พระเอกของเราคืออะไร

 คาร์บอนมอนอกไซด์ เมื่อผู้ร้ายกลายเป็นพระเอก

         ช่างเป็นความคิดที่น่าฉงนจริงๆ ที่ว่า คาร์บอนมอนอกไซด์อาจจะดีต่อสุขภาพของเรา เจ้าก๊าซมรณะนี้ฆ่าคนเป็นพันๆ ทุกปี แต่กระนั้นก็ดียังมีนักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่า ก๊าซนี้เป็นเครื่องช่วยชีวิต ได้ พวกเขาเชื่อว่ามันจะช่วยให้คนไข้ที่ได้รับการปลูกถ่ายอวัยวะมีโอกาสรอดมากขึ้น หรือแม้แต่ช่วยให้ผู้ป่วยโรคหืด (asthma) หายใจได้สะดวกขึ้น

คาร์บอนมอนอกไซด์กำลังมีชื่อเสียงหอมหวนทวนลมอย่างรวดเร็วในด้านที่ทำให้สุขภาพดีขึ้น เมื่อต้นปี 2544 ที่ผ่านมา คณะนักวิจัยทางการแพทย์กลุ่มหนึ่งได้แสดงให้เห็นว่า พวกเขาสามารถป้องกันมิให้หนูทดลองแสดงปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกันที่จะต่อต้านหัวใจที่ได้รับการปลูกถ่ายเอามาจากหนูตัวอื่นได้ด้วยการให้มันหายใจเอาก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เข้าไปทีละน้อยๆ นักวิทยาศาสตร์อีกทีมก็รายงานว่า พวกเขาใช้คาร์บอนมอนอกไซด์หยุดยั้งความตายของหนูทดลองหลังการผ่าตัดที่ทำเลียนแบบการผ่าตัดเปลี่ยนปอดได้ แถมยังมีรายงานเป็นหลักฐานว่า ก๊าซนี้ป้องกันช่วยหัวใจวายได้ซะด้วย เราทราบกันมา

ตั้งแต่ยุคทศวรรษ 1960s แล้วว่า ปกติร่างกายของเราสร้างคาร์บอนมอนอกไซด์ปริมาณน้อยๆ อยู่แล้ว เมื่อเอนไซม์ที่ชื่อว่า ฮีมออกซิจิเนส วัน (Heam Oxygenase HO-1) ซึ่งทำหน้าที่ย่อยสลายฮีม ซึ่งเป็นรงควัตถุที่มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบและพบได้ในเม็ดเลือดแดง เป็นที่รู้จักกันดีว่า HO-1 จะออกทำหน้าที่เมื่อเนื้อเยื่อถูกทำลายโดยสารชีวพิษ (พิษจากเชื้อโรค พิษงู หรือพิษจากแมลง) โดยรังสีอัลตราไวโอเล็ต โดยฮอร์โมน หรือเมื่อได้รับออกซิเจนและยาในระดับสูงหรือต่ำกว่าปกติ HO-1 มีหน้าที่คอยกำจัดกวาดล้างโมเลกุลฮีมที่มีพิษซึ่งถูกปล่อยออกมาจากเซลล์เม็ดเลือดแดง แต่ทุกคนจะเหมาเอาว่า คาร์บอนมอนอกไซด์ที่ถูกสร้างขึ้นจากการทำความสะอาดเช่นนี้เป็นเพียงผลพลอยได้ที่เกิดอยู่ตามปกติเท่านั้น

อย่างไรก็ตามใน พ.ศ. 2536 โซโลมอน สไนเดอร์ แห่งมหาวิทยาลัยจอห์นส์ฮอปกินส์ที่บัลติมอร์ ได้นำเสนอบทบาทที่มีความหมายของคาร์บอนมอนอกไซด์ให้โลกรู้ ที่จริงแล้วทีมวิจัยของสไนเดอร์กำลังศึกษาก๊าซอีกตัวหนึ่งอยู่ นั่นคือ ไนตริกออกไซด์ ซึ่งเป็นโมเลกุลสัญญาณตัวหนึ่งของร่างกาย พวกเขามีลางสังหรณ์ว่า ไม่น่าจะมีแค่ไนตริกออกไซด์ที่ทำงานเพียงลำพังเท่านั้น น่าจะมีก๊าซชนิดอื่นที่ทำหน้าที่เช่นเดียวกันนี้อีก ลูกศิษย์คนหนึ่งของสไนเดอร์เสนอว่า คาร์บอนมอนอกไซด์ก็ดูจะเป็นก๊าซธรรมดาเช่นเดียวกับไนตริกออกไซด์เหมือนกัน แล้วทำไมคาร์บอนมอนอกไซด์จะเป็นตัวส่งข่าวทางชีววิทยาด้วยไม่ได้

