9132204 :...

9132204 : สขภาพและความงาม

บทท 1โครงสรางและหนาทอวยวะส าคญในรางกาย

1.2 ระบบอวยวะและการเสอมสลายของเซลล

1

1.2 ระบบอวยวะและการท าหนาท

• รางกายมนษยประกอบดวยอวยะทท าหนาทแตกตางกนแตการท างานของอวยวะหนงจะมผลตอการท างานของอวยวะสวนอน ๆ ซ ง อว ยวะแต ล ะส วนประกอบด วย เน อ เ ย อ ( tissue) ท มลกษณะเฉพาะมากกวาสองชนดมาท างานรวมกน

https://kidskonnect.com/health/human-body/2

ระบบผวหนง (integumentary system)• ระบบทชวยปกปองรางกายไมใหไดรบบาดเจบ ปองกนการตดเชอ และ

ปองกนการสญเสยน า ผวหนงมตอมเหงอชวยในการควบคมอณหภม ผวหนงประกอบดวย หนงแท (dermis) และหนงก าพรา (epidermis)

ปองกนการตดเชอ

https://glycopedia.eu/Introduction-24 3

Integumentary system

https://courses.lumenlearning.com/austincc-ap1/chapter/the-integumentary-system/

- ไขมน (adipose) และขนท าหนาทเปนฉนวนปองกนการสญเสยความรอนออกนอกรางกาย- การหด-ขยายตวของเสนเลอดทผวหนง - การตงชน (erection)และการอดตวกนแนน(compaction) ของขน- การเกด evaporation โดยการหลงเหงอจากตอมเหงอ

4

ระบบโครงกระดก (skeletal system)

• เปนโครงรางทชวยค าจนเมอมการเคลอนไหวและการเคลอนทของรางกาย นอกจากนกระดกยงมสวนทเปนไขกระดกซงเปนบรเวณสรางเมดเลอดแดงและเมดเลอดขาว นอกจากนกระดกเปนแหลงสะสมแคลเซยมสามารถใหรางกายน าไปใชในชวงทขาดแคลเซยม รางกายคนปกตมกระดกอยทงหมด 206 ชน

การสรางเมดเลอด

http://mirrorsmagazine.com/hematopoietic-stem-cell-research-history 5

Skull – กระโหลกศรษะClavicle – ไหปลาราHumerus – กระดกตนแขนSternum – กระดกหนาอกRibs – กระดกซโครงRadius – กระดกแขนดานนอกUlna – กระดกแขนดานในFemur – กระดกตนขาPatella – สะบาScapula – กระดกสะบกVertebrae – กระดกสนหลงIlium – กระดกสะโพกPelvis – กระดกเชงกรานTibia – กระดกหนาแขงFibula – กระดกนอง

https://sites.google.com/a/st.cabarrus.k12.nc.us/2nd-period-group-7-tennis/skeletal-system6

โครงสรางของกระดกกระดกประกอบดวย1. เยอหมกระดก (periosteum) ท าหนาทยดกลามเนอและเอนใหตดกบกระดกและ

เปนสวนทมหลอดเลอดชวยล าเลยงสารอาหารและออกซเจนไปหลอเลยงกระดก 2. เนอกระดก ประกอบดวย กระดกเนอแนน (compact bone) และกระดกฟองน า

(spongy bone) ดานในมเซลลกระดก (osteocyte) โดยเนอกระดกประกอบดวยสารพวกแคลเซยมคารบอเนต (CaCO3) และแคลเซยมฟอสเฟต (CaPO4)

3. ไขกระดก (bone marrow) พบในกระดกทอนยาวท าหนาทสรางเซลลเมดและเกรดเลอดในชวงทกระดกมการพฒนาสมบรณะพบการสรางเซลลเมดเลอดแดงเฉพาะบรเวณไขกระดกแดง (red bone marrow) อยสวนปลายกระดกทหอหมดวยกระดกออน (cartilage)

https://www.bewellinstitute.org/bone-structure.html 7

เซลลกระดก (bone cell)

เซลลกระดกประกอบดวย 1. เซลลสรางกระดก ไดแก osteoprogenitor cell, osteoblast และ osteocyte2. เซลลสลายกระดก ไดแก osteoclast 8

ระบบกลามเนอ (muscular system)

• การเคลอนไหวรางกายเกดซงจากการท างานของเซลลกลามเนอ โดยเฉพาะกลามเนอลาย ( skeletal muscle) ซงเปนกลามเนอทอยภายใตค าสงของจตใจ ระบบกลามเนอเปนแหลงสรางความรอนท าใหรางกายรกษาอณหภมท 37 องศาเซลเซยส นอกจากนยงมกลามเนออก 2 ชนด ทเกยวของกบการท างานของรางกาย คอ กลามเนอเรยบ (smooth muscle) และกลามเนอหวใจ (cardiac muscle)

https://blogs.ncl.ac.uk/katarzynapirog/skeletal-muscle-structure-and-function/9

กลามเนอลาย (skeletal muscle)

