กลไกการดูดซึมฟลูออไรด์ในลา ......การด...
TRANSCRIPT
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
1
กลไกการดดซมฟลออไรดในล าไสเลก:กระบวนการไมพงพงความเปนกรดดาง
จรศกด นพคณ*
บทคดยอ
กลไกการดดซมฟลออไรดผานผวเซลลไดรบการศกษาอยางกวางขวาง ซงผลการศกษาแสดงใหเหนวาการดดซมใน
กระเพาะอาหาร ในกระพงแกม และในกระเพาะปสสาวะ เปนกระบวนการทพงพงสภาพความเปนกรดดาง จงมการเสนอสมมตฐาน
วาการขนสงฟลออไรดผานเซลลเกดขนในรปของไฮโดรเจนฟลออไรดมากกวาในรปของฟลออไรดไอออน
การดดซมฟลออไรดเกดขนไดในกระเพาะอาหารและเกดขนไดโดยสวนมากตลอดล าไสเลก ซงแมการขนสงฟลออไรดใน
เซลลของบางอวยวะจะเกดขนในรปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรดเปนหลกแตเหตการณเชนนไมไดเกดขนในล าไสเลก
กลไกการดดซมฟลออไรดผานเซลลผนงล าไสเลก เปนกระบวนการทไมพงพงสภาพความเปนกรดดาง ทงนเนองจากการ
ดดซมฟลออไรดผานเซลลผนงล าไสสามารถเกดขนไดอยางรวดเรวถงแมวาในล าไสเลกจะมสภาพความเปนกรดดางคอนขางสง และ
เปนการดดซมในรปฟลออไรดไอออนมากกวาในรปของไฮโดรเจนฟลออไรด ซงผลการศกษานอกรางกายในล าไสของหนหรอสนข
ไมพบอทธพลของการปรบสภาพความเปนกรดดางระหวาง 6.5-8.2 ตอการดดซมฟลออไรด ทงๆทมความแตกตางในปรมาณ
ไฮโดรเจนฟลออไรดประมาณ 500-1,000 เทา
เซลลผนงล าไลเลกแตละเซลลมลกษณะการยดตดกนไมแนนหนา ท าใหมชองดานขางเซลล ซงเปนชองทางทน าและสาร
ขนาดเลกรวมทงฟลออไรดสามารถขนสงผานไปได ดงนนการดดซมฟลออไรดผานเซลลผนงล าไสเลกจงเกดขนในรปของฟลออไรด
ไอออนเปนหลก โดยการขนสงรวมไปกบน าผานทางชองดานขางเซลล
ค ำส ำคญ การดดซม ; กระเพาะอาหาร; ชองดานขางเซลล; ฟลออไรด ; ล าไสเลก
*อาจารยประจ า วทยาลยทนตแพทยศาสตรนานาชาต มหาวทยาลยวลยลกษณ แขวงสามเสนใน เขตพญาไท กรงเทพมหานคร
บทน า
การดดซมและการเปลยนแปลงทางเคมของ
ฟลออไรด (fluoride absorption and metabolism) ใน
เซลลแบคทเรยและในรางกายของสงมชวต ไดรบ
การศกษาและวจยอยางกวางขวาง เพมมาก ขน
นบต งแตมการเตมฟลออไรดลงในน าประปา ซง
จดม งหมายส าคญของการเตมฟลออไรดลงใน
น าประปา นน เพอการปองกนการเกดโรคฟนผใน
ประชากรทใชน าประปาในชวตประจ าวน แตดวยเหต
ทการไดรบฟลออไรดเขาสรางกายมากเกนปรมาณท
เหมาะสม และไดรบตดตอกนเปนระยะเวลานานๆ
ฟลออไรดอาจจะสามารถกอใหเกดผลขางเคยงทไม
เปนประโยชนตอสขภาพของรางกายได เชน ภาวะ
ฟลออไรดมากเกนในกระดกและฟน เปนตน ดงนน
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
2
จงมผท าการศกษาคนควาเกยวกบกลไกการดดซม
การกระจาย การเกบกก การขบถาย ตลอดจนความ
เปนพษของฟลออไรด ท เกดขนในสงมชวตอยาง
กวางขวาง
นกวจยไดใชกระบวนการวจยหลากหลาย
รปแบบทงการทดลองนอกรางกาย และการทดลองใน
รางกายสงมชวต เพอการศกษากลไกการดดซม
ฟลออไรดเขาสเซลล และการดดซมฟลออไรดใน
ระบบกระเพาะอาหารและล าไสเพอขนสงเขาสระบบ
การไหลเวยนโลหต และการขนสงไปยงอวยวะและ
เนอเยอในสวนตางๆของรางกาย การดดซมฟลออไรด
ผานชนเซลลของระบบกระเพาะอาหารและล าไสเพอ
เขาสหลอดเลอดนน เปนทยอมรบโดยทวไปวาเปน
การแพรกระจายแบบไมอาศยพลงงาน (passive
diffusion) 1-6 และมรายงานวจยทแสดงใหเหนวา ไมม
การดดซมในรปแบบทตองใชพลงงาน ( active
transport)2-4,6 ในการขนสงฟลออไรดผานชนเซลลดด
ซมของระบบกระเพาะอาหารและล าไส หรอการดด
ซมฟลออไรดเขาสเซลลของแบคทเรย
ฟลออไรดเ มออยในสารละลายจะอยใน
รปแบบของฟลออไรดไอออน (fluoride ion : F-) และ
ในรปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรด ( hydrogen
fluoride : HF) โดยจะขนอยกบสภาวะของระดบ
ความเปนกรดดาง (pH) ของสารละลาย ซงเมอ
สารละลายอยในสภาวะทเปนกรดจะมปรมาณความ
เขมขนของไฮโดรเจนฟลออไรดสงกวาปรมาณความ
เขมขนของฟลออไรดไอออน มรายงานผลการศกษาท
แสดงขอมลใหเหนวา เมอฟลออไรดอยในรปแบบ
ของไฮโดรเจนฟลออไรดจะสามารถขนสงผานผวเยอ
เซลลไดดกวาเมออยในรปแบบของฟลออไรดไอออน5,7-9 โดย มขอส น นษฐาน เ บ อ งตนว า เ น อ ง จ าก
ฟลออไรดไอออนมประจลบ และเปนไอออนทม
โมเลกลของน าลอมรอบ (hydrated molecule) จงท า
ใหมขนาดโมเลกลใหญกวาโมเลกลของไฮโดรเจน
ฟลออไรด ท าใหไมสามารถแพรกระจายผานผวเยอ
เซลลเขาไปภายในเซลลได ซงจากการทดลองโดยใช
ช นผว เยอเซลลสง เคราะห (synthetic lipid bilayer
membranes) พบวาสดสวนของความยนยอมของผว
เยอ เซลล ท ใหสารแพรกระจายผาน (membrane
permeability)10 ระหวางไฮโดรเจนฟลออไรดและ
ฟลออไรดไอออนมคาเทากบ 106 : 1
การขนสงฟลออไรดผานผวเยอเซลลของ
แบคทเรยและผานผวเยอเซลลของสตวเลยงลกดวย
นม ไ ด ร บ ก า ร ส น น ษ ฐ านว า เ ก ด ข น โด ย ก า ร
แพรกระจายของไฮโดรเจนฟลออไรดในกระบวนการ
ทพงพงและแปรผนตามสภาพความเปนกรดดาง (pH
dependent process) ของสภาวะแวดลอมในบรเวณท
เ กดการขนสงฟลออไรด 5,7-9.11.12 Whitford และ
ผรวมงาน13-16 ไดศกษาการดดซมกลบ (reabsorption)
ของฟลออไรดผานเซลลของทอไต (renal tubule) การ
ดดซมของฟลออไรดในกระเพาะปสสาวะของหน
และการดดซมฟลออไรดในกระเพาะอาหารของหน
ไดพบวาการดดซมฟลออไรด เปนกระบวนการท
พงพงและแปรผนตามความเปนกรดดางดวยเชนกน
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
3
ดงน นจงต งสมมตฐานทเรยกวา “a pH-dependent
event”14,15 ทเสนอวาการดดซมฟลออไรดผานผวเยอ
เซลลในระบบตางๆ ของรางกาย เกดขนในรปแบบ
ของไฮโดรเจนฟลออไรดในกระบวนการทพงพงและ
แปรผนตามความเปนกรดดาง14,15,17 อยางไรกดผลการ
ทดลองเรองการดดซมฟลออไรดในกระเพาะปสสาวะ
หนซงเปนรายงานเรองส าคญทใชเปนขอมลในการตง
สมมตฐานในเรองนไดพบวาทสภาวะความเปนกรด
ดางมากกวา 5.5 นน การดดซมฟลออไรดเกดขนแบบ
ไม พ ง พ ง ค ว า ม เ ป นก ร ด ด า ง ( pH- independent
absorption)15 แตคณะผวจยไมไดมการอธบายเพมเตม
