TH
ENผลของการกระตุ้น acetylcholine receptors ต่อการป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์จากภาวะขาดออกซิเจนแล้วมีออกซิเจนกลับมาเลี้ยงใหม่ในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจชนิด H9c2
21 กุมภาพันธ์ 2568 
บทวิเคราะห์งานวิจัย
งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการกระตุ้นตัวรับอะเซทิลโคลีน (Acetylcholine receptors: AChRs) ต่อการป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจากภาวะขาดออกซิเจนแล้วมีออกซิเจนกลับมาเลี้ยงใหม่ (Hypoxia/Reoxygenation: H/R) โดยใช้เซลล์ H9c2 ซึ่งเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจของหนูที่ใช้เป็นแบบจำลองในห้องปฏิบัติการ งานวิจัยมุ่งเน้นไปที่กลไกการป้องกันของ AChRs ทั้งชนิดมัสคารินิค (mAChRs) และนิโคทินิค (α7nAChR) ในการลดความเสียหายของไมโทคอนเดรีย ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญในการสร้างพลังงานของเซลล์ และเกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์ (Apoptosis) ภาวะเครียดในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER stress) และการอักเสบ
งานวิจัยแบ่งออกเป็น 3 วัตถุประสงค์หลัก:
-
การศึกษาผลของการกระตุ้น AChRs ต่อฟังก์ชันและการสร้างไมโทคอนเดรีย, apoptosis, ER stress และการอักเสบ ภายใต้ภาวะ H/R ในเซลล์ H9c2 ปกติ: งานวิจัยนี้ศึกษาผลของระยะเวลาการขาดออกซิเจนและการกลับมาเลี้ยงออกซิเจนต่อความเสียหายของเซลล์ โดยพบว่าการขาดออกซิเจนในระยะเวลาสั้นจะเพิ่มกระบวนการฟิวชั่น (fusion) ของไมโทคอนเดรียและการสร้างไมโทคอนเดรียใหม่ แต่การขาดออกซิเจนระยะยาวหรือภาวะ H/R จะทำให้กระบวนการดังกล่าวลดลง และเพิ่ม apoptosis และการฟิชชั่น (fission) ของไมโทคอนเดรีย การกระตุ้น AChRs คาดว่าจะช่วยปกป้องเซลล์ผ่านกลไก mAChRs ในช่วงขาดออกซิเจน และ α7nAChR ในช่วงที่มีออกซิเจนกลับมาเลี้ยงใหม่
-
การศึกษาผลของการกระตุ้น AChRs ในเซลล์ H9c2 ที่แก่แล้ว: เนื่องจากภาวะ H/R มีความรุนแรงมากขึ้นในผู้สูงอายุ งานวิจัยจึงศึกษาผลของการกระตุ้น AChRs ในเซลล์ H9c2 ที่ถูกทำให้แก่โดยใช้ D-galactose ผลการศึกษาพบว่า การกระตุ้น AChRs สามารถช่วยลด ER stress และเพิ่มกระบวนการฟิวชั่นของไมโทคอนเดรียในเซลล์แก่ แต่ไม่สามารถลด apoptosis ได้อย่างมีนัยสำคัญ
-
การศึกษาผลของการกระตุ้น AChRs ในเซลล์ H9c2 ที่มีภาวะดื้อต่ออินซูลินและแก่แล้ว: งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการกระตุ้น AChRs ในเซลล์ที่มีภาวะดื้อต่ออินซูลิน ซึ่งเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อโรคหัวใจ โดยการทดลองให้สารกระตุ้นและยับยั้ง AChRs ในช่วงเวลาต่างๆ เพื่อศึกษาผลต่อ apoptosis, ฟังก์ชันและไดนามิกส์ของไมโทคอนเดรีย, ER stress และการอักเสบ
โดยรวมแล้ว งานวิจัยนี้ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการกระตุ้น AChRs ในการป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจากภาวะ H/R โดยกลไกที่เกี่ยวข้องกับการรักษาสมดุลและฟังก์ชันของไมโทคอนเดรีย อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาในเซลล์แก่แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนของกลไกการป้องกันในภาวะต่างๆ และจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อให้เข้าใจกลไกการทำงานอย่างสมบูรณ์ การใช้สารกระตุ้น AChRs เช่น อะเซทิลโคลีนและ GTS-21 และการศึกษาผลของการกระตุ้นตัวรับทั้ง mAChRs และ α7nAChR เป็นจุดแข็งของงานวิจัยนี้
งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมใด
งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมยาและเภสัชกรรมเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากผลการวิจัยสามารถนำไปสู่การพัฒนาตัวยาใหม่ๆ ที่มีกลไกการออกฤทธิ์โดยการกระตุ้นตัวรับอะเซทิลโคลีน เพื่อรักษาและป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจากภาวะขาดเลือดแล้วมีเลือดกลับมาเลี้ยงใหม่ (I/R injury) ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของโรคหัวใจขาดเลือด นอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้ในการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์เสริมอาหารหรือผลิตภัณฑ์สุขภาพที่ช่วยเสริมการทำงานของหัวใจ โดยเฉพาะในกลุ่มผู้สูงอายุหรือผู้ที่มีความเสี่ยงสูงต่อโรคหัวใจ การศึกษาในระดับเซลล์ เช่น การใช้เซลล์ H9c2 ช่วยในการคัดกรองตัวยาที่มีประสิทธิภาพและมีความปลอดภัยก่อนนำไปทดสอบในสัตว์ทดลองหรือมนุษย์
งานวิจัยนี้เหมาะกับอาชีพใด
