งานวิจัยเอนไซม์ที่น่าสนใจ

ประพิมพ์พักตร์ เถื่อนสุคนธ์
วิจัยวิทยาศาสตร์การแพทย์

เอนไซม์ (enzyme) เป็นสารชีวโมเลกุลพวกโปรตีนที่สามารถช่วยเร่งปฏิกิริยาใน
ลักษณะค่อนข้างจำเพาะเอนไซม์ทุกชนิดจะมีส่วนที่เรียกว่า active site ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับ
ปฏิกิริยา เพราะเป็นส่วนที่มีรูปแบบเหมาะต่อการจับกันระหว่างเอนไซม์กับ substrate ในลักษณะ
เหมาะเหมือน แม่กุญแจกับลูกกุญแจ จึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ตามที่ต้องการ(1) ได้แก่ งานวิจัย
วิเคราะห์ เช่นใช้ alcohol dehydrogenase เพื่อหาค่า ethanol ผลิตภัณฑ์ทางอุตสาหกรรม เช่น
ผลิตน้ำตาล fructose จาก glucose โดยใช้ glucose isomerase ปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพ
ของขบวนการผลิต เช่น ใช้ catalase ซึ่งจะทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์แตกตัวได้ oxygen ที่สำคัญในการ
ผลิตพลาสติก ปรับปรุงผลิต-ภัณฑ์ เช่น ใช้ lactase เพื่อป้องกันไอศครีมเป็นเกล็ดเนื่องจากการตกผลึก
ของ lactose และ ทางการแพทย์ เอนไซม์หลายชนิดสามารถนำมาเตรียมเป็นยาได้ ทั้งเพื่อเป็นยา
สำหรับทดแทนรักษาโรค บรรเทาสภาวะผิดปกติในร่างกาย หรือป้องกันโรค เช่น


1. มะเร็ง (cancer) ซึ่งเป็นโรคร้าย ชนิดหนึ่งที่ปัจจุบันยังเป็นปัญหาในการรักษาให้หายขาด สำหรับการใช้เอนไซม์เพื่อเป็นยาในการรักษามะเร็งนั้นเป็นความพยายามอย่างหนึ่งในวงการแพทย์ที่จะเอา
ชนะโรคนี้ ซึ่งปรากฏว่ามะเร็งบางประเภท เช่น lymphocytic leukemia และ myelogenous leukemia สามารถรักษาได้โดยใช้เอนไซม์บางอย่าง เช่น asparaginase, glutaminase asparaginase และ carboxypeptidase G1 เป็นต้น


2. โรคพันธุกรรม (genetic disease) ผู้ป่วยบางรายขาดเอนไซม์บางชนิดมาแต่กำเนิด จึงจำเป็นต้องใช้เอนไซม์ทดแทนเพื่อให้เกิดกระบวนการเมตาบอลิซึมในร่างกาย(2) เช่น Gaucher ใช้ alpha galactosidase A เป็นต้น


3. โรคเลือดแข็งตัวในกระแสเลือดชนิดเฉียบพลัน (acute thromboembolic vascular disease) เป็นโรคที่มักเกิดในผู้สูงอายุสาเหตุจากความบกพร่องของเอนไซม์ 2 ระบบ จึงต้องใช้เอนไซม์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงการทำงานของเอนไซม์ทั้ง 2 ระบบนี้ เช่น streptokinase


4. ภาวะตกเลือดผิดปกติ (hemorr-hagic disorder) โดยใช้เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการแข็งตัว
ของเลือดโดยตรง เช่น serine protease ที่จำเป็นในการผลิต fibrin clot(3)


5. ภาวะย่อยอาหารผิดปกติ (digestive disorder) เอนไซม์ที่เตรียมเป็นเภสัชภัณฑ์เพื่อการ
นี้มีหลายชนิด เช่น pancrelipase, amylase, cellulase, lactase และ pepsin


6. ภาวะอักเสบ (inflammation) เอนไซม์บางชนิดเช่น superoxide dismutase หรือ collagenase สามารถช่วยได้


7. โรคภูมิแพ้ (allergy) เป็นโรคที่เกิดจากสภาวะการณ์ผิดปกติจากการเหนี่ยวนำโดยแอนติเจน สามารถป้องกันหรือรักษาโดยใช้เอนไซม์ เช่น penicillinase ใช้สำหรับผู้ป่วยที่แพ้ penicillin

