3 gen 2 76
76
Mutation&DNA repair การกลายพันธุ์(Mutation) หมายถึง ภาวะที มีการเปลี ยนแปลงของสารพันธุกรรม ทําให้สิงมีชีวิตมีลักษณะแตกต่างจาก เดิม ข้อดีของmutation คือ การวิวัฒนาการ/การกลายพันธ์ทําให้เกิดสิงมีชีวิตชนิดใหม่ ข้อเสีย คือการทําให้เกิดโรคและ ความผิดปกติของร่างกาย Mutation แบ่งตามระดับการเปลี ยนแปลงของจีน ได้ 3 ระดับ ประเภทของการกลายพันธุ์ กลไกทีทําให้เกิดการกลายพันธุ์ ตัวอย่างการเปลี ยนแปลง Genome mutation (ผิดปกติที จํานวนChromosome) Chromosome missegregation Aneuploidy Polyploidy Chromosome mutation (ผิดปกติที รูปร่างChromosome) Chromosome rearrangement Translocation Gene mutation (ผิดปกติระดับของลําดับเบส) Base pair mutation Point mutation ซึ งในบทนี จะกล่าวถึงเฉพาะ gene mutation Gene mutation คือการเปลี ยนแปลงของลําดับเบส ซึ งจะส่งผลถึงลําดับของ mRNA และลําดับของกรดอะมิโน ซึ งอาจะมีผลต่อการ ทํางานของโปรตีนที เซลล์สร้างขึ น เราสามารถแบ่งชนิดของ Gene mutation ตามการเกิดได้ 2 แบบ คือ การที เบสเดิมถูกแทนที ด้วยเบสอื นซึ งอาจะเป็นชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันก็ได้ (purine,pyrimidine) การเกิด mutation แบบนี จะทําให้ reading frame (กรอบในการอ่านลําดับเบสบนDNAโดยอ่านทีละ3ตําแหน่ง)ไม่มีการ เปลี ยนแปลง จึงก่อให้เกิด mutation เฉพาะจุด เรียกว่า point mutation เราสามารถจําแนกการเกิด point mutation ออกเป็น 2 แบบ ได้แก่ 1. Transition คือการเปลี ยนเบสไปเป็นเบสใหม่ที อยู ่ในกลุ ่มเดียวกัน คือ purine (AG) , pyrimidine (CT) 2. Tranversion คือการเปลี ยนเบสไปเป็นตัวใหม่ที อยู ่คนละกลุ่ม purine pyrimidine ผลกระทบ จากการเกิด point mutation สามารถแบ่งได้เป็น 4 แบบ ได้แก่ 1) Silent mutation คือ การเปลี ยนลําดับเบส โดยที ไม่ทําให้กรดอะมิโนเปลี ยนไป มักเกิดกับเบสตําแหน่ง สุดท้ายของ reading frame เนื องจากเป็นตําแหน่งที มักมี wobble-base pairing เช่น เปลี ยนจาก AUG UUU CCC เป็น AUG UUC CCC ก็ยังจะได้ลําดับอะมิโนออกมาเป็น Met-Phe-Pro เช่นเดิม เนื องจากทัง UUU และ UUC เป็น codonของ Phenylalanine ทังคู ่ 1.การแทนทีเบส (Base substitution) General Principle 2
description
Transcript of 3 gen 2 76
Mutation&DNA repair
การกลายพนธ(Mutation) หมายถง ภาวะท มการเปล ยนแปลงของสารพนธกรรม ทาใหส งมชวตมลกษณะแตกตางจาก
เดม ขอดของmutation คอ การววฒนาการ/การกลายพนธทาใหเกดส งมชวตชนดใหม ขอเสย คอการทาใหเกดโรคและ
ความผดปกตของรางกาย
Mutation แบงตามระดบการเปล ยนแปลงของจน ได 3 ระดบ
ประเภทของการกลายพนธ กลไกท ทาใหเกดการกลายพนธ ตวอยางการเปล ยนแปลง Genome mutation (ผดปกตท จานวนChromosome)
Chromosome missegregation Aneuploidy Polyploidy
Chromosome mutation (ผดปกตท รปรางChromosome)
Chromosome rearrangement Translocation
Gene mutation (ผดปกตระดบของลาดบเบส)
Base pair mutation Point mutation
ซ งในบทนNจะกลาวถงเฉพาะ gene mutation
Gene mutation
คอการเปล ยนแปลงของลาดบเบส ซ งจะสงผลถงลาดบของ mRNA และลาดบของกรดอะมโน ซ งอาจะมผลตอการ
ทางานของโปรตนท เซลลสรางขNน เราสามารถแบงชนดของ Gene mutation ตามการเกดได 2 แบบ
คอ การท เบสเดมถกแทนท ดวยเบสอ นซ งอาจะเปนชนดเดยวกนหรอตางชนดกนกได (purine,pyrimidine)
การเกด mutation แบบนN จะทาให reading frame (กรอบในการอานลาดบเบสบนDNAโดยอานทละ3ตาแหนง)ไมมการ
เปล ยนแปลง จงกอใหเกด mutation เฉพาะจด เรยกวา point mutation
เราสามารถจาแนกการเกด point mutation ออกเปน 2 แบบ ไดแก
1. Transition คอการเปล ยนเบสไปเปนเบสใหมท อยในกลมเดยวกน คอ purine (A�G) , pyrimidine (C�T)
2. Tranversion คอการเปล ยนเบสไปเปนตวใหมท อยคนละกลม purine � pyrimidine
ผลกระทบจากการเกด point mutation สามารถแบงไดเปน 4 แบบ ไดแก
1) Silent mutation คอ การเปล ยนลาดบเบส โดยท ไมทาใหกรดอะมโนเปล ยนไป มกเกดกบเบสตาแหนง
สดทายของ reading frame เน องจากเปนตาแหนงท มกม wobble-base pairing เชน เปล ยนจาก AUG UUU CCC
เปน AUG UUC CCC กยงจะไดลาดบอะมโนออกมาเปน Met-Phe-Pro เชนเดม เน องจากท Nง UUU และ UUC เปน
codonของ Phenylalanine ท Nงค
1.การแทนท)เบส (Base substitution)
General Principle 2
2) sense mutation คอ การเกด
เปนโปรตนปกตในรางกายเชนเดม ความผดปกตจากการเกด
3) missense mutation คอ การเกด
ไมสามารถกลบมาทางานไดเหมอนเดม
4) nonsense mutation คอ การเกด
โปรตนสายส Nนกวาปกต
5) regulatory mutation คอการเก
การสงเคราะหโปรตนมากขNน หรอนอยลง หรอสงเคราะหไมไดเลย
6) RNA processing mutation
การเปล ยนลาดบเบสบรเวณท จาเพาะตอการตด
คอ การท มเบสบนสาย DNA เพ มขNนมา หรอหายไป
ให reading frame บรเวณหลงตอจดเกด mutation
ท Nงหมด เรยกวา frameshift mutation
Regulation of gene expression
- โครงสรางของโครโมโซม คอ Chromatin
Protein ท ช อวา Histone (ซ งเปนโปรตนท มประจบวก ทาใหยดเกาะกบ
ไดด) เกาะกนเปน Nucleosome และพนกนเปน
2. การเพ)ม/ขาดหายของลาดบเบส
คอ การเกด point mutation แลวทาใหกรดอะมโนเปล ยนไป แตยงสามารถทางานได
เปนโปรตนปกตในรางกายเชนเดม ความผดปกตจากการเกด sense mutation จงนอยหรอแทบไมม
คอ การเกด point mutation ท ทาใหกรดอะมโนของโปรตนเปล ยนไป แลวโปรตน
คอ การเกด point mutation ท ทาใหเกด stop codon(UAA,UAG,UGA
คอการเกด point mutation ของgene ท บรเวณ promoter และ Enhancer
การสงเคราะหโปรตนมากขNน หรอนอยลง หรอสงเคราะหไมไดเลย
6) RNA processing mutation คอ การเกด point mutation ท สงผลตอกระบวนการตดแตง
การตด RNA (RNA splicing) ทาใหไดสาย mRNA ท ผดปกต
เพ มขNนมา หรอหายไป 1 ตวหรอมากกวา การเกด mutation ตามกลไกนNจะทา
mutation เล อนไปท Nงหมด จงเกดกรดอะมโนหลงตาแหนง mutation
Chromatin ซ งประกอบดวย DNA กบ
ซ งเปนโปรตนท มประจบวก ทาใหยดเกาะกบDNA
และพนกนเปน Chromatin
ขาดหายของลาดบเบส (Base insertion/deletion)
แลวทาใหกรดอะมโนเปล ยนไป แตยงสามารถทางานได
ท ทาใหกรดอะมโนของโปรตนเปล ยนไป แลวโปรตน
UAA,UAG,UGA) จงได
Enhancer ทาใหม
ท สงผลตอกระบวนการตดแตง mRNA เชน
ตามกลไกนNจะทา
mutation ผดไป
- ขนาดของโครโมโซมนNนสาคญหรอไม ?
มากกวาเรา แตเรามววฒนาการสงกวาพช
- จนของยคารโอตน Nนจะอยกนเปนสวนๆ ไดแก
คอ สวนท เราใช
เราพบวา
- เรา
code
เปาหมาย
- ในการควบคมการแสดงออกเราตองรจก
1. Promoter
บนupstreamของ DNA ซ งบรเวณน Nนมรหส
gene transcription ลดลง
2. Enhancer: บรเวณบน DNA ท จบกบTranscription factor
3. Silencer: บรเวณท ตว repressor มาจบ
การควบคมการแสดงออกของจนยคารโอตแบงเปน
1.การควบคมระดบจน
1.1 การเพ มจานวนจน (Gene Amplification)
1.2 การจดเรยงตวใหมของDNA (DNA Rearrangement)
1.3 การเตมหมเมทลของ DNA
บรเวณท มเบส CpG จานวนมากอยตอนตนของจนโครงสรางท เรยกวา
แสดงออก โดยเมทลจะไปยบย Nงการจบของ
คาตอบคอ ไมเชง เพราะพชมโครโมโซมใหญกวาเรา และสรางสารได
มากกวาเรา แตเรามววฒนาการสงกวาพช
จนของยคารโอตน Nนจะอยกนเปนสวนๆ ไดแก Exons กบ Introns
คอ สวนท เราใชcodeเปน Protein, RNA แตสวนท เหลอเปน intro
เราพบวา Introns บางตวมาควบคมการแสดงออกของจน
เราจาตองควบคมการแสดงออกของจน เพราะ การแสดงออกของจน
code RNA หรอ Biologically Active Protein ออกมาเพ อแสดงออา
เปาหมาย และเหมาะสม เพราะรางกายท ควบคมความผดปกตไมไดกจะเ
ในการควบคมการแสดงออกเราตองรจก 3 ตวนN
Promoter: บรเวณท RNA polymerase และ Transcription factor
ซ งบรเวณนNนมรหสATมาก จงเรยกวา TATA Box ถา Promoter ผดปกต เราจะพบวาจานวน
Transcription factor แลวเพ มระดบการถอดรหสของจน
มาจบ
การควบคมการแสดงออกของจนยคารโอตแบงเปน 3 ระดบ คอ
(Gene Amplification)
DNA (DNA Rearrangement)
DNA (DNA Methylation) คอ การเตมหมเมทลใหกบ Cytosine(C)
จานวนมากอยตอนตนของจนโครงสรางท เรยกวา CpG island ซ งจะทาใหจนน Nนไมทางานหรอ ไม
ลจะไปยบย NงการจบของTranscription factor
DNA Rearrangemen
*Enhancer และ Silencer จะอยใกลกน ไกลกน หรออยในจนท มนควบคมกได
คาตอบคอ ไมเชง เพราะพชมโครโมโซมใหญกวาเรา และสรางสารได
Introns ซ ง Exons
introns ซ งปจจบน
การแสดงออกของจนจะตอง
แสดงออาใหไดตาม
รางกายท ควบคมความผดปกตไมไดกจะเกดโรค
Transcription factor มาเกาะ
เราจะพบวาจานวน
Cytosine(C) ท C5
ซ งจะทาใหจนน Nนไมทางานหรอ ไม
DNA Rearrangement
จะอยใกลกน ไกลกน หรออยในจนท มนควบคมกได
2.การควบคมระดบการถอดรหส
โดยปกตเราจะมการถอดรหสในระดบต า เพราะเซลลเกบ DNA ไวในรป Nucleosome ซ งปด Promoter ไวไม
ถอดรหส ดงน Nนการถอดรหสจงตองเปนแบบ Positive Regulation คอ ตองมตวกระตนจงจะเกดการถอดรหส เชน
Transcription factor protein (TAP), ตวเพ มประสทธภาพ (Enhancer)
2.1 การควบคมการถอดรหสโดยโครงรปโครมาตน
โครมาตนจะถกเกบไว 2 แบบ คอ
Heterochromatin Chromatin จะอยกนอยางหนาแนน บรเวณนNมการถอดรหส
Euchromatin บรเวณนNอยกนอยางหลวมๆ โดยอาจพบNucleosomeนอย
หรอไมพบเลย ซ งบรเวณนNมการถอดรหสสง
นอกจากนNยงมการดดแปลง Histone (HIstone
Modification) จะมผลตอการถอดรหสดวย เชน
(1) Histone Acetylation คอ การเตมหม
Acetyl ใหกบHistone โดยใชเอนไซม Histone
acetyl transferase (HAT) เพ อทาให Histone
กลายเปนAcetylhistone ซ งปกต Histone มประจ
บวกและจบกบ DNA แต Acetylhistone เปน
Neutral และไมจบกบ DNA (เพราะ DNA มประจ
ลบจากฟอสเฟต) ทาใหเกดการแสดงออกได
หลงจากเราแสดงออกแลว Acetylhistone จะถก
เปล ยนกลบมาเปน Histone โดยใชเอนไซม
Histone deacetylase
(2) Histone Methylation จะทาใหHistoneรวมตวกนหนาแนนมากขNน ทาใหกระบวนการถอดรหสเกดขNนไดยาก
2.2 การควบคมโดยโปรตนกระตนกระบวนการถอดรหส(Transcriptional Activator Protein:TAP)
โปรตนนNจะทาหนาท กระตนกระบวนการสงเคราะห mRNA (DNA Transcription) จะมองคประกอบสาคญ 2
สวน คอ สวนท จบกบสายDNA (DNA binding domain) กบสวนท กระตนกระบวนการสงเคราะหRNA โดยโปรตนTAP
จะชวยใหRNA polymeraseจบกบPromoterไดดข Nน และทาใหDNAคลายตวจากHistone ทาใหtranscription complex
สามารถเขามาจบกบPromoterได โดยเราสามารถจาแนกTAPตวคณสมบตและลาดบของกรดอะมโนของสวนท จบกบ
ดเอนเอไดหลายชนด เชน Helix-turn-helix, Zinc finger และ Leucin zipper
ตวอยาง TAP
3.การควบคมระดบแปลรหส
การควบคมในระดบนNเปนการควบคมท ใหผลเรวกวาการควบคมในระดบอ นๆ โดยมอายเฉล ยและความ
เสถยรของ mRNAเปนตวควบคมอตราเรวและปรมาณการสงเคราะหโปรตน
การสงเคราะหดเอนเอ (DNA replication)
- เกดท nucleus มเอนไซมท ใชในการสงเคราะห คอ
- โดยเร มท ตาแหนงจาเพาะท เรยกวา Origin of replication
เกลยวออกไดในสองทศทาง (bidirect
- จะม single-strand DNA-binding protein
กนอก
- และะม enz DNA gyrase (DNA topoisomerase II)
การควบคมในระดบนNเปนการควบคมท ใหผลเรวกวาการควบคมในระดบอ นๆ โดยมอายเฉล ยและความ
เปนตวควบคมอตราเรวและปรมาณการสงเคราะหโปรตน
(DNA replication)
มเอนไซมท ใชในการสงเคราะห คอ DNA polymerase
Origin of replication โดยจะม enz helicase เขามาแยกสายดเอนเอใหคลาย
(bidirection) ของจดเร มตน โดยมจดแยกสายท เรยกวา replicaton fork
binding protein (SSB) มาเกาะกบดเอนเอสายเด ยวท Nงสองสาย เพ อไมใหกลบมาเขาค
enz DNA gyrase (DNA topoisomerase II) ชวยใหดเอนเอเกลยวคท พนกนแนนคลายตวออก
การควบคมในระดบนNเปนการควบคมท ใหผลเรวกวาการควบคมในระดบอ นๆ โดยมอายเฉล ยและความ
เขามาแยกสายดเอนเอใหคลาย
replicaton fork
มาเกาะกบดเอนเอสายเด ยวท Nงสองสาย เพ อไมใหกลบมาเขาค
นคลายตวออก
- จากนNน DNA สายเด ยวจะม enz primase สราง RNA primer มาเกาะ เพ อเปนจดเร มตนให DNA polymerase III
สงเคราะห DNA โดยจะเคล อนไปในทศ 3’ ไป 5’ ของสาย template (5’ ไป 3’ ของสายใหม) จะไดท Nง leading
strand และ lagging strand (Okazaki fragment)
- เม อสรางสาย DNA มาถง RNA primer ท อยขางหนา DNA polymerase III จะแยกออกเพ อให DNA polymerase
I มาจบแทนเพ อตด RNA primer และสราง DNA แทนท RNA primer กอนท จะแยกตวออกแลวให DNA ligase
มาเช อมตอสาย DNA
การสงเคราะหอารเอนเอ (RNA transcription)
- เกดท nucleus การสงเคราะห RNA จะใช DNA เปนแมแบบและใช Enz RNA polymerase สงเคราะห RNA ใน
ทศ 5’ ไป 3’ โดย RNA polymerase จะไมม Proofreading activity เหมอน DNA polymerase
- ตองการ DNA เพยงสายเดยวเปนแมแบบ เรยกสายท เปนแมแบบวา template strand สวนอกสายเรยกวา non-
template strand หรอ coding strand เพราะมการเรยงลาดบเบสเหมอน mRNA ท สงเคราะหขNนมา
- การเขาคกนของ template strand และ RNA nucleotide A-U,T-A,C-G,G-C
ตวอยาง DNA template 5’-TACGGCAATCT-3’
จะได mRNA 3’-AUGCCGUUAGA-5’
- หลงจากได mRNA แลวจะตองผานการตดแตง (post-transcriptional RNA processing มอย 3 ข Nนตอน คอ
1.การเตม 5’cap คอการเตม 7-methylguanosine
เขาท ปลาย 5’ ของ mRNA
2.การเตม 3’tail ท ปลาย 3’ ของ mRNA
ประกอบดวย poly A tail (ม enz
riboendonuclease ตด mRNA บรเวณท จะเตม
poly A tail (ม AAUAAA เปน cleavage signal)
แลวเตม poly A เขาไป เช อมดวย enz
polyadenylate polymerase)
3.RNA Splicing ปกต mRNA ท ถอดรหสมาจะ
ปกด.สวนท ถกแปลรหสเปนโปรตน เรยกวา Exon และสวนท ไมถกแปลรหสเปนโปรตน เรยกวา intron โดย
กระบวนการ splicing จะตด intron ออก แลวนา exon มาเช อมตอกน จะได Mature mRNA
เพ มเตม RNA polymerase I สราง rRNA
RNA polymerase II สราง mRNA � ถกยบย Nงโดย alpha-amanitin พบในเหด amanita ทาใหเกด liver failure ได
RNA polymerase III สราง tRNA
การสงเคราะหโปรตน (Protein translation)
- เกดใน cytoplasm โดย ribosome จะแปลรหสลาดบเบสบน mRNA
จาก 5’ ไป 3’ แลวสงเคราะหโปรตนจาก N-terminal ไป C-terminal
- โดยจะอานรหสบน mRNA ทละ 3 รหส เรยกวา codon
Start codon AUG (Met)
Stop codon UAA UAG UGA
** ทก codon จะใหกรดอะมโนไดหมด ยกเวน stop codon
** ควรร... tryptophan (UGG) และ methionine (AUG)
- tRNA จะจบกบ codon โดยมเบสตรงขามกบ codon เรยก
anticodon เปนตวกระตนและนาพากรดอะมโนชนดตางๆ
- ม ribosome เปนตวทาหนาท สราง peptide bond และรองรบ
mRNA และ tRNA
กระบวนการสงเคราะหโปรตน ม 3 ข Nนตอน
1. Initiation - initiation factors นา 30s ribosome มาจบกบ mRNA บรเวณ Shine-Dalgarno sequence
- start codon (AUG) จะอยท P-site ของไรโบโซม และม fMet-tRNA มาเกาะท start codon โดยนา Methionine
ตดไมตดมอมาดวย
- 50s ribosome มาจบกบ 30s ribosome& fMet-RNA กลายเปน 70s initiation complex
2. Elongation – จะม tRNA ตวท สองเขามาท A-site ของไรโบโซม แลวมการสราง peptide bond เช อมระหวาง
กรดอะมโนท P-site และ A-site โดย enzyme peptidyltransferase
3. Termination – จะสNนสดเม อถง stop codon (UAA UAG UGA)
The genetic code
รหสพนธกรรมใชส อความหมายระหวางลาดบเบสใน mRNA กบลาดบกรดอะมโนในสารพอรเพปไทด โดยใช
รหสสามชดหรอ codon โดยพบวากรดอะมโน 1 ตวตองใชเบส 3 หนวยท เรยงตดกนเปนตวกาหนด มรหส 64 รหสเปน
รหสของกรดอะมโน 20 ชนด ดงน Nนกรดอะมโน 1 ชนดอาจมรหสมากกวา 1 รหส โดยใน 64 รหสเปน start codon 1 รหส
คอ AUG ซ งเปนรหสของกรดอะมโน Met มรหสหยด 3 รหสคอ UAA, UAG และ UGA ซ งไมไดเปนรหสสาหรบกรดอะม
โนชนดใดเลย โดยมกรดอะมโนชนดท มรหสเพยงรหสเดยวคอ methionine กบ tryptophan ในกรณท กรดอะมโนชนดน Nนๆ
มรหสมากกวา 1 รหส จะสงเกตไดวา รหสเหลานNสวนใหญมความแตกตางตางกนท เบสตวท 3 ดงน Nนเบส 2 ตวแรกของ
รหสจะเปนตวบงบอกความจาเพาะวาเปนกรดอะมโนชนดใด
เดมเช อวารหสพนธกรรมเปนรหสสากล ไมวาจะเปน Eukaryote หรอ Prokaryote กจะส อความหมายถงกรดอะม
โนชนดเดยวกน แตตอมาพบวารหสบางตวในไมโตคอนเดรยส อความหมายตางจากพนธกรรมสากล
Structure & Function of tRNA
tRNA เปน RNA ท มขนาดเลกท สด ประกอบดวย RNA
เพยง 1 สาย แตบางสวนเปนองคประกอบของกนและกนทา
ใหเกดเปนเกลยวคข Nนในบางสวนของโมเลกล และทาใหสวน
ท เหลอเปดเปนวงขNน และมองดคลายใบClover โดยวงท
เกดขNนม 4 วง ประกอบดวย DHU loop, anticodon loop,
extra or variable loop และpseudouridine loop
tRNA ทาหนาท เปนตวพากรดอะมโนมายงไรโบโซม
เพ อประกอบกนเปนสารพอลเปปไทดไดอยางถกตอง tRNA
แตละชนดจะมความจาเพาะตอชนดของกรดอะมโนคอ
สามารถรบและพากรดอะมโนไดเพยงชนดเดยวเทาน Nน
Structure & Function of Ribosome
Ribosome เปนออรกาแนล ท ประกอบดวย rRNA 65% และโปรตนชนดตางๆ 35% โดยสวนของโปรตนทา
หนาท เก ยวกบโครงสรางและเปนเอนไซมได ไรโบโซมของโปรคารโอตและยคารโอตมขนาดไมเทากน โดยribosome
ของยคารโอตมคาสมประสทธ xการตกตะกอนเทากบ 80S ประกอบดวยหนวยยอย 40S และ 60S สวนไรโบโซมของโปร
คารโอตมคาสมประสทธ xการตกตะกอนเทากบ 70S ประกอบดวยหนวยยอย 30S และ 50S พบไรโบโซมอยท Nงไซโท
ซอล ไมโทคอนเดรย และในเอนโดพลาสมกเรตคลม โดยเช อวาไรโบโซมท อยท เอนโดพลาสมกเรตคลม โดยเช อวา
ไรโบโซมท อยท เอนโดพลาสมกเรตคลมนNเปนแหลงผลตโปรตนเพ อสงออกไปใชท อ นภายนอกเซลล สวนพวกท อยในไซ
โมซอลน Nน ทาหนาท ผลตโปรตนท ใชภายในเซลลเอง
การทางานของไรโบโซมในการแสดงออกของยนไปสการสรางโปรตนเรยกทรานสเลชน ไรโบโซมยงทาหนาท ใน
การตอกรดอะมโนเด ยวใหเปนโพลเปบไทด โดยตองมการจบกบ mRNA และอานขอมลจาก mRNA เพ อกาหนดลาดบ
ของกรดอะมโนใหถกตอง การนาโมเลกลของกรดอะมโนเขามาเปนการทางานของ tRNA ซ งจบอยกบโมเลกลของ
กรดอะมโนอยกอนแลว
Translation mRNA>>>Protein
- mRNA
- tRNA + amino acid (aminoacyl-tRNA)
