคราะห์สาร Catecholamine ในมุมขวาล่างนั้น จะเห็นได้ว่า พี่ Tyrosine ของเราที่เป็นสารตั้งต้น จะค่อยๆถูกปรับเปลี่ยนโครงสร้างทีละนิด ทีละหน่อย จนเปลี่ยนเป็น N และ E ในที่สุดครับ
ขั้นแรก : Tyrosine ---> DOPA
เป็นการเปลี่ยน Tyrosine ของเราให้กลายไปเป็น Dihydroxy-Phenylalanine หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า DOPA ครับ
ขั้นนี้เราจะใช้ Tyrosine Hydroxylase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่มีความสามารถในการเติมหมู่ Hydroxyl ( - OH ) เข้าไปในวง Benzene ของ Tyrosine อีกที
ขั้นที่สอง : DOPA ---> Dopamine
เราจะเอา DOPA ของเราที่ได้มา มาเอาหมู่ Carboxyl ออกไปจากโครงสร้างครับ ผ่านเอนไซม์ DOPA Decarboxylase ขั้นนี้จะทำให้เราได้สาร Dopamine มา
พอถึงจุดนี้ทุกคนก็จะเริ่มคุ้นๆ ชื่อ Dopamine กันมาบ้างแล้วสินะครับ ใช่ครับ Dopamine คือสารสื่อประสาทชนิดหนึ่งที่เป็น Catecholamine เหมือนกัน ผลิตมาจาก Tyrosine เหมือนกัน และเพราะสมองเราต้องการ Dopamine เพื่อให้เกิดอารมณ์ต่างๆ เช่น ความต้องการทางเพศ ความสุข หรือควบคุมการหลั่งน้ำนมก็ตาม ในสมองของคนเรา
ส่วนใหญ่แล้ว ขั้นตอนการผลิต Catecholamine จึงมักจะจบลงแค่ขั้นนี้แหละครับ แต่ Case ของวันนี้่เราไม่ได้ตั้งใจที่จะมาหยุดแค่นี้ครับ
ขั้นที่สาม : Dopamine ----> Norepinephrine
เมื่อ Dopamine ถูกเติมหมู่ Hydroxyl เข้าไปอีกทีนึงตรง Carbon แรกที่ติดกับวง Benzene ผ่านเอนไซม์ Dopamine - Beta - Hydroxylase เข้าไปแล้ว จะกลายเป็นสารที่เรียกว่า Norepinephrine นั่นเอง
ตัวนี้จะเห็นได้เยอะแยะตามเซลล์ประสาทหลัง Synapse ( Postsynaptic neuron ) ของระบบประสาท Sympathetic ครับ ซึ่งเซลล์ประสาทพวกนี้จะพา Tyrosine ผ่านขั้นตอนต่างๆ มากมาย มาบรรจบลงแค่ จุดนี้นี่แหละครับ แต่ ...สำหรับบางบริเวณในร่างกายแล้ว วงจรการสร้าง Catecholamine ก็ยังมีต่อได้อีกขั้นนึงครับ
**ขั้นที่ 4** : NorE --> Epi
บริเวณต่อมหมวกใตชั้นใน ( Adrenal Medulla ) เป็นส่วนที่มีความพิเศษมากๆ เพราะเป็นเพียงบริเวณเดียว ( ที่รู้ ณ ตอนนี้ ) ว่าสามารถมี " ขั้นที่ 4 " ของการสังเคราะห์ Catecholamine ได้ครับ
ใน Cytoplasm ของเซลล์ใน Adrenal Medulla คือส่วนเดียวที่พบเอนไซม์ที่ชื่อว่า " Phenylethanolamine - N - Methyltransferase " ( PNMT ) ซึ่งเอนไซม์นี้ มีหน้าที่ในการเติมหมู่ Methyl Group ( - CH3 ) เข้าไปติดกับ Amine Group ของ Norepinephrine และการเติม Methyl Group เข้าไปนี้นี่แหละ จึงทำให้ NorE ของเรากลายเป็นสารที่ชื่อว่า "Epinephrine " ในที่สุดครับ ( มาถึงซักทีนะขั้นนี้ ยาวมากกก )
จากที่อ่านมา ข้อมูลทั้งหมดนี้ทำให้ผู้อ่านได้เห็นความแตกต่างในด้าน " โครงสร้างที่ต่างกัน " ระหว่าง NorE และ Epi กันไปแล้วนะครับ เห็นได้ชัดว่ามันเป็นคนละตัวกัน แต่อย่างไรก็ตาม เรายังคงต้องมองให้เห้นความแตกต่างในด้าน " หน้าที่ " ของพวกมันต่อไปด้วยครับ
ในทางหน้าที่ของพวกมันแล้ว เราต้องมอง " Receptor " ที่พวกมันสามารถไปเกาะได้ครับ เพราะว่า Receptor ที่ต่างกัน ย่อมสามารถส่งทำให้เกิด Intracellular signalling ที่ต่างกันออกไป = การส่งผลตอบสนองก็ต่างกัน
Receptor ที่ตอบสนองต่อ Catecholamines เช่น NorE และ Epi เหล่านี้ จะถูกเรียกว่า Adrenergic Receptors ครับ
Adrenergic Receptor นั้นถูกแบ่งเป็นสองชนิดหลักๆ คือ α receptors และ β receptors
เรื่องนี้ถ้าจะเรียนกันละเอียดจริงๆ ก็จะแอบหัวแตกไปข้างนึงครับ ( อาจจะเขียนแยกเป็นอีกโพสต์เดี่ยวๆ ยังได้เลย ) เพราะ Receptor เหล่านี้ยังแบ่งย่อยเป็น α1 α2 β1 β2 β3 ได้อีก แถมแต่ละตัวก็ส่งผลแตกต่างกันออกไปอีกด้วยครับ
โพสต์นี้ขอสรุปสั้นๆ และยกตัวอย่างความแตกต่างเอาที่เด่นและเปรียบเทียบได้อย่างชัดเจนไว้ดังนี้ครับ
ก่อนอื่นต้องบอกว่า ทั้ง NorE และ Epi นั้นสามารถไปจับกับทั้ง α และ β Receptor ได้ทั้งสองอันเลยนะ
เพียงแค่มี " ความสามารถในการจับ " ต่างกันเท่านั้นเองครับ
ตัว Epinephrine จะมีความสามารถในการจับกับ β Receptor ได้ดีมากๆ ในขณะที่ Norepinephrine ชอบไปจับกับ α Receptor ซะมากกว่า ( Epi- β ; NorE - α )แต่ถ้าให้จับทั้ง 2 Receptor มันก็ทำได้ทั้งคู่นะ !