จุลินทรีย์เพื่อการผลิตเอนไซม์

ในการใช้จุลินทรีย์เพื่อการผลิตเอนไซม์จะต้องมีจุลินทรีย์ซึ่งสามารถให้เอนไซม์ตามต้องการได้ก่อน โดยจุลินทรีย์ที่ใช้มักจะมีการศึกษาคุณสมบัติต่างๆ จนจัดเป็นสายพันธุ์มาตรฐาน (standard strain) โดยทั่วไปมักเป็นพวก mesophile เพราะจะได้เอนไซม์ที่สามารถทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 37 องศาเซลเซียส (เอนไซม์เหล่านี้มักไม่ทนความร้อนสูงเกินกว่า 50 องศาเซลเซียส) แต่บางครั้งพบว่าเอนไซม์ที่จะนำไปใช้ประโยชน์
โดยเฉพาะทางด้านโรงงาน จำเป็นต้องทนความร้อน และทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ จุลินทรีย์ที่เป็นแหล่งเอนไซม์ดังกล่าว จึงควรเป็นพวก thermophile เช่น alpha amylase จากเชื้อ Bacillus stearothermophilus เจริญที่ 55 องศาเซลเซียส ทนความร้อนถึง 80 องศาเซลเซียส จะเห็นว่า การผลิตเอนไซม์จากจุลินทรีย์มีข้อได้เปรียบกว่าจากสิ่งมีชีวิตชั้นสูงในด้านสามารถนำไปใช้ในปฏิกิริยาที่ขึ้น
กับอุณหภูมิต่างๆ นอกจากนี้ยังเจริญเร็ว วิธีการเพาะเลี้ยงไม่ยุ่งยาก และง่ายต่อการควบคุม การผลิตเอนไซม์ จึงมีแนวโน้มที่จะอาศัยจุลินทรีย์เป็นแหล่งผลิตเพิ่มขึ้นซึ่งเป็นความก้าวหน้า อย่างหนึ่งทางเทคโนโลยีด้านชีวภาพ (biotechnology) ที่พยายามใช้สิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์มากที่สุด เพื่อแก้ปัญหาต่าง ๆ ทั้งด้านการผลิต การกำจัดของเสีย รวมทั้งการนำของเสียเหล่านั้นกลับมาใช้
ประโยชน์อีกแต่การใช้จุลินทรีย์เพื่อผลิตเอนไซม์ก็มีข้อเสีย เช่น ต้องคอยระวังการปนเปื้อนจากจุลินทรีย์
ชนิดอื่นขณะเพาะเลี้ยง หรือเกิดการกลายพันธุ์ (mutation) ที่อาจมีผลกระทบต่อการผลิต

การเพิ่มปริมาณการผลิตเอนไซม์จากจุลินทรีย์

เมื่อมีจุลินทรีย์ที่สามารถผลิตเอนไซม์ ตามต้องการ แต่ผลผลิตยังไม่เป็นที่พอใจ ปริมาณที่ได้ยังไม่สูงพอ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องปรับปรุงกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการผลิต ซึ่งทำได้ดังนี้

1. ปรับปรุงสายพันธุ์โดยการปรับปรุง และเปลี่ยนแปลงยีน ด้วยวิธีทาง geneticmanipulation หรืออาจใช้วิธี protoplast fusion, recombinant DNA technology ฯลฯ อันเป็นความก้าวหน้าทางด้าน
วิศวกรรมพันธุศาสตร์ (genetic engineering)

2. ปรับปรุงสภาพแวดล้อม ในการปรับปรุงสายพันธุ์บางครั้งเสียเวลา และค่าใช้จ่ายมากในการ screen หาสายพันธุ์ใหม่ที่ต้องการ การปรับปรุงสภาพแวดล้อมด้วยวิธี environ- mental manipulation จึงเป็นอีกวิธีที่นำมาใช้เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตเอนไซม์จากจุลินทรีย์ได้ ซึ่งอาจทำได้โดยการเปลี่ยนแปลง ความเป็นกรดด่าง (pH) อากาศ (aeration) อุณหภูมิอาหารเลี้ยงเชื้อที่กำลังอยู่ในกระบวนการ enzyme fermentation แต่วิธีที่ใช้มากคือการเปลี่ยนสูตรอาหาร (medium composition)