- rRNA + ribosome
- Factor, Elongation factors (Tu,Ts ) , Initiation factors (IF I, IF II, IF III )
Processing
IF-3 + 30S ไปจบ Shine-Dalgano sequence AUG อยตรง P site
ใน Euc. ไมม fMet นา fMet-tRNA มาท� P site
30S initiation complex
70S initiation complex
Tu-GTP พา Aa-tRNA ไปจบท� A site
สลาย GTP
Tu หลดออกจากไรโบโซม
Tu + Ts
Tu + Ts Tu-GTP + Ts
สรางพนธะ peptide
Translation *ribosome เล�อน A site วาง เล�อนไปถง Stop codon
RF I หรอ RF II + RF III-GTP จบกบ stop codon
สาย Polypeptide หลดออกจาก tRNA ท� P site Polypeptide เปนอสระ
RF, +RNA, mRNA แยกตวจาก ribosome
30S กบ 50S แยกกน
+ 50S
ระยะเร�มตน
Eukaryote ใช Factor 9 ตว
ระยะเร�มยาว
การสงเคราะห Aa-tRNA
Amino acid + Enzyme + ATP
Enzyme-(Aminoacyl – AMP) + PPi + tRNA
Aminoacyl-tRNA + AMP + Enzyme
Enzyme = aminoacyl-tRNA synthetase
RF-1 + UAA, UAG
RF-2 + UAA, UGA
RF-3 + GTP
ระยะสดทาย
สรป ใช 1ATP+2GTP / 1Aa
AMP 2Pi
Regulation of translation
Prokaryote
1. การควบคมโปรตนท สงเคราะหจาก Polycistronic mRNA
ในโปรคารโอต mRNA 1 สาย สามารถสงเคราะหออกมาไดโปรตนหลายชนด และการสงเคราะหกอาจเกดขNน
พรอมกนหลายชด ซ งทาใหโปรตนแตละชนดมปรมาณเทากน แตในความเปนจรงกลบพบแตกตางกนมาก โดย
mRNA ของโปรตนท อยในลาดบตนๆจะถกแปลเปนโปรตนมากกวาท อยสวนปลาย โดยขNนอยกบแรงยดเหน ยว
ระหวางไรโบโซม mRNA และระยะหางระหวางรหสหยดของ mRNA รหสแรก กบรหสเร มของ mRNAรหสถดไป
พบวา ไรโบโซมสวนใหญมกหลดออกจากสาย mRNA เม อถงรหสหยดของโปรตนตวแรก
2. การควบคมการสงเคราะหโปรตนแบบ Transitional grameshift
ในการสงเคราะหโปรตนบางชนด mRNA ของโปรตนน Nนมรหสหยดอยในสายการสราง ถาในเซลลมโปรตนชนดน Nน
มากกจะหยดการสงเคราะหท รหสหยดน Nน ทาใหโปรตนท สรางออกมาไมสมบรณ แตถาโปรตนน Nนขาดแคลนจะเกด
การอานขามเบสไป 1 ตาแหนง ทาใหการแปลรหสในตาแหนงถดไปเคล อนไปจากเดม เรยกวาเกด transitional
freameshift พบมากใน retrovirus
3. การควบคมการสงเคราะหโปรตนโดย Transitional repressor
เปนการควบคมการสงเคราะหโปรตน โดยโปรตนตวท ผลตเปนการควบคมโดยการยบย Nงแบบยอนกลบ โดยเกด
ขNนกบ ribosomal protein โปรตน Elongation factor EF-G และ EF-Tu เปนตน
4. การควบคมการสงเคราะหโปรตนโดย Antisense RNA
Antisense RNA เปนสายRNA ส Nนๆท สามารถจบจาเพาะกบ mRNA ท ปลาย 5’ ทาใหขดขวางการสงเคราะห
โปรตนชนดน Nน เชน ควบคมการสงเคราะหโปรตน CAP ใน lac operon
Eukaryote
1. การควบคมอายเฉล ยและความเสถยรของ mRNA
อายเฉล ยของ mRNA เปนปจจยหน งในการควบคมปรมาณและอตราเรวในการผลตโปนตน ตวอยางเชน การสราง
โปรตนเสนไหมของตวไหม โดยจะสราง mRNA ของเสนไหมใหมอายเฉล ยยาวกวาปกต ชวยลดเวลาในการ
สงเคราะหเสนไหม หรอการสงเคราะหโปรตนเคซน (Casine) ในหญงใหนมบตร โดยฮอรโมนโพรแลกตน จะชวย
ให mRNA ของเคซนมความเสถยรมากขNน
2. การควบคมการแปลรหสโดยการสงเคราะหเปนพอลโปรตน
ในยคารโอตจะมการสงเคราะหโปรตนสายยาวท เรยกวา Polyprotein เปนโปรตนเร มตน จากน Nนจงมกระบวนการ
ตดสายโปรตนนNอยางจาเพาะ ทาใหไดโปรตนหลายๆชนด การผลตโปรตนโดยวธนN เปนการควบคมใหโปรตน
ผลผลตท เกดจากการตดสายเร มตนนNมปรมาณเทากน หรอใกลเคยงกน
3. การควบคมอตรารวมของกระบวนการแปลรหส
เปนกลไกควบคมการผลตโปรตนโดยใชสารท จะมารวมตวกนเปนตวควบคม เชน การสงเคราะหโปรตนโกลบน
โดยจะมฮมเปนตวควบคมการสงเคราะห ถามฮมในเซลลมาก ฮมจะยบย Nงกระบวนการสงเคราะหฮม และกระตน
ใหมการสงเคราะหโปรตนโปรตนโกลบนเพ มขNน เปนตน
4. การระงบการทางานของ mRNA โดย RNA interference
RNA interference เปนกระบวนการท ชNน RNA ขนาดเลกไปจบกบปลาย 3’ UTR ของ mRNA และยบย Nงการ
สงเคราะหโปรตน หรอทาใหเกดการทาลายสายmRNA
Post – translational Modification
- จดรปราง
- Inactive active
- เตม Saccharides
- เตม Substitute groups ex acetyl, phosphate, methyl, carboxyl
- หล งและถกกระตนใหทางาน
- สราง disulfide cross-links
การเตมโมเลกลของคารโบไฮเดรต (glycosylation
ไกลโคโปรตน (glycoprotein) เกดจากการเตมสายคารโบไฮเดรตลงบนโมเลกลของโปรตน กรดอะมโนในโปรตน
ท เปนตวเช อมตอกบสายคารโบไฮเดรต ไดแก แอสพาราจน
สายคารโบไฮเดรตนNตองอาศยการทางานของกลมเอนไซม
ใหญของคารโบไฮเดรตท ถกนามาเตม ไดแก แมนโนส
(xylose) N-acetylglucosamine (NAcGlc) และ N-acetylneuraminic acid (N
glycosylation)
เกดจากการเตมสายคารโบไฮเดรตลงบนโมเลกลของโปรตน กรดอะมโนในโปรตน
ท เปนตวเช อมตอกบสายคารโบไฮเดรต ไดแก แอสพาราจน (asparagine) เซอรน (serine) และทรโอนน (threonine
าศยการทางานของกลมเอนไซม glycosyltransferase ซ งพบอยในเอนโดพลาสมกเรตคลม สวน
ใหญของคารโบไฮเดรตท ถกนามาเตม ไดแก แมนโนส (mannose) กลโคส (glucose) กาแลกโทส (galactose
acetylneuraminic acid (NAN) หรอ กรดเซยรก (sialic acid) เปนตน
เกดจากการเตมสายคารโบไฮเดรตลงบนโมเลกลของโปรตน กรดอะมโนในโปรตน
threonine) การเตม
ซ งพบอยในเอนโดพลาสมกเรตคลม สวน
galactose) ไซโลส
การเตมหมฟอสเฟต (phosphorylation)
ปฏกรยาการเตมหมฟอสเฟตใหกบกรดอะมโนบางตวในสายพอลเพปไทดโดยเอนไซม protein kinase เปน
กระบวนการหน งท เซลลใชควบคมหรอกาหนดการทางานของโปรตน กรดอะมโนมกจะถกเตมหมฟอสเฟต ไดแก เซอ
รน (serine) ทรโอนน (threonine) และไทโรซน (tyrosine)
Ex Insulin
Translation folding, oxidation, Signal peptide cleavage vesicle packaging ตด C-Chain
Ribosome
- Cytosol >>> โปรตนท ใชในเซลล - ER ER Lumen >> exocytosis
ER membrane >> Protein membrane
Inhibition protein synthesis
- Puromycin : ไปจบกบ A site คลาย A-tRNA
- Tetracycline : จบกบ 30S ปองกนไมให tRNA ไปเกาะ A site
- Erythromycin : จบกบ 50S >>> translocation (เคล อนท ) ไมได
- Chloramphenicol: สราง Peptide-bond ไมไดใน bacteria mitochondria chloroplast
block peptidyl translation
- Cycloheximide: Block peptidyl transfer of 50S
- Streptomycin: ไมให fMet-tRMA จบ 30S และทาใหอานผดดวย
- Diptheria toxin: ยบย Nง IF II ใน Eukaryote
- Ricin: จาก caster benan : ทาให 60s ไมทางาน
สราง disulfide
Mature insulin
Protein degradation
protein degradetion เปนกระบวนการยอยสลายโปรตนภายในเซลล อาจเปนโปรตนจากกระบวนการ
หรอโปรตนท ไมไดชงานภายในเซลล แบงออกเปน
organelle และCytosolic อาศยproteasomes, multienzyme complexes
-
-
เปนกระบวนการยอยสลายโปรตนภายในเซลล อาจเปนโปรตนจากกระบวนการ
หรอโปรตนท ไมไดชงานภายในเซลล แบงออกเปน 2 วธ คอ LYSOSOMAL อาศยเอมไซม Proteases
proteasomes, multienzyme complexes ใน cytoplasm
เปนกระบวนการยอยสลายโปรตนภายในเซลล อาจเปนโปรตนจากกระบวนการendocytosis
Proteasesใน acidic
การหาลาดบนวคลโอไทด (DNA sequencing)
หรอการหาลาดบเบสของ DNA ซ งประกอบดวย A G C T อาศยปฏกรยา
และเทคนคตางๆมากมาย ซ งเม อเราทราบลาดบเบสของ DNA ในส งมชวตตางๆ จะ
ทาใหเราเขาใจพนธกรรมของส งมชวตน Nนๆ และสามารถนาความรหรอลาดบเบสท
ไดมาใชหลายๆสาขา เชน วนจฉยโรค,เทคโนโลยชวภาพ และนตเวชศาสตร เปนตน
ปจจบนหลกการท ใชในการทา DNA Sequencing ประยกตมาจากข Nนตอนวธ
ของ Frederick Sanger นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ จาก มหาวทยาลยแคมบรดจ โดยมหลกการดงนN
1. DNA Sequencing Reaction คลายกบการเร มตนปฏกรยา PCR เพ อเพ มจานวน DNA โดยใหความรอนเพ อให
DNA แยกเปนสายเด ยว จากน Nน Primer ไปเกาะเพ อเกด elongation ของ DNA ตอไป
โดยใน substrate จะประกอบดวย
(1) DNA Template – ซ งเปนสายค
(2) free nucleotides – dATP,dGTP,dCTP,dTTP
(3) DNA Primer ขนาดส Nนๆ
(4) enzyme Taq polymerase เพ อเรงปฏกรยา polymerization
(5) dideoxynucleotides(ddNTs) คอ NTs ท ไมมหม
Hydroxyl ท ตาแหนง 3’ (ddATP, ddGTP, ddCTP, ddTTP)
เปนสวนสาคญในปฏกรยาเพราะทาใหเกด Chain termination
2. ทกๆ cycle ในการทาปฏกรยาเม อม ddNTs ใน substrate จะมโอกาสท ddNTs
เขาไปทาปฏกรยา elongation แตจะทาให Taq polymerase หยดทาปฏกรยา
ทนทและสNนสดดวย ddNTs น Nน เรยกวาวธการนNวา Chain Termination
Methods
3. เราจะพบวา ddNTs ท เขาไปทาใหเกด Chain Termination ไดในทกๆ
จานวนเบสของ DNA Template น Nน ทาใหขนาดของชNนสวนหลงปฏกรยา
มหลากหลายตามจานวนเบสของ ชNนสวนน Nนๆ โดยตรวจสอบจากการทา
Gel Electrophoresis พบวาชNนสวนท อยไกลสดจากจดเร มจะมจานวนเบสนอย
สด และตรงกนขาม (ในแตละ lane จะม ddNTs เปน terminator ตางกน)
4.
โดย
Electrophoresis
ไดโดยใชการอานเอง หรอใชเคร อง
5.
(
Termination Method
ใส
ไฟฟา จากน NนจงใชเลเซอรอานจากลางขNนบนออกมาเปนลาดบนวคลโอไทด
ซ งสามารถทาไดทละหลายๆ ตวอยาง
หากจะหาลาดบเบสของจโนมมนษยซ งมมากกวา
และทรพยากรมาก ซ งกมคนทาอยสองกลมในการคนหาลาดบเบสบนโครโมโซม
1. Human Genome Project เกดจากความรวมมอระหวางรฐบาลสหรฐและห
BAC(Bacterial Artificial Chromosome)
ประมาณ 300kb แลวใชเทคนค Chain termination
ผลออกมาเปนลาดบเบสของ DNA ท Nงหมด
2. Celera Genomics (Craig Ventor)เปนบรษททนเอกชนท หาลาดบเบสของมนษยไดสาเรจเปนรายแรก โดยใช
เทคนค Shotgun sequencing โดยนา
10kb แลวหาลาดบเบสของแตละทอน จากน Nนนาทอนท กระจดกระจายมาตอกนโดยใชคอมพวเตอรคานวณและ
ใหผลลพธออกมาเหมอน DNA ตนแบบ ซ งทาไดไวกวาวธการขางตน
4. เราสามารถทาปฏกรยาเพ อใหเกดพรอมๆกน โดย ใส ddNTs
โดยตดฉลากเรองแสงใหตางกน เม อนามาแยกขนาดโดย Gel
Electrophoresis แลวเราจะอาน ลาดบนวคลโอไทด ไดจากลางขNนบ
ไดโดยใชการอานเอง หรอใชเคร อง Automated DNA sequencer
5. ในแลบขนาดใหญจะไมใช Gel แตจะใชวธ Capillary electrophoresis
(Dye-terminator sequencing) แทน โดยนาตวอยางมาทา Chain
Termination Method ดงกลาวแลวนาไป
ใสหลอดขนาดเลกแลวแยกขนาดดวย
จากลางขNนบนออกมาเปนลาดบนวคลโอไทด
ตวอยางในเวลาเดยวกน
ลาดบเบสของจโนมมนษยซ งมมากกวา 3,000 ลานเบส ซบซอนกวาตวอยางท วๆไป จง
คนทาอยสองกลมในการคนหาลาดบเบสบนโครโมโซม 23 ค ของคนเราดงนN
เกดจากความรวมมอระหวางรฐบาลสหรฐและหลายประเทศ โดยสราง
BAC(Bacterial Artificial Chromosome) หลายๆอน ซ งเปน vector เกบ genomic DNA มนษยอย ความยา
Chain termination หาลาดบเบส แลวจงหาสวนท ทบซอนระหวางชNน
ท Nงหมด
เปนบรษททนเอกชนท หาลาดบเบสของมนษยไดสาเรจเปนรายแรก โดยใช
โดยนา genomic DNA ของมนษยมาตดโดยเอนไซมโดยสม ใหมขนาดเหลอ
แลวหาลาดบเบสของแตละทอน จากน Nนนาทอนท กระจดกระจายมาตอกนโดยใชคอมพวเตอรคานวณและ
ตนแบบ ซ งทาไดไวกวาวธการขางตน
Shotgun sequencing
ddNTs ท Nง 4 ชนด
Gel
ลางขNนบน ซ งทา
Automated DNA sequencer
electrophoresis
Chain
ลานเบส ซบซอนกวาตวอยางท วๆไป จงตองใชทน
ของคนเราดงนN
ลายประเทศ โดยสราง Library เกบ
มนษยอย ความยาว
หาลาดบเบส แลวจงหาสวนท ทบซอนระหวางชNน เพ อแปล
เปนบรษททนเอกชนท หาลาดบเบสของมนษยไดสาเรจเปนรายแรก โดยใช
ใหมขนาดเหลอ 2-
แลวหาลาดบเบสของแตละทอน จากน Nนนาทอนท กระจดกระจายมาตอกนโดยใชคอมพวเตอรคานวณและ
ไวรสของแบคทเรย (Bacteriophage) ไวรสของแบคทเรยหรอ phage เปนไวรสท ใชเซลลแบคทเรยเปนโฮสต ในการเจรญเพ มจานวน การศกษาเก ยวกบ phage ทาใหคนพบเก ยวกบโปรตนและพบวากรดนวคลอคเปนสารพนธกรรม (Hershey and Chase experiment) และมการนา phage มาใชกนมากในการถายทอดยนโดยวธ transduction รปรางและโครงสรางของ phage
1. Phage ท มสวนหวและสวนหาง สวนหว (head) มรปราง icosahedral เปนโปรตนท หมรอบจโนมไวภายใน สวนหาง (tail) มลกษณะเปนทอกลวงยาว (hollow tube) หมดวยเปลอก (sheath) ท อาจยดหดได และบางชนดมสวนประกอบอ นดวยคอ base plate, fiber และ pin หรอ spike ความยาวของสวนหางขNนอยกบชนดของ phage 2. Phage ท มรปรางเปนสายยาว (filamentous phage) มการเรยงตวของ capsidเปนรปบนไดวน (helical)
ชนดของ phage เม)อแบงตามลกษณะการตดเชbอในแบคทเรย 1. Virulent phage คอพวกท มการตดเชNอไดแบบเดยวคอแบบท ทาใหเซลลแบคทเรยแตกตาย ซ งเรยกวา lytic infection หรอ productive infection อาจเรยก phage พวกนNวา lytic phage, vegetative phage, virulent phage กได วงชวตแบบนNเรยกวา lytic cycle ตวอยางของ phage แบบนNเชน T4 phage 2. Temperate phage temperate phage หมายถง phage มการตดเช@อได 2 ลกษณะคอ 1. lytic cycle แลวทาใหแบคทเรยแตกสลาย 2. prophage cycle หรอ lysogenic infection ซ งไมทาใหเซลลแบคทเรยแตกสลายแตจโนมของ phage จะเขาไปแทรกอยใน DNA ของแบคทเรย เรยกวาเปนกระบวนการ lysogenization วงชวตของ Bacteriophage ม 2 ลกษณะ
1.Lytic pathway (Lytic-แตก) เปนวงจรชวตของ Phage ท เม อสารพนธกรรมจาก phage ท เขาไปในแบคทเรยแลวจะจดตวเองใหอยในรปคลาย plasmid แลวดาเนนการเพ มจานวนสารพนธกรรม และสรางโปรตนตาง ๆ ท จาเปนตอการประกอบเปนเซลลใหม เม อสรางสารตาง ๆ และประกอบตว เปนอนภาคไวรสท สมบรณแลวจะปลอย Lysozyme ยอยเซลลเจาบานเพ อปลดปลอยลกหลานไวรสออกมา 2. Lysogenic หรอ Prophage pathway (Lyso-ซอนแฝง) เปนวงชวตท เพ มจานวนสารพนธกรรมของ Phage ผานการแบงตวของแบคทเรย เพราะเม อPhage สงสารพนธกรรมเขาไปในแบคทเรยแลว สารพนธกรรมจะปรบใหสามารถเขาไปแทรกอยในโครโมโซมของแบคทเรย(อาศยเอนไซม integrase) ซ งในระหวางน Nน
สารพนธกรรมของ Phage จะไมกาหนดการสรางอะไรแตจะฝงตวน งๆ อยในโครโมโซมของแบคทเรย เพ มจานวนไปพรอม ๆ กบการเพ มจานวนของแบคทเรย จนเม อถง สภาวะท เหมาะสมจงหลดออกจากโครโมโซมของแบคทเรย และจดรปแบบตวเองเปน plasmid ซ งทา ใหกลบไปดารงชวตในวงจร Lytic pathway ตอไป กระบวนการในการเกด lysogenization เกดจากจโนมของ phage มสวนท เรยกวา repressor gene ซ งเม อเขาไปในเซลลแบคทเรยจะทาใหมการสรางตวยบย Nงเรยกวา repressor protein ขNนเปนจานวนมาก ไปเกาะกบจโนมของแบคทเรย ทาใหมผลยบย Nงการทางานของเอนไซม RNA polymerase ของแบคทเรย ทาใหไมเกดการเขาส lytic cycle ถาตวยบย Nงถกทาลายลงเชนถกรงส ultraviolet, X-ray สารเคมหรอความรอน prophage จะกลายเปน virulent phage ทนท bact ท ม prophage(viral genome) แฝงอยจะเรยกวา lysogen หรอ lysogenic bacteria และอยในภาวะ lysogenic lysogenic bacteria นNมความตานทานหรอ immunity ตอการตดเชNอซNาดวย phage ท ทาใหเกด lysogenization น Nนๆ การเพ)มจานวนของ Phage 1. การเกาะตด (Adsorption) phage จะใชสวนผวของมนในการเกาะกบ receptor บนผวของเซลลแบคทเรย - phage ท มหวและหาง จะใชสวนหาง (plate, fiber และ pin) เกาะกบผวแบคทเรย - phage ท มรปรางเปนทอนยาว จะใชสวนปลายท Nงสองขางในการเกาะกบ sex pili ของแบคทเรย - phage บางชนดเกาะกบ flagella ของแบคทเรยกอนท มนจะเล อนตวเองลงมาเกาะกบผวเซลลโดยอาศยการเคล อนไหวของ flagella receptor บนเซลลแบคทเรยอาจเปน ผนงเซลล แคฟซล(Vi antigen) หรอ sex pili กไดแลวแตชนดของ phage ในข Nนตอนการเกาะตดของ phage มความจาเพาะสงมาก ถาแบคทเรยมการผาเหลา เปล ยนแปลงโครงสรางของ receptor ไป phage จะไมสามารถเกาะตดได 2. การเขาสเซลล (Penetration) - phage ท มหางและ sheath จะหด sheath แทงทอ (tube) ผานผนงเซลล แลวฉดจโนมผานทอเขาไปในเซลลแบคทเรย ในกรณท ม phage จานวนมาก อาจทาใหเกดรพรนบนผนงเซลลแบคทเรย และเซลลแตกตายกอนท ไวรสจะเพ มจานวน เรยกวา “lysis from without” - พวก phage ท มรปรางเปนสายยาวจะผานผนงเซลลเขาไปท Nงอนภาค และฉดจโนมเขาไปในไซโตพลาสซมของแบคทเรยและทNงCapsidไวท cell membrane เปนสวนใหญ virulent phage จะเขาสข Nนตอนการเพ มจานวนทนทท ฉด DNA เขาสเซลลแบคทเรย โดย Phage จะหามการสรางโปรตนท เปนของเซลล และจะยอยทาลาย DNA ของแบคทเรยเพ อใชเปนสารต Nงตนของการสรางจโนมของไวรส 3. การ transcription,translation และ การสงเคราะหจโนมของไวรส (genome replication) มข Nนตอนแตกตางกนไปตามแตชนดจโนมของ phage วาเปน DNA หรอ RNA และเปนสายคหรอสายเด ยว 4. การประกอบตว (assembly) เม อสรางสวนประกอบคอ จโนมและโปรตนตางๆเชน Capsid และหางแลว กจะมารวมตวกนเปน Phage ท สมบรณ การรวมตวนNเกดขNนเองโดยอตโนมต เปนข Nนตอน phage ท มหวและหางจะเร มประกอบสวนหวและสวนหางแยกกน และบรรจจโนมเขาไปในสวนหวแลวสวนหางจงมาประกอบเขาไป สวน phage ท เปนสายยาว จโนมและCapsid จะประกอบตวกนในข Nนตอนเดยว
5. การออกจากเซลล (Release) Phage สวนมากจะใชเอนไซม lysozyme หรอเอนซยม holin ในการยอยผนงเซลลแบคทเรย ทาใหเซลล lysis และปลอย phage ออกจากเซลล Temperate phage นอกจากจะม lytic cycle ไดแลวยงจะเขาสขบวนการ lysogenization คอการท จโนม Phage เขาไปแทรกตวแฝงอยในโครโมโซมของแบคทเรยในรป prophage ไดโดยไมทาใหเซลลแบคทเรยแตกสลาย และ prophage จะแบงตวเพ มจานวนไปพรอมกบแบคทเรย Transduction เปนกระบวนการถายทอดสารพนธกรรมของแบคทเรยโดยไวรส เกดขNนโดยมการรวมชNนสวน DNA ของแบคทเรยเจาบานเขาไปในไวรส เม อไวรส infect แบคทเรยขางเคยง ทาใหแบคทเรยท สองนNมชNนสวน DNA ของแบคทเรยแรกเขาไป 1. Generalized transduction เกดในระหวาง lytic cycle ในวงจรชวตไวรส ชNนสวนของ DNA แบคทเรยไดเขาไปอยในอนภาคไวรสระหวางการประกอบอนภาคไวรสใหม เม ออนภาคไวรสตวนN infect แบคทเรยตวใหม ซ งไมทาใหเกด lytic cycle ตว DNA ท เขาไปนNอาจจะรวมเขาเปนสวนหน งของจโนมของแบคทเรยหรอไมกได 2. Specialized transduction เกดเน องจากความผดพลาดใน lysogenic cycle ในวงจรชวตของไวรส เม อ prophage ถกกระตนใหเขาส lytic cycle โดยแยกตวออกจากจโนมของแบคทเรย แตการแยกตวน Nนไมถกตอง โดยมการนาชNนสวนของจโนมแบคทเรยออกมาดวย เม อเขาเขาส lytic cycle อนภาคไวรสใหมกจะม DNA ของแบคทเรย เม อไวรส infect แบคทเรยขางเคยงกจะทาใหแบคทเรยไดรบ DNA ใหมเขาไป การนาไปใชในงานพนธวศวกรรม 1. ใช phage เปน vector ในการนายนเขาสเซลลแบคทเรย ในการทา DNA cloning เชนทาโดยวธ transduction โดยการนา DNA สายผสมใสเขาในหวของ phage กอน เรยกวา in vitro packaging แลวนาอนภาคไวรสนNไปตดเชNอแบคทเรยตอไป lambda phage สามารถใชเปน vector นายนขนาด 15 kb ถาตองการนายนขนาดใหญกวาตองใช cosmid เปนยนพาหะโดย cosmid มลกษณะคลาย plasmid สรางจากการนา DNA ของ phage lambda สวนปลายท เรยกวา cos (มาจาก cohesive end) ท อยท ปลายท Nงสองขางมาตอกบ DNA plasmid ของแบคทเรยสวน Ori (origin of replication) พรอมท Nงมสวนท ควบคมการดNอยาและสวนท จะถกตดดวย restriction endonuclease อยดวย cosmid สามารถนามาใสในหวของ phage lambda ได และสามารถนายนขนาด 35-45 kb ซ งใหญกวายนท plasmid จะนาได (ขนาด 100-5,000 เบส) ในขณะท ปกต transducing phage จะนายนขนาด 5-20 kb เทาน Nน 2. การนาไปใชทา phage typing ใชในการจาแนกสายพนธของแบคทเรยโดยอาศยความจาเพาะของชด (panel) ของ phage กบแบคทเรย ใชสบสวนหาตนตอการระบาดของโรค 3. การ transduction ขบวนการท ใช phage พายนของแบคทเรยผให ไปยงแบคทเรยผรบ Phage ท ทาใหเกด transduction ไดเรยกวา transducing phage