การเนอลายท างานภายใตอ านาจของจตใจ (voluntary muscle) ชวยใหเกดการเคลอนไหวของรางกาย การท างานของกลามเนอลายเกดจากการหดตวของเซลล myofibril ทมการจดเรยงตวเหนเปนลายตามขวางประกอบดวย myosin filament และ actin filament

10

กลามเนอเรยบ (smooth muscle)

• เซลลของกลามเนอเรยบมลกษณะแหลมหวแหลมทาย (spindle shape) การจดเรยงตวของเสนใย actin และ myosin ไมเหนเปนลายขวางเหมอนในกลามเนอลาย

• ซงการท างานของกลามเนอเรยบจะหดตวอยางชา ๆ อยางตอเนอง ลกษณะหดตวเปนคลนตอเนอง ท างานอยนอกเหนออ านาจจตใจ (involuntary muscle) 11

https://socratic.org/questions/the-involuntary-muscle-that-moves-food-through-the-digestive-system-is-called-wh

Smooth muscle- smooth muscle cell พบทอวยวะทมลกษณะเปนทอกลวง เชน ทางเดนอาหาร, หลอดเลอด, อวยวะสบพนธ, iris ของลกตา และทอของตอม- มรปรางคลายกระสวย ม 1 nucleus/1 cell หดตวไดชาแตขยายตวและหดตวไดมาก

12

กลามเนอหวใจ (cardiac muscle)

- ม 1 nucleus/1 cell เซลลมการแตกแขนง (bifurcate) และเชอมกบเซลลขางเคยงดวย gap junction เรยก intercalated disk- มการจดเรยงตวของ actin-myosin ท าใหเหนเปนลาย- Cardiac muscle สามารถหดตวไดเองอยางเปนจงหวะ- หวใจสตวมกระดกสนหลงหดตวไดเองเรยก myogenic heart (muscle-generated)- หวใจของกง, ป, แมงมม ตองไดรบการกระตนจาก nerve เรยก neurogenic heart (nerve-driven) https://www.britannica.com/science/intercalated-disc13

ระบบหมนเวยนโลหต (circulatory system)

• เซลลในรางกายไดรบสารอาหาร แรธาต และออกซเจนผานระบบหมนเวยนโลหต อวยวะส าคญทท าหนาทหมนเวยนโลหตประกอบดวย หวใจ (heart) หลอดเลอด (vascular)

• นอกจากนระบบหมนเวยนโลหตยงชวยในการควบคมอณหภมของรางกายและมสวนชวยใหเซลลเมดเลอดขาวของระบบภมคมกนสามารถเคลอนทไปยงบรเวณของรางกายทมการตดเชอ

14

การไหลเวยนเลอดในคน

Pulmonary circulationVentricle ขวาปมเลอดออกจากหวใจ--->pulmonary artery--->ปอด (แลกเปลยนแกส)--->oxygen-rich blood--->pulmonary vein--->atrium ซาย

Systemic circulationVentricle ซาย--->aorta--->เสนเลอดแยกออกเปน 2 เสน1.ไปเลยงสวนหวและแขน 2.ไปเลยงอวยวะในชองทองและขาoxygen-poor blood กลบสหวใจ(atrium ขวา) ทาง anteriorหรอ posterior vena cava

https://sites.google.com/a/student.oprfhs.org/ap-biology-interdependence/ 15

สวนประกอบของเลอด• Plasma

• Erythrocyte 5,000,000 cells/ml.

• Platelet 250,000 cells/ml.

• Leucocyte 7,300 cells/ml.• Neutrophil 70 %• Monocyte 6 %• Eosinophil 3 %• Basophil < 1 %• Lymphocytes 20 %• Natural killer cell < 3 %• Dendritic cell 0.1 %

**ในคนปกตจะมปรมาณเมดเลอดขาวไมเกน 1 x 104 cells/ml.16

วฏจกรหวใจ (cardiac cycle)

Cardiac out put (vol/min) = Heart rate (no./min) X Stroke volume (vol/no.)5.25 L/min = 70 beat/min X 75 ml/beat

- Cardiac cycle: การบบและคลายตวของหวใจเปนรอบ ๆ

- ระยะทมการบบตวเรยกsystole- ระยะทมการคลายตวเรยกdiastole

- Cardiac output: ปรมาณ เลอดทปมจาก ventricle ซายไปเลยงสวนตาง ๆ ของรางกาย

https://www.quizover.com/course/section/the-cardiac-cycle-2-3-1-blood-circulatory-system-by-openstax