งานวิจัยนี้เหมาะกับนักวิทยาศาสตร์ด้านชีววิทยา ชีวเคมี หรือเภสัชวิทยา โดยเฉพาะผู้ที่ทำงานวิจัยในด้านโรคหัวใจ การตายของเซลล์ และการทำงานของไมโทคอนเดรีย นอกจากนี้ยังเหมาะกับแพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านโรคหัวใจ ที่สามารถนำความรู้จากงานวิจัยนี้ไปใช้ในการวินิจฉัย รักษา และป้องกันโรคในผู้ป่วย นักศึกษาแพทย์หรือแพทย์ประจำบ้านที่สนใจด้านโรคหัวใจก็สามารถนำงานวิจัยนี้ไปใช้ศึกษาเพิ่มเติมได้ รวมถึงนักวิจัยในอุตสาหกรรมยาและเภสัชกรรมที่สนใจพัฒนาตัวยาหรือผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อรักษาหรือป้องกันโรคหัวใจ
| รหัสโครงการ : | 12672 |
| หัวหน้าโครงการ : | รศ.ดร.นพ. เกริกวิชช์ ศิลปวิทยาทร |
| ปีงบประมาณ : | 2563 |
| หน่วยงาน : | มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ |
| สาขาวิจัย : | กลุ่มข้อมูลด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์และสุขภาพ |
| ประเภทโครงการ : | โครงการเดี่ยว |
| สถานะ : | ปิดโครงการ |
| คำสำคัญ : | |
| วัตถุประสงค์ : | Objectives The autonomic imbalance is deleterious for the cardiac function, and this effect is associated with a poor outcome of cardiovascular diseases including MI. Notably, MI is accompanied by substantial withdrawal of parasympathetic activity. Over the past several years, enhancing parasympathetic activation of the autonomic nervous system by delivering electrical stimulation to the cervical vagus nerve has emerged as a promising therapy for various conditions, including brain and heart diseases. In addition, the potentiation of parasympathetic nervous system with AChRs agonist has been shown to exert cardioprotective effects in both chronic ischemic cardiomyophathy and heart failure. At cellular level, mitochondrial dysfunction has been associated with a large variety of human diseases including MI. Interestingly, a previous study has shown that α7nAChR was enhanced significantly in the ventricle after reperfusion, suggesting this might be the compensatory response to myocardial I/R injury (14). Although the effects of ACh on both electrical and mechanical properties of the heart are well known and have been attributed to mAChRs activation, the direct effects of the action of ACh on α7nAChR in cardiomyocytes remain largely unknown. More importantly, it has been also revealed that non-neuronal cells including cardiomyocytes can synthesize and release ACh, which may induce biological functions in an autocrine or paracrine manner. However, the mechanisms underlying the cardioprotective effect of AChRs activation are not fully understood, especially through the direct α7nAChR activation in cardiomyocytes. Additionally, little information is available on the contribution of mAChRs and α7nAChR activation on cardioprotection during I/R condition. In the present study, we sought to understand how AChRs activation can improve mitochondria functions and dynamics in the in vitro experimental model of hypoxia/reoxygenation (H/R) that mimic the in vivo I/R condition. This system allows precise control of the cellular and extracellular environment, notably the specific impact of H/R without confounding influences of other cell types (e.g., fibroblasts, endothelial cells, inflammatory/immune cells, and platelets) or circulating factors (e.g., hormones, neurotransmitters, and cytokines). Therefore, our general hypothesis is that ACh exerts cardioprotective effects against H/R-induced apoptosis, ER stress, inflammation and cardiac mitochondrial dysfunction predominantly through mAChRs during hypoxia and through α7nAChR during reoxygenation. Thus the specific aims of this proposal are to: Aim 1: To investigate the effects of acetylcholine receptors activation on mitochondrial function and biogenesis, apoptosis, ER stress and inflammation under H/R in H9c2 cells Specific aim 1.1: To investigate the effects of reoxygenation duration on the severity of H/R injury in H9c2 cell Hypothesis: The duration of reoxygenation has direct correlation with the severity of H/R injury through impairing mitochondrial function and biogenesis, increasing apoptosis, ER stress and inflammation Specific aim 1.2: To elucidate the contribution of mAChRs and α7nAChR activation on