วาการดดซมฟลออไรดทไมพงพงความเปนกรดดาง
นนเกดจากฟลออไรดในรปแบบใด
ด ว ย ค ว า ม เ ป น เ อ ก ลก ษ ณ เ ฉพ า ะ ขอ ง
ฟลออไรดทเมออยในสารละลายจะสามารถเกดได
เ ปน 2 รปแบบ ทผสมกนอย ในสารละลาย คอ
ฟลออไรดไอออนและ ไฮโดรเจนฟลออไรด และท
ส าคญคอท ง 2 รปแบบจะมปรมาณความเขมขนท
แตกตางกนเมอมการเปลยนแปลงสภาพของคาความ
เปนกรดดางของสารละลาย ประกอบกบทางเดน
อ า ห า ร ม ล ก ษณะท า ง ก า ย ว ภ า ค ศ า ส ต ร แ ล ะ
สภาพแวดลอมภายในทมความแตกตางกนในแตละ
สวน โดยเฉพาะอยางยงจะมสภาพความเปนกรดดางท
แตกตางกนเปนอยางมาก โดยกระเพาะอาหารจะม
สภาพแวดลอมเ ปนกรดแก และล าไ ส เลกจะ ม
สภาพแวดลอมทเปนกลางคอนไปทางเปนดางออนๆ
ดงน นสมมตฐานการแพรกระจายของไฮโดรเจน
ฟลออไรดในกระบวนการทพ งพงและแปรผนตาม
ความเปนกรดดาง จงไมสามารถใชอธบายกลไกการ
ดดซมฟลออไรดในล าไสเลกซงมสภาพแวดลอมท
เปนกลางคอนไปทางเปนดางออนๆ แตมอตราการดด
ซมของฟลออไรดทเกดขนอยางรวดเรว และมการดด
ซมทเกอบจะสมบรณ ยกเวนในกรณทในสารละลายม
แคลเซยม อลมเนยม หรอแมกนเซยมผสมอยดวย ซง
ธา ต เหล า นสามารถรวมกบฟลออไรด เ กด เ ปน
สารประกอบทท าใหไมสามารถถกดดซมผานช น
เซลลดดซมของล าไสเลกได18,19
จากการศกษาการดดซมของฟลออไรดผาน
เซลลผนงกระเพาะอาหารและล าไสของหนขาว
Nopakun และผ รวมงาน 20-22 ไดพบวาการดดซม
ฟลออไรดในล าไสเลกเปนการดดซมในรปแบบของ
ฟลออไรดไอออนโดยการแพรกระจายทไมไดพงพง
และไมแปรผนตามสภาวะความเปนกรดดางของ
สารละลายทอยในล าไส ซง Messer และ ผรวมงาน23-
25 ไดรายงานยนยนดวยผลการทดลองทสอดคลองกน
นอกจากน Villa และผรวมงาน26 ไดขอสรปจากการ
ทดลองทออกแบบการทดลองใกลเคยงกน และได
พบวาล าไสเลกเปนสวนหลกของทางเดนอาหารทม
การดดซมฟลออไรดมากทสด และเปนการดดซมโดย
การแพรกระจาย โดยเฉพาะในสภาวะทสตวทดลอง
ถกอดอาหารกอนการทดลองจะพบวาการดดซม
ฟลออไรดจะเกดขนในกระเพาะอาหารนอยมาก
การรายงานผลการศกษาจ านวนมาก ท
เกยวกบการดดซมของฟลออไรดผานระบบกระเพาะ
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
4
อาหารและล าไสไดเรมตนตงแตกลางครสตศตวรรษท
202 ตอมาไดมรายงานการวจยหลายเรองทเสนอ
แนวความคดวากลไกการดดซมกลบของฟลออไรด
ผานเซลลของทอไต กลไกการดดซมของฟลออไรด
ในกระ เพาะ ปสสาวะของหน และการ ดด ซม
ฟลออไรดในกระเพาะอาหารของหนน น เ ปน
กระบวนการท เกดขนโดยการแพรกระจายของ
ไฮโดรเจนฟลออไรดทพ งพงและแปรผนตามความ
เปนกรดดาง (pH-dependent event)13-17 อยางไรกดได
มการรายงานขอมลคอนขางชดเจนทเกยวของกบ
กลไกพนฐานของการดดซมฟลออไรดผานเซลลดด
ซมของผนงล าไสเลกในปลายครสตศตวรรษท 20 วา
เ ปนการดดซมในรปแบบการแพรกระจายของ
ฟลออไรดไอออนทไมพงพงและไมแปรผนตามความ
เปนกรดดาง (pH- independent absorption) 20-27 ซง
รายงานผลการวจยทเกยวเรองน20,24,25 ไดรบการอางถง
โดยไมไดมการกลาวถงขอมลรายละเอยดของ
ผลการวจยทชดเจนในหนงสอในป 199628 อยางไรกด
ในบทความปรทศนและหนงสอทเกยวของกบการเม
แทบโบลซมของฟลออไรดในป 201129 และ 201530
ไดมการอางองอยางชดเจนวา กลไกพนฐานของการ
ดดซมฟลออไรดผานเซลลบผนงล าไสเลกเปนการดด
ซมในรปแบบการแพรกระจายของฟลออไรดไอออน
ทไมพงพงและไมแปรผนตามความเปนกรดดาง (pH-
independent absorption)
บทความปรทศนฉบบนไดน าเสนอขอมลจาก
รายงานการวจยทเกยวกบการขนสงฟลออไรดผานผว
เยอเซลลแบคทเรย การดดซมฟลออไรดผานเซลลใน
กระเพาะอาหารและรายละเอยดของรายงานการวจยท
เกยวของกบกลไกการดดซมฟลออไรดผานเซลลใน
ล าไสเลก โดยการขนสงฟลออไรดผานผวเยอเซลล
แบคทเรยและการดดซมฟลออไรดในกระเพาะอาหาร
จะเกดขนในรปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรด ซงจะ
เกยวของกบกระบวนการพงพงและแปรผนตามความ
เปนกรดดาง ในขณะทการดดซมฟลออไรดผานเซลล
ของล าไสเลกจะเกดขนในรปแบบของฟลออไรด
ไอออน โดยกระบวนการทไมพ งพงและไมแปรผน
ตามความเปนกรดดางของสารละลายในล าไส
กระบวนการทดลองในสตวทดลอง
การศกษากลไกการดดซมฟลออไรดผาน
เซลลของกระเพาะอาหารและล าไสสวนใหญจะใช
หนเปนสตวทดลอง2,16,20,21,24-26 เนองจากสามารถท า
การทดลองไดทงภายนอกรางกาย2,21,26 และสามารถ
ท าการทดลองไดในขณะทสตวทดลองยงมชวตอย16,20,24,25
Messer และ Ophaug25 ศกษาเกยวกบอทธพล
ของความเปนกรดในกระเพาะอาหารตอการดดซม
ของฟลออไรดในหน โดยการศกษาเปรยบเทยบการ
ดดซมฟลออไรดในสภาวะทมการยบย งการสรางกรด
ของกระเพาะอาหาร กบในสภาวะทมการกระตนการ
สรางกรด หนทดลองทอยในกลมทมการยบย งการ
สรางกรดจะไดรบการฉดไซเมทดน (cimetidine)
ขนาด100 มลลกรมตอกโลกรมของน าหนกตว ผาน
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
5
เขาไปในชองทอง 4 ชวโมงกอนการทดลอง ไซเม
ทดนจะออกฤทธปดก นตว รบฮสตามนชนดท 2
(histamine H2 receptor antagonist) ซ งจะออกฤท ธ
ยบย งสารฮสตามนทชวยกระตนการหลงกรดใน
กระเพาะอาหาร ส าหรบหนทดลองในกลมทมการ
กระตนการสรางกรดในกระเพาะอาหาร จะไดรบการ
ฉ ด เ พนต า แกสต รน ( pentagastrin) ขน า ด 0. 25
มลลกรมตอกโลกรมน าหนกตว โดยจะฉดเขาใต
ผวหนง 1 ชวโมงกอนเรมการทดลองและฉดอกครง
หนงเมอเรมตนการทดลอง เพอกระตนใหเกดการ
สรางกรดในกระเพาะอาหาร ซงว ธการทดลอง
ดงกลาวขางตนเปนวธเดยวกนกบท Whitford และ
Pashley16 ใชในการทดลองในหนเพอศกษาเ รอง
อทธพลของความเปนกรดในกระเพาะอาหารตอการ
ดดซมของฟลออไรด ซงในการทดลองนน หนกลม
หนงจะไดรบการฉดเพนตาแกสตรนขนาด 0.25
มลลกรมตอกโลกรมน าหนกตว โดยจะฉดเขาใต
ผวหนง 1 ชวโมงกอนเรมการทดลองและฉดอกครง
หนงเมอเรมตนการทดลอง สวนหนอกกลมหนงจะ
ได รบการ ฉดไซ เมท ดน ( cimetidine) ขนาด 97
มลลกรมตอกโลกรมของน าหนกตว ผานเขาไปใน
ชองทอง 4 ชวโมงกอนการทดลอง ผลการทดลองของ
Whitford และ Pashley แสดงใหเหนวาระดบปรมาณ