17

โครงสรางของหลอดเลอด (structure of blood vessel)

- เสนเลอดประกอบดวย เนอเยอ 3 ชน1.ชนนอก เปน connective

tissue และ elastic fiber2.ชนกลาง เปน smooth

muscle และ elastic fiber 3.ชนใน เซลลชนเดยวแบนๆ

เรยก endothelium

- Artery มชนนอกและชนกลางหนากวา vein- Capillary มเฉพาะชน endometrium ท าใหสามารถแลกเปลยนสารระหวางเลอดและ interstitial fluid ไดด

https://www.slideshare.net/smullen57/ib-biology-transport-system

18

ระบบน าเหลอง (lymphatic system)

• บรเวณทมเซลลในระบบภมคมกนท าหนาทตอบสนองตอเชอโรคอยางจ าเพาะ (specific immune response) โดยมตอมน าเหลอง (lymph node) และหลอดน าเหลอง (lymph vessel) กระจายอยทวรางกาย นอกจากนการรบของเหลวสวนเกนจากเซลลและเนอเยอน ากลบเขาสระบบหมนเวยนโลหตเปนอกหนาทหนงของระบบน าเหลอง

19

ระบบน าเหลอง

- Lymphatic system น าของเหลวและโปรตนกลบสกระแสเลอดโดยน าเขาทาง venae cava- Lymph: ของเหลวใน lymphatic vessel (ภายในม valve)- Lymph node: เปนอวยวะท าหนาทกรอง lymph และท าลายเชอโรค ภายในประกอบดวย connective tissue และเมดเลอดขาว 20

ทอน าเหลอง (lymphatic vessel)

• ทอน าเหลอง (lymphatic vessel) : ในระบบหมนเวยนเลอดเมอมาถงบรเวณหลอดเลอดฝอย (capillaries) แรงดนภายในหลอดเลอดจะผลกดนพลาสมาซมผานผนงรอยตอของเซลลเยอบหลอดเลอดฝอย (endothelial cell) เขาสทอน าเหลองฝอย (lymphatic capillaries)

• ทอน า เหลองทมขนาดใหญท สดคอ ทอน า เหลองบร เวณอก (thoracic duct) ท าหนาทน าน าเหลองปลอยเขาสระบบหมนเวยนเลอดบรเวณ subclavian vein ขางซาย

• ภายในทอน าเหลองจะมลนทางเดยว (one way valve) ท าหนาทควบคมใหน าเหลองไหลเพยงทศทางเดยว

21

ตอมน าเหลอง (lymph node)

• ตอมน าเหลองเปนอวยวะทท าหนาทกรองน าเหลองอยตามบรเวณศนยรวมของทอน าเหลอง

• มรปรางคลายเมลดถวหอหมดวยเนอเยอเกยวพน ภายใตเนอเยอนเปนสวนของฟาโกไซตสานเรยงตวกนเปนตาขายเรยกวา subcapsularsinus

• น าเหลองจะไหลเขาตอมน าเหลองผานทางทอขาเขา (afferent lymph vessel) และออกผานทางทอขาออก (efferent lymph vessel)

22

http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/9/69/601

การหมนเวยนของน าเหลอง

Subclavian vein

23

มาม (spleen)

• มามเปนอวยวะในระบบภมกนทใหญทสด ท าหนาทหลกสองอยาง คอ ท าลายเมดเลอดแดงทหมดอายตรงบรเวณ red pulp และตอบสนองของระบบภมคมกนตรงบรเวณ white pulp

• มหนาทกรองดกจบสงแปลกปลอมจากเลอด โดยเลอดจะผานเขาสมามทางหลอดเลอดแดงไปสหลอดเลอดแดงขนาดเลก (arteriole) แลวปลอยเลอดเขาส sinusoid ซงอยบรเวณ red pulp รอบ ๆ หลอดเลอดแดงขนาดเลกจะมกลมของ T cell เรยกวา peri-arteriolar lymphoid sheath (PALS) ถดเขามาตรงสวนปลายของหลอดเลอดแดงจะเปนสวนของ follicle ซงเปนทอยของ B-cell ทมการกระตนการสรางแอนตบอด โดยมการแบงตวของเซลลตรงศนยกลางการแบงตวเรยกวา germinal center

24

สวนประกอบของมาม

https://www.researchgate.net/post/Spleen_histology_cross_section_or_longitudinal_section

มามท าหนาทตางจากตอมน าเหลอง โดยทมามจะตอบสนองแอนตเจนทมากบระบบเลอด

25

ทอนซล (tonsil)• ตอมทอนซลพบอย 3 บรเวณคอ บรเวณฐานของลน (lingual tonsil)

คอหอยดานหลงของชองปาก (palatine tonsil) และคอหอยสวนทายของชองปาก (pharyngeal tonsil)