mitochondria function and biogenesis, apoptosis, ER stress and inflammation during acute H/R injury Hypothesis: Acetylcholine exerts cardioprotective effects against H/R-induced apoptosis, ER stress, inflammation and cardiac mitochondrial dysfunction predominantly through mAChRs during hypoxia and through α7nAChR during reoxygenation. Aim 2: To investigate the effects of acetylcholine receptors activation on mitochondrial function and biogenesis, mitophagy, apoptosis, ER stress and inflammation under H/R in aging H9c2 cell Specific aim 2.1: To investigate the effects of reoxygenation duration on the severity of H/R injury in aging condition Hypothesis: The duration of reoxygenation has direct correlation with the severity of H/R injury through impairing mitochondrial function and biogenesis, increasing apoptosis, ER stress and inflammation Specific aim 2.2: To elucidate the contribution of mAChRs and α7nAChR activation on mitochondria function and biogenesis, apoptosis, ER stress and inflammation Hypothesis: In aging condition, acetylcholine exerts cardioprotective effects against H/R-induced apoptosis, ER stress, inflammation and cardiac mitochondrial dysfunction predominantly through mAChRs during hypoxia and through α7nAChR during reoxygenation. Aim 3: To study the roles of acetylcholine receptors on apoptosis, mitochondrial function and biogenesis under H/R in H9c2 cells with insulin resistance and aging conditions Specific aim 3.1: To investigate the effects of AChRs activators and inhibitors given at different time points (pre-hypoxia and during hypoxia) on apoptosis and mitochondria function and dynamics, ER stress and inflammation during acute H/R injury in the presence of insulin resistance and aging conditions Hypothesis: In the presence of insulin resistance and aging conditions, acetylcholine receptor activation exerts cardioprotective effects against H/R by reducing apoptosis, cardiac mitochondrial dysfunction, ER stress and inflammation. Specific aim 3.2: To elucidate the contribution of mAChRs and α7nAChR activation given at different time points (pre-hypoxia and during hypoxia) on apoptosis and mitochondria function and dynamics, ER stress and inflammation during acute H/R injury in the presence of insulin resistance and aging conditions Hypothesis: In the presence of insulin resistance and aging conditions, acetylcholine exerts cardioprotective effects against H/R-induced apoptosis, cardiac mitochondrial dysfunction, ER stress and inflammation through mAChRs during hypoxia and through α7nAChR during reoxygenation. |
รศ.ดร.นพ. เกริกวิชช์ ศิลปวิทยาทร. (2563). ผลของการกระตุ้น acetylcholine receptors ต่อการป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์จากภาวะขาดออกซิเจนแล้วมีออกซิเจนกลับมาเลี้ยงใหม่ในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจชนิด H9c2. มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. .
รศ.ดร.นพ. เกริกวิชช์ ศิลปวิทยาทร. 2563. "ผลของการกระตุ้น acetylcholine receptors ต่อการป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์จากภาวะขาดออกซิเจนแล้วมีออกซิเจนกลับมาเลี้ยงใหม่ในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจชนิด H9c2". มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. .
รศ.ดร.นพ. เกริกวิชช์ ศิลปวิทยาทร. "ผลของการกระตุ้น acetylcholine receptors ต่อการป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์จากภาวะขาดออกซิเจนแล้วมีออกซิเจนกลับมาเลี้ยงใหม่ในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจชนิด H9c2". มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, 2563. .
รศ.ดร.นพ. เกริกวิชช์ ศิลปวิทยาทร. ผลของการกระตุ้น acetylcholine receptors ต่อการป้องกันการบาดเจ็บของเซลล์จากภาวะขาดออกซิเจนแล้วมีออกซิเจนกลับมาเลี้ยงใหม่ในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจชนิด H9c2. มหาวิทยาลัยเชียงใหม่; 2563. .
Creative Commons : CC
รายการที่เกี่ยวข้อง
OECD : กลุ่มข้อมูลด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์และสุขภาพ
OECD : กลุ่มข้อมูลด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์และสุขภาพ