ความเขมขนของฟลออไรดในพลาสมาในกลมท
ไดรบเพนตาแกสตรนทกระตนใหเกดการสรางกรด
ในกระเพาะอาหาร จะมคาสงมากกวาอยางชดเจนเมอ
เปรยบเทยบกบกลมทไดรบไซเมทดนทมการยบย ง
การหลงกรดในกระเพาะอาหาร ดงนนจงแสดงใหเหน
วาการดดซมฟลออไรดในกระเพาะอาหารจะเกดขน
ไดดในสภาวะทสารละสายในกระเพาะอาหารมความ
เปนกรดสง ซง Messer และ Ophaug25 ไดรายงานผล
การทดลองทสอดคลองกน โดยไดพบวาหนในกลมท
ได รบไซเมทดนและสภาวะของสารละลายใน
กระเพาะอาหารมคาความเปนกรดดาง 8.5 จะม
ปรมาณความเขมขนของฟลออไรดในพลาสมาต า
ทสด เมอเปรยบเทยบกบหนในกลมควบคมหรอหน
ในกลมทไดรบเพนตาแกสตรนซงมสภาวะของ
สารละลายในกระเพาะอาหารมคาความเปนกรดดาง
5.5
ส าหรบการใชสนขเปนสตวทดลอง22,23,31 ซง
สวนใหญจะสามารถท าไดเฉพาะการทดลองนอก
รางกายนน จะเปนการทดลองทน าเนอเยอสวนผนง
เซลลดดซมของล าไสเลกมาตดตงในเครองมอศกษา
การดดซม (diffusion chamber) ซงถงแมการศกษาโดย
วธนจะมขอเสยทช นเซลลดดซมทตดออกมาจาก
รางกายของสตวทดลอง ซงจะท าใหขาดคณสมบต
ตามธรรมชาตบางประการ เชน การขาดการไหลเวยน
ของเลอดเพอน าสารอาหารมาหลอเลยงเซลลและ
น าพาของเสยหลายชนดทเกดจากการท างานของเซลล
ออกไปทง เปนตน แตการทดลองโดยวธการนมขอด
ทสามารถท าการควบคมการทดลองไดหลายประการ
เชน การควบคมอณหภมของสารละลายใหอยท 37
องศาเซลเซยส สามารถใหกาซออกซเจนบรสทธ
ตลอดเวลาทด าเนนการทดลอง จงท าใหเซลลของผนง
ล าไสยงคงความสามารถในการท างานดานการดดซม
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
6
สารตางๆ ไดเสมอนยงคงอยภายในรางกาย สามารถ
ปรบระดบความเปนกรดดางของสารละลายทอยใน
แ ตละด านของ เซลล ด ด ซมได ห รอส ามารถ
เปลยนแปลงความเขมขนของสารละลายในดานเซลล
ดดซมหรอดานหลอดเลอดไดตามแผนการทดลอง
เปนตน ดงนนการทดลองในรปแบบนจงเปนระบบท
ไดรบการยอมรบและมการใชอยางกวางขวางใน
การศกษาสารทละลายน าแลวแตกตวไดบางสวน
(weak electrolyte)31-33
ผนงล าไสเลกของสนขทประกอบดวยช น
เซลล ดด ซม (mucosal cell) ช น เ นอ เย อ เ ก ยวพน
( lamina propria) ทอย ใตช น เซลล ดดซม และช น
กลาม เ นอ เ รยบบางๆ (muscularis mucosae) ทท า
หนาทค าจนชนเซลลดดซมและชนเนอเยอเกยวพน ซง
ทงสามชนนสามารถผาตดแยกออกมาจากสวนทเปน
กลามเนอวงแหวนและกลามเนอตามแนวขวางของ
ล าไสเลกได31 โดยไมมความเสยหายตอเซลลดดซม
และจะยงคงสภาพทสมบรณตามธรรมชาต สามารถ
ในการท างานดานการดดซมสารตางๆ ไดเสมอนยงคง
อยภายในรางกาย การทดลองจะเรมจากล าไสเลกสวน
เจจนม ( jejunum) โดยจะตดล าไสออกมาครงละ
ประมาณ 5 เซนตเมตร เมอท าการลางดวยน าเกลออน
แลวจะน าไปผกทปลายทอพลาสตกทมเสนผาน
ศนยกลางประมาณ 1.5 เซนตเมตรโดยใหดานเซลลดด
ซมอยทางดานนอก ซงจะไดพนทการดดซมประมาณ
2 ตา ร า ง เ ซ น ต เ มตร ท ด า น ในท อพล าส ตก ท
เปรยบเสมอนดานหลอดเลอดจะใสสารละลาย
มาตรฐานทมสภาพความเปนกรดดางคงทท 7.5 และ
น าไปจดเตรยมในเครองมอศกษาการดดซมเพอ
ด าเนนการทดลองตอไป ส าหรบในกรณทใชชนเซลล
ผนงล าไสเลกของหนจะไมมการผาตดแยกชนเซลล
เหมอนในล าไสของสนข แตจะใชล าไสหนเปนสวนๆ
น าไปจดเตรยมในเครองมอศกษาการดดซม ทม
หลกการท างานคลายกนแตมขนาดทเลกกวา20,21,34,35
ซงรายละเอยดของผลการศกษาไดแสดงไวในสวนท
เกยวของกบกลไกการดดซมฟลออไรดในล าไสเลก
การขนสงฟลออไรดผานผวเยอเซลลแบคทเรย
เ ปน ททราบกนเปนอยาง ดวาในสภาวะ
แวดลอม ท เ ปนกรด แบคท เ ร ยหลายชนด เ ชน
Streptococcus mutans จ ะ ม ค ว า ม ย น ย อ ม ใ ห
ฟลออไรดถกขนสงผานเขาสภายในเซลลไดงายขน
Borie7 ไ ดท า ก า ร ศกษาความส มพน ธ ของก า ร
เปลยนแปลงสภาวะความเปนกรดดางตอการเกดความ
เปนพษตอเซลลของฟลออไรด ไดพบวาการลดลงของ
คาความเปนกรดดางจะท าใหความเปนพษตอเซลล
ข อ ง ฟ ล อ อ ไ ร ด เ พ ม ม า ก ข น ซ ง ไ ด น า เ ส น อ
แนวความคดเบองตนเปนครงแรกเกยวกบการขนสง
ฟลออไรดผานผวเยอเซลลของแบคทเรยวาเกดขนโดย
รปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรดและไมไดเกดขนใน
รปแบบของฟลออไรดไอออน
รายงานผลการศกษาท งในเซลลแบคทเรย
และเซลลสตวทเลยงลกดวยนมในเวลาตอมา ไดให
การสนบสนนแนวความคดดงกลาวขางตน5,8,9,11,12,16
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
7
Roberts และ Rahn12 รายงานวาในสภาวะแวดลอมท
คาความเปนกรดดางเทากน 7 สารละลายโซเดยม
ฟลออไรดทมความเขมขนสงถง 2% จะไมมผลในการ
ฆาเชอแบคทเรย แตในทางตรงกนขามเมอปรบคา
ความเปนกรดดางใหเทากบ 2 สารละลายโซเดยม
ฟลออไรดทมความเขมขนนอยกวา 0.1% จะสามารถ
ท าการยบย งการเจรญเตบโตและกระบวนการสราง
พลงงานภายในเซลลได ซงจากการค านวณโดยใช
สมการ Henderson-Hasselbalch36 ทคาความเปนกรด
ดางเทากบ 2 น น จะมปรมาณความเขมขนของ
ไฮโดรเจนฟลออไรดสงมากกวาปรมาณฟลออไรด
ไอออน ดงนนจงสามารถสรปไดวา การตอตานการ
ท า ง านของแบคท เ รย ( antibacterial effect) ของ
โซเดยมฟลออไรดนน จะมการแปรผนตามคาความ
เปนกรดดางของสารละลายในสภาวะแวดลอมรอบๆ
เซลลและปรมาณความเขมขนของไฮโดรเจน
ฟลออไรด ซงเมอท าการทดลองปรบคาความเปนกรด
ดางในระดบตางๆ จะพบวาความสามารถในการยบย ง
การท างานของแบคทเรยจะมความสมพนธกบปรมาณ
ความเขมขนของไฮโดรเจนฟลออไรด มากกวา
ปรมาณความเขมขนของฟลออไรดท งหมดทอยใน
สารละลาย37
มขอทนาสงเกตวาการศกษาทดลองทกลาว
มาแลวน น มการปรบระดบคาความเปนกรดดางท
ไมไดอยในขอบเขตของคาความเปนกรดดางใน
สภาวะทเซลลอาศยอยตามธรรมชาต Helgeland และ
Leirskar 8 ไ ดท า ก า ร ศ กษ า เซลล เ พ า ะ เ ล ย ง ใน
หองปฏบตการ พบวาความเปนพษตอเซลลจะเพมขน
เมอท าการลดคาความเปนกรดดางของสารละลายทใช
เพาะเลยง เมอทดลองเตมฟลออไรดทความเขมขน
5x10-4 โมลาร (10 สวนในลานสวน) และปรบคาความ
เปนกรดดางใหเทากบ 7.3 พบวาเซลลทเพาะเลยงม