• เปนกลมของ follicle หรอ lymph nodule จ านวนมากอยรวมกน• ภายในประกอบดวย lymphocyte, macrophage, granulocytes

และ mast cell แทรกอยทวๆ ไป• B-cell จะมการแบงอยตรงกลางบรเวณ germinal center (GC) โดยม

T-cell อยบรเวณรอบๆ ทก าลงท าหนาทตอบสนองตอแอนตเจน• ตอมทอนซลท าหนาทตอบสนองตอแอนตเจนทผานเขาทางเยอบผวชอง

ปากและชองจมก• การตดเชอบรเวณตอมทอนซลเรยกวา ทอนซลอกเสบ (tonsillitis)

26

https://anatomychartpad.com/tonsil-and-adenoid-anatomy/

GC

27

ระบบภมคมกน (immune system)

• ภมคมกนตามธรรมชาต (innate immunity) คอ ระบบปองกนทวไปตามปกตของรางกาย ประกอบดวยกลไกการปองกนและตอตานการตดเชอ การรกรานของสงแปลกปลอมตางๆ ซงเปนแบบไมจ าเพาะ (nonspecific immunity)

• ภมคมกนแบบจ าเพาะ (adaptive immunity) คอ ระบบภมคมกนทสามารถตรวจจบ เลอกก าจดจลนทรยและสงแปลกปลอมตางๆ อยางจ าเพาะ (specific immunity)

28

หนาทของระบบภมคมกน

1. ปกปองรางกายจากการตดเชอ

2. ก าจดเซลลในรางกายทจะพฒนาไปเปนเซลลมะเรง

3. ชวยรกษาสมดลของเซลลในรางกาย❖ ก าจดเซลลหรอเนอเยอทหมดอาย❖ ก าจดเซลลทเสยหายไมสามารถท าหนาทปกตได❖ ชวยซอมแซมเนอเยอใหเกดการแบงเซลลทดแทน

4. ก าจดเชอโรคไดโดยใชวธการทจ าเพาะเจาะจงตอเชอนน ๆ

5. ภมคมกนจะหยดกจกรรมตาง ๆ หลงก าจดเชอไปจนหมดแลว

29

อวยวะในระบบภมคมกน (lymphoid organs)

Lymphoid organs ประกอบดวยอวยวะตาง ๆ ทอยกระจายทวรางกายและเชอมตอกน ดงนPrimary lymphoid organs

• ทอน าเหลอง (lymphatic vessel)• ตอมไทมส (thymus)• ไขกระดก (bone marrow)

Secondary lymphoid organs• ตอมน าเหลอง (lymph node) • มาม (spleen)• ตอมทอนซล (tonsil)• ตอมน าเหลองตามผนงล าไส (Peyer’s patches)

30

31

Neutrophil

• นวโทรฟลบางครงถกเรยกวา polymorphonuclear leucocyte (PMN) เนองจากเปนเซลลเมดเลอดขาวทมนวเคลยสแยกเปนพๆ ประมาณ 3 – 5 พ ซงเปนชนดทพบมากทสดในเลอด

• นวโทรฟลท าหนาท phagocytosis และยอยสลายไดด ซงจะถกกระตนจาก cytokine ทหลงจาก macrophage

• บนผวเซลลของนวโทรฟลจะม Fc receptor ทจะจบกบแอนตบอดเรงใหเกดกระบวนการ phagocytosis เรยกวา opsonization

• นวโทรฟลเปนเซลลชนด granulocyte ทภายในเซลลประกอบดวย granule จ านวนมากทบรรจเอนไซมตางๆ ส าหรบยอยสลาย pathogens

32

Eosinophil

• อโอซโนฟลเปนเซลลเมดเลอดขาวทมนวเคลยส 2 พ ท าหนาท phagocytosis แตไมดเทานวโทรฟล

• เมอรางกายถก infect ดวยปรสต (parasite) จะตรวจพบอโอซโนฟลจ านวนมาก

• อโอซโนฟลเปนเซลลพวก granulocyte ซงบรรจ granule ทเปนเบสทตดส eosin

• การหลงเอนไซมทเปนเบสภายใน granule สามารถท าความเสยหายโดยเจาะ membrane ของปรสต

33

Basophil and Mast cell

• นวเคลยสไมแบงเปนพชดเจนและมกถกบดบงดวย granule ซงมจ านวนมากและขนาดใหญ ภายในบรรจสารเฮพารน (heparin) ซงมประสทธภาพในการยบยงการแขงตวของเลอด และฮสตามน (histamine) กระตนใหหลอดเลอดฝอยขยายตวเพมการผานเขา-ออกของเหลว