4. การเกด phage conversion เปนขบวนการท lysogenic phage ทาใหแบคทเรยมคณสมบตแตกตางไปจากเดมทาให somatic antigen
ของ Salmonella เปล ยนแปลงทาใหเกดการสราง diptheria toxin, botulinum toxin, erythrogenic toxin โดยการท
lysogenic phage นายนสาหรบสราง toxin เขาสแบคทเรย
GENE CLONING เรยกอกอยาง พนธวศวกรรม (genetic engineering) , เทคโนโลยดเอนเอสายผสม (Recombinant DNA Technology) พนธวศวกรรม หมายถง กระบวนการเปล ยนแปลงหรอดดแปลงสารพนธกรรมของส งมชวต โดยการถายทอดยนท ตองการจากส งมชวตหน ง เขาสอกส งมชวตหน ง เพ อสรางส งมชวตชนดใหมท ม ลกษณะตามตองการการตดตอดเอนเอท มาจากหลายตนตอในหลอดทดลอง โดยอาศยเอนไซมตดจาเพาะ แลว เช อมตอชNนดเอนเอเขาไปในพาหะ ทาใหไดดเอนเอโมเลกลใหมท ใสเขาไปกบดเอนเอพาหะ เรยกวา ดเอนเอสายผสม (Recombinant DNA ) ข Nนตอนการทาพนธวศวกรรมอาจเรยกวา gene cloning คอ การเพ มปรมาณกลมของเซลลท มลกษณะทาง พนธกรรมเหมอนกนซ งมยนท ตองการอยในเซลลใหไดจานวนยนและจานวนเซลลในปรมาณมากพอท จะนาไปใช ประโยชนตอไป ข bนตอนการทา Gene cloning 1. การเตรยมชNนสวนของ DNA ท ตองการ (Preparing DNA) 2. การใชเอนไซมตดจาเพาะในการโคลนยน (Restriction enzyme for gene cloning) 3. การเลอกใชพาหะหรอเวคเตอร (Vector) 4. การถายไฮบรดเวคเตอรเขาสเซลลเจาบาน เพ อทา Gene cloning (Transformation) 5. การตรวจสอบ clone ท ตองการ (Screening hybrid vector) 6. การประยกตใชเทคนคพนธวศวกรรม (Application) I. การเตรยมชNนสวนของ DNA ท ตองการ การเตรยมชNนสวนยนหรอดเอนเอท นาสนใจมหลายวธดงนN 1. การสกดจากเซลลหรอเนNอเย อของส งมชวตท ตองการศกษา ซ งเปนดเอนเอท Nงหมดในจโนมของส งมชวต ชนดน Nน เรยกวา genomic DNA 2. การเตรยมดเอนเอจาก mRNA – โดยใชเอนไซม reverse transcriptase – จะไดดเอนเอท สงเคราะหขNนหรอลอกรหสจาก mRNA เรยกวา complementary DNA (cDNA) 3. การสงเคราะหดเอนเอโดยวธทางเคม – สามารถสงเคราะห oligonucleotide ใหมลาดบเบสท ตองการโดยเคร องสงเคราะหอตโนมต – ม 2 วธท ใชกนอยางกวางขวางคอ วธ phosphate triester และวธ phosphite triester II. เอนไซมตดจาเพาะในการโคลนยน ในการโคลนยนตองใชเอมไซมตดจาเพาะในการตดสายดเอนเอท ตองการ จากน Nนนาไปเช อมตอกบพาหะ (Vector) แลวจงพาหะถายเขาสเซลลเจาบาน (Host cell)
• เอนไซมตดจาเพาะ(Restriction enzyme or restriction endonuclease) • แบบท 2 (type II) เปนเอนไซมท ใชกนมากในการตดตอยน • ประกอบดวยโพลเพพไทดเพยงชนดเดยว • มคณสมบตเปนเอนไซมตดจาเพาะเพยงอยางเดยว สวนการเตมหมเมธลอาศยเอนไซมอกชนดหน ง • การตดดเอนเอจะเกดท ตาแหนงจาเพาะในบรเวณจดจา(recognition site)หรอจดใกลกบบรเวณจดจา ทาใหไดชNนขนาดดเอนเอท มขนาดแนนอน ปจจบนเอนไซมตดจาเพาะท aสกดไดจากแบคทเรยชนดตางๆ มจานวนมากวา 400 ชนด ซ aงการเรยกช aอใชระบบอกษรภาษาองกฤษ 3 ตว และพมพตวเอน โดยอกษรตวท a 1 คอ อกษรตวแรกของช aอ Genus ใชเปนตวพมพใหญ อกษรตวท a 2 และ 3 เปนอกษร 2 ตวแรกของช aอ Species ใชตวพมพเลก ถามรหสของสายพนธกใหใสหลงอกษร 3 ตวแรก และสดทายเปนเลขโรมนซ aงบอกถงลาดบของเอนไซมท aสกดไดจากแบคทเรย เชน EcoRI สกดมาจาก Escherichia coli RY13 แยกไดเปนชนดแรก HindIII สกดมาจาก Haemophilus influenzae แยกไดเปนชนดท 3
III. การเลอกใชพาหะ (Vector) และการทา Gene cloning Vector คอ ดเอนเอพาหะท ใชในการเพ มปรมาณชNนดเอนท ตองการใหไดปรมาณมากๆ โดยนาชNนดเอนเอท ตองการดงกลาวมาเช อมตอเขาไปกบ DNA vector ได ดเอนเอสายผสม (recombinant DNA; rDNA) จากน Nนจงนา rDNA ถายเขาสเซลลเจาบาน (Host cell) โดยวธการ Transformation เพ อเพ มปรมาณดเอนเอท ตองการ แลวทาการคดเลอกเซลลท ตองการตอไป ปจจบนมเวคเตอรตางๆ มากมายท ใชสาหรบ Gene cloning ซ งการเลอกใชเวคเตอรน NนขNนอยกบวตถประสงคของการใชงาน เชนถาตองการโคลนยนในแบคทเรย อาจเลอกใชเวคเตอรท เปน พลาสมด (Plasmid) ฟาจ (Phage) และ คอสมด (Cosmid) คณสมบตของดเอนเอพาหะ(vector) มดงนb - มสวนของดเอนเอท เปนจดเร มในการจาลองตว (origin of replication,Ori) - สามารถเพ มจานวนตวเองไดพรอมๆกบดเอนเอท ใสเขาไป - มยนเคร องหมาย(marker gene) สาหรบใชในการคดเลอก เชน ยนท ดNอยาปฏชวนะ ยนท เก ยวกบการสรางหรอสลาย กรดอะมโนและนNาตาลบางชนด - มบรเวณจดจาของเอนไซมชนดใดชนดหน งหรอหลายชนดเพยง ตาแหนงเดยวในโมเลกลของ ดเอนเอพาหะ(unique or polylinker site) - ไมอยในบรเวณท เปน replicon - ควรอยในยนท เปน marker เชน lac Z gene (b-galactosidase) - เม อนา foreign DNA มาเช อมจะทาใหเกดการทางานของยนดงกลาวบกพรอง เรยกวา marker inactivation
IV. การเช อมชNนดเอนเอเขากบเวคเตอร หรอ Gene cloning Gene cloning หมายถง การนายนท ตองการหรอยนท สนใจมาเพ มปรมาณใหไดเพยงพอเพ อใชในการศกษา อาท การแสดงออกของยน การผลตโปรตนหรอเอนไซม การถายยน การหาลาดบเบสของยน เปนตน ซ งหลกการทา Gene cloning กคอ หลงจากได rDNA (recombinant DNA) แลวกนาไปถายลงในเซลลเจาบานเพ อเพ มปรมาณ ซ ง การทา rDNA นbนสามารถทาไดหลายวธ ดงนb 1. การสราง DNA library คอ การนา Genomic DNA ของส งมชวตมาตดดวยเอนไซมตดจาเพาะ แลวนามาเช อมตอเขากบเวคเตอรซ งถกตดดวยเอนไซมตดจาเพาะชนดเดยวกน จากน Nนจงนาไปถายในเซลลเจาบานเพ อขยายปรมาณชNนดเอนเอ แลวเกบเซลลเจาบาน 2. การเช)อมตอชbนดเอนเอท)ตองการเขากบเวคเตอร สามารถแบงไดเปน 2 วธ ดงนN - การเช อมตอดเอนเอปลายเหนยว - การเช อมตอดเอนเอปลายท 3.การเพ)มปรมาณ DNA เปาหมาย หรอยนในเซลลผรบ หลงจากท ตดตอและถายเขาไปแลว ถาเปนในเซลลแบคทเรย สามารถทาไดโดยเลNยงแบคทเรยในอาหารเพาะเลNยงเชNอ เพ อใหไดหลายโคโลน และนาแบคทเรยเหลาน Nนไปสกดเอายนท ตองการหรอใหแบคทเรยสรางสารท เราตองการ ให bacteria สรางสารท เราตองการ เพ มจานวนbacteria ท ม recombinant gene อย
V. การตรวจสอบ clone ท ตองการ หลงจากใสชNนดเอนท ตองการลงไปในเวคเตอร แลวนาเวคเตอรดงกลาวมา Transformation เขาส Host cell ในข NนตอนนNจาเปนมวธการตรวจหาโคลนท ตองการจากประชากรท Nงหมดของเซลลเจาบาน แลวคดเลอกโคลนท ตองการน Nนออกมา เพ อเพ มจานวนตอไป การคดเลอกโดยอาศยลกษณะ (phenotype) เปนการอาศยการแสดงออกของยนเคร องหมาย (marker gene) และมการสรางโปรตนออกมา เชน การสรางเอนไซมบางชนดท ทาใหเกด clear zone ในอาหารเลNยงเชNอท ม substrate (IPTG) อย หรอพบลกษณะการดNอยาในเซลลผรบท ไดรบมาจากพลาสมด การคดเลอกโดย DNA hybridization อาศยการจบคกนของสายดเอนเอท เปนตวตดตาม (probe) กบดเอนเอเปาหมายท ตองการตรวจหาท มลาดบเบสคสมกน บน membraneโดย probe จะตดฉลากดวยสารไอโซโทปหรอเอนไซม การคดเลอกโดยวธทางอมมโนวทยา ทาไดเม อโคลนท ตองการแสดงออกได โดยผลตโปรตน แตโปรตนไมแสดงลกษณะหรอ phenotypeท ชดเจน เปนการตรวจสอบโปรตนท เซลลผลตขNนโดยใชแอนตบอดท จาเพาะกบโปรตนท ตองการน Nน การประยกตใชพนธวศวกรรม การวนจฉยโรค
ปจจบนมการนาเอาเทคโนโลยของDNAมาใชในการวนจฉยโรคท เกดจากการตดเชNอตางๆ เชน เชNอไวรส โดยการใชเทคนคPCR เพ อตรวจสอบวามจโมนของไวรสอยในส งมชวตน Nนหรอไม ซ งเปนเทคนคท มความไวสงและสามารถตรวจพบไดโดยมตวอยางเพยงเลกนอย เทคนคนNไดนามาใชในการตรวจวเคราะหการตดเชNอ HIVเปนตน การบาบดดวยยน จากความรเก ยวกบความผดปกตตางๆในคนท เกดความบกพรองของยน หากสามารถใสยนท ปกตเขาไปในเซลลรางกาย หรอเนNอเย อท แสดงอาการผดปกต แลวทาใหยนน Nนแสดงออกเม อมสารโปรตนท ปกตในบรเวณดงกลาว จงอาจเปนแนวทางหน งท จะชวยทาใหบาบดอาการบกพรองท เกดขNนได ในปจจบนเทคนคหน งท ใชในการถายยนปกต เพ อใชในการทายนบาบด คอการใชไวรสชนดหน งเปนตวนายนท ตองการถายเขาสเซลลคน ซ งยนของไวรสท เปนอนตรายตอคนจะถกตดทNง แลวใสยนของคนท ตองการเขาไปแทนท ไวรสท สรางขNนใหมนNจะมยนท ตองการแทรกอย และจะมความสามารถในการแทรกจโนมของตวมนเขาสโครโมโซมคนได แตไมสามารถจาลองตวเองเองเพ มจานวนได เน องจากยนท ทาหนาท ดงกลาวท มอยเดมในไวรสไดถกตดทNงไป การสรางผลตภณฑทางเภสชกรรม การผลตฮอรโมนอนซลน เปนตวอยางแรกท ท นาเทคนคทางDNAมาใชในการผลตสารท ใชเชงเภสชกรรมเพ อรกษาโรคเบาหวาน ผปวยโรคเบาหวานจาเปนตองไดรบอนซลน เพ อควบคมระดบนNาตาลจากการตดและตอDNAใหมยนท สรางอนซลน แลวใสเขาไปในเซลลแบคทเรย เพ อใหเกดการแสดงออกและสรางพอลเพปไทดท ตองการ จากน Nนจงนาเซลลไปเพ อเพ มจานวนยนท สรางสายพอลเพปไทดดงกลาว และผลตอนซลนท ทางานได
การผลตฮอรโมนอนซลนโดยใชเทคนคพนธวศวกรรม มข Nนตอนโดยสรป ดงนN
1. การตดชNนสวน DNA ของคนท มยนควบคมการสงเคราะห
ฮอรโมนอนซลน ตอเขากบ DNA ของแบคทเรย จะได DNA
โมเลกลใหม เรยกวา DNA สายผสม
2. นา DNA สายผสมใสเขาไปในเซลลของแบคทเรย ท ไม
สามารถสงเคราะหฮอรโมนอนซลน ใหกลายเปนแบคทเรย
ชนดใหมท สามารถสงเคราะหฮอรโมนอนซลนได
3. คดเลอกแบคทเรยชนดใหมท สามารถสงเคราะหฮอรโมน
อนซลนไดและนาไปเพาะเลNยงใหมเซลลจานวนมากเพยงพอ
แลว จงสกดฮอรโมนอนซลนไปใชประโยชนตอไป
พNนฐานเบNองตน (biology of cell)
THE CELL
Cell
Protoplasm Cell membrane
Cytoplasm Nucleus
Organelle Inclusion
Membrane bound Non-membrane bound Exogenous Endogenous
Cell membrane
ประกอบดวย Lipid = phospholipids(phosphoglyceride,sphingolipid), steroid(cholesterol) Protein = extrinsic(peripheral) และ intrinsic(integral) Carbohydrate = glycocalyx(cell coat) , glycolipid , glycoprotein เรยงตวแบบ Fluid-Mosaic model
Protoplasm
Cytoplasm Ectoplasm ม actin filament มาก Endoplasm ม membrane bound organelle มาก จงเรยกรางแหท พบใน endoplasmวา Endoplasmic reticulum Organelle 1. Endoplasmic reticulum คอ membrane bound organelle ท เปนรางแหของ vesicle , เย อหม ER เช อมตอกบ cell membrane , Golgi , nuclear membrane โดยหมโพรงท เปนทอ เรยก lumen หรอ ER cisternal space
RER = ER ท ม ribosome มาเกาะอย หนาท คอ การสงเคราะหโปรตน(Secretary protein)ของไรโบโซมท เกาะอย โดยม Golgi body เปนตวสะสม หรอทาใหมขนาดพอเหมาะ ท สงออกนอกเซลล ลาเลยงสาร ซ งไดแก
โปรตนท สรางได และสารอ นๆ เชน ลพดชนดตางๆ. ในเซลลท เกดใหม พบวาม RER มากกวา SER แตเม อเซลลมอายมากขNน พบวา SER มากกวา RER เช อกนวา RER จะเปล ยนเปน SER เม อเซลลมอายมากขNน พบในตบออน ลาไสเลก ตอมใตสมอง
SER = ER ท ไมม ribosome มาเกาะ , พบ Mitocodria ท ม tubular cistae หนาท 1. Lipid synthesis = ม Enz. ท สาคญในการสงเคราะห Lipid รวมถง phospholipid และ Steroid
2. Detoxification of drug and poison = Enz. ใน SER ทาใหสารพษละลายนNาไดเพ อขบออกทางไต 3. Calcium turnover = ควบคมระดบ Ca2+ ในเซลล โดยเฉาะการหดตวของกลามเนNอ 4. Carbohydrate metabolism ในเซลลตบ SER เปล ยน glucose phosphate ท ไดมาจาก glycogen ใหเปน
glucose เพ อขบออกจากเซลลตบ พบใน เซลลท ตอมหมวกไต , Leydig’s cell ในอณฑะ , เซลลคอรปสลเทยมในรงไข และในเซลลของตบ 2. Ribosome คอ non-membrane bound organelle เกดจาก ribosomal RNA (rRNA) จบกบ ribosomal protein เปน ribosome subunit ขนาดเลก(30s,40s,50s,60s โดย 30s+50s = 70s และ 40s+60s = 80s). โดยทาหนาท สงเคราะหโปรตนในกระบวนการ Translation. Ribosome ม 3 form ไดแก free form , polysome , rER 3. Golgi apparatus เกดจาก Golgi cisterna หลายอนซอนทบกน ซNงทางดานโคงเรยก cis face และทางดานเวาเรยก trans face. หนาท 1. Protein maturation โปรตนท สรางจาก RER เปน immature ซNงจะทาใหเปน mature ท Golgi 2. Protein sorting การคดแยกโปรตนชนดเดยวกนไวในถงเดยวกน 3. Protein condensation การท โปรตนอ นไม 4. Membrane equilibrium เกดตอนกระบวนการ exocytosis ทาให membrane เพ มขNนและ membrane ท เพ มขNนนNกจะถกนากลบไปให Golgi ดวย endocytosis 4. Lysosome คอ membrane bound organelle ท เปน digestive organelle ทาหนาท ยอยโดยใช Enz. (Hydrolase) ท active ในกรด (pH 5) ซ งควบคมความเปนกรดโดย Proton pump ท อยบน membrane , ภายในบรรจ Hydrolase มากกวา 40 ชนด (ท สาคญคอ acid phosphate) , พบมากใน phagocyte 5. Endosome คอ membrane bound organelle ท ไดจากกระบวนการ Endocytosis 6. Proteasome คอ non-membrane bound organelle ท ประกอบดวย protein complex(core protein + regulatory protein) โดยมคณสมบตเปน ATPase ทาหนาท ยอยโปรตนในcytosol(proteolysis) และ subunitบางตวทาหนาท จบกบ ubiquitin ท ตาแหนง ubiquitin recognizing site ของ regulatory protein , ubiquitin คอ โปรตนขนาดเลก (76 amino acid) 7. Peroxisome มลกษณะคลาย Lysosome ภายในบรรจ oxidizing enz. กวา 40 ชนด รวมท Nง D-aminooxidase และ catalase หนาท คอ detoxify toxic substance และ neutralizes free radical โดย oxidase 8. Mitocondria คอ double membrane bound organelle โดยแบงเปน inner และ outer ซ ง
outer membrane มลกษณะเหมอน cell membrane (สนบสนน Endosymbiosis theory), ม porin ซ งเปน transport protein ท ยอมใหสารโมเลกลขนาด 1500 dalton ผานได
inner membrane มคณสมบตเหมอน cell membrane ของแบคทเรย(มโปรตนมาก), membrane ย นเขาไปใน matrix เรยก crista , ใน inner membrane ม ATP synthase สาหรบสราง ATP ฝงอย และม cardiolipin มาก พบมากในเซลลท ตองการพลงงานสง
ระหวาง outer และ inner มชองวางอย เรยก intermembranous space ภายใน Mitocodria ม matrix ซ งภายในบรรจ enz. ของ citric acid cycle 9. Centrosome เปน organelle ท พบอยใกล nucleus มลกษณะเปน cytoplasm เขมขน(centrophere) ภายในม Diplosome(ประกอบดวย microtubule เรยงตวเปนระเบยบ เรยกแตละอนวา centriole) วางต Nงฉากกน เปน organelle ท พบไดงายในขณะท cell กาลงแบงตว จดวาเปน reproductive organelle , ทาหนาท เปน microtubule organizing center(MTOC) 10. Cytoskeleton คอ non-membrane bound organelle ท มลกษณะเปนรางแหของโปรตนใน cytoplasm โดยใน eukaryote แบงเปน 3 ชนดคอ microfilament , intermediate filament และ microtubule ทาหนาท 1. cell movement 2. supporting and strength for cell 3. phagocytosis 4. cytokinesis 5. cell-cell and cell-extracellular adhesion 6. cell shape
Nucleus
ถกหมดวย membrane 2 ช Nน เรยก nuclear membrane วา nuclear envelope. ภายในประกอบดวย 1. Nucleolus หมายถง นวเคลยสเลกๆ เปนโครงสรางกลม ตดสดาง พบในเซลลระยะ interphase และ เซลลท ม
กจกรรมในการสรางโปรตน ใน nucleolus อดมไปดวย RNA และ Protein แตม DNA นอย 2. Chromatin หมายถง DNA ท จบกบโปรตนอยางซบซอนและขดแนนโดยมบางสวนท คลายออกเพ อทางานใน
ขณะท เซลลอยใน interphase ซNงทาใหแบง chromatin ออกเปน - Heterochromatin เปน DNA ท จบกบโปรตนแนนไมสามารถถายทอด gene ได (inactive) - Euchromatin เปน DNA ท จบกบโปรตนหลวมๆ มการคลายเกลยวเพ อถายทอด gene (active)
3. Nuclear matrix หรอ karyoplasms เปน protoplasm ท อยใน nucleus Basement Membrane
เปนแผนท มการเรยงตวของ extracellular matrix proteins ซ งพบและประกบอยระหวางเนNอเย อเก ยวพนและ
พวกเซลลท ทาหนาท สาคญใหกบอวยวะน Nนๆ น นคอ basement membranes มสวนรวมกบการทางานของพวกเซลลเนNอ
ผวและเซลลกลามเนNอ ในทานองเก ยวกบ basement membrane ยงสรางเปน limiting membrane ลอมรอบระบบ
ประสาทสวนกลาง เน องจาก basement membrane
เนNอประสาทอาจเรยกวา external lamina
องคประกอบท สาคญของ basement membrane
heparan salphate และเสนใยโปรตน คอลลาเจนชนดท
entactin โดย fibroblasts เปนตวสราง fibronectin
ในระดบภาพอเลคตรอน basement membrane
ยากท จะบงชNได)
1. Lamina lucida เปนช Nนท ตดสอเลคตรอนจางและมความกวาง
เนNอเย อหลกเชนเซลลเนNอผว
2. Lamina densa เปนช Nนกลางตดสอเลคตรอนเขม และมความกวาง
3. Lamina fibroreticularis (lucida) เปนช Nนลางสดตดส
อยใตตอช NนนN
สาร ท ตดสอเลคตรอน 2 ช Nน คอ lamina lucida
เจนชนดท IV ซ งพบเปนสวนใหญใน basement membrane
กบคอลาเจนชนด IV สวนช Nน fibroreticularis
คอลา เจนซ งสวนใหญเปนชนดท III หรอ
ประสานยดกบ integrins ท ตดอยในฐานรบตรงเย อผวเซลลของเนNอเย อหลก
Extracellular matrix (ECM)
Extracellular matrix เปนสารท ถกสราง
ออกมาอยดานนอกของเย อหมเซลล เพ อทาหนาท
support , adhesion , movement และ regulation
ใหแกเซลลท ประกอบไปดวยไกลโคโปรตนหลก
ชนด คอ proteoglycan, collagen และ fibronectin.