นับแต่นั้นมา สไนเดอร์และนักวิจัยคนอื่นทำวิจัยจนพบหลักฐานว่า คาร์บอนมอนอกไซด์มีส่วนช่วยไนตริกออกไซด์ควบคุมการทำงานทั่วๆ ไปของร่างกายมนุษย์ เช่น ทำให้ลำไส้หดตัว ทำให้อาหารเคลื่อนออกไปจากกระเพาะอาหาร และทำให้อวัยวะเพศชายตื่นตัว แต่ถึงแม้ว่าจะพยายามกันมากเพียงใด นักวิจัยก็พบว่าเป็นเรื่องยากที่จะพิสูจน์ให้ได้ว่าคาร์บอนมอนอกไซด์นั้นมีบทบาทที่แน่นอนอย่างไรในตัวเรา

งานวิจัยชิ้นใหม่ๆ แสดงให้เห็นว่า เราคิดถูกแล้ว ต้นปี 2544 นี้เอง ออกัสติน ชอย รองศาสตราจารย์แห่งคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเยล และฟิริตช์ บาค ศาสตราจารย์ด้านศัลยศาสตร์ จากโรงเรียนแพทย์ของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด รวมทั้งทีมวิจัยของเขาก็ได้ตีพิมพ์บทความที่เสนอว่า คาร์บอนมอนอกไซด์ปริมาณน้อยๆ จะช่วยป้องกันการต่อต้านอวัยวะที่ได้รับการปลูกถ่าย นักวิจัยกลุ่มนี้ได้ผ่าตัดปลูกถ่ายเอาหัวใจหนู (mouse) ไปใส่ให้หนูอีกตัวหนึ่ง (rat) ซึ่งได้รับสารเคมีชื่อว่า ทิน โปรโตพอร์ไฟริน (Tin Protoporphyrin) ซึ่งมีฤทธิ์ยับยั้ง HO-1 ร่างกายหนู (rat) แสดงอาการต่อต้านอวัยวะที่ได้รับการปลูกถ่ายให้ภายในหนึ่งสัปดาห์ แต่การปลูกถ่ายหัวใจแบบนี้จะอยู่รอดปลอดภัยได้เมื่อให้หนูที่รับอวัยวะอยู่ในตู้อบที่มีคาร์บอนมอนอกไซด์ขนาด 250 ถึง 500 ส่วนในล้านส่วนอยู่ในบรรยากาศ ดูเหมือนว่าคาร์บอนมอ- นอกไซด์จะเป็นฟันเฟืองตัวสำคัญของระบบชีวเคมีที่ทำให้หนูที่รับอวัยวะมีโอกาสรอดชีวิตได้เชียวละ

ต่อมานักวิจัยกลุ่มนี้ยังพบอีกว่าแค่ให้หัวใจที่จะได้รับการปลูกถ่ายจากหนู (mouse) ไปให้หนู (rat) ได้รับคาร์บอนมอนอกไซด์ในช่วงการส่งผ่านเท่านั้นก็เพียงพอจะทำให้การผ่าตัดสำเร็จได้ บาค กล่าวว่า “นี่เป็นก๊าซมหัศจรรย์จริงๆ”

และข้อสรุปนี้ก็ได้รับการตอกย้ำอีกครั้งจากนักวิทยาศาสตร์การแพทย์ชื่อ เดวิด พินสกี้ จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย, นิวยอร์ก พร้อมกับผู้ร่วมงานที่โคลัมเบีย และที่โรงพยาบาลบริกแฮม แอนด์ วีเมน ในบอสตัน ต่างรายงานเป็นเสียงเดียวกันว่า คาร์บอนมอนอกไซด์ปริมาณน้อยๆ จะมีประโยชน์ต่อการผ่าตัดปลูกถ่ายปอดเช่นกัน พินสกี้ได้ใช้วิธีทางพันธุศาสตร์เปลี่ยนให้หนู (mouse) ไม่มียีนที่สร้าง HO-1 จากนั้นเขาก็ดำเนินการให้หนู (mouse) ได้รับการผ่าตัดที่เสมือนกับจะมีผลลัพธ์ที่เกิดจากการผ่าตัดปลูกถ่ายปอดจริงๆ มีการบีบกั้นการไหลของเลือดไปสู่ปอดข้างซ้ายนานหนึ่งชั่วโมงแล้วจึงให้เลือดไหลได้ตามปกติ จากการทดลองพบว่า หนู (mouse) ปกติเก้าในสิบตัวมีชีวิตรอดหลังการผ่านตัดเช่นนี้ได้ แต่หนูที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมตายหมดจากการเกิดมีเลือดจับตัวเป็นก้อนภายในปอด เมื่อพินสกี้ให้หนูที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมได้หายใจรับคาร์บอนมอนอกไซด์ที่พ่นให้อย่างเบาๆ ด้วยปริมาณ แค่ 500 ถึง 1,000 ส่วนในล้านส่วน เจ้าหนูพวกนี้รอดตายได้ถึงครึ่งหนึ่ง ยิ่งกว่านั้นหนูปกติที่ได้รับคาร์บอนมอนอกไซด์รอดชีวิตได้มากกว่าธรรมดาขึ้นไปอีก

