จากสารเคมีประมาณ 350.000 ชนิดที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ทั่วโลกยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าสารใดบ้างที่มีศักยภาพเป็นพิษต่อระบบประสาทและอาจทำลายสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงพัฒนาการ จนถึงปัจจุบัน วิธีการทดสอบที่มีประสิทธิภาพยังขาดอยู่ เนื่องจากวิธีการแบบดั้งเดิมนั้นใช้เวลานาน มีราคาแพง และมักเกี่ยวข้องกับการทดสอบในสัตว์ เช่น หนูหรือหนูตะเภา ทีมวิจัยที่ศูนย์วิจัยสิ่งแวดล้อมเฮล์มโฮลทซ์ (UFZ) ได้พัฒนาวิธีการคัดกรองแบบความเร็วสูงโดยใช้ตัวอ่อนปลาซีบราฟิช ซึ่งสามารถตรวจจับผลกระทบที่เป็นพิษต่อระบบประสาทได้อย่างรวดเร็ว ประหยัดค่าใช้จ่าย และไม่ต้องทดสอบในสัตว์แบบดั้งเดิม นักวิจัยได้บันทึกผลกระทบที่เป็นพิษต่อระบบประสาทของสารเคมีคลอโรฟีน และอธิบายกลไกทางโมเลกุลที่เกี่ยวข้อง
วิธีการนี้ใช้ตัวอ่อนปลาซิบราฟิช ซึ่งมียีนเหมือนกับมนุษย์ประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ผลการทดลองมีแนวโน้มที่จะถ่ายโอนได้ ตัวอ่อนปลาขนาดเล็กและพัฒนาการที่รวดเร็วทำให้เหมาะสำหรับการทดสอบแบบ high-duty ที่ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการทำงานของระบบประสาท นักวิจัยได้ศึกษากระบวนการเรียนรู้และความจำผ่านการสร้างความเคยชินกับสิ่งเร้าที่เกิดขึ้นซ้ำๆ สิ่งเร้าทางเสียงหรือทางสายตาจะกระตุ้นปฏิกิริยาตอบสนองตกใจหรือหนีในตอนแรก ซึ่งจะหายไปเมื่อทำซ้ำเมื่อสิ่งเร้านั้นถูกมองว่าไม่เป็นอันตราย สารพิษต่อระบบประสาทสามารถเปลี่ยนแปลงการสร้างความเคยชินนี้ได้โดยการกระตุ้นปฏิกิริยาตอบสนองอย่างถาวรหรือเร่งกระบวนการสร้างความเคยชิน
ทีมวิจัยได้ทดสอบสารที่รู้จักแล้วเป็นครั้งแรกเพื่อระบุรูปแบบพฤติกรรมที่อาจบ่งชี้ถึงความผิดปกติของระบบประสาท จากนั้นจึงตรวจสอบสาร 10 ชนิดที่มีผลต่อระบบตัวรับ NMDAR ซึ่งมีความสำคัญต่อการเรียนรู้และความจำ สาร 6 ชนิดมีฤทธิ์ต่อระบบประสาท โดยเฉพาะอย่างยิ่งคลอโรฟีน ซึ่งเป็นสารชีวฆาตที่ยับยั้งการคุ้นเคยกับสิ่งกระตุ้นทางเสียงและป้องกันไม่ให้สิ่งกระตุ้นทางสายตากระตุ้น ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า พาราด็อกซิคัล เอ็กซิเตชัน ซึ่งเกิดขึ้นกับยาเสพติดบางชนิด
การทดสอบเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าคลอโรฟีนออกฤทธิ์ผ่านตัวรับ GABAA ซึ่งควบคุมพฤติกรรมในระบบประสาทส่วนกลาง ได้รับการยืนยันจากการศึกษาในเซลล์ประสาทของหนูและมนุษย์ รวมถึงแบบจำลองคอมพิวเตอร์ กลไกการออกฤทธิ์อีกประการหนึ่งของคลอโรฟีนที่ส่งผลต่อพฤติกรรมการเรียนรู้อาจเกิดขึ้นผ่านช่องโพแทสเซียม ดังที่แสดงให้เห็นจากการทดสอบกับยาแก้ปวดฟลูพิร์ทีน ซึ่งกระตุ้นให้เกิดรูปแบบพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกัน
วิธีการคัดกรองนี้เปิดโอกาสให้ทดสอบสารเคมีและสารผสมเพื่อหาผลกระทบต่อระบบประสาทในวงกว้าง ระบุอันตรายได้ตั้งแต่เนิ่นๆ จึงช่วยปกป้องมนุษย์และสิ่งแวดล้อม วิธีการนี้สนับสนุนกลยุทธ์สารเคมีของสหภาพยุโรป (EU Chemicals Strategy) และข้อตกลงสีเขียวของยุโรป (European Green Deal) ด้วยการระบุสารอันตรายก่อนที่จะก่อให้เกิดอันตราย การศึกษานี้เสริมสร้างความเชื่อมั่นในข้อมูลปลาซิบราฟิช โดยแสดงให้เห็นว่ากลไกการออกฤทธิ์มีความสอดคล้องกันในแบบจำลองปลาซิบราฟิช หนู และมนุษย์ และอาจช่วยลดช่องว่างในการทดสอบความเป็นพิษต่อระบบประสาทเพื่อปกป้องสุขภาพของมนุษย์ได้ดียิ่งขึ้น
สิ่งพิมพ์ต้นฉบับ
เดวิด ลูโทลด์, นาเดีย เค. เฮโรลด์, จานา เนอร์ลิช, คริสติน่า บาร์ทมันน์, อิลก้า ชาร์กิน, สเตฟาน เจ.
Hallermann, Nicole Schweiger, Ellen Fritsche, Tamara Tal: การสร้างแบบจำลองพฤติกรรมหลายอย่างในปลาซิบราฟิชช่วงต้นชีวิตเพื่อระบุตัวรบกวนการเรียนรู้แบบไม่เชื่อมโยง มุมมองด้านสุขภาพสิ่งแวดล้อม https://doi.org/10.1289/EHP16568
อ่านยัง