ในปฏิกิริยาบางอย่างที่ไม่จำเป็นต้องใช้เอนไซม์บริสุทธิ์มาก ๆ มักเตรียมเอนไซม์โดยมีขั้นตอนน้อยที่สุดในการทำให้บริสุทธิ์ ทั้งนี้เพื่อลดค่าใช้จ่ายและป้องกันการสูญเสีย



หนังสืออ้างอิง

1. Davis BD., Dulbecco R., Eison HN., Ginsberg LS. Microbiology. 3rd ed. Hagerstown : Harper & Row, Publishers, 1980 : 138.

2. Desnick RJ., Krivit W., Berhloter RW. Enzyme therapy in genetic disease. Baltimore : Williams & Wilkins, 1973 : 120.

3. Sherry S., Fletcher AP. Proteolytic enzymes : a therapeutic evaluater. Clin Pharmacol Ther 1960; 1 : 202-26.

จากเว็บ http://202.129.59.198/rdi/html/prapim.html

ความรู้เรื่องเอนไซม์ (พลังแห่งชีวิต)

ความรู้เรื่องเอนไซม์
หากจะกล่าวถึงเอนไซม์มีหลายท่านอาจจะเคยรับทราบถึงประโยชน์ เอนไซม์จัดอยู่ในสารชีวโมเลกุลที่พบในสิ่งมีชีวิต มีความจำเป็นขนาดที่เคยมีผู้กล่าวว่า ขาดลมหายใจเพียง 3-5 นาทีเราตายแต่หากเราขาดเอนไซม์เพียง 30 วินาทีเราตายทันที
เอนไซม์พบได้ในร่างกาย โดยมีหน้าหลัก คือ แปรเปลี่ยนสารอาหารหรือที่มักเรียกว่ากระบวนการย่อยและเผาพลาญสารอาหารให้เกิดเป็นพลังงาน เพื่อแปรเปลี่ยนเป็นเนื้อเยื่อ อวัยวะและระบบที่สำคัญของร่างกาย เช่น ระบบหาย,ระบบไหลเวียนโลหิต,ระบบภูมิคุ้มกัน,ระบบย่อยอาหาร หากขาดเอนไซม์จะมีผลต่อการเสียสมดุลของร่างกาย เกิดภาวะแห่งความเสื่อมนำมาโรคภัยอันตรายมาสู่ร่างกาย
เอนไซม์ในร่างกายเมื่อถูกใช้ไปนานๆจะหร่อยหลอลงเรื่อยๆ ต้องมีการเติมอย่างสม่ำเสมอ โดยการเติมสามารถเติมได้จากเอนไซม์ที่มีอยู่ในธรรมชาติซึ่งมักพบในอาหารสด เช่น ผลไม้ที่เพิ่งสุกคาต้น,เนื้อปลาสด เป็นต้น แต่เอนไซม์ในธรรมชาติมีจุดอ่อน คือ หากผ่านการทำเป็นอาหาร (ต้ม ผัด แกง ทอด) อุณหภูมิเกิน 40 องศาเซลเซียส หรือ การฉายรังสี/การเคลือบ (แว๊กซ์ผิว เช่น ส้ม) เมื่ออาหารผ่านกระบวนการเหล่านี้ เอนไซม์จะเสื่อมสภาพไป
การดำเนินชีวิตในปัจจุบันเต็มไปด้วยความเร่งรีบ เราไม่มีเวลามากพอที่จะเลือกอาหารสดๆมารับประทานได้ อาหารส่วนใหญ่ผ่านการปรุงและผ่านกระบวนการถนอมอาหารซึ่งเป็นสาเหตุให้เอนไซม์เสื่อมสลายไป เหมือนกับว่าเรากิน อาหารไร้ชีวิตหรือซากอาหารเข้าไปในร่างกาย ดังนั้น ควรจะมีทางเลือกในการเสริมเอนไซม์อื่นๆเพิ่มเข้ามานั้น คือ การใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารช่วย เพื่อปรับสภาพสมดุลร่างกายในระดับเซลล์ สุขภาพแข็งแรงห่างไกลโรคภัยและเพื่อสุขภาพที่ยั่งยืนตลอดไป

