ในอดีตกาล มนุษย์จำต้องพึ่งพาพลังงานจากเทพเจ้า ไม่สามารถทำสรรพสิ่งได้ด้วยตัวเอง แต่ประวัติศาสตร์เปลี่ยนไปสิ้นเชิงเมื่อ โปรมีเธอุส ได้ขโมยไฟจากสรวงสวรรค์ลงมาให้มนุษยชาติ ส่งผลให้มนุษยชาติอยู่ได้ด้วยตัวเอง หลุดพ้นจากการพึ่งพาทวยเทพ
ในวิชาสรีรวิทยา การสั่งการของระบบประสาท จะใช้ศักย์ไฟฟ้าระหว่างในเซลล์และนอกเซลล์ที่ต่างกันเป็นตัวสื่อสาร เมื่อศักย์ไฟฟ้าต่างกันจะเกิดการไหลของประจุไฟฟ้า นั่นคือสิ่งที่เรียกว่า "กระแสไฟฟ้า" เพื่อควบคุมการทำงาน โดยต้นกำเนิดกระแสไฟฟ้าเกิดจากการสั่งการของสมอง ที่ปัจจุบันก็ยังซับซ้อนมากดั่งคำสั่งของทวยเทพ
แต่มีอวัยวะบางส่วนของร่างกาย ได้รับไฟจากโปรมีเธอุส ให้สามารถทำงานได้เองโดยไม่ต้องรอคำสั่งจากทวยเทพ เราเรียกกลุ่มเซลล์นี้ว่า pacemaker
ก่อนจะไปถึงเพซเมเกอร์ เราต้องมาเข้าใจสรีรวิทยาของเซลล์ ปกติแล้วเซลล์จะรักษาสภาพตัวเองให้เป็นประจุลบ ส่วนภายนอกเซลล์เป็นประจุบวก เรามีกลไกคอยควบคุมประจุนี้เรียกว่า sodium potassium pump เราเรียกสภาวะปกตินี้ว่า resting membrane potential ยังไม่มีการไหลของประจุไฟฟ้า
แต่เมื่อไรก็ตามมีคำสั่งจากระบบประสาท กระแสไฟฟ้าจากสมองหรือสารสื่อประสาทจากปลายประสาท จะไปเปิดช่องทางต่าง ๆ ของเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เกิดการไหลจากประจุบวกนอกเซลล์ไหลตามศักย์ไฟฟ้าเข้าสู่บริเวณที่ประจุบวกน้อยกว่า (เป็นลบ) ในเซลล์ ทำให้ภายในเซลล์กลายสภาพจากบวกเป็นลบ ณ ตำแหน่งนั้น คราวนี้จะเกิดความต่างศักย์ระหว่างบริเวณที่เป็นบวกนี้กับบริเวณข้างเคียงที่เป็นลบ ก่อเกิดเป็น "กระแสไฟฟ้า" ไหลไปอย่างต่อเนื่องจนสิ้นสุดเส้นทาง หรือจนกว่าพลังแห่งศักย์ไฟฟ้านั้นจะหมดไป เราเรียกการเปลี่ยนแปลงฉับพลันจากลบเป็นบวกนี้ว่า action potential
และพอกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไป เซลล์ก็จะปรับตัวปรับการทำงาน ให้สภาพตัวเองกลับมาเป็นลบอีกครั้ง โดยเอาประจุไฟฟ้าบวกจาก potassium ออกไปก่อน ภายในเซลล์ก็เริ่มเป็นลบ หลังจากนั้น sodium potassium pump ก็เริ่มทำงาน เอาโซเดียมออกจากเซลล์สามส่วน แลกกับประจุโปแตสเซียมสองส่วน เข้าสองออกสาม ผลรวมประจุในเซลล์จึงลบมากขึ้นเรื่อย ๆ จนเข้าสู่ resting membrane potential อีกรอบ เตรียมพร้อมจะถูกกระตุ้นอีก
Pacemaker มีคุณสมบัติที่เลิศล้ำกว่านั้น คือในจังหวะที่เซลล์อยู่ในภาวะพัก (resting) เซลล์พวกนี้จะไม่พัก สิ่งที่เกิดคือจะมีช่องทางบางช่องทางยังเปิดให้ประจุบวกไหลซึมเข้ามาช้า ๆ ไม่เปิดเยอะไม่มีพรวดพราดเหมือนตอนถูกกระตุ้นจนเกิด action potential ในชั่วพริบตา แต่ค่อย ๆ ซึมเข้ามา ผลแห่งการค่อย ๆ ซึมเข้ามา จะทำให้ประจุในเซลล์เป็นบวกมากขึ้นเรื่อย ๆ ทีละน้อย ๆ เห็นไหมว่ามันไม่เคย "resting" อย่างแท้จริง