การเจรญเตบโตไดอยางปกต แตเมอปรบคาความเปน
กรดดางใหเทากบ 7.0 จะเกดการยบย งการแบงตวของ
เซลลอยางชดเจน และเมอปรบคาความเปนกรดดาง
ใหเทากบ 6.8 หรอลดลงมากกวาน การเจรญเตบโต
ของเซลลจะมการลดลงสอดคลองกบการลดลงของคา
ความเปนกรดดางอยางมนยส าคญ และเชอจลนทรย
ส าม ารถ เกบกกฟ ลออไรด ไวภ าย ใน เซลล ได
โดยเฉพาะในสภาวะแวดลอมทมความเปนกรดสง5,9,38
การกกเกบฟลออไรดภายในเซลลของ Streptococcus
mutans 6751 ม ความสมพน ธ โดยตรงกบความ
แตกตางของคาความเปนกรดดางทอยภายในและ
ภายนอกเซลล9 การน าฟลออไรดเขาสภายในเซลลจะ
มปรมาณเพมสงมากขนเมอคาความเปนกรดดาง
ภายนอกเซลลมคาต าลง ซงทคาความเปนกรดดาง
ภายนอกเซลลเทากบ 2 จะมปรมาณความเขมขนของ
ไฮโดรเจนฟลออไรดอยภายนอกเซลลสงมากถงรอย
ละ 96 ซงจะผลกดนใหเกดการขนสงเขาสภายในเซลล
ดงน น จงเปนการสนบสนนขอสนนษฐานวาการ
ขนสงฟลออไรดผานผวเยอเซลลของแบคทเรยเกดขน
ในรปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรด
ไฮโดรเจนฟลออไรดมสภาวะเปนกรดออน
โดยม pKa เทากบ 3.4 ซงในทางชวเคม pKa คอการ
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
8
แปลงคา (เปนคา –log10 Ka) ของคาคงทการแตกตว
ของกรด (acid dissociation constant : Ka) ดงน นใน
สภาวะทคาความเปนกรดดางของสารละลายเทากบ
3.4 จะสามารถกลาวไดวาในสารละลายนนๆ จะม
ปรมาณไฮโดรเจนฟลออไรดอยรอยละ 50 และม
ปรมาณฟลออไรดไอออนอยรอยละ 50 เชนเดยวกน
ซงหากมการลดลงของสภาพความเปนกรดดาง จะท า
ใหปรมาณความเขมขนของไฮโดรเจนฟลออไรดเพม
มากขน แตในทางตรงกนขาม หากมการเพมขนของ
สภาพความเปนกรดดาง จะท าใหปรมาณความเขมขน
ของฟลออไรดไอออนเพมมากขน30,39 ซงในสภาพ
ความเปนกรดดางเทากบ 8.2 ในสภาวะนฟลออไรด
เกอบทงหมดจะอยในรปแบบของฟลออไรดไอออน
แตจากการศกษาในเซลลแบคทเรยกลบพบวาเมอ
สภาพความเปนกรดดางในสารละลายทเซลลอาศยอย
เพมขนเปน 8.2 การขนสงของฟลออไรดจะมคาลดลง
อยางมาก 9 ดงน นในกรณของเซลลแบคท เรยจง
สามารถสรปไดชดเจนวาฟลออไรดไอออนไมใช
รปแบบทสามารถกระจายผานเขาสเซลลแบคทเรยได
โดยงาย
ต อมาได ม ขอส น นษฐาน เพ ม เ ตมว า
ไฮโดรเจนฟลออไรดสามารถท าตวเหมอนเปนตวพา
โปรตอน ( transmembrane proton conductor) 5 หรอ
เปนการขนสงรวมกน (cotransport)40 ซงจะสามารถ
เคลอนทผานผวเยอเซลลไดอยางงายดายในรปแบบ
ของไฮโดรเจนฟลออไรด อนเปนการขนสงโปรตอน
และฟลออไรดเขาสภายในเซลลในขณะเดยวกน ซง
เมอไฮโดรเจนฟลออไรดเคลอนเขามาอยภายในเซลล
แลว จะ เ กดการแตกตวใหโปรตอน (H+) และ
ฟลออไรดไอออน ซงสารทงสองชนดนจะกอใหเกด
อนตรายตอการท างานของเซลล ทงนเพราะฟลออไรด
ไอออนจะสามารถยบย งการท างานของเอนไซมอโน
เลส รวมท งเอนไซมอนๆ อกหลายชนด 41-44 และ
โปรตอนจะท าใหสภาวะภายในเซลลเปลยนไปใน
ทศทางทมความเปนกรดเพมมากขน ซงในสภาวะ
เชนนจะยบย งการท างานของกระบวนการไกลโคไล
ซส ทจะมสภาวะการท างานทเหมาะสมของเอนไซม
ในสภาวะทคอนขางเกอบเปนกลาง ดงน นผลลพธ
สดทายของการทแบคท เร ยขนสงฟลออไรดใน
รปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรดเขาสภายในเซลล
คอเกดการลดลงของขบวนการสรางพลงงานภายใน
เซลล และเกดการลดลงของการสรางกรดจาก
กระบวนการไกลโคไลซสภายในเซลล ดงน นการ
ลดลงของการสรางกรดทเกดขนในเชอจลนทรยทอย
ภายในชองปาก จะเกดผลดตอผวเคลอบฟนทจะไมม
การสลายแรธาตในผวเคลอบฟนหรอเนอฟน อนเปน
ทมาของคณสมบตของฟลออไรดในการตอตานการ
เกดโรคฟนผ
กลไกการดดซมฟลออไรดในกระเพาะอาหาร
การรายงานผลการศกษาเกยวกบกลไกการ
ดด ซมฟลออไรด ในกระ เพาะอาหาร คอนขา ง
สอดคลองกนอยางชดเจนวา เปนการดดซมในรปแบบ
ไฮโดรเจนฟลออไรดในกระบวนการทพงพงและแปร
ผนตามความเปนกรดดางของกระเพาะอาหาร ตาม
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
9
สมมตฐาน ท เ รยกวา “a pH-dependent event” ซ ง
Whitfordและผรวมงาน14,15 ไดเสนอไวต งแตป 1976
และไดมการรายงานซ าทชดเจนในป 1984 วาการดด
ซมฟลออไรดในกระเพาะอาหารหนเกดขนในรปแบบ
ของไฮโดรเจนฟลออไรดเปนหลก16 ซงขอสนนษฐาน
เกยวกบการดดซมฟลออไรดในกระเพาะอาหาร
ไดรบการสนบสนนจากการรายงานผลการวจยของ
Messer และ Ophaug25 ทท าการทดลอง เ ก ยวกบ
อทธพลของความเปนกรดในกระเพาะอาหารตอการ
ดดซมฟลออไรด
Whitford และผรวมงาน15 ไดท าการศกษาการ
ดดซมฟลออไรดผานผนงเซลลกระเพาะปสสาวะของ
หนโดยใชสารรงสฟลออไรด ( 18F) ซงจาก
การศกษาการเปลยนแปลงสภาพความเปนกรดดาง
ของสารละลายระหวาง 1.89 ถง 5.5 ไดพบวาการดด
ซมสารรงสฟลออไรดผานชนเซลลผนงเซลลกระเพาะ
ปสสาวะ มปรมาณการดดซมแปรผนอยางตรงกนขาม
กบการเปลยนแปลงสภาพความเปนกรดดางของ
สารละลาย กลาวคอทสภาพความเปนกรดดางเทากบ
1.89 ซงฟลออไรดจะอยในรปแบบของไฮโดรเจน
ฟลออไรด ในปรมาณ ท ส งน น ก าร ดด ซมของ
ฟลออไรดจะเกดขนมากกวารอยละ 68 ในขณะทเมอ
สภาพความเปนกรดดางอยทระหวาง 5.5 – 8.0 นน
การดดซมฟลออไรดจะเกดขนนอยกวารอยละ 10 ซง
เมอใชการค านวณดวยสมการ Henderson-Haselbalch
equation36 ซงจะสามารถค านวณการไลระดบความ
เขมขน ( concentration gradients) ของฟลออไรด
ไอออนและไฮโดรเจนฟลออไรดทปรากฏอยใน
สารละลาย ซ ง ทสภาพความ เปนกรดดางของ
สารละลายระหวาง 1.89 – 5.5 จะมระดบความเขมขน
ของไฮโดรเจนฟลออไรด ท มการเปลยนแปลงท
แตกตางกนคอนขางมาก กลาวคอทสภาพความเปน
กรดมากขน ในสารละลายจะมปรมาณความเขมขน
ของไฮโดรเจนฟลออไรดสงมาก
ดงนน Whitford และผรวมงาน15 จงสรปผล
จากการทดลองชดนกบการทดลองหลายๆ ชดในเวลา
ตอมา14,16 วา การดดซมของฟลออไรดจากเซลลดดซม
ของอวยวะตางๆ และจะขนอยกบสภาพความเปนกรด
ดางของสารละลาย และปรมาณความเขมขนของ
ไฮโดรเจนฟลออไรด จงน าไปสการเสนอสมมตฐาน
เกยวกบการดดซมฟลออไรด วา เกดขนโดยการ
แพรกระจายของไฮโดรเจนฟลออไรด ทพ งพงและ