• ภายในเนอเยอเกยวพน (connective tissue) มเซลลขนาดใหญทมลกษณะเชนเดยวกบเบโซฟล เรยกวา มาสตเซลล (mast cell)

• Mast cell มตวรบส าหรบ IgE (Fc receptor for IgE) ซงเกยวของกบการกระตนการหลงฮสตามนทเปนสาเหตของอาการแพ (hypersensitivity) ในบรเวณตางๆ

34

Mononuclear cells

• Monocyte เปนเซลลทมนวเคลยสขนาดใหญรปไขหรออาจเวาเปนรปไต ซงภายในไซโทพลาซมม granule ขนาดเลกๆ อยกระจายทวไป ท าหนาท phagocytosis พบในกระแสเลอด

• Macrophage เปนเซลลทมรปรางคลายอะมบา (amoeba-like form) และมการเคลอนทแบบอะมบา (amoeboid movement) พบอยในเนอเยอตางๆ ซงมชอเรยกแตกตางกนตามอวยวะทพบ ท าหนาท phagocytosis และยงเปน APC ส าหรบกระตนการพฒนาของ naïve T cell

35

Dendritic cell

• Dendritic cell ถกตงชอเนองจากลกษณะของเซลลทประกอบดวยแขนงยนของไซโทพลาสซมจ านวนมากสายยาวคลายกบ dendrite ของเซลลประสาท

• Dendritic cell ท าหนาทน าเสนอแอนตเจนจดเปนพวก APC เชนเดยวกบ macrophage

• Dendritic cell มชอเรยกตางๆ ตามบรเวณทพบ ไดแก• Langerhans cell พบในชนหนงก าพราและเยอบผว• Interstitial DC พบในอวยวะภายในตางๆ• Interdigitating DC พบในอวยวะของระบบภมคมกน เชน ไทมส• Circulated DC พบในกระแสเลอด• Veiled cell พบในระบบน าเหลอง 36

Lymphocytes

• Lymphocytes เปนเซลลหลกของระบบภมคมกน โดยรบผดชอบในการตานทานเชอโรคตางๆ แบบจ าเพาะเจาะจง (specificity) มความจ า (memory) และสามารถแยกแยะสงแปลกปลอมจากองคประกอบของตนเอง (self and non-self recognition)

• เมดเลอดขาวชนดอนๆ มสวนชวยเหลอ ไดแก การจบกนและท าลายจลนทรยน าเสนอแอนตเจนและหลงไซโทไคน เทานน

• พบมากในระบบน าเหลอง 99% สวนในกระแสเลอดพบประมาณ 20-40 %

• Lymphocytes แบงออกเปน 2 ชนด คอ T-lymphocyte และ B-lymphocyte

37

Natural killer cell

• NK cell เปนกลมของลมโฟไซต

• เซลลเหลานไมมการสรางแอนตบอดและตวรบแอนตเจนบนผวเซลล จงขาดความจ าเพาะและไมมการพฒนาเซลลความจ า (memory cell)

• NK cell เปนเซลลทมขนาดใหญ ภายในม granule จ านวนมาก

• NK cell แสดงคณสมบต cytotoxicity ในการท าลายเซลลมะเรงและเซลลทตดเชอไวรส (viral infected cell)

38

การตอบสนองภมคมกนตอการตดเชอ(immune response against infection)

• การจดจ าเชอโรค (recognition)• การกระตนภมคมกน (activation)• การเพมจ านวนเซลลทตอบสนองตอเชอ (clonal expansion)• การพฒนาของเซลลทตอบสนองตอเชอใหสามารถท าหนาท

(differentiation and maturation)• Antibodies and cytokines• Cytotoxic cells•Memory cells

39

https://biology-forums.com/index.php?action=gallery;sa=view;id=1492

ชวงเวลาการตอบสนองของระบบภมคมกน

40

ระบบทางเดนหายใจ (respiratory system)

• ระบบทชวยน าสงออกซเจนเขาสรางกายและในขณะเดยวกนกน าคารบอนไดออกไซดออกจากรางกายผานการท างานของปอด

• โดยการหายใจเขา-ออก ลมหายใจเขาจะน าออกซเจนผานจมกมายงโพรงจมกและเขาสหลอดลมจากนนเขาสปอดเกดการแลกเปลยนกาซ ท าใหเลอดด าซงมปรมาณออกซเจนต าไดรบออกซเจนและปลอยคารบอนไดออกไซดเขาสปอดแลวจงถกขบออกดวยการหายใจออก

• เมอเลอดไดรบออกซเจนกจะไหลเวยนเขาสหวใจและถกสงไปยงสวนตาง ๆ ของรางกาย

41

ระบบทางเดนหายใจสวนบน(upper respiratory tract, URI)

ระบบทางเดนหายใจสวนลาง(lower respiratory tract, LRI)