เอนไซม์กับระบบไหลเวียนของโลหิต

• Dr. Max Wolf ชาวเยอรมัน Fordham Universityได้รายงานผลการทดลองใช้เอนไซม์กับคนไข้ 347 คน ที่เจ็บป่วยกับระบบไหลเวียนของโลหิต (Circulatory Disorder) พบว่า ร้อยละ 87 ของผู้ป่วยที่มีอาการผิดปกติหายสนิท หรือดีขึ้นมากภายหลังกินเอนไซม์เสริม
• ดร.วูฟ กับ ดร.คาล แรส เบอเกอร์ (Dr. Karl Ransberger) ยังได้ทดลองใช้เอนไซม์รักษาคนไข้ที่เป็นโรคมะเร็ง โรคจากการติดเชื้อไวรัส และโรคแห่งความเสื่อมของระบบประสาท (Multiple Sclerosis) รายงานไว้ว่าได้ผลดี (Successfully Treat)
• Dr. H. Dench แพทย์ชาวออสเตรีย ได้ใช้เอนไซม์รักษาคนไข้ที่มีเลือดจับเป็นก้อน (Blood Clot) พบว่า ร้อยละ 93 ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ
• Dr. Karl Maehder ชาวเยอรมันรายงานผลการรักษาคนไข้ 218 คนที่เป็นโรคเส้นโลหิตดำขอด อักเสบและบวม (Varicose Vein Disorder) โดยให้คนไข้กินเอนไซม์ ผลการศึกษาพบว่า ร้อยละถึง 94 ที่หายสนิทหรือดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
บทความในหนังสือ U S A Weekend (2 ตุลาคม 1998) ซึ่งมีนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Harvard ได้พูดถึงเรื่องสาเหตุที่เอนไซม์สามารถป้องกันการผิดปกติของระบบไหลเวียนของโลหิตได้
เพราะมีเอนไซม์ชนิดหนึ่ง เมื่อทำงานร่วมกับ วิตามิน บี 6 บี 12 และกรด โฟลิค (Folic Acid) สามารถจะทำลายสารเคมี ชื่อ โฮโมซิสทีน (Homocysteine) ซึ่งสารนี้อันตรายมาก เป็นตัวทำให้หลอดเลือดแดง (Arteries) พิการ แข็งตัวจากการอักเสบจนเป็นอุปสรรคต่อการไหลเวียนของโลหิต ทำให้เกิดโรคหัวใจ (Heart Attack) และโรคลมปัจจุบัน (stroke) ตามมาได้

การขาดเอนไซม์ไลเปสในเลือดทำให้มีปัญหาด้านสุขภาพ

การขาดเอนไซม์ไลเปสในเลือดทำให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับสุขภาพ
โดยเฉพาะในโรคระบบหมุนเวียนของเลือด (Circulatory Disease) เช่นความดันโลหิตสูง หลอดเลือดตีบตัน ฯลฯ
เอนไซม์ไลเปสมีหน้าที่ย่อยไขมัน นอกจากย่อยภายในลำไส้ในฐานะ Digestive Enzyme แล้ว ยังย่อยไขมันตลอดทั้งร่างกายในรูปของเมตาบอลิค เอนไซม์ โดยเฉพาะในกระแสโลหิต จะไปย่อยไขมันที่เกาะตามผนังหลอดเลือด สำหรับไขมันที่ย่อยไม่สมบูรณ์จากลำไส้เล็กเพราะเอนไซม์ไลเปสบกพร่อง อาจถูกดูดซึมผ่านเข้ามาในกระแสโลหิตก็จะเป็นไขมันที่ด้อยคุณภาพก่อให้เกิดโรคได้เมื่อร่างกายนำเอาไปใช้

โรคขาดวิตามินชนิดละลายไขมัน
เอนไซม์ไลเปสที่บกพร่อง ทำให้เกิดปัญหาในการนำวิตามินชนิดละลายในไขมัน (Fat Soluble Vitamin) ออกมาใช้ เพราะไขมันย่อยไม่ได้ จะทำให้เกิดโรคขาดวิตามินชนิดละลายในไขมันตามมาด้วย (Fat Soluble Vitamin Deficiency)
วิตามินที่ต้องละลายในไขมัน คือ วิตามินเอ ดี อี และเค (Vitamin A, D, E, K)