แปรผนตามความเปนกรดดางของสารละลาย
กลไกการดดซมฟลออไรดในล าไสเลก
การดดซมฟลออไรดในล าไสเลกสามารถ
เกดขนไดอยางรวดเรว ถงแมภายในล าไสเลกจะม
สภาพความเปนกรดดางทเปนกลางคอนไปทางเปน
ดางออน6,18,19,20-22,45 จากการศกษาวดคาความเปนกรด
ดางในกระเพาะอาหารและล าไสในคนโดยใชแคปซล
สงสญญาณ (pH sensitive radiotelemetry capsule) 46
พบวากระเพาะอาหารมคาความเปนกรดดางระหวาง
1.0-2.5 ล าไสเลกสวนดโอดนมมคาความเปนกรดดาง
เทากบ 6.6 สวนคาเฉลยของความเปนกรดดางทล าไส
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
10
เลกสวนปลายเทากบ 7.5 ดงน นเมอพจารณาถง
คณสมบตของไฮโดรเจนฟลออไรดทมคา pKa เทากบ
3.4 เมออยในสภาพแวดลอมทเปนกลาง อตราสวน
ระหวางไฮโดรเจนฟลออไรดตอฟลออไรดไอออนจะ
มคาประมาณ 1:104 ดงนนหากการดดซมฟลออไรด
จะตองเกดขนในรปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรด คา
ความยนยอมให เกดการกระจายผานผวเยอเซลล
(permeability) ของไฮโดรเจนฟลออไรดจะตองม
มากกวาฟลออไรดไอออนในสดสวน 104 : 1 หรอ
มากกวา21
ชนเซลลผนงล าไสเลกจดอยในประเภทชน
เซลลทรวมอยกนแบบหลวมๆ (leaky epithelium)47,48
ซง มลกษณะเฉพาะทส าคญเชน ความตางศกย
ระหวางชนเซลลมคาต า เปนชนเซลลทมชองดานขาง
เซลล (paracellular channels) ซ งสามารถใชเ ปน
เสนทางการขนสงน าหรอสารบางชนดเขาสดาน
หลอดเลอดได ซงชองดานขางเซลลเหลานในปจจบน
มกลมผ วจ ยหลายกลมสนนษฐานวา อาจจะเปน
ชองทางส าห รบขนส งสารบางอย า ง โดยก าร
แพรกระจายผานเขาไปในรปแบบของไอออน 49,50
เชนการแพรกระจายของโซเดยมไอออน50 เปนตน ได
มผค านวณขนาดของชองดานขางเซลลพบวาอาจจะม
เสนผาศนยกลางประมาณ 4-5 แองสตรอม (angstrom)
ซงเปนขนาดทใหญพอทจะยนยอมใหไอออนทอมตว
ดวยน า (hydrated ions) กระจายผานได49 ซงในสภาวะ
ทละลายอยในสารละลายนนฟลออไรดไอออนจะม
ขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 3.5 แองสตรอม45 ซง
เปนขนาดทเลกพอทจะสามารถแพรกระจายผานชอง
ดานขางเซลลได
เซลลแตละเซลลในชนเซลลดดซมของผนง
ล าไสเลก จะถกยดตดกนกบเซลลขางเคยงทบรเวณ
รอยตอชนดยดตดแนนทเรยกวาไททจงชน ( tight
junction) ซงรอยตอชนดนจะท าหนาทคดกรอง หรอ
สกดกน การขนสงสารทมโมเลกลขนาดใหญในการ
เค ล อน ท ผ าน เขา ช อ งทา งด านขา ง เซลล เพ อ
แพรกระจายผานเขาไปภายในชองวางระหวางเซลล
และถกขนสงเขาสหลอดเลอดฝอยของล าไสตอไป ซง
ในบรเวณไททจงชนจะมชองทางทยนยอมใหมการ
ขนสงโมเลกลผานเขาไปอยางนอย 2 ชองทาง51 ไดแก
ช อ ง รพ รน ( pore pathway) แ ละ ช อง ร ร ว ( leak
pathway) ซงชองรพรนจะสามารถขนสงสารไดใน
ปรมาณทมากกวาแตจะจ ากดเฉพาะไอออนหรอ
โมเลกลทมขนาดเลก สวนชองรรวจะสามารถขนสง
สารไดนอยกวาและท าการขนสงเฉพาะสารท ม
โมเลกลขนาดใหญบางชนด ซงมผรายงานวาประมาณ
รอยละ 80 ของการขนสงไอออนผานชนเซลลดดซม
ไปสหลอดเลอดฝอยจะผานชองทางดานขางเซลล50
และขนาดเสนผาศนยกลางของชองดานขางเซลลจะม
ขนาดกวางพอใหเกดการขนสงไอออนทมโมเลกล
ของน าลอมรอบ (hydrated ions)47 ผานเขาไปได ซง
รวมถงฟลออไรดไอออนดวย ซงจะสนบสนน
แนวความคดวาการดดซมฟลออไรด เ กด ขนใน
รปแบบของฟลออไรดไอออน โดยผานชองทาง
ดานขางเซลลมากกวาจะเปนการขนสงในรปแบบของ
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
11
ไฮโดรเจนฟลออไรดทใชชองทางการขนสงผานผว
เยอเซลลเขาไปภายในเซลล (transcellular pathway)
ในการศกษาอทธพลของความเปนกรดดาง
ตอการดดซมฟลออไรดในล าไสเลกของสนข23 ซง
เปน รายงานผลการทดลอง ทสอดคลองกบผล
การศกษาของ Nopakun และผรวมงาน21,22 กลาวคอ
ไดพบวาสภาวะของความเปนกรดดางของสารละลาย
ทอยในดานผวดดซมของชนเซลลผนงล าไสเลก ไมม
อทธพลตอการขนสงฟลออไรดผานช นเซลลผนง
ล าไสแมการทดลองจะมความแตกตางในปรมาณ
ความเขมขนของไฮโดรเจนฟลออไรดถง 50 เทา
(ตารางท 1) โดยเมอท าการปรบสภาวะของความเปน
กรดดางของสารละลายดานผวดดซมชนเซลลผนง
ล าไสเลกใหอยระหวาง 6.5 ถง 8.2 ปรมาณฟลออไรด
ทแพรกระจายเขาไปสะสมอยในสารละลายดาน
หลอดเลอดของชนเซลลผนงล าไสเลกของสนขจะม
คาใกลเคยงกน ซงเปนทนาสงเกตวาในสภาวะท
สภาวะความ เ ปนกรดดาง เท ากบ 6.5 น น ใน
สารละลายดานผวดดซมจะมปรมาณความเขมขนของ
ไฮโดรเจนฟลออไรดสงนน การดดซมของฟลออไรด
ไมเพมขน ซงหากการดดซมของฟลออไรดเกดขนใน
รปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรดไดดกวาฟลออไรด
ไอออน กควรจะพบวาทระดบของสภาวะความเปน
กรดดางเทากบ 6.5 จะตองมการดดซมฟลออไรดได
ดกวาทระดบของสภาวะความเปนกรดดางเทากบ 8.2
แตผลการทดลองแสดงใหเหนอยางชดเจนวา ปรมาณ
ฟลออไรดทแพรกระจายเขาไปสะสมอยในสารละลาย
ดานหลอดเลอดของชนเซลลผนงล าไสเลกของสนข
จะมคาไมแตกตางกน
ตารางท 1 ผลการเปลยนแปลงระดบความเขมขนของฟลออไรดและสภาวะความเปนกรดดางในสารละลาญดานเซลลดดซมตออตราการดดซมของฟลออไรด และการขนสงน าผานชนเซลลดดซมของผนงล าไสเลกของสนข* 23
Table 1 Effect of mucosal fluoride concentration and pH on fluoride and water transport
across the small intestine.* 23
Mucosal fluoride
conc.(mM) 0.11 0.35 0.70 1.1
pH = 6.5
HF concentration (nM) 100 320 640 1000
µg F transported
ml water transported
0.067±0.016
0.10 ±0.11
0.138±0.030
0.09 ±0.07
0.296±0.102 0.363±0.128
0.12 ±0.14 0.06 ±0.07
pH = 7.0
HF concentration (nM) 32 100 200 320
µg F transported
ml water transport
0.109±0.040
0.17 ±0.16
0.160±0.043
0.08 ±0.07
0.295±0.061 0.445±0.130
0.10 ±0.06 0.13 ±0.09
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
12
* All values represent the mean ± S.D. for 4 separate incubations using segments from 4 dogs.