จมกและปาก (nose and mouth) โพรงจมก (nasal cavity) คอหอย (pharynx) กลองเสยง (larynx)

หลอดลมคอ (trachea) หลอดลมเลกหรอขวปอด ( bronchus) ปอด (lung)

42

◼ การหายใจเขา (inhalation)◼ กระดกซโครงยกตวขน กลามเนอ

กระบงลมหดตว กระบงลมแบนราบลง ชองอกขยายกวาง อากาศดนจากภายนอกสปอด ถงลมในปอดพองขน ปอดขยายตว

◼ การหายใจออก (exhalation)◼ กระดกซโครงลดตวลง กลามเนอ

กระบงลมคลายตว กระบงลมยกสงขน ชองอกแฟบลง ดนอากาศจากภายในปอดออกไป ถงลมในปอดแฟบลง ปอดหดตว

https://www.reliefjournal.com/relief-journal/2014/09/03/breathing-patterns-part-1-inhale

43

- การแลกเปลยนแกสเกดจากถงลมในปอดแลกเปลยนกบหลอดเลอดฝอยในปอด- การแลกเปลยนเกดจากออกซเจนทเขาไปในถงลมปอดแพรเขาสหลอดเลอดฝอยในถงลม ขณะเดยวกนคารบอนไดออกไซดจากหลอดเลอดฝอยกแพรเขาไปยงถงลม ออกจากปอดพรอมกบลมหายใจออก

https://www.pdhpe.net/wp-content/uploads/2017/03/exchange-of-gases.jpg44

ระบบประสาท (nervous system)

• ท าหนาทควบคมการท างานของรางกายประกอบดวยระบบประสาท โซมาตก (somatic nervous system) และระบบประสาทอตโนมต (autonomic nervous system) เซลลในระบบประสาทเมอเจรญเตมทแลวหากเกดความเสยหายจะไมมการแบงเซลลใหมมาทดแทน ระบบประสาทโซมาตกอยภายใตอ านาจของจตใจ เชน การเคลอนไหวรางกายผานการสงกระแสประสาทไปยงกลาเนอลาย เปนตน ในขณะทระบบประสาทอตโนมตท างานอยนอกเหนออ านาจจตใจ เชน การท างานของกลามเนอเรยบบรเวณล าไสบบตวแบบเพอรสทอลซส (peristalsis) ท าใหอาหารทรบประทานเขาไปเกดการเคลอนท

45

โครงสรางเซลลประสาท

เซลลประสาทประกอบดวย 4 สวนหลก คอ dendrite, cell body, axon และ synaptic terminal 46

เซลลประสาทแบงเปน 3 ชนด ตามการน าค าสง

1. Sensory neuron อาจท าหนาทเปนตวรบในการรบสงเราโดยตรง (เปน receptor neuron) เชน olfactory nerve cells หรอรบค าสงจาก receptor cell (เชน photoreceptor cell) อกทหนง (เปน sensory neuron) แลวแปลค าสงจากสงเราในรปแบบตาง ๆ เปน electrical signal สงไปยง interneuron หรอ motor neuron โดยตรง

2. Interneuron รบขอมลจาก sensory neuron หรอ interneuron อน รวบรวมขอมล แปลผล และสงค าสงไปยง motor neuron

3. Motor neuron น าค าสงในการตอบสนองจาก interneuron ไปยง effector cells

47

https://www.pinterest.co.uk/pin/536491374339416356/

ชนดของเซลลประสาทแบงตามการน าค าสง

48

การสงกระแสประสาท

https://step1.medbullets.com/neurology/113052/action-potential-basics 49

1. ขณะทเกด action potential (ในต าแหนงท 1) Na+

เคลอนเขาสภายในเซลล ซง Na+ ทเคลอนเขามาภายในเซลลจะแพรไปยงบรเวณขางเคยง(ต าแหนงท 2) และสามารถกระตนใหบรเวณขางเคยงเกดdepolarization และ action potential ไดในทสด

2. ขณะท ต าแหนงท 2 เกด action potential ในต าแหนงท 1 จะเกด repolarization (refractory period) จงท าใหไมสามารถเกด action potential ในทศทางยอนกลบได

3. หลงจากนน action potential จะเคลอนไปสต าแหนงท 3 และต าแหนงท 2 จะเกด refractory period และ ต าแหนงท 1 จะกลบสสภาวะ resting stage ตอไป

การเคลอนของ action potential บน axon จงเคลอนไปในทศทางเดยว (ออกจาก cell body) เทานน

กระบวนการเกด action potential

https://biology.stackexchange.com/questions/34075/how-to-conceptualize-the-action-potential 50