เสนใยคอลลาเจนฝงตวอยใน proteoglycan
complexs ซ งประกอบดวยโมเลกลของ
proteoglycan ตอขยายดวยสายยาวของ
คารโบไฮเดรต ทาใหมลกษณะคลายก งไม
Fibronectin จะมลกษณะ คลายกาวยด ECM
กบเย อหมเซลลตรงตาแหนงของเมมเบรนโปรตน
เซลลแตละชนด เซลลในตวอยางท แสดงนN
1. collagen fiber ท ฝงตวอยในรางแหของ
basement membrane พบคร Nงแรกน NนอยใตแผนเซลลเนNอผว แตถาพบอยกบเนNอกลามและ
a ดงน Nน อาจแบงวธการจดระเบยบของ basement membrane
basement membrane และ external laminae คอเปนพวก glycosaminoglycan
และเสนใยโปรตน คอลลาเจนชนดท IV และ structural glycoproteins เชน fibronect
fibronectin แตองคประกอบชนดอ นๆ อาจมสวนสรางดวยแตจานวนนอยมาก
basement membrane แบงออกเปน 3 ช Nน (ในการยอม H&E น Nน basement membrane
เปนช Nนท ตดสอเลคตรอนจางและมความกวาง 10-50 nm คNาจนดานฐานของเย อหมเซลลของ
เปนช Nนกลางตดสอเลคตรอนเขม และมความกวาง 20-300 ไมโครเมตร
เปนช NนลางสดตดสอเลคตรอนจางและกลมกลนไปกบเนNอเย อเก ยวพนท
lamina lucida และ densa น Nน มองคประกอบรางแหท ละเอยดของพวกคอลา
basement membrane ม Entactin เปนตวกลางพนอยกบ laminin
fibroreticularis มการสอดแทรกพวกเนNอเย อคNาจนท รวมตวกนอยางหนาแนนและมเสนใย
หรอ reticulin โดยมการเช อมผานทาง fibrillar glycoprotein, fibronectin
ท ตดอยในฐานรบตรงเย อผวเซลลของเนNอเย อหลก
เปนสารท ถกสราง
ออกมาอยดานนอกของเย อหมเซลล เพ อทาหนาท
regulation
ไกลโคโปรตนหลก 3
fibronectin.
proteoglycan
คารโบไฮเดรต ทาใหมลกษณะคลายก งไม,
ECM ใหตด
กบเย อหมเซลลตรงตาแหนงของเมมเบรนโปรตน "integrins"องคประกอบและโครงสรางของ ECM จะแตกตางกนใน
เซลลแตละชนด เซลลในตวอยางท แสดงนN ECM ประกอบดวยสารพวก glycoprotein 3 ชนด ไดแก
ท ฝงตวอยในรางแหของ proteoglycans ซ งประกอบดวยคารโบไฮเดรต 95 %
พบคร Nงแรกน NนอยใตแผนเซลลเนNอผว แตถาพบอยกบเนNอกลามและ
basement membrane ออกได 3 วธ
glycosaminoglycan
fibronectin, laminin และ
แตองคประกอบชนดอ นๆ อาจมสวนสรางดวยแตจานวนนอยมาก
basement membrane
คNาจนดานฐานของเย อหมเซลลของ
อเลคตรอนจางและกลมกลนไปกบเนNอเย อเก ยวพนท
มองคประกอบรางแหท ละเอยดของพวกคอลา
laminin เพ อตอเน อง
มการสอดแทรกพวกเนNอเย อคNาจนท รวมตวกนอยางหนาแนนและมเสนใย
fibrillar glycoprotein, fibronectin และยง
จะแตกตางกนใน
2. fibronectin เปน glycoprotein ท เกาะอยกบ receptor protein ท อยท เย อหมเซลล (integrin)
3. integrin จะเช อมโยงระหวาง ECM กบ microfilament ใน cytoplasm ซ งมบทบาทสาคญเก ยวของกบการนา
สญญาณการถกกระตนระหวางส งแวดลอมภายนอกกบภายในเซลลไดการเคล อนท ของ fibroblast สามารถเคล อนท
จากท หน งไปยงอกท หน ง ผาน Extracellular matrix จะอาศย fibronectins
- ทาใหเซลลเกาะตดกบ extracellular matrix ทกชนด ยกเวนชนดท ม collagen type IV
- ชวยในการกาหนดรปราง การเคล อนท และการdifferentiate ของเซลล
- ประกอบไปดวย dimmer ของ fibronectin subunits บนโมเลกลจะพบ 6 domains ซ งเปน binding site
ของ cellsurface receptors
Proteoglycan
Proteoglycan คอ glycoprotein ท ประกอบดวยสวนของโปรตนแกนกลาง (core protein) และสวนของ
glycosaminoglycans ซ งมลกษณะเปน sulfated polysaccharide ท ประกอบขNนดวย repeating disaccharide
ของ
uronic acid และ galactosamine จานวน 40-100 repeating โดยความแตกตางของชนด disaccharide ทาให
glycosaminoglycans มช อเรยกแตกตางกนไป เชน chondroitin sulfate, dermatan sulfate, keratan sulfate, heparin
หรอ heparan sulfate Proteoglycan แตละชนดน NนจะมนNาหนกโมเลกล และชนดของ glycosaminoglycans ท แตกตาง
กนออกไป ทาใหสามารถแบง Proteoglycan ออกเปนกลมตางๆ ไดแก syndecans, glypicans เปนตน3
และสามารถ
แบงเปน 2 ประเภทตามการสรางและการแสดงออก ไดแก secretory proteoglycan และ transmembrane
proteoglycan
Cell Adhesion Molecule
cell adhesion molecule คอเซลลชนดหน งท อยบน cell surface เก ยวของกบการ binding กนระหวาง cell-cell หรอ cell-extracellular matrix กอได adhesion molecule เหลานN จะมลกษณะเปน transmembrane receptor ประกอบไปดวย 3 domains คอ 1. Intracellular domain โดยสวนนNจะ binding กบ cytoskeleton 2. Transmembrane domain ทาหนาท เช อมระหวาง intracellular และ extracellular domain 3. Extracellular domain สวนนNจะbindingกบ adhesion moleculeโดยตรง
หนาท ของ adhesion molecule มอยอยางหลากหลาย เชนcell growth, cell differentiation, embryogenesis, immune cell transmigration และยงเก ยวของกบ cancer อกดวย โดย adhesion molecule สามารถแบงออกไดเปน 4 กลมใหญคอ
1. Immunoglobulin superfamily (Ig) เปน calcium-independent transmembrane glycoproteins ประกอบไปดวย - intercellular adhesion molecules (ICAMs) - vascular-cell adhesion molecule (VCAM-1) - platelet-endothelial-cell adhesion molecule (PECAM-1) - neural-cell adhesion molecule (NCAM)
2. Integrins เปน non-covalently heterodimeric การแสดงออกตลอดเวลา แตจะตองมการกระตนโดย
3. Cadherins เปนcalcium-dependent adhesion molecules development และ tissue organization
4.Selectins มบทบาทท สาคญอยางมากเก ยวกบประกอบดวย Endothelial (E)-selectin ,
annexins
แอนเนกซน (annexins) เปนกลมโปรตนท มฤทธ xทางชวภาพท หลากหลายซ งถกคนพบเม อประมาณป1979 โดยนกวทยาศาสตรไดอธบายฤทธ xของโมเลกลโปรตนท ช อวากลมสเตยรอยดท สามารถตานการอกเสบไดแรกของโปรตนกลม Annexins แอนเนกซนมบทบาทneutrophil migration, neuroendocrine secretion, สนใจของนกวจยในวงกวางท Nงในแงบทบาทในใหม
Fibroblast : เปนเซลล differentiate มาจาก
กระสวยยาว ไมม basal lamina มนวเคลยสรปไข ม
collagen fiber , elastic fiber และ reticular
หนาท) สรางเสนใยเนNอเย อเก ยวพน เพ อเพ มเสรมสรางความแขงแรงใหกบเนNอเย อน Nนๆ
Fibroblasts ท พบบรเวณแผลในขณะกาลงจะหาย เรยกวา
นวเคลยสโอลยเดนชด สวน cytoplasm มบรเวณกวาง และบรรจ
ขนสงออก แขนงของ active fibroblasts มหลายแขนง และประสานกนเปนรางแหกบแขนงของ
ขางเคยง
Myofibroblast จดใหเปน fibroblast
cytoplasm บรรจ กลม actin filaments และ
tissue ของแผล ผลเม อแผลบรเวณน Nนหายดแลวจะกลายเปนแผลเปน
ระบบกลามเนNอในรางกาย
การแบงเซลลแบบไมโทซสและไมโอซส
1.ไมโทซส(Mitosis) แบงออกเปน 5 ระยะ
Prophase –โครโมโซมเร มหดส Nน นวคลโอลสหายไป เซนทรโอลจาก
Prometaphase -เย อหมนวเคลยสสลายตว
covalently heterodimeric ของ alpha และ beta subunit integrin เปน transmembraneแตจะตองมการกระตนโดย ligand มากอน
dependent adhesion molecules เก ยวของโดยตรงกบกระบวนการ embryonic
มบทบาทท สาคญอยางมากเก ยวกบการเร มตนของleukocyteในระบบimmune ในชวงท เกด selectin , Eukocyte (L)-selectin , Platelet (P)-selectin
เปนกลมโปรตนท มฤทธ xทางชวภาพท หลากหลายซ งถกคนพบเม อประมาณปบายฤทธ xของโมเลกลโปรตนท ช อวา Lipocortin 1 ซ งมฤทธ xทางเภสชวทยาคลายสาร
กลมสเตยรอยดท สามารถตานการอกเสบได ในเวลาตอมาโปรตนนNไดถกเปล ยนช อเปน Annexin A 1 ซ งเปนสมาชกตวแอนเนกซนมบทบาท ในหลายดาน เชน differentiation, proliferation, apoptosis,
neutrophil migration, neuroendocrine secretion, และ neurodegeneration เปนตน ปจจบนโปรตนกลมนNจงเปนสนใจของนกวจยในวงกวางท Nงในแงบทบาทใน เซลลชนดตางๆ การศกษากลไกการเกดโรคและกระบวนการพฒนายา
มาจาก undifferentiated mesenchymal cells ถามน active จะมรปรางเปน
มนวเคลยสรปไข ม ribosome และ ER จานวนมากเพ อสรางโปรตนเสนใย เชน
reticular fiber
สรางเสนใยเนNอเย อเก ยวพน เพ อเพ มเสรมสรางความแขงแรงใหกบเนNอเย อน Nนๆ
ท พบบรเวณแผลในขณะกาลงจะหาย เรยกวา active fibroblasts เพราะมนวเคลยสกลมใหญ
มบรเวณกวาง และบรรจ RER จานวนมาก เพราะเก ยวของกบสรางโปรตนเพ อ
มหลายแขนง และประสานกนเปนรางแหกบแขนงของ fibroblasts
fibroblast ท มการเปล ยนแปลงไปทาหนาท เฉพาะ เก ยวกบการหดตว เน องจากภาย
และ dense bodies เซลลชนดนNทาหนาท ในการหดตว พบบรเวณ
ของแผล ผลเม อแผลบรเวณน Nนหายดแลวจะกลายเปนแผลเปน (scar)
การแบงเซลลแบบไมโทซสและไมโอซส
โครโมโซมเร มหดส Nน นวคลโอลสหายไป เซนทรโอลจาก 1 เปน 2 อนแลวไปอยคนละข Nว
เย อหมนวเคลยสสลายตว
transmembrane ท ม
embryonic
ในชวงท เกด inflammation
เปนกลมโปรตนท มฤทธ xทางชวภาพท หลากหลายซ งถกคนพบเม อประมาณป ค.ศ. ซ งมฤทธ xทางเภสชวทยาคลายสาร
ซ งเปนสมาชกตวdifferentiation, proliferation, apoptosis,
ปจจบนโปรตนกลมนNจงเปนเซลลชนดตางๆ การศกษากลไกการเกดโรคและกระบวนการพฒนายา
จะมรปรางเปน
จานวนมากเพ อสรางโปรตนเสนใย เชน
เพราะมนวเคลยสกลมใหญ
เพราะเก ยวของกบสรางโปรตนเพ อ
fibroblasts ท อย
เน องจากภายใน
เซลลชนดนNทาหนาท ในการหดตว พบบรเวณ granulation
อนแลวไปอยคนละข Nว
Metaphase - โครโมโซมมาเรยงอยก งกลางเซลล เหมาะสมตอการตรวจสอบดวยกลองจลทรรศน
Anaphase - daughter chromosome แยกเปนอสระและไปอยคนละข Nวของเซลล
Telophase - เกดเย อหมนวเคลยสโอบลอมโครโมโซม เกดนวเคลยสใหม2อนแลวแบงไซโทรพลาสซมจนไดเซลล 2เซลล
2.ไมโอซส(Meiosis) จากdiploidเปนhaploid โดยไมโอซส1แยกhomologous chromosomeออกจากกน สวนไมโอซส2
คลายไมโทซสแตไมมreplication จนสดทายไดเซลลลกท Nงหมด4เซลล
cell cycle แบงออกเปน 2 phase คอ interphase และM-phase
interphase แบงออกเปน 3 phase ยอย
G1 phase 1.E2F เปนตวสงเคราะหโปรตนตางๆท ใชในcell cycle
2.ปกต E2FเกาะตดกบRb จงทางานไมได E2Fจะทางานไดเม อดงRbออกไปได
3.cyclinD/CDK4/CDK6 จะเตมphosphateใหRb Rbจงจะหลดออก
4.cyclinE/CDK2 กระตน การเตมหม phosphateใหRb
5.cyclinA/CDK2 ยบย NงการทางานของE2F ตรงนNแหละเรยกวา Restriction point(จดจากด)
S phase 1.เปนข Nนตอนการsynthesis DNA โดย DNA replication ซ งจะม cyclinA/CDK2 เปนตวควบคม
2.จะไปสเม อG2สรางเสรจและไมมขอผดพลาด
3.mistake→p53→+++syn.p21→หยดcell cycleไวช วคราวเพ อซอมแซม
แตถาซอมไมได p53 กจะบอกใหมนไปตายซะ(เกดapoptosis)
G2 phase เปนการตรวจความพรอมของDNAกอนท จะเขาสM-phase
ชวงแรก cyclinA/CDC2 กระตนcell cycleใหดาเนนตอไป(cyclinA/CDC25ถกยบย Nงไดดวยp21,p27,p57)
ชวงทาย cyclinB/CDC2(mitotic promoting factor) จะชกนาใหเซลลเขาส M phase
Cell กลามเนbอของรางกาย
กลามเนNอในรางกายของคนเราแบงออกไดเปน 3 ชนด คอ กลามเนNอลาย กลามเนNอเรยบ และกลามเนNอ
หวใจ ซ งกลามเนNอแตละชนดจะมโครงสรางและหนาท การทางานท ตางกนไป แตส งท มเหมอนๆกนคอการทางานจะ
อาศยกระบวนการหดตวของเซลล ซ งจะทาใหเกดการเคล อนไหวของอวยวะน Nนๆในรางกาย
กลามเนbอลาย เปนกลามเนNอท พบมากท สดในรางกาย ทาหนาท หดตวเพ อใหเกดการเคล อนไหวรวมถงการ
เคล อนท ของรางกาย ทาใหเกดmobilization ของขอตอตางๆ กลามเนNอลายประกอบไปดวยเซลลกลามเนNอรปรางยาว
หลายรอยหลายพนเซลล (muscle fiber) มาอยรวมกนเปนมดๆโดยมเนNอเย อเก ยวพนชนดอ นๆ หลอดเลอด
เสนประสาทรวมอยดวย เม อดดวยภาพ cross section ในกลองจลทรรศน จะเหนหนาตดของเซลลกลามเนNอเปนแบบ
polygonal และมนวเคลยสอยรอบๆ
ลกษณะทางจลกายวภาค
เสนใยกลามเนNอลายมหลายนวเคลยสเน องจาก
ในชวงการเจรญเตบโตของตวออนมการเช อตดกนของ
myoblast เม อมองจากกลองจลทรรศน จะพบวาเซลล
กลามเนNอ( muscle fiber )มลกษณะเปนรปทรงกระบอกยาว
และมหลายนวเคลยส โดยนวเคลยสจะเปนรปไขกระจายอย
ตามขอบของเซลล muscle fiber เหลานNจะเรยงตวขนานกน
มเสนผาศนยกลางประมาณ 10-100 ไมโครเมตร
องคประกอบของเซลล
การเรยกช อสวนประกอบตางๆภายในเซลลจะแตกตางจากเซลลท วไป ซางองคประกอบของเซลลม
ดงตอไปนN
Sarcolemma ,T tubule, sarcosome และ sarcoplasm
เย อหมเซลลของเซลลกลามเนNอ เรยกวา Sarcolemma โดยจะหวาตวเปรทอเขาสสวนกลางของเซลล
กลามเนNอและเปดสภายนอก เรยกวา T(transverse) tubule ไซโตพลาสซมของเซลลเรยกวา sarcoplasm ซ ง
ประกอบดวย glycogen ท สามารถเปล ยนเปน glucose ได โดย sarcoplasm จะมสแดงเน องจากม myoglobin เปน
สวนประกอบซ งจะทาหนาท จบกบออกซเจน มไมโตคอนเดรยท เรยกวา sarcosome
Myofibril และ sarcoplasmic reticulum
Myofibril เปนสวนประกอบสาคญท ทาใหเกดการหดตวของกลามเนNอ โดยม sERท เรยกวา sarcoplasmic
reticulum ทอดสานกนเปนรางแห โดยจะลอมรอบ A band และสวนรางแหท อยตดกนจะลอมรอบ I band และม
บางสวนท ขยายออกเปนทอใหญเรยก terminal cisterns (ตรงรอยตอของ A bandและ I band ) ซ งเปนแหลงเกบ
สารอง Ca เพราะ Ca มความสาคญตอการหดตวของcell
Myofibril แบงเปน 2 ชนดคอ thin myofilament(actin)และ thick myofilament (myosin ) การเรยงตวของท Nง
สองจะซอนเหล อมกนดงภาพ
Myosin มลกษณะเปนเสนยาวประมาณ 1.5 ไมโครเมตร มหวกลมท หกย นออกมาทางดานขาง พบอยตรงกลางของ sacromere และเปนสวนประกอบของ A-band และ H-zone นอกจากน Nนยงมสวนประกอบท เปน ATPase activity, actin-binding site และ cross bridge เม อใช proteolytic enzyme ยอย ทาให myosin แบงออกเปน 2 สวน คอ heavy eromyosin (HMM) และ light meromyosin (LMM) สวนของ HMM เปนสวนท มหวกลมเก ยวของกบ hydrolysis ของ ATP
Actin มความยาว 1.0 ไมโครเมตร ประกอบดวยเสน 2 เสน พนเปนเกลยวกนคลาย double helix โดยแตละเสนประกอบดวย globular (G-actin) monomers ท ตอเขาดวยกน actin มบรเวณเฉพาะท ไปจบกบ myosin และมรองสาหรบโปรตน tro ponin และ tropomyosin ไปยดเกาะ สวนใหญแลว thin myofilaments เปนองคประกอบอยใน I-
band และอาจปะปนในสวน A-band ได โดยเฉพาะใ Tropomyosin เปนโปรตนท ประกอบไปดวย พนรอบ F-actin Troponin เปนโปรตน ท ประกอบไปดวย Tropomyosin, Troponin-C (TnC) เปนสวนท จบกบเกาะกบ myosin
ชนดของเสนใยกลามเนNอลาย Type I, slow oxidative, slow twitchภายในเซลลประกอบดวยไมโทคอนเดรย (mitochondria) กลามเนNอนNสามารถขนสงออกซเจนไดมากและมตอความเหน อยลาไดมากท สดและสามารถหดตวไดเปนเวลานาหดตวท ชาและกาลงกนอยตามไปดวย Type II หรอ fast twitch muscle Type IIA หรอ intermediate muscleออกซเจน มไมโทคอนเดรยจานวนมากและหลอดเลอดฝอยแตนอยกวากลามเนNอ ความเหน อยลาไดมากปานกลาง ม glycogen กลามเนNอนNทาหนาท เดนหรอว งดวยความเรวในระยะเวลาส Nน ซ งในมนษยพบใยแบบนNนอย Type IIB (หรอเรยกอกอยางวา กวา เปนกลามเนNอท หดตวเรว สามารถหดตวไดรวดเรวกวาแรงมากกหายใจแบบใชออกซเจน (oxidative muscle) (anaerobic burst) กอนท กลามเนNอจะหดตว ซ งทาใหเกดความเม อยลาจากการเกดกลามเนNอนNในการยกนNาหนกหรอทมนNาหนก
การซอมแซมเนNอเย อของกลามเนNอลาย
กลามเนNอลายเปนกลามเนNอท ไมสามารรถแบงตวเพ ม
ของเซลลได (hypertrophy) ดงน Nนเม อเซลลกลามเนNอลายไดรบบาดเจบจงตองอาศยเซลล
เย อหมของใยกลามเนNอ โดยจะทาหนาท เหมอนเปน
เสนใยใหม สวนในกรณท muscular dystrophies
เพราฉะน Nนในอนาคตการรกษา muscular dystrophies
ได โดยเฉพาะในขณะท เซลลกลามเนNอน Nนหดตว เปนโปรตนท ประกอบไปดวย 2 Polypeptides chains, tropomyosin moleclules
เปนโปรตน ท ประกอบไปดวย 3 subunits คอ Troponin –T (TnT) เปนสวนท ตดแนนกบ เปนสวนท จบกบ calcium ions , Troponin-I (TNI) เปนสวนท ยบย Nงไมให
slow twitch, หรอ "red" muscle มหลอดเลอดฝอย (capillary) จานวนมาก
(mitochondria) และไมโอโกลบน (myoglobin) ทาใหกลามเนNอมสแดง ไดมากและมเมตาบอลซมแบบใชออกซเจน (aerobic metabolism)
ตอความเหน อยลาไดมากท สดและสามารถหดตวไดเปนเวลานานหลายช วโมงแตสราง ATP ในอตราท ชาจงมอตราการ
muscle แบงออกเปน 3 ประเภทตามความเรวในการหดตว intermediate muscle fiber คลายกบกลามเนNอ slow twitch คอมการหายใจแบบใช
ออกซเจน มไมโทคอนเดรยจานวนมากและหลอดเลอดฝอยแตนอยกวากลามเนNอ slow twitch จงมความทนทานตอglycogen สงจงหดตวไดเรวกวา Type I แตหดตวไดในชวงเลวลาส Nนกวา
อนNทาหนาท เดนหรอว งดวยความเรวในระยะเวลาส Nน ซ งในมนษยพบใยแบบนNนอย หรอเรยกอกอยางวา white muscle ) มไมโทคอนเดรยและไมโอโกลบนอยหนาแนนนอย
สามารถหดตวไดรวดเรวกวาแรงมากกวา และประณตแมนยากวา (oxidative muscle) แตหดตวไดไมนาน มการหายใจโดยไมใชออกซเจนอยางรวดเรว
กอนท กลามเนNอจะหดตว ซ งทาใหเกดความเม อยลาจากการเกดกรดแลกตก (lactic acid) กลามเนNอนNในการยกนNาหนกหรอทมนNาหนก
ามเนNอลายเปนกลามเนNอท ไมสามารรถแบงตวเพ ม(hyperplasia)ไดอก แตสามารถขยายขนาด
ดงน Nนเม อเซลลกลามเนNอลายไดรบบาดเจบจงตองอาศยเซลล satellite ซ งแทรกอยระหวาง
เย อหมของใยกลามเนNอ โดยจะทาหนาท เหมอนเปน stem cell หลงการบาดเจบจะแบงตวเปน myoblast
muscular dystrophies กคอเซลลสลายไปแลว satellite cell ไมเพยงพอท จะมาทดแทน
muscular dystrophies อาจจะตองอาศยการปลกถาย satellite cell
2 Polypeptides chains, tropomyosin moleclules พบ
เปนสวนท ตดแนนกบ เปนสวนท ยบย Nงไมให actin
จานวนมาก
ทาใหกลามเนNอมสแดง aerobic metabolism) มความทนทาน
ในอตราท ชาจงมอตราการ
คอมการหายใจแบบใช
จงมความทนทานตอแตหดตวไดในชวงเลวลาส Nนกวา
มไมโทคอนเดรยและไมโอโกลบนอยหนาแนนนอย
นยากวา กลามเนNอท มการหายใจโดยไมใชออกซเจนอยางรวดเรว
(lactic acid) มกใช
ไดอก แตสามารถขยายขนาด
ซ งแทรกอยระหวาง
myoblast เจรญไปเปน
ไมเพยงพอท จะมาทดแทน
กลไกการหดตวและการคลายตวของกลามเนbอลาย (Excitation-contraction coupling and relaxation )
กลไกการหดตวของกลามเนNอ ซ งเปนท ยอมรบในขณะนNคอ Interdigitation หรอ Sliding filament theory
หรอ Cross - bridge theory กลาวคอ การหดตวของกลามเนNอ เกดจากการเล อนตวของ thin filament เขาหา thick
filament โดยท myosin จะย นสวนหวมาเกาะกบ actin สวนหวของ myosin ท ย นออกมามลกษณะคลายเปนสะพาน
(cross - bridge) ซ งจะทาหนาท ดง actin เขามาสสวนกลางของ sarcomere จากน Nนหวของ myosin หรอ cross -
bridge กจะหลดออกจากตาแหนงท เกาะเดม เพ อไปจบตาแหนงใหมตอไปบน actin แรงตงจากการหดตวจะมากหรอ
นอยขNนอยกบจานวน cross - bridge ท เกดขNน เม อจานวน cross - bridge มากท สดแรงตงจากการหดตวของกลามเนNอ
จะสงท สด ขบวนการหดตว และคลายตวของกลามเนNอเกดเปนข Nนตอนตดตอกน และเกดขNนวนเวยนกนไปเร อย ๆ
เรยกวา Cross-bridge cycle ในแตละ cycle จะมการเปล ยนแปลงทางชวเคมท เกดขNนระหวาง myosin และ actin แบง
ออกไดเปน 4 ข Nน ดงตอไปนNคอ
ข bนท) 1 เปนระยะพก actin และ myosin เปนอสระตอกน เน องจากอทธพลของ regulatory protein และไมม
Calcium เปนตวกอใหเกดปฏกรยา ระหวาง actin และ myosin
ข bนท) 2 เม อ Calcium ภายในเซลลสงขNน จะเกด crossbridge ระหวาง actin และ myosin ไดเปน A-M.ADP.Pi
complex พลงงานท สะสมไวในโมเลกลของ myosin ถกปลอยออกมาใชในการหดตวของกลามเนNอ
ข bนท) 3 กลามเนNอเกดการหดตว ในข NนนNหวของ myosin ยงคงเกาะกบ actin เรยกการรวมตวขณะนNวาเปน
Rigor complex
ข bนท) 4 หวของ myosin รวมตวกบ ATP 1 โมเลกลทาใหหวของ myosin หลดออกจาก actin จากน Nนมการ