เรียกว่า pacemaker ได้ไฟวิเศษจากโปรมีเธอุสทำให้เกิดการทำงานได้ด้วยตัวเอง และถ้าถามว่าโปรมีเธอุสตกจากสวรรค์แล้วร่วงลงตรงไหน คำตอบคือ ร่วงหล่นตรง sino-atrial node ของหัวใจมนุษย์ ทำให้หัวใจเราเต้นเองได้โดยไม่ต้องรอคำสั่งจากใคร ไฟวิเศษของโปรมีเธอุส เรียกเป็นภาษาทางสรีรวิทยาว่า hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels หรือเราเรียกว่า funny channel
ถ้ายังจำได้ เซลล์ประสาทจะทำงานเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าจากการถูกกระตุ้น ประจุบวกปริมาณมหาศาลเข้าเซลล์ทำให้เซลล์กลายเป็นประจุบวกจากเดิมที่ติดลบ เมื่อประจุบวกในเซลล์สูงขึ้นระดับหนึ่งจะไปกระตุ้นระบบไฟฟ้ามากมายในเซลล์ทำให้กลไกการทำงานของประสาทและกล้ามเนื้อทำงานต่อเนื่อง
แต่ funny channel ทำงานแปลกออกไป คือมันจะทำงานในสภาวะที่เซลล์มีศักย์ไฟฟ้าติดลบมาก ๆ ไม่ใช่ติดบวกหรือติดลบน้อย ๆ ถ้าไม่มีช่องทางนี้ pacemaker จะไม่มีวันสร้างประจุบวกในเซลล์ให้มากพอจนกระตุ้นตัวเองได้ การทำงานที่สวนทางกับช่องทางอื่น (ที่จะถูกกระตุ้นเมื่อศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก) กระแสไฟฟ้าที่สวนทางชาวบ้าน จึงได้รับสมญาว่า funny channel และ funny current
เป็นจุดสำคัญที่ระบุว่าเซลล์ใดจะมีสมบัติเป็น pacemaker ก็ด้วยการทำงานกระตุ้นตัวเอง ปรับศักย์ไฟฟ้าได้เองโดยไม่ต้องพึ่งเซลล์อื่นแบบนี้ แม้เซลล์อื่นจะสามารถเพิ่มศักย์ไฟฟ้าของตัวเองได้ แต่ไม่มีเซลล์ใดที่มี funny channel ที่จะเพิ่มได้เร็วและปรับแต่งการทำงานได้แบบนี้ (ปรับได้โดย ระบบประสาทอัตโนมัติและ intracellular calcium ions)
ความรู้เรื่อง HCN channel หรือ funny channel มีการพูดถึงตั้งแต่ปี 1979 แต่มามีหลักฐานพิสูจน์ได้ชัดเจนก็ด้วยผลงานของ Dario di Francesco นักวิจัยสรีรวิทยาชาวอิตาลี ค้นพบตอนทำวิจัยร่วมกับทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยออกซเฟิร์ด ในปี 1993 ที่ถือเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในความรู้เรื่องสรีรวิทยาหัวใจ และเป็นต้นกำเนิดของการรักษาเพื่อลดอัตราการเต้นหัวใจโดยการยับยั้ง funny channel นี้ อ่านงานรีวิวของ Di Francesco ได้ที่นี่ Circulation Research. 2010;106:434–446
เดิมนั้นการยับยั้งหรือชลอการเต้นหัวใจ จะยับยั้งโดยลดความไวต่อกระแสประสาทที่มาคุมการเต้นหัวใจ ยับยั้งตัวรับเบต้า หรือยับยั้งประตูช่องทางของแคลเซียมในเซลล์ (ที่ไปปรับแต่ง funny channel อีกที) แต่ยา ivabradine ไปยับยั้งที่ funny channel โดยตรงเลย ส่งผลทำให้อัตราการเต้นหัวใจลดลง โดยไม่ไปยุ่งเกี่ยวกับแรงบีบของหัวใจเลย และส่งผลดีต่อการรักษาที่ต้องควบคุมอัตราการเต้นตามการศึกษาชื่อ BEAUTIFUL และ SHIFT ในการรักษาผู้ป่วยหัวใจล้มเหลวที่ยังมีอัตราการเต้นหัวใจเร็วหลังได้รับการรักษามาตรฐานไปแล้ว
ว่ากันมาเสียยืดยาว อยากบอกว่า funny channel ก็คือ ไฟของโปรมีเทอุส นี่เอง เพราะทำให้หัวใจและร่างกายกำหนดการทำงานของตัวเองได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น