ถ้าอย่างนั้นแล้ว บางทีคาร์บอนมอนอกไซด์อาจจะช่วยให้คนที่ผ่าตัดเปลี่ยนปอดรอดชีวิตได้ดีขึ้นกระมัง ถึงแม้ว่าจะมีการผ่าตัดเปลี่ยนปอดกันปีละหลายพันรายทุกปี แต่การปลูกถ่ายปอดถ้าเป็นการผ่าตัดที่เสี่ยงกว่าการเปลี่ยนอวัยวะอื่น โดยที่การผ่าตัด 3 รายใน 10 รายจะล้มเหลว เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนไตที่จะล้มเหลวเพียง 1 ใน 10 เท่านั้น

คริสตอฟ ทิเมอร์มานน์ ศาสตราจารย์ทางเภสัชวิทยาแห่งสถาบันวิจัยวิลเลียม ฮาร์วีย์ ที่ราชวิทยาลัยแพทยศาสตร์และทันตแพทยศาสตร์ เซนท์ บาร์โทโลมิวแห่งลอนดอน กล่าวว่า คาร์บอนมอนอกไซด์ดูจะเป็นความหวังอย่างยิ่งที่จะใช้เป็นยาป้องกันปอดถูกทำลายหลังการผ่าตัดปลูกถ่ายปอด เขากล่าวว่า “ฤทธิ์ของคาร์บอนมอนอกไซด์นั้นเฉียบขาดจริงๆ เมื่อเทียบกับยาอื่นๆ ที่เรามี”

นี่ไม่ได้หมายความว่าอีกหน่อยเราจะเห็นถังคาร์บอนมอนอกไซด์ ตามห้องฉุกเฉินทั่วไปหรอกนะครับ อุปสรรคสำคัญก็คือ ชื่อเสียงในทางไม่ค่อยดีของคาร์บอนมอนอกไซด์นั่นเอง ชอยกล่าวต่อว่า ก๊าซนี้ทำให้คนตายโดยอุบัติเหตุถึงปีละ 5,000 ถึง 6,000 รายทั่วโลก เนื่องจากอุปกรณ์ที่ให้ความร้อนหรือเครื่องครัวที่ทำงานไม่ปกติและจากท่อไอเสียรถยนต์ คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นฆาตกรได้ โดยการไปจับตัวกับเฮโมโกลบินอย่างแนบแน่นกลายเป็นคาร์บอกซีเฮโมโกลบินอยู่ในเม็ดโลหิตแดง ทำให้เฮโมโกลบินทำหน้าที่ขนส่งออกซิเจนไม่ได้ ชอย กล่าวว่า “ทุกคนรู้ดีว่า กรณีอย่างนี้ทำให้ตายสถานเดียว แต่ถ้าเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ปริมาณเจือจางแล้ว มันจะให้ประโยชน์ดีทีเดียว”

ปัญหาอีกประการหนึ่งก็คือ ช่วงปลอดภัยที่แสนจะแคบระหว่างปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นอันตรายและปริมาณที่ใช้ในการบำบัดรักษา คุณประโยชน์ของคาร์บอนมอนอกไซด์จะไม่มีหากเฮโมโกลบินในร่างกายไม่ต่ำกว่าร้อยละ 25 ถูกเปลี่ยนไปเป็นคาร์บอกซีเฮโมโกลบิน แต่อาการเวียนศีรษะ อาเจียน คลื่นไส้ จะเกิดขึ้นตั้งแต่เมื่อมีคาร์บอกซีเฮโมโกลบินตั้งแต่ร้อยละ 20 และเราจะม้วยมรณ์ตอนที่ระดับคาร์บอกซีเฮโมโกลบินขึ้นถึงร้อยละ 40