สลายตวของ ATP ไดเปน ADP Pi และพลงงานซ งสะสมไวในโมเลกลของ myosin ข NนนNกลามเนNอเกดการคลายตว และ
cycle จะยอนกลบไปท ข Nนท 1
ในแตละ cross-bridge cycle จะมการสลายตวของ ATP เพยง 1 โมเลกล พลงงานท เกดขNนถกเปล ยนเปน
พลงงานกลโดยการเปล ยนแปลงตาแหนงของสวนหวของ myosin ในการเกด cross-bridge cycle แตละคร Nงจะทาให
เกดการเคล อนท ของฟลาเมน ไปได 10 nm และแรงท เกดขNนมเพยงเลกนอย อยางไรกตามการเกด cross-bridge cycle
นNจะเกดวนเวยนตดตอกนไปเร อย ๆ หลายลานคร Nง เปนผลใหกลามเนNอหดตว และเกดแรงขNน
สรป excitation contraction coupling
Nerve action potential Muscle depolarization muscle action potential
Spread of depolarization into T-tubule system Triad Ca2+ released from terminal cisternae of SR
Ca2+ binding to troponin C Exposure of myosin binding sites on actin by tropomyosin
Crossbridge cycle = contraction Ca2+uptake into longitudinal SR Resting membrane potential = relaxation
กลามเนbอหวใจ
เปนกลามเนNอท ทางานนอกอานาจจตใจ
ไดรบคาส งจากระบบประสาทอตโนวต เม อมองดวย
กลองจลทรรศน จะมลายตามขวาง มเพยงหน ง
นวเคลยสอยกลางเซลล บางคร Nงอาจจะพบ 2
นวเคลยสได
myofibril ของหวใจไปลอมรอบนวเคลยส
เรยกวา biconical putlining region
เซลลของกลามเนNอหวใจม sarcosome ขนาดใหญ
กวากลามเนNอลาย แต sER และ terminal cistern เจรญไมดเทา ในการตอบสนองตอการกระตนของกระแสประสาทจะ
หดตวนานกวากลามเนNอลาย 10-15 เทา ซ งเกอดจากการสง Ca เขาไปในไซโตพลาสซมเปนเวลานาน
การเตนของหวใจถกควบคมโดยเซลลท เปล ยนแปลงไปทาหนาท พเศษ เรยกวา Purkinje fiber ซ งจะสงตอ
กระแสประสาทอยางรวดเรว และม glycogen มาก ม intercalated disc อยแตอาจจะไมสามารถมองเหนได
กลามเนbอเรยบ
ทางานนอกอานาจจตใจเหมอนกลามเนNอลายมกเปน
สวนประกอบของผนงของอวยวะภายใน
กลามเนNอเรยบมกจะอยรวมกนเปนมดหรอเปนแผน เซลลม
รปรางยาวเรยว กลางเซลลปลองออก คลายรปกระสวย มนวเคลยส
รปไขอยกลางเซลล ภายใน sarcoplasm ประกอบดวย thin filamen
, thick filament และ intermediate filament แตจะไมมการเรยงตว
เปน band ทาใหเซลลกลามเนNอเรยบไมมลาย นอกจากนNโครงราง
ของเซลลยงประกอบดวย dense bodies ซ งประกอบดวยโปรตน
หลายชนด(รวมท Nง แอลฟา -actinin )ซ งจะเปนสวนสาคญในหารหดตวของกลามเนNอเรยบ
กลามเนNอเรยบแบงเปน 2 ชนด คอ
visceral smooth muscle เปนเซลลกลามเนNอเรยบท ประกอบเปนผนงของหลอดเลอดและผนงของอวยวะ
ภายใน เม อถกกระตนเสนใยจะหดตวพรอมกนกบเซลลขางเคยง จงทาใหอวยวะสามารถเคล อนไหวเปนจงหวะแบบ
peristalsis ได
multiunit smooth muscle แตละเสนใยกลามเนNอนNมเสนประสาทยนตมาเล ยงในแตละเสน เพราะฉะน Nนการ
กระตนจะเกดเพยงการหดของของเสนใยน Nนๆท ถกกระตนเสนใยขางเคยงจงไมถกกระตน ซ งตางกบ visceral smooth
muscle
Membrane transport of macromolecule
Membrane transport of macromolecule ตองมการใช ATP 1. Exocytosis 2. Endocytosis 2.1 pinocytosis or cell drink 2.2 phagocytosis or cell eating Epithelial tissue เนNอเย อบผว คณลกษณะท วไปของเนNอเย อบผว 1. เนNอเย อบผวประกอบดวย epithelial cell จานวนมาก อาจเรยงเปนช Nนเดยวหรอหลายช Nนม intercellular adhesion
ม cell junction ม inter cellular matrix cell ในช Nนเดยวกนมกมรปรางเหมอนกน 2. เนNอเย อบผวปกคลมผวนอกของรางกายหรอดานในของชองวางภายในอวยวะตาง ๆ 3. เนNอเย อบผวม cell surface ดานตาง ๆ ไดแก apical (free) surface, lateral surface, basal surface 4. เนNอเย อบผวเปน avascular tissue ไดรบสารอาหาร และ O2 โดยการแพรผานจากหลอดเลอดฝอยในช NนเนNอเย อ
เก ยวพน (ยกเวน stria vascularis ซ งเปน epithellum ท บใน cochlear duct 5. ม cell renewal เน องจากแบง cell แบบ mitosis 6. ม polarity 7. ม basal lamina ใต cell เย อบทาหนาท คNาจนช Nนของ cell เย อบใหยดกบโครงสรางขางใต 8. เนNอเย อบผวพฒนาจาก embryonic germ layer ท Nง 3 ช Nน ไดแก ectoderm, mesoderm, endoderm Ectroderm
พบไดท หนงกาพรา, เลบ, ผม ผวนอกกระจกตา, ตอมเหง อตอมนNานม, ตอมนNาลาย mesoderm พบไดท เย อบช Nนในของหลอดเลอด ทอนNาเหลอ ทอไต ทอสบพนธ, เย อบชองลาตว Endoderm พบไดท เย อบทางเดนหายใจ ทางเดนอาหาร เย อบคอหอย เย อบกระเพาะปสสาวะทอปสสาวะ ตอมไทมส ตอมไทรอยด ตอในระบบทางเดนอาหาร
Function of epithelium 1. Protection 2. absorption 3. secretion เชน mucous 4. contraction เชน my epithelium 5. special sensation เชน alfactory epithelium ในโพรงจมกทาหนาท รบกล น, Taste bud neurepithelium 6. selective barrier โดย intercellular junction ระหวาง cell บผว การจาแนกชนดของ epithelium แบงโดยอาศยโครงสรางและหนาท ออกเปน 2 ประเภท 1. surface epithelium (covering)
2. glandular epithelium (ตอม)
covering epithelium แบงโดยอาศยโครงสรางและหนาท ออกเปน 2 ประเภท 1. Simple epithelium ประกอบดวย cell หลาย ๆ cell เรยงเปนช Nนเดยว 1.1 Simple squamous epithelium ไดแก serous membrane ตาง ๆ ท บชองภายในรางกาย เชน pleura (ปอด), pericardium, perrtoneum เรยกรวมวา mesothelium สวนท พบในผนงดานในของหลอดเลอดและหลอดนNาเหลองเรยกวา endothelium และพบท thin loops of henle, parietal layer ของ Bowmon’s capsule 1.2 Simple cuboidal epithelium พบท ผวรงไข เย อบทอไต (collecting tubule) ผนงทอนNาลายในตอมนNาลาย intercalated duct ท ผนงทอนNาด (bile ductile) ภายในตบ, follicular cell ของ thyroid gland 1.3 simple columnar epithelium พบท เย อบกระเพาะอาหาร ลาไสเลก และลาไสใหญ เย อบภายในถงนNาดบางแหงพบ goblet cell ทาหนาท สราง mucous บางแหงพบ microvilli เพ อเพ มพNนท ผวในการดดซมเชนในลาไสเลกและถงนNาดเรยกวา simple columnar epithelium with striated border บางแหงบรเวณผวหนา cell เปล ยนไปเปน cilla ทาหนาท ในการพดโบก เชน ในทอนาไข เรยก simple columnar ciliated epithelium 2. Stratified epithelium
2.1 stratified squamous epithelium : organ ทนแรงเสยดส 2.1.1 Stratified squamous non-keratinizing epithelium บผนงดานในอวยวะท ตองการความชมชNนและทนการเสยดสอยเสมอ เชน ภายในชองปาก คอหอย หลอดอาหาร ทวารหนก ชองคลอด 2.1.2 Stratified squamous keratinizing epithelium พบท หนงกาพรา (epidermis) มพวก keratin
2.2 stratified cuboidal epithelium พบท ทอของตอมเหง อ ตอมนNาลายสวน interlobular duct ทอของตอมนNานม
2.3 Stratified columnar epithelium พบในคนไดนอย เชน conjunctiva
3. Pseudostratified epithelium 3.1 pseudo stratified ciliated columnar epithelium พบตามทางเดนหายใจ ต Nงแตโพรงจมกจนถงทอลม
ใหญ ม goblet แทรกและม cilia แตถาไมม goblet cell พบ ½ ดานพบของโพรงจมก 3.2 pseudostratified columnar epithelium with stereocilia เย อบผวไมม goblet cell แทรกปะปนผวบนขอ
cell พบ stereocilia พบไดท epididymis, vas deferens 3.3 Transitional epithelium หรอ urothelium ประกอบดวย cell 2 ชนด คอ columnar หรอ superficial call
และ basal cell รปรางของ cell ไมแนนอนเปล ยนแปลงตามสภาวะการหดขยายของอวยวะน Nนพบไดท urinary bladder
Polarity and cell surface 1. Apical domain มการเปล ยนแปลงโครงสรางเพ อปกปองผวดานขนของ epithelium หรอดดซมสารแบงออกเปน 3 ชนด
1.1 microvilli เปนการเพ มพNนท ผวในการดดซมสาร ใน LM เหนเปน brush border โครงสรางภายในประกอบดวย actinfilament ท ปลายบนของ microvilli มสารประกอบพวก glycoprotein เคลอบอยเรยกวา glycocalyx ทาหนาท ปองกน autodigestion
1.2 Stereocilia เปน microvilli ท ยาวใกลเคยง cilia เปน non motile structure พบใน epididymis พบท sensory hair cell ท organ of corti ของหช Nนใน
1.3 Cilia และ flagella : cilia พบมากในทางเดนหายใจ flagelia มแหงเดยวในรางกายคอท หางอสจ
2. Basolateral domain การเปล ยนแปลงเก ยวของกบ cell adhesion และ communication ท เรยกวา intercellular junction 2.1 Zonula occludens (tight junction) ชวยในการยดเหน ยว และทาหนาท เปน diffusion barrier 2.2 Zonula adherens ทาหนาท ยดเหน ยวกนและกนยงมบทบาทคงรปรางของ cell เย อบผว zonula occludens + zonula adherens = terminal bar 2.3 Macula adherens (desmosome) มลกษณะเปนเหมอนจดกระจายท วไปท lateral plasma membrane ใน epidermal cell พบเฉพาะ junction นNเปนตวยดเหน ยวระหวาง cell ขางเคยง หนาท ของ cell junction ชนดนNคอ ชวยในการยดเหน ยวท เหนยวแนนระหวาง cell ขางเคยงพบในเนNอเย อพวกท ตองทนตอแรงดงและแรงกดมาก ๆ เชน stratified squamous keratinizing epithelium ของผวหนง นอกจากนNยงพบในกลามเนNอหวใจ - Zona adherens และ macula adherens ทาหนาท ยดระหวาง cell จงเรยก junction ท Nง 2 วา adhering junction - cell junction ท Nง 3 ชนด ไดแก tight junction, zonula adherens และ macula adherens (desmosome) อยเรยงกนลงมาโดยแถบของ tight junction กบ zonula adherens ขนานกน และม mocula adherens อยตอลงมา รวมเรยกวา junctional complex 2.4 Gap junction (nexus) พบในเนNอเย อบผวท วไป ในตบ เลนสตา กลามเนNอหวใจ กลามเนNอเรยบ และ cell ประสาท แตไมพบใน cell กลามเนNอลายและในเมดเลอด มชองแคบ เรยกวา connexon ประกอบขNนจากการเช อมตอกนของ transmembrane protein particle (conpexins) ของเย อหมเซลลของเซลลแตละเซลลท อยตดกน ทาหนาท เปน permeability channel โดยมความเขมขนของประจแคลเซยมภายใน cell และ cytosolic pH เปนตวควบคมการปดเปดของชอง เปนการสงขอมลใหกนของ cell จงเรยกวา communicating junction และมความสาคญในระยะ embryogenesis ดวย 2.5 Hemidesmosome พบมากบรเวณ basal layer เชนท epidermis (หนงกาพรา) 2.6 Basal lamina : basement membrane ประกอบดวย basal lamina และ lamina reticularis basal lamina ทาหนาท เปน extracellular supporting structure 2.7 Basal infolding เปนการเพ มพNนท ผว เพ อทาหนาท เก ยวกบ ion transport การไดรบอาหารของเนbอเย)อบผว เนNอเย อบผวโดยท วไปเปน avascular tissue คอ ไมมหลอดเลอดและหลอดนNาเหลองมาเลNยงโดยตรงสารอาหารและออกซเจนจะมาตามหลอดเลอด และสNนสดแคช NนของเนNอเย อเก ยวกนท รองรบอยใตเนNอเย อบผว แลวจง diffusion ผาน basal lamina Glandular epithelium ตอม (gland) เจรญเปล ยนแปลงมาจากเนNอเย อบผวซ งแทรกตวลงไปใตช NนเนNอเย อเก ยวพนแลวสราง basal lamina ลอมรอบตวตอม ตอม 2 ชนด 1 exocrine gland 2 endocrine gland Exocrine gland (ตอมมทอ) แบงตามชนดของตอมโดยอาศยจานวนเซลลท ประกอบเปนตอม แบงเปน 2 ชนด 1. Unicellular gland 2. Multicellular gland
2.1 Simple gland 2.1.1 Simple tubular เชน crypt of Lieberkuhn 2.1.2 Simple coiled tubular เชน sweat gland
2.1.3 Simple branched tubular เชน pyloric gland ใน stomach 2.1.4 Simple acinar เชน ตอมใน penile urethra 2.1.5 Simple branched acinar เชน sebaceous gland
2.2 Compound gland 2.2.1 compound tubular เชน Brunner’s gland ในลาไสสวน duodenum 2.2.2 compound acinar 2.2.3 compound tubuloacinar เชน ตอมนNาลาย
แบงชนดของตอมตามลกษณะของสารท ตอมสรางขNนม 3 ชนด 1. mucous gland สราง mucous เหนยวขนเปน glycoprotein เชน sublingual gland 2. merocrine gland cell ของตอมสรางสารแลวปลอยออกโดย exocytosis 3. Apocine gland
Endocrine gland (ตอมไรทอ) ตอมนNสรางสารคดหล งแลวถกสงผานไปตามหลอดเลอดไปยง target organ โดยส งท endocrine gland สรางขNน เรยกวา Hormone Paracrin gland : cell ตอมสรางสารคดหล งออกมา แลวไมไดสงไปยงหลอดเลอดแตออกฤทธ xท cell ขางเคยงภายในเนNอเย อบผวเดยวกน โดยแพรผาน extracellular space แตถาออกฤทธ xท ตวมนเองเรยกวา autocrine gland
Signal transduction
Signal transduction คอการท ม extracellular signaling molecule หรอ ligand มาจบกบ receptor ท
เย อหมเซลลแลวเหน ยวนาใหเกดการเปล ยนแปลงภายในเซลลเพ อตอบสนองตอสญญาณท มากระตน เชน การ
แสดงออกของ gene เปนตน ตวอยางของ signaling molecule ท สาคญไดแก neurotransmitter , hormone , growth
factor , cytokines , chemokines เปนตน โดยภาพรวมแลว signal transduction มบทบาทตอการส อสารระหวางเซลล
การตอบสนองตอส งเรา และการรกษาสมดลของรางกาย
การออกฤทธ xผาน cell surface receptor มตวรบอยท Nงหมด 4 แบบ คอ
1. G protein-coupled receptor 2. receptor regulating ion channels
3. receptor containing tyrosine kinase 4. receptor associated with tyrosine kinase
1. G protein-coupled receptor
G protein เปนเอนไซมมหลายชนดแตละชนดมท Nงหมด 3 subunit ไดแก แอลฟา เบตา และ แกมมา เฉพาะ
แอลฟา ซ งเปนตาแหนงท จบกบreceptorเทาน Nนท ตางกน G protein มบทบาทอยางนอยใน 3 กลไก ไดแก การออก
ฤทธ xผาน cAMP calcium-calmodulin และ phospholipid product
ในระยะพก G protein ไมมฤทธ xเพราะ แอลฟา เบตา แกมมา เกาะตดกนเปนกอนโดยม GDP ตดอยท แอลฟา
ดวย เม อม ligand มากระตนทาให receptor เปล ยนแปลงรปราง แอลฟา ปลอยGDP แลวจบกบ GTP แทน ซ งการท
แอลฟาจบกบGTPทาให G protein จบกบ receptor ไดแยลงแตจบกบ effector protein (โปรตนท ผวดานในของเย อหม
เซลล) ไดดข Nน แอลฟา เบตา แกมมา แยกจากกนไปจบการ effector protein ของใครของมนท ดานในของเย อหมเซลล
ภายในโมเลกลของ G protein มเอนไซม GTPase ซ งจะสลาย GTP ภายใน 15 วนาท ทาใหความสามารถในการจบ
กนระหวาง G protein กบ effector protein ลดลง วงจรการกระตนนNจงสNนสดไป ***G protein มท Nงชนดกระตน และ
ยบย Nงนะ ^ ^
Second messenger
คอสารส อสญญาณตวท สองซ งเกดท เย อหมเซลล มหลายชนดไดแก cAMP cGMP DAG IP3และแคลเซยม
-cAMP : การจบกนของ G protein กบ effector protein ไดแก adenylate cyclase เรงใหเกดการสราง cAMP จาก
ATP โดยอาศย Mg2+ ซ ง cAMP มหนาท เรงการทางานของเอนไซมภายในเซลล เชน protein kinase A ซ งทาหนาท
เตมหมฟอสเฟต(phosphorylation)ใหกบโปรตนหรอเอนไซมตวอ นมผลใหโปรตนตวน Nน ๆ ทางานเพ มมากขNนหรอ
ลดลง และการกระตนจะสNนสดลงเม อ GTP ท แอลฟาถกดงเอาหมฟอสเฟตออกไปโดย phosphorylase enzyme
กลบมาเปน GDP พรอมกบท phosphodiesterase สลาย cAMP แลว แกมมา และเบตา กลบมารวมกบแอลฟา เปน G
protein ท ไมมฤทธ xเหมอนตอนเร มตน
-cGMP : เกดการกระตนหรอยบย Nงท guanylate cyclase ในลกษณะเดยวกนกบการกระตน adenylate cyclase เกด
การสราง cGMP ไปกระตน protein kinase เกด phosphorylation ของโปรตนอ นๆ เกดการตอบสนองตอการกระตน
cGMP มกทาใหเกดการตอบสนองในทางตรงกนขามกบ cAMP และพบไดนอยกวา
-DAG และ IP3 : เม อกระตนผาน Gq(G protein ท เม อถกกระตนจะไปกระตนการทางานของ phospholipase c) จะ
เพ มการทางานของ effector protein ซ งไดแก phospholipase c ใหทาการสลาย phospholipid ของเย อหมเซลล ไดแก
phosphoinositol diphosphate (PIP2)ได second messenger สองชนดคอ inositol triphosphate(IP3) และ
diacylglycerol(DAG)มผลใหเกดการเปดชองไอออนท พบบอยท สดคอชองแคลเซยม
2. receptor regulating ion channels
เม อ ligand มาจบกบ receptor จะทาใหเกดการเปดชองไอออน ท พบบอยสดคอชองแคลเซยม ขณะพก
แคลเซยมในไซโทซอลจะต า เพราะถกขบออกนอกเซลลและถกเกบไวใน ER โดยกระบวนการ active transport
ตลอดเวลา เม อเซลลถกกระตนเกดสญญาณกระตนผาน G protein ระดบแคลเซยมในไซโทซอลจะเพ มขNน โดยกลไก
หลก 2 กลไกคอ เม อ ligand จบกบ receptor ชองแคลเซยมจะเปดทาใหแคลเซยมจากนอกเซลลไหลเขาเซลลอยาง
รวดเรว และเม อ ligand จบกบ receptor จะทาใหเกดการสราง DAG และ IP3 ซ ง IP3 มผลกระตน ERและ
mitochondria ใหปลอยแคลเซยมออกมาสไซโทซอล ซ งแคลเซยมนNจะทาหนาท เปน second messenger ทาใหเกด
การตอบสนองของเซลล สวน DAG จะทางานรวมกบแคลเซยมทาใหเกดการ translocate ของ protein kinase c ไปท
เย อหมเซลล และกระตนเอนไซมใหไป phosphorylate โปรตนอ นภายในเซลลใหทางานมากขNนหรอนอยลง
ผลของแคลเซยมมหลายประการจะเกดหลงจากเกดการจบกนของแคลเซยมกบ calcium-binding protein ชนดท สาคญ
ท สดคอ calmodulin ซ ง calcium-calmodulin complex นNมความสามารถในการจบกบโปรตนชนดอ น ๆ ไดด มผลให
โปรตนโดยเฉพาะท เปนเอนไซมเชน protein kinase c ถกกระตนและถกยบย Nงได
3. receptor containing tyrosine kinase
ม tyrosine kinase เปนองคประกอบของ receptor ซ งจะอยทางดานในเซลลเม อมการกระตนทาให
tyrosine kinase เกดการเตมหมฟอสเฟตใหแกกนและกยภายในตวรบเดยวกน(autophosphorylation) นอกจากนNยงไป
ดงเอาโปรตนอ น ๆ ภายในเซลลมาphosphorylate ดวยทาใหโปรตนน Nน ๆ ทางานมากขNนหรอนอยลง
4. receptor associated with tyrosine kinase
เม อ receptor ท ผวเย อหมเซลลถกกระตนจะมผลเปล ยนแปลงโปรตนในไซโทพลาสมซ งจะม tyrosine
kinase รวมอยดวย เชน GH หน งโมเลกลจบกบตวรบสองโมเลกลท อยชดกน(dimerization) จะเหน ยวนาใหสวนของ
ตวรบท อยดานในเซลลจบกบโปรตนของเซลลท ม tyrosine kinase รวมอยดวย ท เรยกวา Janus kiinase(JAK)ทาให
เกด autophosphorylation ภายในโมเลกลของ JAK เพ มฤทธ xของ JAK ขNนเร อย ๆ จนเกดการ phosphorylate ของ
receptor และโปรตนท อยใกลเคยงอนไดแก signal transducer และ activator of transcription(STAT) จากน Nน
phosphorylated STAT จะเขามาชดกนและไปจบกบสาย DNA ตรงตาแหนง hormone response element ถอดรหส
ได mRNA และแปลรหสเปนโปรตนตอไป
Cell injury, Cell death, and Adaptations
การบาดเจบของเซลล การตายของเซลล และการปรบตวของเซลล
___________________________________________________________________________
การตอบสนองตอภาวะเครยด (stress) และตวกระตนอนเปนอนตรายตอเซลล (noxious stimuli)
เซลล (cells) เปนหนวยท เลกท สดของส งมชวตท ตองมการรกษาสมดล หรอ homeostasis เพ อใหเซลลสามารถอยรอดจากการเปล ยนแปลงท เกดขNนภายในเซลลเอง (intracellular milieu) หรอตวกระตนจากภายนอก (extracellular milieu) เม อเกดการเปล ยนแปลงทางสรระวทยา (physiologic stress) หรอ มตวกระตนท ทาใหเกดพยาธสภาพ (pathologic stimuli) เซลลจะมการปรบตว (adaptation) เพ อรกษาสมดลใหคงอยตอไป
การปรบตวของเซลล (cellular adaptations) มไดหลายรปแบบ คอ hypertrophy, hyperplasia, atrophy, และ metaplasia แตเม อไหรกตามท ตวกระตนมมากเกนไปหรอเซลลไมสามารถทนทานตอการเปล ยนแปลงไดจะกอใหเกดการบาดเจบของเซลล (cell injury) ตามมา ถาการบาดเจบของเซลลน Nนสามารถแกไขได เซลลกจะกลบสภาวะปกต (reversible cell injury) แตในทางตรงกนขามถาเซลลไมสามารถกาจดตวกระตนหรอเซลลไมสามรถกลบมาสภาวะปกตได (irreversible cell injury) กจะเกดการตายของเซลล (cell death) ตามมา