ดงนนการไมพบอทธพลของความเปนกรด
ดางตอการดดซมฟลออไรดนน อาจจะอธบายได 2
ประการ ประการแรกคอผวเยอเซลลของช นผนง
ล า ไ ส เล กของ สนข อาจ จะ มคว ามยนยอมให
ไฮโดรเจนฟลออไรดแพรกระจายผานไดต า ดงนน
การขนสงไฮโดรเจนฟลออไรดในชองทางผานผวเยอ
เซลลเขาไปภายในเซลล จงเกดขนในปรมาณทนอย
ม าก ซ งค า ส ด ส วนของความยน ยอม ใหส า ร
แพรกระจายผานผวเยอเซลลระหวางไฮโดรเจน
ฟลออไรดตอฟลออไรดไอออนอาจจะมคานอยกวา
104 : 1 มากๆ ประการทสองในสารละลายทมสภาวะ
ความเปนกรดดาง 6.5 ปรมาณความเขมขนของ
ฟลออไรดไอออนมมากกวาปรมาณความเขมขนของ
ไฮโดรเจนฟลออไรด ซงดวยปรมาณความเขมขนท
มากกวาน อาจจะเปนตวผลกดนใหเกดการดดซมใน
รปแบบของฟลออไรดไอออนไดด โดยเปนการขนสง
ผานชองทางระหวางเซลล ดงน นการดดซมของ
ฟลออไรดผานชนเซลลผนงล าไสเลกจงควรจะเกดขน
ในรปแบบของฟลออไรดไอออนมากกวาการเกดขน
ในรปแบบของไฮโดรเจนฟลออไรด ซง Whitford
และผรวมงานไดท าการศกษาการดดซมฟลออไรด
ผานกระเพาะปสสาวะของหน15 ไดรายงานวาเมอ
สภาวะความเปนกรดดางของสารละลายทอยใน
กระเพาะปสสาวะของหนขาวมคาความเปนกรดดาง
ระหวาง 5.5 ถง 8.0 ปรมาณการขนสงฟลออไรดผาน
ช น เซลลผนงกระ เพาะปสสาวะจะมค าคง ท ซ ง
สอดคลองกบผลการทดลองในล าไสเลกของสนข22,23
ซงWhitford และผรวมงานไดเรยกปรากฏการนวาเปน
การดดซมแบบไมพ งพงความเปนกรดดาง (pH-
independent absorption) แตผ วจ ยไมไดอธบายให
ชดเจนวาการดดซมในสภาวะน เปนการดดซมใน
รปแบบไฮโดรเจนฟลออไรดหรอฟลออไรดไอออน
ซงถาหากสภาวะความเปนกรดดางมอทธพลตอการ
ดดซมของฟลออไรดอยางยงยวดแลว จงควรจะพบวา
ทสภาวะความเปนกรดดางของสารละลายเทากบ 5.5
นน ปรมาณการดดซมของฟลออไรดจะตองมคาสง
กวาทสภาวะความเปนกรดดางของสารละลายเทากบ
8.0 อยางเหนไดชด นอกจากนยงมผพบวาในเซลล
เมดเลอดแดงของคนและววนน คาความยนยอมให
สารแพรกระจายของไฮโดรเจนฟลออไรดสงกวา
pH = 7.5
HF concentration (nM) 10 32 64 100
µg F transported
ml water transport
pH = 8.2
HF concentration (nM)
µg F transported
ml water transport
0.068±0.019
0.16 ±0.13
2
0.052±0.005
0.18 ±o.12
0.145±0.042
0.15 ±0.11
6.4
0.126±0.034
0.13 ±o.13
0.311±0.076 0.385±0.09
0.15 ±0.11 0.14 ±0.11
12.8 20
0.190±0.023 0.301±0.084
0.12 ±o.09 0.15 ±o.14
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
13
ฟลออไรดไอออนเพยง 1 เท า เท าน น 52 ซ งขอ
สนนษฐานขางตนนสอดคลองกบ Jackson และ
ผรวมงาน53 ซงไดท าการศกษาการขนสง salicylic acid
และ benzoic acid ผานชนเซลลผนงล าไสเลกของหน
ภายนอกรางกายและไดเสนอแนะวารปแบบของ
ไอออนในสารละลายกรดออนหรอดางออนเปน
รปแบบหลกทถกขนสงผานชนเซลลดดซมของล าไส
เลก
จากผลการศกษาของ He และผรวมงาน40 ซง
เปนการศกษาในหลอดทดลองโดยการขดแยกช น
เซลลดดซมจากล าไสเลกสวนตนของกระตายมาท าให
เปนเนอเดยวกน (homogenized) ซงหลงจากผาน
กระบวนการมาตรฐานทางหองปฏบตการแลวจะ
สามารถสรางเปนถงขนาดเลกทมเนอเยอบผนงล าไส
เลก หอหมอย (brush border membrane vesicle) ท
สามารถน ามาใชในการทดลองเกยวกบการดดซม
ฟลออไรด ซงผลการทดลองในถงขนาดเลกทม
เนอเยอบผนงล าไสเลกหอหมอยน ไดขอมลสวนหนง
วาการดดซมฟลออไรดผานชนเซลลดดซมในล าไส
เลกของกระตายจะเกดจากการขนสงรวมกบพาหะ
โป ร ต น ( carrier-mediated transport) ซ ง อ า จ จ ะ
เกยวของกบการขนสงรวม (cotransport) ระหวาง
ฟลออไรดกบโปรตอน (proton gradient-dependent
fluoride transport) ห ร อ ก า ร ข น ส ง ร ว ม แ บ บ
แลกเปลยนระหวางฟลออไรดกบไฮดรอกซลไอออน
และมขอแนะน าวาการดดซมฟลออไรดในล าไสเลก
ของกระตายควรจะเกยวของกบความแตกตางของ
ค ว า ม เ ป น ก ร ด ด า ง ร ะ ห ว า ง ช น เ ซ ล ล ด ด ซ ม
( transmucosal pH gradient) นอกจาก นย งได มขอ
สนนษฐานตอไปวา การท Messer และ Nopakun20,21,25
รายงานวาการดดซมฟลออไรดในล าไสเลกของหนไม
มสวนเกยวของกบความแตกตางของความเปนกรด
ดางระหวางชนเซลลดดซมนน แมขอแตกตางในผล
ของการทดลองในเรองนจะย งไมสามารถแสดง
สาเหตทชดเจนไดแตมความเปนไปไดทอาจจะ
เกยวของกบความจ าเพาะของกลไกการขนสงของแต
ละสายพนธ (species-specific transport mechanism)40
โดยเหตทการทดลองในสนขเพอศกษา
อทธพลของสภาพกรดดางตอการดดซมฟลออไรดใน
ล าไสเลก22,23 ไมพบอทธพลของสภาวะความเปนกรด
ดางในชวงของความเปนกรดดางระหวาง 6.5-8.2 ตอ
การขนสงฟลออไรด จงมการทดสอบความเปนไปได
ทฟลออไรดจะถกดดซมผานชองทางดานขางเซลลใน
รปแบบของฟลออไรดไอออน Nopakun และ Messer 21 ไดท าการศกษากลไกการดดซมฟลออไรดในล าไส
เลกของหน โดยการศกษาผลของการเปลยนแปลง
ปรมาณความเขมขนของโซเดยมไอออนและคลอไรด
ไอออนตอการดดซมฟลออไรด และการศกษาผลของ
ouabain ตอการขนสงฟลออไรด
ในการทดลองลดปรมาณความเขมขนของ
โซเดยมไอออนในสารละลายดานผวดดซมลงจาก
ระดบปกตท 130มลลโมล ใหมความเขมขน 80, 20
มลลโมลตามล าดบ โดยการแทนทโซเดยมดวยโคลน
(non-diffusible monovalent cation choline) พบวาท า
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
14
ใหปรมาณฟลออไรดทสะสมอยในสารละลายดาน
หลอดเลอดลดลงดวย (ตารางท 2 )21 ซงแสดงวาการ
ขนสงฟลออไรดผานชนเซลลดดซมของผนงล าไสเลก
ลดลง การ ทท าใหป รมาณโซเดยมไอออนใน
สารละลายดานผวดดซมลดลงโดยการแทนทโซเดยม
ดวยโคลนซงเปนสารทจะไมถกดดซม จะท าใหเกด
การลดลงอยางมากของคาความตางศกยระหวางชน
เซลลดดซมของผนงล าไส จงท าใหการขนสงโซเดยม
ไอออนซงเปนประจบวกลดลง ฟลออไรดไอออนซง
มประจลบและจะเคลอนทตามการขนสงของโซเดยม
ไอออนน น จงถกดดซมลดลงถงรอยละ 52 ซง
สอดคลองกบรายงานทท าการทดลองดวยวธการ
เดยวกนในชนเซลลดดซมของล าไสเลกของสนข22
ซงในกรณน น ไดพบวาการดดซมของฟลออไรด
ลดลงประมาณรอยละ 47 ดงนนการแพรกระจายของ
ฟลออไรดไอออนผานชนเซลลดดซมของผนงล าไส
เลก อาจจะเกดขนรวมไปกบการแพรกระจายของ
โซเดยมไอออน กลาวคอเมอเกดการขนสงโดยอาศย
พลงงานของโซเ ดยมโพแทสเซยมปม (sodium
potassium pump; Na+/K+-ATPase) จะ เ กดการน า
โซเดยมไอออนเขาไปสะสมจนมปรมาณความเขมขน
สง ขนในชองดานขา ง เซลล จะท า ให เ กดการ
เปลยนแปลงของคาความตางศกยทจะมคาสงขน จง
ท าใหเกดการแพรกระจายของน าเขาไปในบรเวณชอง
ดานขางเซลล ในขณะเดยวกนไอออนทมประจ
ตรงกนขาม เชนฟลออไรดไอออน จะเคลอนทเขาไป
พรอมๆ กนกบการเคลอนทของน า (bulk flow) ซง
สอดคลองกบการศกษาของ Messer และผรวมงาน 23
ซงท าการศกษาผลของความเปนกรดดางระหวาง 6.5
ถง 8.2 ตออตราการดดซมของฟลออไรดและอตรา
การดดซมน าในล าไส เลกของสนข ซงไดพบวา
ปรมาณการดดซมของฟลออไรดจะเกดขนคขนานไป
กบปรมาณการดดซมของน า นอกจากนยงพบวาทคา
ความเปนกรดดางเทากบ 6.5 การดดซมฟลออไรดและ