ยิ่งกว่านั้น พินสกี้ได้ศึกษาพบว่า เราสามารถป้องกันผลเสียของคาร์บอนมอนอกไซด์ขนาดความเข้มข้น 500-1,000 ppm ได้ โดยการใช้ไนตริกออกไซด์แค่ 65 ppm เท่านั้นเอง และไนตริกออกไซด์ก็มีความเป็นพิษน้อยกว่าคาร์บอนมอนอกไซด์มากมายนัก ทิเมอร์มานน์กล่าวว่า “ถ้าคุณอยากจะได้สารตัวอื่นที่มีพิษน้อยกว่าละก็ นี่คือทางเลือกที่ดีอันหนึ่งเลย”

แต่บาคก็บอกว่า วงการแพทย์ไม่ควรด่วนตัดสินใจปฏิเสธประสิทธิภาพในการรักษาของคาร์บอนมอนอกไซด์ เขากล่าวว่า “ไนตริกออกไซด์เป็นสารเคมีที่ออกฤทธิ์ว่องไวกว่าคาร์บอนมอนอกไซด์มากมายนัก และมันอาจจะก่อให้เกิดอันตรายได้ เนื่องจากมันจะตกค้างอยู่ได้เป็นเวลานาน เขาเสริมว่า เป็นเรื่องไร้สาระเหลือเกินที่มีคนจำนวนมากลองใช้คาร์บอนมอนอกไซด์ปริมาณสูงกว่าปกติกับตัวเองอยู่แล้ว บรรดานักสูบบุหรี่ทั้งหลายจะมีระดับของคาร์บอกซีเฮโมโกลบินประมาณร้อยละ 15 และคนที่ไม่สูบบุหรี่ที่อาศัยอยู่ในเมืองที่มีอากาศเสียมาก อย่างเช่นโตเกียว จะมีระดับคาร์บอนซีเฮโมโกลบินประมาณร้อยละ 8 อยู่แล้ว การหายใจเอาคาร์บอนมอนอกไซด์ปริมาณต่ำๆ เข้าไปเสมอๆ อาจจะเป็นเรื่องเสี่ยงที่พอรับได้ และถ้าคาร์บอนไดออกไซด์จะให้ประโยชน์เพียงน้อยนิดที่สุด มันก็ยังจะช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้ได้รับการผ่าตัดเปลี่ยนอวัยวะเป็นล้านๆ คนให้ไม่ต้องทนจ่ายเงินจำนวนมากเป็นค่ายากดภูมิคุ้มกันไปจนตลอดชีวิต พินสกี้กล่าวเสริมว่า การใช้คาร์บอนมอนอกไซด์อาจจะเป็นสิ่งที่ดีที่สุดในภาวะฉุกเฉิน ตัวอย่างเช่น การรักษาผู้ป่วยอาการหนักด้วยโรคการหายใจล้มเหลวในผู้ใหญ่ ซึ่งอาจเกิดได้อย่างรวดเร็วหลังการติดเชื้อ

อีกทางหนึ่งก็คือ การใช้วิธียีนบำบัดเพื่อให้สร้างเอนไซม์ที่ผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์ไปสู่เป้าหมาย เมื่อเร็วๆ นี้เอง อลิซาเบท นาเบล และคณะจากสถาบันหัวใจ ปอด และโลหิตแห่งชาติ ที่เบทิสดา ใกล้ๆ กับวอชิงตัน ดีซี ได้ใส่ยีนสำหรับ HO-1 ให้หมูที่มีเส้นเลือดแดงแตกโดยวิธีผ่าตัดเส้นเลือดแดง การรักษาเช่นนี้ ทำให้หลอดเลือดมีความผ่อนคลาย และทำให้หลอดเลือดมีโอกาสน้อยลงที่จะหนาตัวอีกครั้ง ซึ่งมีผลให้เกิดหัวใจวายได้น้อยลงตามไปด้วย นาเบลยังได้ทำการศึกษาเบื้องต้นที่แสดงให้เห็นว่า การใช้คาร์บอนมอนอกไซด์ก็อาจจะให้ผลเช่นเดียวกัน