การตายของเซลล (cell death) เปนจดเร มตนของการเกดโรคหลายชนด สามารถเกดไดจากหลายสาเหต เชน ภาวะขาดเลอด (ischemia), การตดเชNอ (infection), สารพษ (toxins), และ ปฏกรยาจากภมคมกน (immune reaction) แตในขณะเดยวกนการตายของเซลลกเปนส งท ตองเกดขNนเชนในการเจรญและพฒนาของตวออน การสรางอวยวะ และยงเปนสวนหน งของการรกษา homeostasis ดวย
ภาพแสดงการตอบสนองของเซลลเพ�อใหอยในภาวะสมดล (homeostasis) เม�อม stress หรอ injury เม�อเซลลน 1นไมสามรถทนทานตอตวกระตนหรอการบาดเจบ และไมสามรถกาจดส�งกระตนออกไปไดจะเกดการตายของเซลล ซ�งมได 2 แบบคอ necrosis และ apoptosis
ความสมพนธระหวางภาวะปกต, การปรบตวของเซลล, reversible และ irreversible injury สามารถยกตวอยางไดจากการตอบสนองของหวใจ เม อกลามเนNอหวใจตองทางานมากขNนและเปนเวลานาน เชนในผปวยความดนเลอดสง หรอ ผปวยลNนหวใจตบ (stenotic valve) เซลลกลามเนNอหวใจจะปรบตวโดยการม hypertrophy คอ การเพ มขนาดของเซลลและทาใหผนงหวใจหนาตวขNนดวย การปรบตวนNเปนการเพ มการทางานเพ อใหเพยงพอตอความตองการของรางกาย ถาหากหวใจตองทางานหนกไปเร อยๆ หรอกลามเนNอหวใจขาดเลอดเน องจากมเลอดไปเลNยงนอยลง (ischemia) จากการอดตนของ coronary artery จะทาใหเซลลกลามเนNอหวใจเกดการบาดเจบ ถาหากการบาดเจบมความรนแรงนอย เซลลกลามเนNอหวใจกจะกลบมาทางานไดปกต (reversible) แตถาเกดการอดตนอยางสมบรณของหลอดเลอดทาใหเกดการขาดเลอด (infarction) เซลลกลามเนNอหวใจกจะกลบมาเปนปกตไมได (irreversible)
ขอสงเกตคอภาวะเครยด (stress) และการบาดเจบ (injury) ไมไดสงผลกระทบแค morphology แตยงสงผลตอการทางานของเซลลและเนNอเย อดวย ดงน Nนใน reversible injury เซลลสามารถกลบมาเปนปกตได แตอยางไรกตาม
ภาพแสดงความสมพนธระหวางภาวะปกต, การปรบตวของเซลล, การบาดเจบของเซลล และการตายของเซลลกลามเน1อหวใจ สงเกตทางซายเม�อกลามเน1อหวใจตองทางานหนกข1น เซลลจะมการปรบตวเพ�อเพ�มการทางานโดยมขนาดใหญข1น (hypertrophy) ทาใหผนงหวใจหนาตวข1น ทางขวาแสดงถงการบาดเจบของเซลล ในภาวะ reversible injury เชน ischemia จะมการตอบสนองคอการม fatty change หรอแคมการบวมของเซลล โดยการปล�ยนแปลงน1ไมไดสงผลกระทบตอการทางานของหวใจและอาจจะสงเกตไมไดจากกลองจลทรรศน แตเม�อไหรกตามท�ม irreversible injury เชน ischemic coagulative necrosis สงเกตจากกลามเน1อหวใจรปลางขาว บรเวณท�มสขาวออกเหลองคอท�ท�มการตายของเซลลในผปวย myocardial infarction จะมอาการตางๆตามมาจากการเสยหนาท�การทางานของกลามเน1อหวใจ
เซลลเหลาน Nนจะเสยการทางานไปช วคราว ในกรณของกลามเนNอหวใจกอาจจะทาใหผปวยเสยชวตไดเชนกน ดงน NนจะเหนไดวาความรนแรงของการบาดเจบไมไดขNนกบประเภทของการบาดเจบเทาน Nน แตยงขNนกบเซลล, metabolism ของเซลล, blood supply และ nutritional status ดวย
การปรบตวของเซลลตอภาวะเครยด (cellular adaptations to stress)
การปรบตวของเซลลเปนการเปล ยนแปลงท สามารถทาใหเซลลกลบมาเปนปกตได (reversible) ท Nงในดานจานวน, ขนาด, phenotype, metabolic activity และการทางาน เพ อตอบสนองตอการเปล ยนแปลงของส งแวดลอม
Physiologic adaptation เปนการปรบตวตอตวกระตนท เปนปกตภายในรางกาย เชน ฮอรโมน หรอสารเคมตางๆภายในรางกาย เชน การขยายขนาดของมดลกและเตานมระหวางต Nงครรภ สวน Pathologic adaptation เปนการตอบสนองท เซลลมการเปล ยนแปลงเพ อหลกเล ยงการบาดเจบ ซ งมดวยกนหลายแบบ ดงนN
Hypertrophy
Hypertrophy คอการเพ มขนาดของเซลลโดยไมมการเพ มจานวนและสงผลใหอวยวะมขนาดใหญขNนดวย (ตางจาก hyperplasia คอ hyperplasia มการเพ มจานวนของเซลล) hypertrophy นNเปนไดท Nง physiologic และ pathologic adaptation
อยางไรกตาม Hypertrophy และ hyperplasia สามารถเกดไดพรอมๆกน ทาใหอวยวะน NนมขนาดใหญขNนมาก เชน การท มดลกขยายขนาดอนเปนผลเน องมาจากการกระตนของฮอรโมน estrogen ทาใหกลามเนNอผนงมดลกมท Nง hypertrophy และ hyperplasia ซ งตางจากกลามเนNอลายและกลามเนNอหวใจท มไดแต hypertrophy เพราะไมสามารถแบงตวเพ มจานวนไดอก
ภาพแสดง physiologic hypertrophy ของมดลกขณะต 1งครรภ A: มดลกปกต (ขวา) และมดลกท�ขนาดใหญข1น (ซาย) B: กลามเน1อเรยบของผนงมดลกปกตจะมขนาดเลกและเปน spindle shape C: เซลลกลามเน1อเรยบท�มการขยายขนาดข1น
Hyperplasia
Hyperplasia คอการเพ มจานวนของเซลล ซ งจะพบไดเฉพาะเซลลท สามารถเพ มจานวนไดเทาน Nน hyperplasia สามารถเปนไดท Nง physiologic และ pathologic adaptation
Physiologic hyperplasia แบงออกเปน 2 แบบคอ
1.Hormonal hyperplasia เชน การเพ มจานงนของตอมนNานมขณะต Nงครรภ
2.Compensatory hyperplasia เชน การตดตบออกบางสวน แลวหลงจากน Nนจะมการแบงเซลลเพ มจานวนเพ อทดแทนสวนท ถกตดออดไป เกดจากการท ตบท เหลออยมการหล ง growth factor เพ อกระตนใหเกดการแบงตว
Pathologic hyperplasia เกดจากการท ฮอรโมนหรอ growth factor กระตนเนNอเย อน Nนมากเกนไป เชน ภายหลงจากการมประจาเดอนจะมการกระตนผนงมดลกโดยฮอรโมน progesterone ถามการรบกวนสมดลระหวางระดบของ estrogen และ progesterone จาทาใหเกดการหนาตวของผนงมดลกได (endometrial hyperplasia) ซ งเปนสาเหตสาคญของเลอกออกผดปกตทางชองคลอด (abnormal vaginal bleeding)
การเกด hyperplasia เปนกระบวนการหน งในการซอมแซม (healing) เนNอเย อท ถกทาลาย โดยจะมการหล ง growth factor จากเมดเลอดขาว ทาใหมการเพ มจานวนของ extra cellular matrix นอกจากนNการเกด hyperplasia ยงเกดจากการตดเชNอไวรสบางชนด เชน pappilomaviruses ซ งทาใหเกดโรคหดหงอนไก และเปนสาเหตหน งของการเกดมะเรงปากมดลก
Atrophy
Atrophy คอการท เซลลมขนาดเลกลงเน องจากการมองคประกอบภายในเซลลลดลง และอาจทาใหอวยวะมขนาดเลกลง เซลลเหลาน Nนจะมการทางานลดลงแตไมมการตายของเซลล
สาเหตของการเกด atrophy เชน การทางานลดลง เชนในผปวยท ไมมการทางานของกลามเนNอ ทาใหกลามเนNอฝอลบลง, เสนประสาทถกตดขาด (loss of innervation), การขาดเลอดไปเลNยง (diminished blood supply), ภาวะขาดสารอาหาร, ขาดการกระตนโดยฮอรโมน และการชรา (senile atrophy)
Atrophy เปนไดท Nง physiologic เชน การขาดฮอรโมนในผปวยวยหมดประจาเดอน และ pathologic เชน ผปวยท สญเสยเสนประสาท (denervation)
Atrophy เกดจากการลดการสรางโปรตนจากการลดลงของ metabolic activityหรอ เพ มการทาลายโปรตนโดย ubiquitin-proteosome pathway ซ งทาใหม proteolysis เปนอยางมาก ภาวะนNพบไดใน catabolic condition เชน cancer cachexia นอกจากนN atrophy ยงพบไดในการเพ มขNนของ autophagy ดวย
ภาพแสดง A: สมองปกต และ B: สมองท�ม atrophy ในผปวยอาย 82 ปท�เปน atherosclerosis สาเหตของ atrophy ในสมองคอ อาจเกดจากอายท�เพ�มมากข1นหรอขาดเลอดไปเล1ยงสมอง สงเกตวาจะเหนรอง sulcus ไดชดเจนมากข1นเม�อเทยบกบสมองปกต
Metaplasia
Metaplasia เปน reversible change ท เกดจากการท ม adult cell type (epithelial หรอ mesenchymal) ไปแทนท adult cell type หน ง การปรบตวแบบนNเปนการเพ มความไวของเซลลท จะสามารถอยรอดไดในสภาวะแวดลอมท เปล ยนไป เกดจากการม genetic reprogramming ของ stem cells
ตวอยางของ metaplasia คอ epithelial metaplasia เชนท พบไดในผท สบบหร เปนประจา โดยจะพบวาเนNอเย อบรเวณหลอดลมจากปกตเปน ciliated columnar epithelium ถกแทนท ดวย stratified squamous epithelial cells ซ งการเปล ยนแปลงนNจะเปนประโยชนตอการเสยดสเน องจากการไอ แตจะสญเสยการปกปองจากการหล งเมอกจาก ciliated columnar cells
Metaplasia นNเหมอนดาบสองคม ถาหากมการเปล ยนแปลงของเซลลเปนเวลานานเกนไป ในท สดอาจจะกลายเปนมะเรงได
ภาพแสดงการเปล�ยนแปลงจาก normal columnar epithelium (ซาย) ไปเปน stratified squamous epithelium (ขวา) ซ�งจะเรยกวา squamous metaplasia
สรป cellular adaptations to stress
Types of adaptation outcome Causes
Hypertrophy increased cell and organ size often in response to increased workload; induced by mechanical stress and by growth factors; occurs in tissues incapable of cell division
Hyperplasia increased cell numbers in response to hormones and other growth factors; occurs in tissues whose cells are able to divide
Atrophy decreased cell and organ size as a result of decreased nutrient supply or disuse; associated with decreased synthesis and increased proteolytic breakdown of cellular organelles
Metaplasia change in phenotype of differentiated cells
often a response to chronic irritation that makes cells better able to withstand the stress; usually induced by altered differentiation pathway of tissue stem cells; may result in reduced functions or increased propensity for malignant transformation
Overview of cell injury and cell death
เม อเซลลมภาวะเครยด (stress) อยางตอเน องและรนแรงจนไมสามารถปรบตวได หรอมความผดปกตภายในเซลลเอง จะทาใหเกดการบาดเจบของเซลล (cell injury) ตวกระตนใหเกดการบาดเจบของเซลล (injurious stimuli) ชนดท แตกตางกน จะทาใหเกดความผดปกตของ metabolic pathway หรอ organelles ท แตกตางกนหรอเหมอนกนกได การบาดเจบของเซลลนNสามารถยอนกลบมาเปนเซลลปกตได (reversible) หรออาจทาใหเกดการตายของเซลล (cell death) กได
การตายของเซลล (cell death) แบงออกเปน 2 ชนดคอ necrosis และ apoptosis ซ งการตายท Nง 2 แบบมความแตกตางกนท Nงทางดาน morphology, mechanism, physiology และบทบาทในการกอใหเกดโรค
ขอแตกตางระหวาง necrosis และ apoptosis
Feature Necrosis Apoptosis
Cell size (ขนาดของเซลล) เซลลบวม (swelling) เซลลเห ยว (shrinkage)
Nucleus (นวเคลยส) Pyknosis → karyorrhexis → karyolysis
Fragmentation into nucleosome-size fragments
Plasma membrane (เย อหมเซลล)
แตกสลาย (disrupt) ไมแตกสลาย (intact) แตมการเปล ยนแปลงทางโครงสรางโดยเฉพาะช Nนไขมน
Cellular content (องคประกอบภายในเซลล)
เกดการสลายโดยเอนไซมและมการร วออกมานอกเซลล
ไมมการร วออกมาจากเซลล แตจะถกบรรจลงใน apoptotic body
Adjacent inflammation (การอกเสบรอบๆ)
เกดไดบอยๆ ไมม
Physiology or pathologic role (บทบาททางสรรวทยา หรอ พยาธวทยา)
สวนมากมความสาคญทางพยาธวทยา ซ งเปนผลมาจาก irreversible cell injury
สวนมากมความสาคญทางสรรวทยา โดยเปนการกาจดเซลลแปลกปลอม บางคร Nงมความสาคญทางพยาธวทยา โดยเฉพาะเม อเกดการทาลาย DNA
ภาพแสดงความแตกตางของ cellular features ของ necrosis (ซาย) และ apoptosis (ขวา) สงเกต necrosis จะมการบวม (cell swelling) และหลงจากน 1นจะมการการสลายของเซลลโดยเอนไซมภายในเซลล ทาใหองคประกอบภายในเซลลร �วออกมา สวน apoptosis จะมการเห�ยวของเซลล และมการสลายตวของเซลลออกเปน apoptotic body หลงจากน 1นจะมเซลล phagocyte มาเกบกนเศษซากของเซลล
Causes of cell injury
สาเหตของการบาดเจบของเซลล สามารถแบงออกเปนกลมๆ ไดดงนN
1.การขาดออกซเจน (oxygen deprivation)
Hypoxia หรอ ภาวะพรองออกซเจนจะรบกวนการเกด aerobic oxidative respiration ซ งเปนสาเหตท สาคญมากของการบาดเจบของเซลลและการตายของเซลล hypoxia มความแตกตางจาก ischemia คอ ischemia เปนภาวะขาดเลอดของเนNอเย อ อาจเกดจากความบกพรองของ arterial blood flow หรอ ความบกพรองของ venous drainage อยางไรกตาม ischemia เปนสาเหตท พบไดบอยท สดของ hypoxia
นอกจาก ischemia แลว สาเหตของ hypoxia อาจเกดไดจากการท มออกซเจนไมเพยงพอในเลอด เชน ในผปวยโรคปอดบวม (pneumonia) หรอ การขนสงออกซเจนของเมดเลอดแดงมไดอยางจากด เชน ในผปวยโลหตจาง (anemia) หรอ CO poisoning
2.สารเคม (chemical agents)
มสารเคมเปนจานวนมากท กอใหเกดการบาดเจบของเซลล แมกระท งกลโคสหรอเกลอถามความเขมขนมากเกนไปกอาจทาใหเกด hypertonic environment และเกดการบาดเจบหรอการตายของเซลลได
3.เชbอกอโรค (infectious agents)
เชNอกอโรคทกชนด ไมวาจะมขนาดใหญเชนพยาธบางชนด หรอ ขนาดเลกมากเชนไวรส กลวนแลวแตกอใหเกดการบาดเจบของเซลลได
4.ปฏกรยาตอบสนองของภมคมกน (immunologic reaction)
แมวาภมคมกนจะปกปองรางกายจากเชNอกอโรค แตกสามารถทาลายเนNอเย อของตนเองได เชนในผปวยท มภาวะมภมคมกนตอตนเอง (autoimmune disease) หรอ ผปวยโรคภมแพ (allergy)
5.ความผดปกตทางพนธกรรม (genetic defects)
ความผดปกตทางพนธกรรมกอใหเกดการบาดเจบของเซลลได เชนโรคท เอนไซมมความผดปกตมาแตกาเนด (inborn error metabolism) หรอมการสะสม DNA ท ผดปกต หรอ โปรตนท เสยสภาพ ปจจยเหลานNสามารถกอใหเกดการบาดเจบของเซลลได
6.ความไมสมดลของโภชนาการ (nutritional imbalances)
ภาวะ protein-calorie insufficiency, การขาดวตามนบางชนด, การมธาตเหลกสะสมมากเกดไป หรอแมกระท งการบรโภคอาหารท มากเกดไป กเปนการเพ มความเส ยงของการเกดโรคและเพ มอตราการเสยชวตไดในปจจบน
7.ปจจยทางกายภาพ (physical agents)
อบตเหต (trauma), อณหภมท ต าหรอสงมากๆ, รงส, ไฟฟา และการเปล ยนแปลงความดน ลวนกอใหเกดการบาดเจบของเซลลได
8.ความชรา (aging)
การแกของเซลล (cell senescence) ทาใหเซลลเสยความสามารถในการปรบตวและซอมแซม เม อมตวกระตนใหเกดการตายของเซลลกเกดการบาดเจบของเซลลไดงายขNน
Apoptosis
เปนรปแบบหน งของการตายของเซลลท ถกกาหนดไวแลว (programmed cell death) ของส งมชวตหลายเซลล ซ งเปนภาวะปกตท พบไดระหวางการเจรญของตวออน หรอเกดจากการท เซลลไมสามารถกาจดส งกระตนท ทาใหเซลลตายได การเกด apoptosis จะมลกษณะท จาเพาะและแตกตางจาก necrosis ซ งจะไดกลาวในรายละเอยดตอไป
Cause of apoptosis
Apoptosis เปนกระบวนการท เกดขNนไดตามปกต ท Nงชวง development และใน adulthood โดยจดประสงค
หลกเพ อกาจด 1. Unwanted cell 2. Aged cell 3. Harmfull cell แตการ Apoptosis กสามารถเปน pathologic
event ได ซ งมกพบเม อ cell ถก ทาลายจนไมสามารถท จะ repair ได
เราสามารถแบง apoptosis เปนสองหวขอใหญ
1.Apoptosis in Physiological situations
การตาย ดวยกระบวนการ apoptosis เปน normal phenomenon ซ งมขNนเพ อกาจด cells ท ไมตองการ และ
เพ อท จะใหจานวนของ cell ในแตละ tissue ใหจานวนคงท ตวอยาง
1.The programmed destruction of cells during embryogenesis รวมท Nง ในชวง Implantation,
organogenesis, development involution, metamorphosis
2. Involution of hormone-dependent tissues upon hormone withdrawal เชน การสลายตวของ
endometium ในชวงมประจาเดอน หรอ การฝอของตวนม หลงจากชวงใหนม หรอ prostatic atrophy หลงจาก
castration
3. Cell loss in proliferating cell populations เชน ในการพฒนาของ immature lymphocyte
4. Elimination of potentially harmful self-reactive lymphocytes
5. Death of host cells that have served their useful purpose เชน การตายของ PMN และ Lymphocyte
หลงจากกระบวนการ immune respose สNนสดลง
2.Apoptosis in Pathological situations
เปนการกาจด cell ท injuried และไมสามารถซอมแซมใหกลบมาเปนเหมอนเดมไดโดย ไม trigger host
immune ซ งการเกด apoptosis ดวยวธนNจะเกดขNนเพ อตอบสนองในบาง conditions ตวอยางเชน
1. DNA damage: ซ งการท DNA damage น Nนเกดไดจากหลายสาเหต เชน Radiation, cytotoxic
anticancer drugs, hypoxia หาก DNA damage น Nนไมสามารถท จะ repair รางกายจะตอบสนองโดยไป
trigger intrinsic mechanism ซ งจะไป induce ทาใหเกดกระบวนการ apoptosis
2. Accumulation of misfolded proteins: misfold ของ protein ท เกดจาก gene mutation หรออาจจะเกด
จาก extrinsic factor เชน การ damage โดย free radicals การท ม missfolded protein ใน ER เปน
จานวนมาก ทาใหเกด ER stress ซ งจะเปนตวกระตนใหเกด apoptosis ลกษณะการเกด apoptosis
แบบนNพบไดบอยในโรค degenerative disease ของ CNS
3. Cell death in certain infections โดยเฉพาะอยางย ง การตดไวรสบางชนด ซ งจะพบ มการตายของ
infected cell เปนจานวนมากอนเน องมาจาก กระบวนการ apoptosis ซ งนาจะถก induced by virus or
by host immune response
4. Pathologic atrophy in parenchymal organs after duct obstruction เชน ท พบใน pancreas , parotid
gland, kidney
Morphologic characteristic of apoptosis
Morphology ของ apoptosis จะเหนไดชดเจนท สดเม อสงเกตผานกลองจลทรรศนอเลกตรอน ซ งลกษณะ
ดงกลาวม ลกษณะดงตอไปนN
1.cell shrinkage: cell จะมขนาดเลกลง cytoplasm แนนขNน
2.chromatin condensation: เปนลกษณะท เปน characteristic ของกระบวนการ apoptosis ท สด โดย
chromatin จะมาอดแนนบรเวณขอบรอบนอกของนวเคลยส
3.formation of cytoplasmic blebs and apoptotic bodies apoptotic cell: ในชวงแรกๆ มนจะม bleb บนผว
ของเซลล หลงจากน Nนมนจะ form เปน โครงสรางท เราเรยกวา apoptotic bodies ซ งภายในน Nนจะประกอบไป
ดวย cytoplasm organelle และอาจจะพบ nuclear fragment ได
4.phagocytosis of apoptotic cells or cell bodies: เปนกระบวนการท apoptotic bodies ถกกาจดโดยการ
phagocyte และถกยอยสลายดวย lysosomal enzyme
Biochemical Features of apoptosis
การเปล ยนแปลงทางดวย biochemistry น Nนมกจะสอดคลองกบการเปล ยนแปลงของรปรางซ งเราสามารถแบง
การเปล ยนแปลงทาง biochemistry ออกไดเปน
1. activation of caspases เปนลกษณะท คอนขางจะ จาเพาะเจาะจงของ apoptosis โดยกระบวนการดงกลาวจะไปทา
ให cysteine proteases ท ช อวา Caspases ทางาน ท มาของคาวา Caspases คอ c มาจาก cysteine protease และ
คาวา aspase มาจากการท enzyme ชนดนNทางานคอนขางจะจาเพาะ โดนมนจะตด cysteine ท อยถดจาก aspartic
acid residues ปจจบน Caspases มมากกวา 10 ชนด แตเราสามารถแบงไดเปนสองกลมตามลาดบกอนหลงของการ
ถก activated คอ
1. initiator caspases ม caspases-8 caspases-9
2. executioner caspases ม caspases-3 caspases-6
ตามปกต caspases น Nนจะอยในรป inactive ซ งจะทางานไดเม อมการกระตนเกดขNน เม อมนทางานผลลพธท ไดคอ
apoptosis
2. DNA and protein breakdown apoptotic cell ภายในจะม DNA ท แตกเปนชNนๆ ขนาดประมาณ 50 ถง 300 kbps
ซ งเปนผลมาจากการทางานของ Ca2+และ Mg2+ dependent endonucleases ซ งจะตด DNA ตรงบรเวณ
nucleosomal subunits
3. menbrane alterations and recognition by phagocytosis การเปล ยนแปลงของ plasma membrane มจดประสงค
เพ อให phagocytes สามารถรบรได การเปล ยนแปลงนNเกดขNนโดยการเคล อนท ของ phospholipids ซ งสวนใหญมกจะ
เปน phosphatidylserine โดยจะเคล อนออกจะ plasma membrane สวนในออกมายงบรเวณผวcell สงผลให สามารถ
จบกบ receptor บนผวของ phagocytes ได
Mechanism of apoptosis
ม ท Nงหมด 2 pathway คอ intrinsic pathway กบ extrinsic pathway โดย เราสามารถแบง process ของ apoptosis
ไดเปน initiation phase และ execution phase
1. initiation phase of apoptosis สามารถแบงออกไดเปน 2 แบบตาม signal ท มากระตน คอ the intrinsic pathway
กบ the extrinsic pathway
1.1 the intrinsic(mitochondrial) pathway