น าจะมปรมาณทต ากวาปรมาณการดดซมทคาความ
เปนกรดดางเทากบ 8.223 ซงอาจจะเปนสญญาณแสดง
ความเปนพษของฟลออไรดตอเซลลดดซม
ส าห รบ ouabain ซ ง เ ป นส า ร ทพบตาม
ธ ร รมช า ต ใ น เ ม ล ด ข อ ง พ ช ต ร ะ ก ล แ ยม ป น ง
( Strophanthus gratus) แ ล ะ พ ช ต ร ะ ก ล โ ม ก
(Apocynaceae) โดย ouabain จะออกฤทธยบย งการ
ท างานของโซเดยมโพแทสเซยมปม ทปรากฏอยท
บรเวณดานหลอดเลอดของเซลลดดซมและบรเวณ
ดานขางของเซลลดดซม ซงจะท าหนาทในการขนสง
โซเดยมไอออนผานออกไปจากเซลลโดยอาศย
พลงงาน เมอโซเดยมโพแทสเซยมปมถกยบย งการ
ท างานจะสงผลใหการขนสงโซเดยมไมเกดขน ซงจะ
ท าใหการขนสงฟลออไรดถกยบย งโดยทางออมตาม
ไปดวย ซงผลการทดลองพบวาการดดซมฟลออไรด
จะลดลงถงรอยละ 60 เมอม ouabain 1 มลลโมลอยใน
สารละลายดานหลอดเลอดของผวเซลลดดซม21 ซงได
มผรายงานวาการปรบระดบความเขมขนของโซเดยม
ไอออนดานผวเซลลดดซมดานในล าไสเลกใหต าลง
หรอการเตม ouabain ลงในสารละลายดานหลอด
เลอด จะออกฤทธย บย งการท างานของโซเดยม
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
15
โพแทสเซยมปม ท าใหโซเดยมไอออนไมเกดการ
แพรกระจายผานช นผวเซลลดดซมเพอเขาสดาน
หลอดเลอดของผวเซลลดดซม54
ส าหรบการปรบปรมาณความเขมขนของ
คลอไรดในสารละลายดานผวเซลลดดซมใหมปรมาณ
ลดลง โดยการทดแทนดวยสารทไมมประจ เชน
isethionate ( non- diffusible monovalent anion
isethionate) อาจจะท าใหเกดการเปลยนแปลงในคา
ความตางศกยระหวางชนของเซลลใหมคาเพมมากขน
ซงจะเปนผลใหเกดการสงเสรมการขนสงฟลออไรด
ผานช นเซลลดดซมของผนงล าไสเลก ซงในการ
ทดลองพบวาเมอปรมาณความเขมขนของคลอไรด
ไอออน ทผสมอยในสารละลายดานชนเซลลดดซมถก
ปรบใหมปรมาณความเขมขน ใหลดลงมาอยท 12
มลลโมล จะมผลท าใหการขนสงฟลออไรดจาก
สารละลายดานเซลลผวดดซมเขาสสารละลายดาน
หลอดเลอดเพมขนถงรอยละ 40 (ตารางท 2)
ตารางท 2 ผลของการทดแทนระดบความเขมขนไอออน และการเตมวาเบน ตอศกยไฟฟาผวเยอเซลลและอตราการ
ดดซมของฟลออไรด21 Table 2 Effects of ionic replacement and ouabain on transmural potential difference and
fluoride transfer. 21
Condition Final PD*
(mV)
F transfer
(µg/cm2/30min) Significance
level
Na substitution
Na 130 mM (control) 9.3 ± 0.6 0.266 ± 0.002
Na 80 mM 6.3 ± 0.7 0.180 ± 0.003 P<0.01
Na 20 mM 4.2 ± 0.5 0.128 ± 0.022 P<0.005
Cl substitution
Cl 123 mM (control) 8.5 ± 0.6 0.248 ± 0.004
Cl 83 mM 9.7 ± 0.5 0.284 ± 0.026 n.s.
Cl 39 mM 10.0 ± 0.7
Cl 12 mM 10.5 ± 0.5
0.342 ± 0.022
0.344±0.22
P<0.005
P<0.005
Ouabain addition
0 (control) 7.4 ± 0.4 0.222 ± 0.026
0.2 mM 5.2 ± 0.4 0.116 ± 0.016 P<0.02
0.5 mM 4.9 ± 0.4 0.094 ± 0.004 P<0.005
1.0 mM 4.4 ± 0.3 0.086 ± 0.006 P<0.005
Initial mucosal fluoride concentration 0.5 mm; Fluoride transfer measured after 30 minutes.
*Transmural potential difference following 30 minutes (Na and Cl substitution)
or 60 minutes (ouabain addition) incubation
สรป
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
16
จากรายงานผลการทดลองแสดงใหเหนวา
กลไกการดดซมฟลออไรดผานชนเซลลผนงล าไสเลก
ไมไดอยภายใตอทธพลของสภาวะความเปนกรดดาง
ของสารละลายดานผวดดซม ดงนนฟลออไรดโดย
สวนมากจงจะถกขนสงผานชนเซลลดดซมของผนง
ล าไสเลกดวยการแพรกระจายของฟลออไรดไอออน
โดยกระบวนทไมพ งพง และไมแปรผนตามสภาพ
ความเปนกรดดาง (pH-independent event) ซงจะเกด
การขนสงผานทางชองดานขาง เซลล โดยการ
แพรกระจายของฟลออไรดไอออนอาจจะเกดขนรวม
ไปกบการขนสงของโซเดยมไอออน กลาวคอเมอเกด
การขนสงทอาศยพลงงานน าโซเดยมไอออนทสะสม
อยภายในเซลลออกไปสะสมอยในชองดานขางเซลล
ท าใหในบรเวณชองดานขางเซลลเกดสภาวะทมคา
ความตางศกยสงขน และเปนบรเวณทมปรมาณความ
เขมขนของโซเดยมไอออนสะสมอยมากดวย จงท า
ใหเกดการแพรกระจายของน าเขาไปในบรเวณชอง
ดานขางเซลล ท าใหฟลออไรดไอออน ถกดงดดให
เคลอนทเขาไปสะสมในชองดานขางเซลล และถกดด
ซมเขาสหลอดเลอดฝอยในบรเวณใกลเคยงในทสด
กตตกรรมประกาศ
การเรยบเรยงบทความปรทศนเรองน ไดรบ
การชวยเหลออยางดยงจากศาสตราจารยทนตแพทย
ดร. สทธชย ขนทองแกว ในดานการทบทวนการเขยน
เนอหาในเรองและการจดท าตารางประกอบ และ
อาจารย ทนตแพทย ดร.พนมวฒน อมรพมลธรรม ใน
ดานการสบคนวารสาร และหนงสอดานการวจยทม
ความส าคญในการเรยบเรยงขอมล
เอกสารอางอง
1. Carlson CH, Armstrong WD, Singer
L. Distribution and excretion of
radiofluoride in the human. Proc Soc
Exp Biol Med. 1960;104:235-239.
2. Stookey GK, Dellinger EL, Muhler
JC. In vitro studies concerning
fluoride absorption. Proc Soc Exp
Biol Med. 1964;115:298-301.
3. Cremer HD, Butter W. Absorption of
fluoride, In fluoride and human health.
WHO Monograph, series no. 59,
Geneva, 1970:75-91.
4. Fluorides and Fluorides. WHO,
Geneva, 1984:37-42.
5. Eisenberg AD, Marquis RE. Enhanced
transmembrane proton conductance in
Streptococcus mutans GS-5 due to
ionophores and fluoride. Antimicrob
Agents Chemother. 1981;19:807-12.
6. Stookey GK, Crane DB, Muhler JC.
Furtherstudies on fluoride absorption.
Proc Soc Exp Biol Med.
1964;115:295-98.
7. Borie H. Inhibition of cellular
Oxidation of fluoride. Ark Kem
Mineral Geol 1945;20A:1-125.
8. Helgel K, Leirskar J. pH and the
Cytotoxicity of fluoride in an animal
cell culture system. Scand J Dent Res.
1976;84:37-45.
9. Whitford GM, Schuster GS, Pashley
DH, Venkateswarlu P. Fluoride
uptake by Streptococcus mutans 6715.
Infect Immun. 1977;18:680-87.
10. Gutknecht J. Walter A. Hydrofluoric
acid nitric acid transport through lipid
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
17
bilayer membranes. Biochim Biophys
Acta. 1981;644:153-56.
11. Shiota T. Effect of sodium fluoride on
oral Lactobacilli isolated from the rat.
J Dent Res. 195635:939-946.
12. Roberts MH, Rahn O. Antisepsis and
ionization of sodium fluoride. J
Bacteriol. 1946;52:612-13.
13. Whitford GM, Pashley DH. The effect
of body fluid pH on fluoride
distribution, toxicity and renal
clearance. In continuing evaluation of
the use of fluorides. Johnasen,E. et.al.,
editors. A.A.A.S. selected symposium
# 11. Boulder: Westview Press,
1979:187-221.