การขาดเอนไซม์ไลเปสมีผลเสียต่อสุขภาพ
การขาดเอนไซม์ไลเปส คือไขมันชนิดโคเลสเตอรอลสูงในเลือด (High Cholesterol) ไตรกลีเซอไรด์สูงในเลือด (High Triglyceride) ทำให้ลดน้ำหนักตัวยาก มักเป็นโรคเบาหวานชนิดผู้ใหญ่ (Diabetes Mellitus –Adult Type) และมีแนวโน้มที่จะเกิดโรคหัวใจ (Heart Disease)
การขาดเอนไซม์ไลเปสย่อยอาหาร ร่างกายจึงขาดกรดไขมัน (Fatty Acid) ซึ่งเป็นสารอาหารสำคัญ การดูดซึมของสารอาหารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ยาก สารพิษ (Toxins) ที่อยู่ในเซลล์ ก็ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ออกมายาก ก่อให้เกิดความเสื่อมกับเซลล์

ผู้ที่มักอ่อนเพลียเรื้อรังพบว่ามีเอนไซม์ไลเปสต่ำในเลือด
การขาดเอนไซม์ไลเปสทำให้สารอาหารที่สำคัญทุกชนิดผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (Cell Membrance) เข้าเซลล์ยากและของเสียจากในเซลล์ก็ออกไม่ได้
คนป่วยจะมีอาการอ่อนเพลียเรื้อรัง (Chronic Fatigue Syndrome)
มีผู้รายงานว่า การใช้เอนไซม์ไลเปสร่วมกับเอนไซม์โปรตีเอส กินระหว่างท้องว่างคือ ระหว่างอาหาร จะช่วยทำให้อาการต่างๆ ดีขึ้น

กล้ามเนื้อเป็นตะคริว
อาการที่พบเสมอถ้าร่างกายบกพร่องในเอนไซม์ไลเปสคือ “กล้ามเนื้อเป็นตะคริว” ซึ่งต่างกับกล้ามเนื้อชักกระตุก (Tetany) ซึ่งอย่างหลังเกิดจากการขาดเกลือแร่ แคลเซียม เมื่อตะคริวจับจะปวดกล้ามเนื้อ จุดที่เริ่มเป็นส่วนมากจะเริ่มจากไหล่ บางครั้งจะปวดต้นคอ ถ้าเป็นตะคริวที่กล้ามเนื้อลำไส้จะมีอาการปวดท้อง ซึ่งพบบ่อยๆ คือ ตะคริวที่ลำไส้ใหญ่ (Spastic Colon) การกินเอนไซม์เสริม อาการต่างๆ ดังกล่าวทุเลาขึ้น

โรคเวียนศีรษะบางชนิด (Meniere’s Disease)
อาการอีกอย่างจากการขาดเอนไซม์ไลเปสคือ วิงเวียน (Meniere’s Disease) บางครั้งอาจจะรู้สึกอยากอาเจียน หากคนป่วยกินเอนไซม์ที่มีเอนไซม์ไลเปสร่วมกับวิตามินบี 1 บี 6 บี 12 ในขณะท้องว่าง พบว่าอาการทุเลารวดเร็วมาก

เอนไซม์ช่วยให้อายุยืนได้ถึง120 ปี

ถ้าท่านมีเอนไซม์สมบูรณ์อายุอยู่ได้ถึง 120 ปี
•เพราะเซลล์ในร่างกายสามารถแบ่งตัวได้ตามกำหนดของโปรแกรมในนาฬิกาชีวิต
•ถ้าเอนไซม์ในร่างกายมีระดับต่ำ (Low Enzyme Level) โอกาสที่ท่านจะป่วยเป็นโรคเรื้อรังต่างๆ เกิดได้ง่ายมาก
•ในหนังสือ“เอนไซม์ในอาหาร”(Food Enzyme) มีความตอนหนึ่งว่า สุขภาพ (Health) คือ ปฏิกิริยาเคมีของเอนไซม์ที่บูรณาการ (Integrate) เข้าด้วยกันอย่างมีระบบ จึงทำให้ทุกเซลล์ของร่างกายดำเนินไปอย่างปกติสุข