Pathway นNเปนกลไกหลกของ apoptosis ใน cell สตวเลNยงลกดวยนม ซ งบทบาทของมนมท Nงใน physiological และ
pathological process จดเร มตนของ pathway นNเกดจากการท mitochondria ม permeability เพ มขNนสงผลให pro-
apoptotic molecules ออกมาใน cytoplasm การท mitochondrial protein จะถกปลดปลอยส cytoplasm ของ cell น Nน
ถกควบคมดวย Bcl proteins family ซ งเปนโปรตนหลกในการควบคม
apoptosis เราสามารถแบง Bcl proteins family ไดเปน 2 กลม คอ
☺ กลมท เปน anti–apoptotic proteins ไดแก Bcl-2 Bcl-x และ Mcl-1 ซ ง
ตามปกตโปรตนเหลานNจะอยใน cytoplasm และ mitochondrial membrane
ทาหนาท ควบคม permeability ของmitochondria และปองกนการร วออกมา
ของmitochondrial proteins ซ งจะนาไปสการเร มตนของ apoptosis
�กลมท เปน pro-apoptotic proteins ไดแก Bax Bak ซ งเปนโปรตนท จะไป
เพ ม permeability ใหกบ mitochondria สงผลให mitochondrial proteins ร ว
ออกมากระตนใหเกด apoptosis
กลไกการเกด The intrinsic pathway of apoptosis
1. ส)งกระตน เชน cell ขาด survival signals, DNA damage, misfolded proteins induced ER stress, จะไป
กระตนตวรบซ งประกอบดวย proteins ท เรยกวา Bim Bid Bad
2. ผลจากการกระตน ตวรบ ทาให Bax Bak ถก activated ผลกคอ ทาให mitochondrial proteins ร วออกมาใน
cytoplasm ตวท สาคญคอ cytochrome c
3. Cytochrome c ท ร วออกมาจะไปกระตน Apaf-1 ซ งตอมาจะไป form เปน hexamer complex ท แรกวา
apoptosome
4. Apoptosome จะไปเปล ยน pro-caspase-9 ใหเปน caspase-9 ซ งเปน ตวเร มตนท สาคญของ mitochondrial
pathway โดยมนจะไปกระตน protein caspase ตวอ น เชน caspase –3,-6,-7 ตามลาดบ ในขณะเดยวกน มน
กจะมการ express ของgene ท ควบคมการสราง protein อ น ตวท สาคญไดแก protein ท เราเรยกวา
SMAC/DIABLO ซ งจะทาหนาท ยบย Nงการทางานของ IAP(ซ งมนคอโปรตนท ทาหนาท ยบย Nงการเกด apoptosis)
1.2 the extrinsic (death receptor initiated) pathway of apoptosis
Pathway นNเร aมตนจากการท a death receptor ถกกระตน ซ ง death receptor น Nนอยในกลมของ TNF receptor type 1
และ มความสมพนธกบ protein ท เรยกวา Fas(CD95)
กลไกการเกด the extrinsic pathway
1. FasL(Fas ligand) ซ งโดยเราจะพบวามนจะ express บน T cell
ซ งมนจบกบ self antigen ( หนาท ของFasL คอกาจด self
reactive lymphocytes ) และพบใน T lymphocyte(ท ทาหนาท
กาจด tumor และ virus infected cell) เม อ FasL จบกบ receptor
จะทาให มนไป activated FADD
2. FADD ท เกดขNนจะไปกระตน pro-caspase-8 ใหกลายเปน
caspase-8 ซ งมนจะไปกระตน caspase-3,-6,-7 ตอ ไป และจะ
ไปกระตนใหเกด apoptosis
2. The execution phase of apoptosis
Initiation phase ม 2 pathway ยอยแตสดทายกจะมาส final
phase เหมอนกนน Nนกคอ execution phase
สาหรบ mitochodrial pathway ตวเร มตนคอ caspase -9 และสาหรบ death receptor pathway ตวเร มตน
คอ caspase-8 และ caspase-10 ตวเร มตนท Nงสอง pathway น Nนจะไปกระตนให exectioner caspase ทางาน ซ ง
ประกอบดวย caspase -3 และ caspase -6 ซ ง caspase เหลานNจะไปทาลาย inhibitor ของ cytoplasmic DNase ซ ง
สงผลทาให DNase น Nนทางาน ซ งจะทาให DNA น NนถกยอยเปนชNนยอยๆ นอกจากนN caspase ยงไปยอย nuclear
matrix ซ งสงผลทาให nuclei น Nนแตกเปน fragment สวนการท membrane blebing น Nนกลไกการเกดยงไมแนชด
การกาจด cellท ตาย apoptotic cell จะม phosphatidylserine อยตรง outer menbrane ซ งสามารถจบกบ
receptor บนผวของ phagocyte ได
Necrosis
เม อไหรกตามท เกด cell injury และ tissue damage จนไมสามารถรกษา homeostasis ไวได เนNอเย อของเราจะเกด
การตาย หรอท เรยกวา necrosis ซ งหลงจากน Nนจะเกดกระบวนการ inflammation ตามมา หรอกอใหเกดโรคได โดย
Morphology ของการเกด necrosis หลกๆเปนผลมาจาก การเกด denaturation ของโปรตนและการถกยอยจากเอนไซม
เซลลท เกด necrosis จะไมสามารถรกษาสภาพของเย อหมเซลลไวได (membrane integrity) ทาให cell contents มนไหล
ออกมาจากเซลล และเอนไซมท มายอยเซลล มาจาก 2 แหลง คอ 1. ตวเซลลเอง 2. จากเมดเลอดขาว
กระบวนการเหลานNอาจตองใชเวลาหลายช วโมง ในการเกด แตไมไดแปลวาผปวยจะไมเสยชวต เชน ในกรณ
ของ myocardial infarction ผปวยจะเสยชวตอยางรวดเรว แตอาจไมพบการเปล ยนแปลงทาง histology เลยกได ส งท พบ
อาจจะมเพยงการอดตนของ coronary artery หรอ อาจจะมการเพ มขNนของ cardiac specific enzyme หลงจากเร มเกด
necrosis ไปภายใน 3 ช วโมงในกระแสเลอด ท NงนNเพราะ membrane integrity มนเสยไป
General histopathology of necrotic tissue
1. increased eosinophilia เพราะวาcytoplasmic RNA(สนNาเงน)มนลดลง แตมdenatured protein(สแดง)มากขNน
2. บางเซลลอาจใสขNน (glassy homogenous appearance) เพราะ glycogen granule ถกใชไป
3. เกด vacuolation (cytoplasm เปนชองๆ) เพราะวา organelles ถกยอย ทาใหเกดลกษณะ moth – eaten
4. เกด intercellular myelin figures เพราะวาเย อหมเซลลมนมากองๆกน = phospholipid precipitation จากน Nน มนอาจโดน
กนโดย macrophage หรอม calcification เกดขNนได
5. mitochondria บวมเพราะเสย membrane integrity และอาจเหนซากกอนโปรตนกไดในเซลล (debris)
Nuclear chages = non specific breakdown of DNA
1. Karyolysis คอโครมาตนมนถกยอยจาก endonuclease ภาพรวมนวเคลยสจะจางลง
2. Pyknosis (เจอไดใน apoptosis เชนกน) เกดจากการหดลงของนวเคลยสและโครมาตนจะจบกนเปนกอนๆ
3. Karyorrhexis คอโครมาตนมาแตกเปนทอนๆ จากน Nน 1 – 2 วน นวเคลยสจะหายไป
Pattern of Necrosis
1. Coagulative necrosis
รปรางเนNอเย อจะแขง firm คงรปไดระยะหน ง เพราะวา proteolytic enzyme ของเซลลมนกเกด denatured ไปกบ
โปรตนอ นๆดวย ดงน Nนอาจพบวาเซลลท ตายอาจไมสลายหายไปแตกไมมนวเคลยสอยแบบน Nนนานเปนสปดาหได แต
เม อเวลาผานไปเซลลท ตายกจะถกกนและถกยอยไปเองโดยพวก macrophage
สาเหต เชน เกดจาก infarction ของอวยวะตางๆ ยกเวน สมอง (สมองเกด infarction จะเปน coagulative necrosis)
2. Liquefactive necrosis
เกดจากเนNอเย อท ตายถกยอยโดยเอนไซมท มาจากเมดเลอดขาวจนเนNอเย อมนยย มกเกดจากการตดเชNอ
แบคทเรยหรอบางทกเชNอราบางอยาง ท ทาใหมการเรยกเมดเลอดขาวมามากๆ สดทายกเกดหนอง (pus) และถาหาก
สมองเกด hypoxic death จาก infarction มนจะเกดการตายแบบนN
3.Gangrenous necrosis (มกเรยกในทางคลนก)
เปน non – specific pattern ของการ necrosis แตมกใชกบการเกด necrosis ของ lower limb เวลาขาดเลอดและ
จรงๆมนกคอ coagulative necrosis เพราะสาเหตมาจาก infarction และถาหากมการตดเชNอแบคทเรยซNา (superimposed
bacterial infection) ลกษณะท เราเหนอาจกลายเปน liquefactive กได เพราะมการเรยกเมดเลอดขาวมามาก มนกปลอย
เอนไซมออกมายอยจนในท สดเปนหนอง จะเรยกวาเปน wet gangrene
4. Fat necrosis
เกดจากการท มเอนไซมของตบออน (lipase) มการร วออกมาสกระแสเลอด เชนในกรณของ acute pancreatitis แลวกไปยอยไขมนท peritoneum หรอ ท subcutaneous fat แลวทาใหเกด calcification ระหวางแคลเซยมและกรดไขมน
ท มาจากการยอย เรยก saponification ทาใหเหน chalky – white areas และมการอกเสบรอบๆ
5. Fibrinoid necrosis
เปนลกษณะพเศษท เกดจาก immune reaction ท มตอผนงหลอดเลอด (artery) คอม immune complex มาเกาะ
และม fibrin ท leak ออกมา ทาใหเหน bright pink and amorphous appearance ตวอยางโรคเชน พวก vasculitis
โดยท วไปถาหากมการตายเกดขNน มกจะม macrophage มากนใหหมดไป แตหากวารางกายเราไมสามารถ
กาจดได กจะมการเกด calcification ตามมาได เราจะเรยกวา Dystrophic calcification
Principles of pedigree analysis, Including inheritance patterns, occurrence and
recurrence risk
Review: Genetic disorders จาแนกไดเปน 3 กลม คอ
1. Single gene inheritance มความผดปกตในระดบจนหรออลลลเด ยว (mendelian) จงนยมนามาทา Pedigree
2. Multifactorial inheritance ความผดปกตท เกดขNนถกควบคมโดยหลายจน และปจจยแวดลอม
3. Chromosomal aberration ความผดปกตท เกดขNนอยในระดบโครโมโซม ซ งประกอบดวยจนจานวนมาก
ในข NนตนเราควรทราบหลกการทางคณตศาสตรเบNองตนเพ อประยกตใชใน pedigree analysis เสยกอน ลองศกษาจาก
กรณศกษาดงนN; สามภรรยาคหน งมาขอคาปรกษาแพทยเก ยวกบโอกาสเกดโรค PKU(AR, Phenylalanine
Hydroxylase enzyme defected) ในบตรของตน โดยท ท Nงคเปน Carrier(Aa) ของโรคนN
1. กฎการบวก กฎขอจะใชเม อเหตการณสองเหตการณไมเปนอสระตอกน (ตดโอกาสการเกด) เชน โอกาสท ลกของ
ท Nงสองไมเปนโรค(AA,Aa) ณ ท นN 1/4 จะเปน AA และ 2/4 จะเปน Aa ดงน Nนโอกาสท ไมเปนโรคคอ 1/4 + 2/4 = 3/4
2. กฎการคณ กฎขอนNจะใชเม อเหตการณสองเหตการณเปนอสระจากกน เชน โอกาสท ลกท Nงสองคนของเขาจะไม
เปนโรค จะเหนวาจะตองใชกฎการบวกในการคานวนโอกาสท ลกหน งคนจะไมเปนโรค และใชกฎการคณในการคดกรณ
มลกสองคน ซ งเปนเหตการณท แยกเปนอสระจากกน จะได (1/4+3/4)(1/4+3/4) = 1/16
3. กรณมเหตการณจานวนมากมาเก ยวของ เราอาจใช binomial expansion ในการแกปญหา
1) Autosomal Dominant Inheritance
โอกาสท จะมลกท เปนโรคคอ 50%
Note: เรามกไมคอยพบลกษณะ AA เพราะตองเกดจากบพการท เปนโรคท Nงสองคน และลกษณะ
dominant มกม severity มากกวา ---- พงระลกไวเสมอวา ถาโอกาสมลกเปนโรคคอ
ซ งเปนโรค มไดหมายความวาลกคนตอไปของเราจะปกต เน องจากเหตการณ
(ยงคงเส ยง 50% เชนเดม)
ตวอยางโรคท มการถายทอดแบบ Autosomal Dominant
1. Marfan syndrome เกดจาก mutation
ท ผดปกตไป ผปวยจงมาดวยตวสงผดปกต มแขนขายาว นNวยาวเรยว อาจมเลนสตาหลดเล อน และ
2. Familial Hypercholesterolemia มกเกดจาก
receptor deficiency (Hyperlipidemia type 2a)
50 ป ในขณะท กรณเปน Homozygote จะพบต Nงแตชวงท ยงเดก
3. Achondroplasia เกดจาก mutation ของ
4. Neurofibromatosis
4.1 NF type 1* เกดจาก mutation
Neurofibroma (lesion บน skin ท เก ยวของกบ
4.2 NF type 2 เกดจาก mutation
bilateral acoustic neuromas (CN VIII)
Autosomal Dominant มลกษณะสาคญดงนN
1. ทกรนจะมคนเปนโรคอยางนอย
แสดงออกแบบ vertical เดน
2. ถาบพการไมเปนโรค (aa) ลกกจะไมเปน
3. ไมมการแบงก Nนทางเพศท จะเปนโรค
4. ถาบพการคนใดคนหน งเปนโรค
เพราะตองเกดจากบพการท เปนโรคท Nงสองคน และลกษณะ homozygous
พงระลกไวเสมอวา ถาโอกาสมลกเปนโรคคอ 50% โดยท เรามลกอ
ซ งเปนโรค มไดหมายความวาลกคนตอไปของเราจะปกต เน องจากเหตการณการมลกแตละคร bงเปนอสระตอกน
Autosomal Dominant
mutation บน FBN1 gene บน chromosome คท 15 ทาใหมการแสดงออก
ตวสงผดปกต มแขนขายาว นNวยาวเรยว อาจมเลนสตาหลดเล อน และ aortic aneurysm
มกเกดจาก mutation บน LDLR gene บน chromosome คท 19
Hyperlipidemia type 2a) พบวาถาเปน Heterozygote จะพบ Atherosclerosis ในอายประมาณ
จะพบต Nงแตชวงท ยงเดก
ของ FGFR3 ทาใหม short stature ในกรณ Homozygote จะตายต Nงแต
mutation ของ Neurofibromin(TSG) บน chromosome คท 17 ผปวยจะม
ท เก ยวของกบ nerve), Café au lait spots, Lisch Nodules
mutation ของ Schwannomin(Merlin) บน chromosome คท 22 ผปวยจะมาดวย
มลกษณะสาคญดงนN
จะมคนเปนโรคอยางนอย 1 คน คอม
ลกกจะไมเปน
ไมมการแบงก Nนทางเพศท จะเปนโรค
ารคนใดคนหน งเปนโรค (Aa)
homozygous
โดยท เรามลกอยแลว 1 คน
การมลกแตละคร bงเปนอสระตอกน
ทาใหมการแสดงออก Fibrillin-1
aortic aneurysm
19 ทาใหม LDL
ในอายประมาณ
จะตายต Nงแตเดก
ผปวยจะม
ผปวยจะมาดวย
5. Huntington’s Chorea เกดจาก Trinucleotide repetition
มากกวา 40 repeat ซ งทาใหม 100% penetrance
(Chorea)
6. Autosomal Dominant Polycystic Kidney
Note: “MARFAN” (MAR= Marfan, F=Familial Hypercholesterolemia, A=Achon
Polydactyly, Bradydactyly, Herediatary spherocytosis, Herediatary elliptocytosis
2) Autosomal Recessive Inheritance
ผปวยท ไมเปนโรคจะมโอกาส
homozygous)
3. มกพบประวต consanguineous
Note: ลกษณะนNมกพบเปน carrier มากกวา
1. Inborn Error of Metabolism (IEMs)
1.1 Phenlyketonuria (PKU) mutation
1.2 Albinism (Tyrosinase negative)
1.3 Alkaptonuria เกดจาก mutatio
1.4 Maple Syrup Urine Disease
2. Thalassemia
Trinucleotide repetition ของ CAG บน HTT gene บน chromosome
penetrance (การแสดงอาการ) ทาใหผปวยจะมาดวยการเคล อนไหวผดปกต
Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease (ADPKD) พบในผใหญ เกดจาก mutation
MAR= Marfan, F=Familial Hypercholesterolemia, A=Achondroplasia, N=Neurofibromatosis)
, Herediatary spherocytosis, Herediatary elliptocytosis
Autosomal Recessive มลกษณะสาคญดงนN
1. ผปวยจะมพอและแมเปน Obligate Carrier โดยพ นองของ
ผปวยท ไมเปนโรคจะมโอกาส 2/3 เปน carrier
2.ถาบพการเปน carrier ท Nงค โอกาสท ลกจะปกตคอ 3/4 (2/4 carrier, 1/4
homozygous) และ 1/4 ท ลกจะเปนโรค
consanguineous, horizontal เดน
มากกวา แตในบางทท มความชกของ gene สง ทาใหอาจคลายเปน
mutation บน PAH gene บน Chromosome คท 12
Albinism (Tyrosinase negative) เกดจาก mutation บน TYR gene บน Chromosome
mutation บน HGD gene บน Chromosome คท 3
.4 Maple Syrup Urine Disease เกดจาก BCKDC deficiency
chromosome คท 4 ท
ปวยจะมาดวยการเคล อนไหวผดปกต
ของ PKD gene
droplasia, N=Neurofibromatosis),
โดยพ นองของ
3/4 (2/4 carrier, 1/4
คลายเปน domiant ได
Chromosome คท 11
3) X-linked Dominant Inheritance
X-linked Dominant มลกษณะสาคญดงนN
1. เม อดใน pedigree ท Nงหมด พบวาผหญงมโอกาสเปนโรค
มากกวาประมาณสอง เทา แตมกมอาการรนแรงนอยกวา
2. ผหญงท เปนโรคมกจะเปนพนธทาง เม อมลกกบชายปกต
ลกจะมโอกาสเปนโรค 1/2
3. ชายท เปนโรค เม อแตงงานกบหญงปกต ลกสาวทกคนจะ
เปนโรค (no male to male)
1. Vitamin D-resistance rickets (Hypophosphatemic rickets) ผปวยอาจมขาโกง รวมกบอาการของ rickets
2. Incontinentia Pigmenti ผปวยมาดวยมผ นแดงบนผวหนง พบแตในผหญงเทาน Nน เน องจากในผชายจะทาใหตาย
4. X-linked Recessive Inheritance
X-linked Recessive มลกษณะสาคญดงนN
1. ผชายมโอกาสเปนโรคมากกวาผหญง (สลบกบ XD)
2. No male to male transmission
3. มกพบผหญงท เปน carrier คอนขางมาก เน องจากม X ท ปกตจากพอ (แม
มกเปน carrier ขณะท ผหญงท เปนโรคจะมพอท เปนโรค และแมท เปนโรค หรอเปน carrier) โดยถาลกชายเปนโรค แม
ท ปกตจะเปน Obligate Carrier
Note: กรณผหญงท เปน carrier หากคานงถง Lyon’s hypothesis เซลลรางกายคร งหน งจะเปนเซลลปกต และอกคร ง
จะเปนเซลลท ม chromosome X ผดปกต ซ งจะแสดงอาการของโรคจะเร มแสดงเม อสดสวนของเซลลท ผดปกตม
มากกวา
1. Hemophilia A(VIII), B(IX) แต C(XI) เปน Autosome
2. Duchene Muscular Dystrophy มกเกดจาก mutation ของ Dystrophin gene ทาใหม Proximal-Muscle weakness
3. G6PD deficiency
4. Colour Blindness ท พบคอ red-green type
5. Y-linked Inheritance
กรณนNจะมการถายทอดแบบ Holandic ซ งกคอการถายทอดแบบ Obligate Male to Male Transmission
1. Hairy pinna
โดยปกตแลวโรคทางพนธกรรมมกจะมการแบงแยกชดเจนระหวางผเปนโรคและไมเปนโรคดวยองคประกอบ
ทาง gene ภายใตกรอบของ Mendel หากแตในบางคร Nงบางส งท “ควรจะเปน” กไมไดเปนอยางท คาดไว เน องจาก
ลกษณะความแปรผนดงตอไปนN
1. New Mutation โรคบางโรคเชน Osteogenesis Imperfecta type II มกทาใหตายคลอด จงทาใหผเปนโรคสญเสย
โอกาสในการสบพนธ ผปวยโรคนNจงเกดจากการกลายพนธเปนสวนใหญ
2. Incompletely penetrance สภาวะนNวเกน (Polydactyly) มการถายทอดแบบ autosomal dominant แตหากไดด
pedigree chart สวนหน งพบวาพอแมของผปวยไมไดมสภาวะนNดวย สาเหตหน งคอ new mutation แตอกสาเหตคอ
การไมแสดงออกของความผดปกตน Nน ซ งนยามดวย degree of penetrance เชน degree of penetrance = 72%
แปลวาผท เปนโรคนN 100 คน แสดงอาการออกมาเพยง 72 คน
3. Variable Expressivity โรค Fragile-X Syndrome เปนสาเหตสาคญท พบไดบอยของ MR และ LD ท ถายทอดได
ทางพนธกรรม โดยพบวา q arm จะยอมไมตดส เน องจากม Trinucleotide repetition ของ CGG มากกวาปกต ผปวย
นอกจากจะมาดวย MR และ LD แลวอาจม หนายาว หกาง คางยาว เทาแบน ซ งขNนกบจานวน repeat ซ งปจจย
แวดลอมจะผลอยางย งในการสงเสรมคณภาพชวตของผปวย
4. Delayed age of onset โรค Huntington’s chorea มกแสดงอาการเม ออาย 35 ป หรอ Polycystic kidney disease
จะแสดงอาการเม ออาย 30 ป ทาใหอาจเกดการเขาใจผดวาปลอดภยจากโรคนNแลว หรอ พอแมท เสยชวตกอน onset
ของโรค ทาให pedigree มลกษณะท ลกมความผดปกตแตพอแมไมมความผดปกตได (skipped generation)
5. Pleiotropy โรค Marfan syndrome (Autosomal Dominant) ซ งมการสราง fibrillin ผดปกต แตสามารถกอใหเกด
พยาธสภาพในหลายท เชน CNT, ตา, หวใจและหลอดเลอด เปนตน
6. Locus heterogeneity อาจเกดจาก gene
gene คนละตาแหนง แตใหความผดปกตแสดงออกมาเหมอนกน
Danlos Syndrome (กลมอาการท มความผดปกตของ
7. Sex-limited phenotype โรค Endometrial Carcinoma
8. Sex-Influence phenotype
recessive
แตเม อสงเกตดๆ จะพบวาหญงท หวลานในรนแรก จะใหบตรชายหวลานท Nงหมด
โดยจะพบความชก
บตรชายคนโต มาจากครอบครวอ น
นอกจากเร องความแปรผนท กลาวไปแลว ยงมการถายทอดพนธกรรมแบบอ นๆ ท อยนอกกรอบของ
1. Mitochondrial inheritance
เม อ sperm เขาไปผสมกบ egg มนจะใชเฉพาะสวน
piece จะไมถกถายทอดไปยงลก โดยลกจะไดรบ
เก ยวกบ ATP ผานทาง Oxidative Phosphorylation
EX: โรคท ทาใหเกด Myopathies, Encephalopathies
gene ตาแหนงเดยวกนแตมความผดปกตของ allele ไดหลายรปแบ
คนละตาแหนง แตใหความผดปกตแสดงออกมาเหมอนกน ท พบไดบอยคอ Hereditary Deafness
กลมอาการท มความผดปกตของ Collagen)
Endometrial Carcinoma แมจะปรากฏ gene นNในชายจะไมกอใหเกดพย
ลกษณะหวลานถายทอด แบบ autosomal dominant ในชาย และ
recessive ในหญง หากด pedigree ผวเผนแลวอาจคลาย Autosomal dominant
แตเม อสงเกตดๆ จะพบวาหญงท หวลานในรนแรก จะใหบตรชายหวลานท Nงหมด
โดยจะพบความชกในชายมากกวาหญง (สงเกตวา หญงในรนท สองท มาแตงงานกบ
บตรชายคนโต มาจากครอบครวอ น)
นอกจากเร องความแปรผนท กลาวไปแลว ยงมการถายทอดพนธกรรมแบบอ นๆ ท อยนอกกรอบของ Mendel
มนจะใชเฉพาะสวน head ในการผสมกบ egg ทาให mitochondria ท บรเวณ
จะไมถกถายทอดไปยงลก โดยลกจะไดรบ mitochondria จากแมเพยงผเดยว ซ งมนจะมบทบาทสาคญ
Oxidative Phosphorylation ซ งใชมากในเซลลกลามเนbอลาย และเซลลสมอง
Myopathies, Encephalopathies เชน LHON, MERRF, Kearn-Sayer syndrome
2. Genomic imprinting
Prader-Willi Syndrome
Syndrome ตางเปนโรคท เกดจาก
deletion ตาแหนง q11.2
chromosome คท 15 เหมอนกน แต
ไดหลายรปแบบ หรอ
Hereditary Deafness และ Ehlers-