ทั้ง α และ β Receptors เมื่อรวมผลจากการถูก Activated กันแล้ว จะส่งผลประมาณ = เพิ่มความดันเลือด , เพิ่มอัตราการเต้นหัวใจ , เพิ่มน้ำตาลในกระแสเลือด -> สิ่งที่พวกคุณคาดหวังว่า NorE กับ Epi จะทำได้ตอนที่เรียนใน ม.ปลายนั่นแหละครับ
ผมขอเรียกผลทั้งหมดที่กล่าวมาว่า " RESULT " แล้วกันนะครับ
ความแตกต่างจะเริ่มเห็นที่ " Receptor แต่ละตัวมีกลไกในการสร้าง RESULT ต่างกันครับ "
ตัวอย่างเช่น β1 Receptor จะพบได้มากในบริเวณหัวใจ และถ้าเรายังจำได้ มันมักจะถูกจับโดย Epinephrine ซะมากกว่า ( Epi - β ) ตัวนี้เมื่อถูก Epi มาจับแล้วจะส่งผลให้กล้ามเนื้อหัวใจเต้นในจังหวะที่เร็วขึ้น จนความดันเลือดสูงขึ้นในที่สุดครับ
คราวนี้มาดูตัวอย่างของ α Receptor บ้างครับ ; α1 Receptor สามารถพบได้บริเวณเส้นเลือดของคนเราครับ และมันมักถูกจับโดย Norepinephrine ซะมากกว่า ( NorE - α )
ตัวนี้เมื่อถูก NorE จับแล้ว จะทำให้หลอดเลือดเกิดการหดตัว ( Vasoconstriction ) ; เมื่อพื้นที่หน้าตัดของหลอดเลือดลดลง ก็จะทำให้ความดันเลือดสูงขึ้นได้เช่นกันครับ
จากสองตัวอย่างนี้ จะเห็นว่าตัว Epinephrine จะส่งผลกับหัวใจได้ค่อนข้างมากกว่า NorEpinephrine นิดหน่อย ในขณะที่ NorE ไปเล่นเรื่องหลอดเลือดมากกว่าครับ
ทั้ง NorE , Epi สามารถทำให้เกิด RESULT ได้ค่อนข้างเหมือนๆกัน เพียงแค่แต่ละตัว " มักมีเส้นทางการสร้าง RESULT " ต่างกันเฉยๆ เหตุจากการที่พวกมันมีความชอบจับ Receptor ได้ไม่เท่ากัน แค่นั้นเองครับ
สรุป :
1. ) NorE และ Epi เป็นสารกลุ่ม Catecholamine เหมือนกัน , มีที่มาจาก Tyrosine เหมือนกัน , แต่ทั้งสองมีโครงสร้างต่างกัน โดย Epi กำเนิดมาจาก NorE
2. ) ทั้งสองส่งผลต่อร่างในภาพรวมได้ค่อนข้างเหมือนกัน และทั้งสองมี Affinity กับ Receptor ต่างกัน
3.) Epi นั้นจะผลิตได้หลักๆ ภายใน Adrenal medulla จากผลของเอนไซม์ PNMT ในขณะที่ NorE จะพบตามเซลล์ประสาท Sympathetic ซะมากกว่า
Reference
1. ) Barrett, Kim E, and William F. Ganong. Ganong''s Review of Medical Physiology. New York: McGraw-Hill Medical, 2012. Print.
2. ) Hall, John E., and Arthur C. Guyton. 2011. Guyton and Hall textbook of medical physiology. Philadelphia, PA: Saunders Elsevier.
3.)https://en.wikipedia.org/wiki/Adrenergic_receptor#β_receptors
4. ) https://en.wikipedia.org/wiki/Catecholamine
5. ) https://www.ems1.com/ems-education/articles/893632-Receptors-and-the-autonomic-nervous-system/
ขอขอบคุณเพจ Kowitchiwa - โควิทย์ชีวะ
ฟรีสื่อการเรียนการสอน Norepinephrine กับ Epinephrine ต่างกันแค่ไหนเชียว? ชำแหละข้อมูลของสารทั้งสองตัวตั้งแต่เริ่มสังเคราะห์