การสงกระแสประสาทระหวางเซลล• Synaptic terminal (axon ending) : สวนปลายของ axon ท าหนาทหลงสาร

neurotransmitter• Synapse : บรเวณท synaptic terminal ไปสมผสกบเซลลเปาหมาย

(neuron/effector) • เซลลทสงสญญาณเรยก presynaptic cell• เซลลเปาหมายเรยก postsynaptic cell • (จะม receptor ตอneurotransmitter• ของ presynaptic cell)

https://biology.stackexchange.com/questions/22011/neurons 51

การรบรและการตอบสนอง

52

ระบบตอมไรทอ (endocrine system)

• ตอมไรทอท าหนาทสรางฮอรโมน (hormone) เพอควบคมการท างานของรางกาย การท างานของตอมไรทอจะท างานรวมกบระบบประสาท เชน เมอเกดภยอนตรายระบบประสาทจะรบความรสกจากนนจะเกดกระแสประสาทสงการใหตอมหมวกไต (adrenal gland) หลงฮอรโมนอะดรนาลน (adrenaline) ออกมาท าใหรางกายหนออกจากสงทเปนอนตรายไดอยางรวดเรว

53

ตอมไรทอและอวยวะทส าคญของรางกายในการสรางฮอรโมน

http://www.leavingcertbiology.net/chapter-38-the-human-endocrine-system.html

ตอมไรทอท าหนาทสรางฮอรโมน (hormones)• ฮอรโมนสารทสรางและหลงออกมาจากตอมไรทอเขาสกระแสเลอดหรอน าเหลองเพอไปยงอวยวะ

เปาหมายและกระตนใหอวยวะเปาหมายท าหนาทตามชนดของฮอรโมนนน ๆ

ตอมใตสมอง

ตบออน

อณฑะ

ตอมไทรอยด

ตอมหมวกไต

รงไข

54

• ฮอรโมนทสรางขนจะถกปลอยเขากระแสเลอด เพอไปมผลตออวยวะเปาหมาย ซงอาจอยไกลจาก แหลงผลตมาก ตวอยาง เชน การท างานของฮอรโมน FSH : follicle stimulating hormone ซงผลตจากตอมใตสมองสวนหนาแตไปมผลตอการท างานของรงไข ทอยไกลจากตอมใตสมอง

https://4.bp.blogspot.com

55

บทบาทหนาทของฮอรโมน

1. การสบพนธ โดยการกระตนการเจรญเตบโตของอวยวะสบพนธ ไดแก การสรางเซลลสบพนธ การเจรญเตบโตและพฒนาการตามวย เชน ฮอรโมน เทสโทส-เทอโรน อสโทรเจน โพรเจสเทอโรน ฮอรโมนจากตอมใตสมองสวนหนา ไดแก LH และ FSH

2. การเจรญเตบโต กระตนท าใหมการเปลยนแปลงรปราง (metamorphosis) การเตบโตเปนผใหญ (maturation) เชน การท างานของโกรทฮอรโมน อนซลน กลโคคอรตคอยด และฮอรโมนเพศ

3. การรกษาสภาวะภายในรางกายใหคงท เชน การรกษาปรมาณน าในรางกาย ความดนโลหต สารอเลกโทรไลต ความเปนกรด-ดาง ระดบน าตาลในเลอด และแคลเซยมในเลอด เปนตน

4. การสรางและใชพลงงาน โดยการควบคมอตราเมแทบอลซมของคารโบไฮเดรต ไขมน และโปรตน เชน ฮอรโมนอนซลน กลคากอน ไทรอยดฮอรโมน เปนตน56

https://www.conceptfertility.co.uk/fertility-testing/female-fertility-testing/hormone-testing/57

https://www.aplustopper.com/endocrine-system-icse-solutions-class-10-biology/58

ระบบยอยอาหาร (digestive system)

• ท าหนาทน าสารอาหารและน า เขาส รางกาย การยอยอาหารทรบประทานเขาไปเกดขนในระบบทางเดนอาหาร อวยวะทท าหนาทยอยอาหารประกอบดวย ปาก กระเพาะอาหาร และล าไสเลก ซงหลงจากอาหารถกยอยแลวรางกายจะดดซมสารอาหารบรเวณล าไสเลก อาหารทไมสามารถยอยไดกจะถกขบออกผานทางล าไสใหญและทวารหนก

59

• มกระบวนการยอย 2 แบบ คอ

1. การยอยเชงกล (mechanical digestion) โดยการใชฟนบดเคยว และการหดตวคลายตวของทางเดนอาหาร เชน หลอดอาหาร กระเพาะอาหาร เปนตน

2. การยอยทางเคม (chemical digestion) โดยการใชน ายอย หรอ เอนไซม ท าใหอาหารเปลยนแปลงจนเปนโมเลกลเดยว รางกายสามารถดดซมไปใชประโยชนได