กอใหเกดพยาธสภาพไ
ในชาย และ
Autosomal dominant
แตเม อสงเกตดๆ จะพบวาหญงท หวลานในรนแรก จะใหบตรชายหวลานท Nงหมด
สงเกตวา หญงในรนท สองท มาแตงงานกบ
Mendel ดงนN
ท บรเวณ mid-
ซ งมนจะมบทบาทสาคญ
สมอง
Sayer syndrome
Willi Syndrome และ Angelman
ตางเปนโรคท เกดจาก
q11.2 ของ
เหมอนกน แต
PWS, AS gene จะถก imprint ในแม และพอ ตามลาดบ กลาวโดยงายคอ หากมความผดปกตของ PWS gene ในแม
เม อแมสรางเซลลสบพนธ PWS gene ท ผดปกต จะถก methylation ทาใหลกท เกดไมแสดงอาการของ PWS แตจะ
ประพฤตตวคลาย carrier แทน กรณท ลกชายท ไดรบ PWS gene ท ผดปกตจากแม เม อเขาสรางเซลลสบพนธ PWS
gene ท ผดปกต จะไมถก methylation (เน องจากมนจะ imprint ในเพศหญง) ทาใหลกของเขาไมวาจะเปนหญงหรอ
ชายกมโอกาสเปน Prader-Willi Syndrome ไดท Nงน Nน
Note: Prader-Willi Syndrome = ปญญาออน กลามเนNอออนแรง อวน gonad ไมพฒนา มอเทาเลก
Angelman Syndrome = ปญญาออนรนแรงหวเราะเกง กลามเนNอออนแรง ไมมพฒนาการทางดานภาษา
3. Uniparental disomy
สวนหน งของผปวย PWS ตรวจไมพบ deletion ของ PWS gene แตกลบมอาการของ PWS เน องจากผปวยอาจไดรบ
normal PWS gene จากแมท Nงค (พบประมาณ 25% ของ PWS) ซ งแมจะเปน PWS gene ท ปกต แตกถก imprint ไว
ท Nงค ทาให gene สวนนNไมทางาน
4. Germline Mosaicism
ลกษณะท เปน Autosomal dominant และ Sex-linked dominant บางคร Nงอาจพบในพอแมท มลกษณะปกต แตมลกท
ผดปกตมากกวาสองคน นอกจากสาเหตจาก new mutation, penetrance, delay onset แลว อกหน งสาเหตอาจเกด
จากการท เซลลสบพนธม 2 germ line จงทาใหสามารถเกดลกษณะผดปกตในลกไดมากกวาสองคน (มากกวาท จะเปน
ความบงเอญ)
Population Genetics
Hardy-Weinberg law
กฎนNจะใชไดกตอเม อประชากรน Nนๆ มการผสมพนธแบบสม ไมมการกลายพนธ การคดเลอก การอพยพยาย
ถ นท อย โดยจะพบวา ความถ อลลล (allele frequency) บนตาแหนงเดยวกนของโครโมโซมรางกาย รวมท Nงความถ จโน
ไทป (genotype frequency) จะมคาคงท เสมอในประชากรทกรน
การคานวณหาความถ)อลลล
สมมตใหลกษณะท ควบคมดวย 2 allele
ลลท คกนมสญลกษณเปน B และมความถ อลลลเปน
จานวนอลลลท Nงหมด ดงน Nน p + q = 1
เน องจากประชากรตองผสมพนธกนแบบสม นาไปเขยน
จะพบวาประชากรท เกดมจโนไทปเปน
โดยมความถ ของจโนไทปเปน
ดงน N
ตวอยาง กลมเลอด MN จากการสมประชากรท Nงหมด
กลมเลอด M 596 คน, กลมเลอด N 434 คน
1.หาความถ ของอลลล M (p) = [2M + MN] / 2[M
= [2x596 +
= 0.54
2.หาความถ อลลล N (q) เพราะ p+q = 1 ดงน Nน
3.ความถ จโนไทปแบบตางๆ f(MM) = p2
f(MN) = 2pq = 1013/2043 =0.50
*** สาหรบกรณหมเลอด MN นNความถ ของจโนไทปและความถ ของฟโนไทป มคาเทากนเพราะไมมการขมกนของอลลล
(Codominant) ถามการขมกนของอลลลตองนาความถ จโนไทปแบบ
Heterozygous (2pq) จะได Phenotype ท มลกษณเดน สวน
Genotype ของ Homozygous recessive (q
ตวอยาง จากการสารวจเดกแรกเกดจานวน
ในประชากรนNมผเปนพาหะคดเปนความถ เทาใด
จากโจทย จะไดวา q2 = 4/10000 = 0.0004
2 allele ม allele หน งมสญลกษณเปน A และมความถ อลลลเทากบ
และมความถ อลลลเปน q เน องจากความถ ของอลลลคออตราสวนของอลลลน Nนๆตอ
1
เน องจากประชากรตองผสมพนธกนแบบสม นาไปเขยน Punnette square
จะพบวาประชากรท เกดมจโนไทปเปน AA AB BB ตามลาดบ
โดยมความถ ของจโนไทปเปน p2 , 2pq ,q2 ตามลาดบ
ดงน Nนจะไดผลรวมของความถ จโนไทปไดวา
p2 + 2pq + q2 = (p+q)2 = 1
จากการสมประชากรท Nงหมด 2043 คนเปนดงนN
คน, กลมเลอด MN 1013 คน
MN] / 2[M+N+MN]
+ 1013] / 2x[2043]
ดงน Nน q = 1-p = 1-0.54=0.46
2 = 596/2043 = 0.29 และ f(NN) = q2 = 434/2043 = 0.21
= 2pq = 1013/2043 =0.50
นNความถ ของจโนไทปและความถ ของฟโนไทป มคาเทากนเพราะไมมการขมกนของอลลล
ถามการขมกนของอลลลตองนาความถ จโนไทปแบบ Homozygous dominant (p2) ไปรวมกบ
ท มลกษณเดน สวนความถ Phenotype ของลกษณดอยจะมคาเทากบ ความถ
Homozygous recessive (q2)
จากการสารวจเดกแรกเกดจานวน 10000 คน พบวามเดกท เปนโรคท มการถายทอดแบบ AR
ในประชากรนNมผเปนพาหะคดเปนความถ เทาใด
= 4/10000 = 0.0004 ; q = = 0.02
และมความถ อลลลเทากบ p สวนอล
งอลลลคออตราสวนของอลลลน Nนๆตอ
Punnette square
ตามลาดบ
= 434/2043 = 0.21
นNความถ ของจโนไทปและความถ ของฟโนไทป มคาเทากนเพราะไมมการขมกนของอลลล
ไปรวมกบ
ของลกษณดอยจะมคาเทากบ ความถ
AR จานวน 4 คน
เน องจาก p+q = 1 จะไดวา p = 1-q = 1-0.02 = 0.98
เพราะผปวยท เปนพาหะจะมจโนไทปเปนแบบ Heterozygous จงมความถ เปน 2pq= 2(0.98) x (0.02) =0.0392
Conclusion: ความถ ของจโนไทปคอ p2+2pq+q2 = 1, และความถ อลลลคอ p+q = 1,
ความถ ของ Homozygous Dominant = p2,
Heterozygous = 2pq (2pq มคานอยกวาหรอเทากบ 0.5; สามารถพสจนไดโดยการใชอสมการ AM-GM-
HM),
Homozygous recessive = q2
ปจจยท)มผลตอการเปล)ยนแปลงความถ)อลลล
1. Mating เพราะ จะทาใหไมเปนการผสมพนธแบบสม
2. Mutation
3. Migration
4. Selection (ส งแวดลอมเปนตวกาหนดวาลกษณะแบบใดเหมาะกบสภาพแวดลอมใด)
จะเหนวาผปวยท เปนโรคเก ยวกบเมดเลอดแดงเชน Sickle-cell anemia, G6PD, Thalasemia น Nนจะตด Plasmodium
falciparum ไดยาก เน องจากการม mutation ซ งกอใหเกดความไดเปรยบในการดารงชพในถ นฐานน Nนๆ (selection)
Polygenic and multifactorial inheritance
Polygenic inheritance หมายถงลกษณะใดๆท ถกควบคมดวยยนหลายยนท อยหลายตาแหนง
Multifactorial inheritance หมายถง polygenic inheritance + environmental factor
จะเหนวาท NงสองคานNมความหมายท แตกตางกน แตเราเอามาใชแทนกนไดเพราะ ลกษณะท ถกควบคมดวย
ยนหลายยนโดยไมมอทธพลของส งแวดลอมเขามาเก ยวของน Nนมนอยมาก
Polygenic(Quantitive)inheritance:
ลกษณะเหลานNแสดงออกโดยมความแตกตางระหวางบคคลทละนอย และสามารถวดออกมาเปนคา ดวยมาตราใด
มาตราหน ง ซ งเปนผลจากลกษณะน Nนถกควบคมโดยยนหลายยนน นเอง
Multifactorial (complex) inheritance:
ลกษณะท แสดงออกนNนมาจากท Nงหลายๆยนและอทธพลของส งแวดลอมรวมกน จากการท การถายทอดนNถกควบคมได
ดวยยนหลายยน ทาใหลกษณะท แสดงออกในประชากรจะมลกษณะการแจกแจงแบบปกต คอ ไดกราฟออกมาเปนโคง
รประฆงคว า
จากกราฟนNซ งแสดงถงระดบความเขมของสผวในประชากรกลมหน ง จะเหนวาคนท สผวปานกลางจะมปรมาน
มากท สดในกลมประชากร สวนคนท ขาวมากๆและผวคลNามากๆจะเปนกลมท มปรมาณนอยท สด นอกจากนNยงพบวา
การถายทอดแบบ multifactorial inheritance ยงมลกษณะเฉพาะอกคอ
1. ความคลายคลงกนระหวางเครอญาตจะขNนอยกบสดสวนของยนรวม เชน ลกจะไดรบยนรวมมาจากพอและแมอยาง
ละคร ง ทาใหมสดสวนของยนรวมเทากบ1/2 ทาใหมความคลายคลงกนระหวางลกกบพอหรอลกกบแม มากกวาลกกบ
ยายหรอในญาตคนอ นๆท หางออกไป เปนตน
2. คาเฉล ยของลกษณะพนธกรรมในรนลกจะมคาเฉล ยอยระหวางพอแมกบคนท วไป เชน ถาพอและแมมไอควเทากบ
180 ท Nงค และคาไอควเฉล ยในประชากรท Nงหมดเทากบ100 ถาสองคนนNมลกดวยกน10คน เม อเราวนไอควของลกท Nง
สบคนนNจะพบวาคาไอควเฉล ยของท Nงสบคนจะมคาอยระหวางคาไอควของพอแมกบคาไอควของประชากร
3. แนวโนมของการเกดโรคหรอลกษณะผดปกตท เปนแบบ multifactorial inheritance กมความแปรผนตอเน อง
เชน เดยวกบลกษณะอ นๆท เปนแบบ multifactorial inheritance แตจะมเฉพาะคนกลมท เลย threshold เทาน Nนถงจะม
อาการออกมาใหเหนได เชน ลกษณะปากแหวงเพดานโหว ซ งเกดจากเพดานปากดานซายและดานขวามาเช อมกน
ไมได เพราะความกวางระหวางเพดานปากมากเกนไป ในประชากรท วไปความกวางนNมความแปรผนตอเน อง
เชนเดยวกบความสงหรอลกษณะอ นๆ แตถาใครท มความกวางของเพดานปากเลย threshold กจะทาใหเพดานปาก
เช มกนไมไดเกดเปนปากแหวงเพดานโหว
ภาพดานขวา เปนภาพเปรยบเทยบของกราฟการแจกแจงโคงปกต 2 กราฟระหวางประชากรท Nงหมด กบคนใน
ครอบครวหน งซ งมคนเปนโรค จะเปนวากราฟของครอบครวนNจะเยNองขวาเม อเทยบกบประชากรท Nงหมด
แสดงวาคนในครอบครวนNมโอกาสเปนโรคไดมากกวาประชากรท วไป นอกจากนNยงพบวา
1. ในญาตรนตอๆไปความเส ยงในการเกดโรคจะนอยลง
2. ความเส ยงในการเกดซNาจะมากขNนถามญาตท เปนโรคน Nนรนแรงมากๆ
3. ความเส ยงจะมากขNนตามจานวนของผท มความผดปกตในครอบครว หมานความวา ย งมคนในครอบครวเปนเยอะ
เทาไหร ลกคนตอมาย งมโอกาสเปนมากเทาน Nน
4. ความเส ยงในการเกดโรคหรอความผดปกตอาจไมเทากนในแตละเพศ เชนในโรค Pyloric stenosis ในเพศชายจะม
ความเส ยงในการเกดโรคมากกวาในเพศหญง 5 เทา แตญาตของหญงท เปนโรคจะมความเส ยงในการเกดโรคมากกวา
Chromosome abnormalities
ความผดปกตของโครโมโซมแบงเปน 2 ประเภทใหญๆ คอ ความผดปกตดานจานวน และ ความผดปกตดาน
โครงสราง
1.ความผดปกตดานจานวน แบงไดอก 2 ประเภท คอ
1.1 Euploidy คอจานวนของโครโมโซมผดปกตท Nงชด เชน 3n(triploid) หรอ 4n(tetraploid) เกดจากการเสย
หนาท ของ spindle fiber ในการดง chromosome หลงจากท โครโมโซมเพ มจานวนเปนสองเทา ความผดปกตแบบ
triploid พบไดบอยสด ซ งทาใหตายกอนคลอดท bงหมด
1.2 Aneuploidy คอจานวนของโครโมโซมผดปกตเพ มขNนหรอลดลงเปนบางตว เชน 2n-
1(monosomy) หรอ 2n+1(trisomy) เกดจากโครโมโซมคเหมอนบางตวไมแยกออกจากกนในชวง anaphase เกอบ
ท Nงหมดจะทาใหตายกอนคลอด ยกเวน Down syndrome, Edward syndrome, Patau syndrome, Cri-du-chat
syndrome
2.ความผดปกตดานโครงสราง แบงไดอก 5 ประเภท คอ
2.1 มการขาดหายของโครโมโซมไปบางสวน (Deletion)
ถามการขาดหายไปของปลายท Nงสองขางของโครโมโซม แลวสวนท เหลอวกกลบมาตอกนเปนวงแหวน เรยกวา Ring
Chromosome
2.2 โครโมโซมบางสวนเพ)มจานวนขbนเปนสองเทา
(Duplication)
2.3 โครโมโซมบางสวนกลบหวกลบหาง (Inversion) ซ งหาก
โครโมโซมสวนท เกด inversion น Nนมเซนโทรเมยรอยดวย จะเรยกวา
Pericentric inversion (รปบน)
แตถาหากสวนน Nนไมมเซนโทรเมยรอยดวย จะเรยกวา Paracentric
inversion (รปลาง)
2.4 โครโมโซมมการเปล)ยนท)อย (Translocation) ซ งมหลายแบบ เชน
1) ชNนสวนของโครโมโซมตวหน งเขาไปแทรกในโครโมโซมอกตวหน งท ไมไดเปนคกน (Insertion; รปขวา)
2) โครโมโซมท ไมใชโครโมโซมคเหมอน มการแลกเปล ยนชNนสวนกน (Reciprocal translocation; รปซาย)
ถาสวนท แลกเปล ยนกนมเซนโทรเมยรอย ผลท ไดจะมโครโมโซมตวหน งมสองเซนโทรเมยร เรยกวา
Dicentric chromosome สวนอกตวจะไมมเซนโทรเมยร เรยกวา Acentric chromosome (รปซาย)
ถามการแลกเปล ยนกนในบรเวณท ชดกบเซนโทรเมยรมาก เรยกวา Robertsonian translocation ซ งสวน
ใหญมกเกดกบ acrocentric chromosome ทาใหแขนขางยาวมาตอกน สวนแขนขางส Nน loss ไป (รปขวา)
2.5 โครโมโซมอนมแขนเพยงขางใดขางหน)ง (p หรอ q) ท)มาตอกนเอง (Isochromosome) เกดจากการ
แยกตวผดปกตซ งแทนท จะแยกตามแนวยาว กลบแยกตามแนวขวาง ทาใหแขน p และ q มาตอกนเอง ซ งจะมอนใด
อนหน ง loss ไปภายหลง ทาใหแมมจานวนโครโมโซมปกต แตจะมท NงเนNอโครโมโซมท ขาด (จากแขนใดแขนหน ง loss
ไป) และเกน (แขนท ยงคงอย แตมเนNอโครโมโซมซNาซอนกน)
กลมอาการท)เกดจากความผดปกตของ Autosome
1.Down’s syndrome เกดจากการท โครโมโซมคท 21 เกนมา เดกจะม Nuchal fold thickening, Clinodactyly,
Sandal gap, MR, Mongoloid face โดยพบวามกจะมความพการของหวใจชนด Atrioventricular canal defect รวม
ดวย สาหรบพยาธกาเนดม 3 รปแบบคอ
1.1 trisomy 21 พบประมาณ 95% ของกลมอาการดาวนท Nงหมด ซ งสวนมากเกดจาก non-disjunction
ระหวางท มการสรางไข เพราะ oocyte จะแบงตวคางอยในระยะแรกเปนเวลานาน ทาใหเกดความผดปกตไดงาย ซ งจะ
เหนวากลมอาการดาวนชนดนb เกดกบมารดาท)อายมากเปนสวนใหญ
1.2 unbalanced translocation ซ งเกดจาก Robertsonian translocation ทาใหมจานวนโครโมโซมปกตคอ
46 แทง แตมเนNอของโครโมโซมคท 21(G;Acrocentric) เกนมา ซ งสวนใหญมกเกดกบค ท 13,14*,15(D;Acrocentric)
ชนดนNมอาการนอยกวา trisomy 21 พบไดในมารดาทกอาย
- กรณท แมเปน balanced translocation 45,XX t(q14,q21) และพอปกต โอกาสมลกจะเปนดงนN 1) Normal,
2) Carrier, 3) Down’s, 4) monosomy 14, 5) trisomy 14, 6) monosomy 21 จะเหนวาโอกาสท ลกรอด และเปน
Down’s syndrome จะมเพยง 33% (1/3)
- กรณท พอเปน balanced translocation 45, XY t(q21,q21) และแมปกต โอกาสท มลกเปน Down’s
syndrome คอ 100%
1.3 mosaic chromosome ซ งเกดจากการม non-disjunction ของโครโมโซมคท 21 หลงจากท เปนตวออน
แลว ท ใหมลกษณะโครโมโซมสองสาย อาจเขยนสญลกษณแทนวา 46/47 ชนดนNมความผดปกตนอยกวาชนดอ นๆ
แถม** กรณเจอ สญลกษณ เชน 45,XY,der(21;21) der มาจากคาวา derivative chromosome ซ งมกจะ
หมายถง Robertsonian translocation ระหวางคท 21 ดวยกนเอง*
2.Edward syndrome เกดจาก trisomy 18 ลกษณะ หนาเหมอนปลาโลมา(หวยาว จมกกวาง สนจมกแฟบ),
Clenched finger (มอกาอยในทานNวชNและนNวกอยเกยทบนNวกลางและนNวนางเน องจากการเกรงตวของกลามเนNอ), แขน
เกรงอยในทางอ, Micrognathia, Rocker bottom feet, Horseshoe Kidney
3.Patau syndrome เกดจาก trisomy 13 ลกษณะ Microcephaly, Holoprosencephaly (สมองไมแยก lobe ซาย/ขวา
ทาใหพบลกษณะของยกษตาเดยว; Cyclopia), Cleft lip, Cleft palate, Polydactyly
4.Cri du chat syndrome หรอ Cat cry syndrome เกดจากการ deletion ของแขนขางส Nนของโครโมโซมคท 5
(46,XX or XY, 5p-) มลกษณะคอ เสยงรองคลายเสยงแมว ศรษะเลก หนากลม ตาสองขางอยหางกน มภาวะปญญา
ออนอยางรนแรง
5.DiGeorge syndrome เกดจาก microdeletion ท ตาแหนง 22q11.2 หรอเรยกอกช อคอ CATCH-22 ซ งยอมาจาก
ลกษณะอาการแสดงของโรคนN คอ Cardiac abnormal Abnormal facies T-cell deficiency Cleft palate
Hypocalcemia และ microdeletion ของโครโมโซมคท 22
กลมอาการท)เกดจากความผดปกตของ Sex chromosome
1.Klinefelter syndrome เปนเพศชาย มคารโอไทปเปนแบบ 47,XXY เกดจากม non-disjunction ระหวางสรางเซลล
สบพนธ ลกษณะ มเตานมโตคลายผหญง รปรางสง ม testis ขนาดเลก และฝอ เปนหมน คอนขางปญญาออน
2.Turner syndrome เปนเพศหญง มคารโอไทปเปนแบบ 45,X0 เกดจากม non-disjunction ระหวางสรางเซลล
สบพนธ ลกษณะ มรปรางเตbย คอเปนแผง(webbed neck) เตานมมขนาดเลกหนาอกแบนกวาง มดลกและรงไขเลก
ไมมประจาเดอนและเปนหมน
3.Double Y syndrome เปนเพศชาย มคารโอไทปแบบ 47,XYY เกดจากม non-disjunction ในการสรางตวอสจ
ลกษณะ มรปรางสกวาปกต เปนคนใจรอน โมโหงาย พบมากในนกโทษท ถกคมขง มกเปนหมน และมสตปญญาดอย
กวาปกต
Prenatal Diagnosis
การวนจฉยกอนคลอด (Prenatal diagnosis) คอการวนจฉยโรคพนธกรรมหรอความพการแตกาเนดในครรภและถอเปน
สวนหน งในกระบวนการใหคาปรกษาทางพนธศาสตร โดยมประโยชนคอเราสามารถถง prenatal treatment, termination of
pregnancy ตลอดจน postnatal therapy โดยมขอบงชNในการทาดงนN
1. มารดามอายมากกวา 35 ป (advanced maternal age) 2. เคยมลกท มความผดปกตของโครโมโซม (เชน Down syndrome) 3. ทารกในครรภมความเส ยงตอการเปนโรคทางพนธกรรมท สามารถวนจฉยกอนคลอด 4. ทารกเส ยงตอการเปน X-linked recessive ชนดท ยงไมมการวนจฉยกอนคลอด แตสามารถตรวจเพศของทารกได
หากเปนเพศชายอาจตองพจารณายตการต Nงครรภ เทคนคของการวนจฉยกอนคลอด
1. การตรวจดวยคล)นเสยงความถ)สง (Ultrasonography) นยมใชเน องจากความปลอดภยสงสามารถท จะใชตรวจ
ความพการแตกาเนด เชน ความผดปกตของสมอง กะดก หวใจ ไต เปนตน และใชรวมกบการตรวจวนจฉนอ นๆเชน การเจาะนNาคร า
การตรวจวธนNทาไดตลอดชวงอายของการต Nงครรภ จนถงปจจบนยงไมมการรายงานถงภาวะแทรกซอนท เกดกบมารดาและทารกเลย
2. การเจาะดดนbาครา (Amniocentesis) ใชเขมยาวเจาะผานผนงหนาทองเขาถงนNาคร า แลวดดเอานNาคร าซ งมเซลลทา
รชนด fibroblast มาตรวจวธนNใชสาหรบวนจฉยโรคท มความผดปกตของโครตโมโซมโดยท วไปสามารถตรวจไดเม ออายครรภ 16-18
wk (ปจจบนเทคโนโลยท มากขNนอาจพจารณาต Nงแต 15 wk) ภาวะแทรกซอนท พบนอยมาก อบตการณของการสญเสยทารกในครรภ
อยท 0.5-1 %
☺ Advanced age of the mother (usually 35 and over)
☺ Abnormal Alphafetoprotein blood test
☺ Suspected fetal anomaly on ultrasound
☺ Increased fetal neck translucency
☺ Maternal concern about the fetus (anxiety)
☺ Family history or prior baby with a genetic anomaly
☺ A parent with a genetic anomaly
3. การเกบตวอยางเนbอรก (Chorionic Villus Sampling) อาจทาโดยเจาะผานหนาทองหรอผานทางปากมดลกโดย
อาศยกรตรวจคล นเสยงความถ สงเปนเคร องชNนา สามารถนาตวอยางเนNอรกมาวเคราะห DNA ตรวจโครโมโซม และตรวจทาง
ชวเคมไดโดยตรงวธการนNทาไดในชวงอายครรภระหวาง 8-14 wk โดยมอบตการณสญเสยทารก 1%
• Abnormal first trimester screen results • Increased nuchal translucency or other abnormal ultrasound findings • Family history of a chromosomal abnormality or other genetic disorder • Parents are known carriers for a genetic disorder
4. การเกบตวอยางเลอดทารกในครรภ (Fetal blood sampling) วธท นยมปจจบนคอการเกบตวอยาง
เลอดจากสายสะดอของทารก (cordocentesis ) โดยใชคล นเสยงความถ สงเปนเคร องชNนา โดยท วไปการเกยตวอยาง
เลอดทารกในครรภจะทาในชวงอายครรภ 18-22 wk เพราะเปนชวงท สามารถทาหตถการไดงาย คอนขางปลอดภย
และใหผลแมนยา โดยมอบตการณการสญเสยทารกประมาณ 2 %
• Diagnose and treat severe fetal anemia • Diagnose genetic or chromosome abnormalities • Diagnose fetal infection • Give certain medications to the fetus
เพ)มเตม: Prenatal diagnosis ของ Down’s symdrome ม 3 อยางคอ Amniocentesis, CVS, U/S และ Screening จะ
ใช Triple Test คอ Unconjugated Estriol, hCG, Maternal Serum Alpha-feto protein(MSAFP) รวมท Nงอาจเพ มการ
ตรวจ Inhibin A เขาไปดวยกได
การบาบดโดยเซลลตนกาเนด (Stem cell therapy)
หมายถงเซลลตวออนท มคณสมบตจะเพ มจานวนโดยกระบวนการแบงตวและสามารถท จะเปล ยนสภาพ
(differentiation) ไปเปน mature cell ท ทาหนาท ตางๆท จาเพาะ โดยอาศยคณสมบตของเซลลตนกาเนด โดย
เปล ยนแปลงไปเปนเซลลตวแกท แตกตางกน ทาใหแบงชนดของเซลลตนกาเนดตามศกยภาพของเซลลท สามารถ
เปล ยนแปลงไปเปนเซลลตวแก ไดแก
1. Totipotent stem cell หมายถงเซลลท ไดมาจากตวออนในระยะหลงจากการปฎสนธในชวงการแบง
เซลล 2-3 คร Nงแรก (ประมาณ 8 เซลล) เซลลตนกาเนดชนดนNสามารถเปล ยนไปเปนเซลลไดทกชนดรวมถงสามรถ
พฒนาไปเปนส งมชวตตวใหมไดสมบรณ
2. Pluripotent stem cell สามารถเจรญเปน primary germ layer ท Nง 3 ชนด แตไมสามารถเจรญเปน
รางกายใหมท Nงหมดได มความสามารถในการแบงเซลลสง จงเปน stem cell ท มประสทธภาพสงสด ไดจาก inner cell
mass ของ blastocoel
3. Multipotent stem cell หมายถงเซลลตนกาเนดท สามารถเปล ยนแปลงไปเปนเซลลชนดตางๆไดจากด
เฉพาะในกลมเซลลท ใกลเคยงกน เชน กลมเซลลตนกาเนดเมดเลอดแดง (mesenchymal stem cell) แตอยางไรกตาม
ปจจบนสามารถกระตนใหเปล ยนแปลงขามกลมได
4. Unipotent stem cell เปนเซลลท มคณสมบตของการเพ มจานวนได แตสามารถเปล ยนแปลงไปเปน
เซลลชนดเดยว เชน muscle stem cell ซ งผานการพฒนามามากแลวไมเหมาจะใชบาบด
![F[1]. gen 3](https://static.fdocument.pub/doc/165x107/5571f7e549795991698c3906/f1-gen-3.jpg)