14. Whitford GM, Pashley DH, Stringer
GI. Fluoride and renal clearance: a
pH-dependent event. Am J Physiol.
1976;230:527-32.
15. Whitford GM, Pashley DH, Reynolds
KE. Fluoride absorption from the rat
urinary bladder: a pH-dependent
event. Am J Physiol. 1977;232:F10-
F15.
16. Whitford GH, Pashley DH. Fluoride
absorption: The influence of gastric
acidity. Calcif Tissue Int.
1984;36:302-07.
17. Whitford GM. Intake and metabolism
of fluoride. Adv Dent Res. 1994;8:5-
14.
18. Smith SA. Metabolism of inorganic
fluoride: in Smith, Handbook of
experiment pharmacology, vol. XX,
part 1, New York :Springer, 1966: 53-
140.
19. Cremer H.-D., Butter W. Absorption
of fluorides. Fluoride and human
health, WHO, Genava 1970: 75-91,
20. Nopakun J, Messer HH, Voller V.
Fluoride absorption from the
gastrointestinal tract of rats. J Nutr.
1989;119:1411-17.
21. Nopakun J, Messer HH. Mechanism
of fluoride absorption from the rat
small intestine. Nutr Res.
1990;10:771-79.
22. Nopakun J, Taycharpipranai S,
Chotipaibulpun S. Mechanism of
fluoride transfer across intestinal
epithelium of dogs in vitro. CU Dent
J. 1991;14:1-10.
23. Messer HH, Nopakun J, Rudney J.
Influence of pH on intestinal fluoride
transport in vitro. J Dent Assoc Thai.
1989;39:226-33.
24. Messer HH, Ophaug RH. Effect of
delayed gastric emptying on fluoride
absorption in the rat (abstract). Biol
Trace Elem Res. 1991;31:305-15.
25. Messer HH, Ophaug RH. Influence of
gastric acidity on fluoride absorption
in rats. J Dent Res. 1993;72:619-22.
26. Villa A, Rosenkranz C, Garrido A.
Fluoride absorption from disodium
and calcium monofluorophosphates
from the gastrointestinal tract of rats
(abstract). Res Commun Chem Pathol
Pharmacol. 1993;81:53-67.
27. Martinez-Mier EA. Fluoride: Its
metabolism, Toxicity, and role in
dental health. J Evid Based Comp.
2011;17:28-32.
28. Whitford GM. The metabolism and
toxicity of fluoride. 2nd ed. Basel,
Switzerland: Karger, 1996.
29. Buzalaf MA, Whitford GM. Fluoride
metabolism. Monogr Oral Sci
2011;22:20-36.
30. Buzalaf CP, Leite AL, Buzalaf MA.
Fluoride metabolism. In book:
Fluorine: Chemistry, Analysis,
Function and Effects, Chepter 4,
Preedy VR editor. Sao Paulo: Royal
Society of Chemistry, 2015:54-74..
31. Hakim A, Lester RG, Lifson N.
Absorption by an in vitro preparation
ว.ทนต.สงขลานครนทร, ปท 7 ฉบบท 1 มกราคม – มถนายน 2562
18
of dog intestinal mucosa. J Appl
Physiol. 1963;18: 409-13.
32. Parsons DS. Methods for investigation
of intestinal absorption. In Handbook
of physiology, Section G : Alimentary
canal. American Physiological
Society, Washington D.C.,
1968:1177-1216.
33. Jackson MJ. Epithelial transport of
weak electrolytes. Properties of a
model of the three compartment
system. J Theor Biol. 1977; 64:771-
78.
34. Jackson MJ, Airall AA. Transport of
heterocyclic acids across rat small
intestine in vitro. J Membr Biol. 1978;
38: 255-69.
35. Lewis SA, Diamond JM. Na+
transport by rat urinary bladder, a tight
epithelium. J Membr Biol. 1976; 28:
1-40.
36. Lehninger AL. Principles of
Biochemistry. New York:Worth
Publishers. 1982:78-84.
37. Sim SW. The effects of sodium
fluoride on the rate of acid production
of surface Aggregates of streptococci
and Lactobacilli. J Dent Res.
1966;45:915-20.
38. Eisenberg AD, Marquis RE. Uptake of
fluoride by cells of Streptococcus
mutans in dense suspensions. J Dent
Res. 1980;59:1187-91.
39. Whitford GM. The metabolism and
toxicity of fluoride. Monogr Oral Sci.
Basel:Karger, 1996;16:1-153.
40. He H, Ganapathy V, Isales CM,
Whitford GM. pH-dependent fluoride
transport in intestinal brush border
membrane vesicles. Biochim Biophys
Acta. 1998;1372:244-54.
41. Repaske MG, Suttie JW. Fluoride
Resistance in cell cultures. In
Continuing Evaluation of the use of
fluoride. Johnasen,E. et al., editors.
A.A.A.S. selected symposium # 11,
Boulder: Westview Press, 1979:223-
39.
42. Hamilton I R. Effect of fluoride on
enzymatic regulation of bacterial
carbohydrate metabolism. Caries Res.
1977;11:262-291.
43. Cimassoni G. The inhibition of
enolase by fluoride in vitro. Caries
Res. 1972;6:93-102.
44. Haugen DA, Suttie JW. Fluoride
inhibition of rat liver microsomal
esterases. J Biol Chem.
1974;249:2723-31.
45. Messer HH. Fluorine. In: Frieden E,
editor. Biochemistry of the essential
ultratrace elements. New York:
Plenum Press, 1984:55-87.
46. Evans DF, Pye G, Bramley R, Clark
AG, Dyson TJ, Hardcastle JD.
Measurement of gastrointestinal pH
profiles in normal ambulant human
subjects. Gut 1988;29:1035-41.
47. Schultz SG. The role of paracellular
pathways in isotonic fluid transport.
Yale J Biol Med. 1977; 50:99-112.
48. Diamonds JM. Channels in epithelial
cell membranes and junctions. Fed
Proc. 1978; 37:2639-44.
49. Fizzell RA, Schultz SG. Ionic
conductance of extracellular shunt
pathway in rabbit ileum. Influence
shunt on transmural sodium transport
and electrical potential difference. J
Gen Physiol. 1972; 59:318-46.
50. Munck BG, Schultz SG. Properties of
the passive conductance pathway
across in vitro rat jejunum. J Membr
Biol. 1974; 16:163-74.
51. Liang GH, Weber CR. Molecular
aspects of tight junction barrier
function. Curr Opin Pharmacol. 2014,
19:84-89.
Songklanakarin Dent. J. Vol. 7 No.1 January – June, 2019
19
52. Tosteson DC. Halide transport in red
blood cell. Acta Physiol Scand.
1959;46:19-41.
53. Jackson MJ, Tai C-Y, Steane JE.
Weak electrolyte permeation in
alimentary epithelia. Am J Physiol.
1981; 240:G191-G198.
54. Simmons NL, Naftalin RJ.
Bidirectional sodium ion movement
via the paracellular and transcellular
routes across short-circuited rabbit
ileum. Biochim Biophys Acta 1976;
488:426-50.
ผรบผดชอบบทควำม
ศาสตราจารยพเศษทนตแพทย ดร. จรศกด นพคณ
วทยาลยทนตแพทยศาสตรนานาชาต
มหาวทยาลยวลยลกษณ
อาคารเอสเอม ทาวเวอร ชน 19
เลขท 979/44-45 ถนนพหลโยธน แขวงสามเสนใน
เขตพญาไท กรงเทพมหานคร 10400
โทร: 089-7689-431
E-mail : [email protected]
Mechanism of fluoride absorption from small intestine ; a pH-
independent event
Jeerasak Nopakun *
Abstract
The mechanism of fluoride absorption across the individual cell membranes has been studied
extensively. Many studies demonstrated a pH-dependent of fluoride transport across epithelium associated with
an absorption in stomach, cheek mucosa and urinary bladder. It was proposed that movement of fluoride across
individual cell membrane appears to occur predominantly as the hydrogen fluoride rather than as fluoride ion.
Fluoride absorption occurs from both the stomach and mainly throughout the small intestine. Although fluoride
transport as hydrogen fluoride may be significant factor in some epithelia, it does not appear to be a major
contributor to the absorption of fluoride from the small intestine. The mechanism of fluoride absorption across
intestinal mucosa was pH-independent process. Since absorption of fluoride occurs readily across intestinal
mucosa despite the high pH of the intestinal lumen. Many in vitro studies using rat and dog small intestine did
not encounter any effect of pH, pH 6.5-8.2, on intestinal fluoride absorption, despite a 500-1000 fold range in
hydrogen fluoride concentration. The epithelium of the small intestine is considered to be “leaky” with
paracellular channels capable of allowing the passage of water and small molecule across the epithelial layer.
The diameter of the channels is sufficiently large to permit the movement of hydrated ions including the hydrated
fluoride ion. Therefore fluoride absorption in the small intestine should occur primarily as fluoride ion transport
in association with water transport through the paracellular channels.
Key words : absorption; fluoride; paracellular channels; small intestine; stomach
* International College of Dentistry, Walailak University Khwaeng Phaya Thai, Khet Phaya Thai Bangkok, Thailand.