ถึงแม้ว่าคาร์บอนมอนอกไซด์นี้จะไม่ใช่ยา แต่ตอนนี้เราพอจะเข้าใจได้มากขึ้นว่า คาร์บอนมอนอกไซด์ทำงานอย่างไร หรือว่ามันเป็นส่วนสำคัญของระบบป้องกันร่างกายหรือไม่ พินสกี้พบว่าคาร์บอนมอนอกไซด์กระตุ้น กัวนิเลท ไซเคลส ซึ่งเป็นเอนไซม์ตัวเดียวกับที่ถูกกระตุ้นได้โดยไนตริกออกไซด์ ซึ่งเป็นตัวปิดการผลิตโปรตีนที่ชื่อว่า ไฟบริน ที่เป็นโครงให้เลือดแข็งตัว ขณะที่มีการผ่าตัดเปลี่ยนปอดนั้น ตอนที่ไม่มีเลือดไหลผ่านปอดก็จะมีการสร้างไฟบรินจนไปอุดหลอดเลือดเอาไว้ เมื่อให้เลือดไหลมาได้อีก กระแสเลือดจะผ่านเข้าไปในหลอดเลือดที่อุดตันจนเกิดแรงกดดันเหมือนกับมีใครไปเหยียบสายยางรดต้นไม้ในสวน อาการเช่นนี้ทำให้เกิดการเจ็บป่วยร้ายแรงได้ ไฟบรินเหลือขอพวกนี้แหละที่เป็นตัวปัญหาของอาการหลอดเลือดหัวใจตีบเฉียบพลันและหัวใจวาย และคาร์บอนมอนอกไซด์ก็อาจจะเป็นฮีโร่ที่ใช้รักษาอาการเช่นนี้ได้เช่นกัน

ขณะเดียวกันทีมของชอยและบาค เชื่อว่า คาร์บอนมอนอกไซด์ทำงานโดยไปหน่วงการตอบสนองต่อการอักเสบของร่างกาย มันไปกระตุ้นโมเลกุลที่ต่อต้านการอักเสบ และกดการทำงานของตัวตั้งต้นของสารก่อการอักเสบ บาคกล่าวว่า “คาร์บอน- มอนอกไซด์รู้ดีถึงวิธีกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน” ชอย ซึ่งตอนนี้เป็นศาสตราจารย์ทางอายุรกรรมที่คณะแพทยศาสตร์ มหาวิท ยาลัยพิตต์สเบิร์กกำลังศึกษาดูว่า คาร์บอน- มอนอกไซด์ปริมาณน้อยแค่ไหนที่ช่วยควบคุมการอักเสบด้วยโรคของปอดอย่างเช่น หอบหืด มีอากาศในเนื้อเยื่อ (Emphysema) หรือการมีถุงพังผืดในปอด (cystic fibrosis)

สำหรับพินสกี้แล้ว บทสรุปมีเพียงข้อเดียวคือ การสร้างคาร์บอนมอนอกไซด์โดย HO-1นั้นเป็นกระบวนการภายใน ที่เสมือนกับเกราะคุ้มกันของร่างกาย แต่ก็มีคนไม่เห็นด้วยและยังมีคำถามอีกมาก ยังเป็นที่โต้เถียงกันว่าร่างกายจะผลิตก๊าซนี้ได้มากพอที่จะใช้เป็นตัวป้องกันที่สำคัญได้จริงหรือ และยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่า HO-1 จะถูกควบคุมการเปิดหรือปิดอย่างไรเพื่อให้มีปริมาณที่พอดีๆ อยู่ในร่างกาย

ไมเคิล มาร์เล็ตตา นักวิทยาศาสตร์ด้านเอนไซม์วิทยา แห่งมหาวิทยาแคลิฟอร์เนีย ที่เบิร์กเลย์ กล่าวว่า “ผมคิดว่า การทดลองที่ได้ทำกันไปยังไม่ค่อยจะถูกต้องนัก” เขาอยากจะเห็นการวัดปริมาณก๊าซให้ได้โดยตรงในเนื้อเยื่อ แต่ทว่านักวิจัยก็ยังไม่มีอุปกรณ์ที่จะใช้สำหรับงานนี้ได้

นักวิทยาศาสตร์อาจจะยังไม่สามารถที่จะขจัดเมฆหมอกของการโต้เถียงว่า ประสิทธิภาพในการป้องกันของคาร์บอน- มอนอกไซด์นั้นเป็นสิ่งที่เกิดจากผลงานออกแบบอันยิ่งใหญ่ของร่างกายหรือเป็นเพียงแค่กลลวงทางชีววิทยาเท่านั้น แต่นั่นก็อาจจะสำคัญเป็นอันดับรอง บาคกล่าวว่า “ผมอยากจะให้มันเป็นกระบวนการทางสรีรวิทยามากกว่า แต่พูดอีกที ถ้ามันช่วยคนไข้ไว้ได้แล้วละก็ มันจะเป็นอะไรก็ช่างมันเถอะ”

---

บทความฉบับย่อจาก : Life’s a gas, New Scientist, 24 November 2001
โดย : หว้าพลัม
ที่มา : Update Magazine Online

-*- เรชอบงะ