กระบวนการยอย

60

อวยวะในระบบยอยอาหารของคน

1. อวยวะทเปนทางเดนอาหาร ไดแก1.1 ปากและโพรงปาก (mouth and mouth cavity) ประกอบดวย ฟน ลน ตอมน าลาย

1.2 คอหอย (pharynx)1.3 หลอดอาหาร (esophagus)1.4 กระเพาะอาหาร (stomach)1.5 ล าไสเลก (small intestine)1.6 ล าไสใหญ (large intestine)1.7 ไสตรง (rectum)1.8 ทวารหนก (anus)

2. อวยวะทชวยยอยอาหาร แตไมใชทางเดนอาหาร ไดแก2.1 ตอมน าลาย (salivary gland)2.2 ตบ (liver) และถงน าด (gall

bladder)2.3 ตบออน (pancreas)

61

• ปาก (mouth) เปนทางเดนอาหารเรมแรก ซงประกอบดวยอวยวะตางๆ ท าหนาทรวมกน

• การยอยเชงกล (mechanical digestion)

• การยอยทางเคม (chemical digestion)

• การท างานของอวยวะภายในปากทเกยวกบการยอยอาหารประกอบดวย ฟน ลน ตอมน าลาย

ปาก

62

สวนประกอบของน าลายมดงน1. เอนไซมอะไมเลส (amylase) ชวยยอยสลายคารโบไฮเดรต2. น า (water) มประมาณ 99.5% เปนตวท าละลายสารอาหาร3. น าเมอก (mucin) เปนสารคารโบไฮเดรต ผสมโปรตน ชวยใหอาหารรวมตวกนเปนกอน ลน และกลนสะดวก

น าลายจะถกสรางจากตอมน าลายประมาณ 1-1.5 ลตร มฤทธเปนกรดออน (pH 6.0-7.0) ท าหนาทละลายอาหาร ปองกนไมใหปากแหง และชวยในการเคลอนไหวของลนในขณะพด

กระบวนการยอยในปาก • เรมตนจากการเคยวอาหาร เปนการยอยเชงกล ท าใหอาหารกลายเปนชนเลกๆ ม

พนทผวสมผสกบเอนไซมไดมากขน

• ตอมน าลายกจะหลงน าลายออกมาชวยคลกเคลาใหอาหารเปนกอนลน สะดวกตอการกลน

63

• คอหอย (pharynx) อยบนหลอดอาหาร กลองเสยงและทอลม (trachea)

• คอหอยเปนสวนหนงของระบบทางเดนอาหารและระบบทางเดนหายใจของสงมชวตหลายชนด

• รางกายมนษยจงมฝาปดกลองเสยง (epiglottis) ปดชองทอลมเมอมการกลนอาหาร เพอปองกนการส าลก

• หลอดอาหารมลกษณะเปนทอทตอจากคอหอย อยทางดานหลงของหลอดลม (trachea) ไปสนสดทกระเพาะอาหาร

• ไมมตอมสรางน ายอย แตยงมการยอยอาหารตอเนองมาจากในปาก

• อาหารทเคลอนผานไปโดยการหดตวของกลามเนอหลอดอาหาร

• ซงจะหดและคลายตวเปนจงหวะเปนชวงๆ ตอเนองกนเรยกวาเพอรสทลซส(peristalsis)

• โดยหลอดอาหารเปนบรเวณแรกทมกระบวนการ peristalsis

คอหอย (pharynx) และหลอดอาหาร (esophagus)

64

• กระเพาะอาหาร (stomach) อยทางดานซายของรางกาย ใตกะบงลม (diaphragm)

• ในสภาพไมมอาหารบรรจอย จะมปรมาตร 50 ลกบาศกเซนตเมตร แตเมอมอาหารสามารถขยายไดถง 10-40 เทา

กระเพาะอาหาร (stomach)

65

กระเพาะอาหาร แบงออกเปน 3 สวน ดงน

1. Cardiac region หรอ cardium เปนสวนของกระเพาะอาหารตอนบนอยตอจากหลอดอาหาร มกลามเนอหรด เรยกวา cardiacsphincter ปองกนไมใหอาหารภายในกระเพาะอาหารยอนกลบสหลอดอาหาร

2. Fundus เปนกระเพาะอาหารสวนกลาง มลกษณะเปนกระพงใหญทสด

3. Pylorus หรอ pyloric region เปนกระเพาะอาหารสวนปลายตดตอกบล าไสเลกตอนตน (duodenum)มลกษณะเลกเรยวแคบลง ตอนปลายสดของกระเพาะอาหารสวนนมกลามเนอหรด เรยกวา pyloric sphincter ปองกนไมใหอาหารออกจากกระเพาะอาหาร

66

67

การยอยในกระเพาะอาหาร1. HCl ม pH อยระหวาง 0.9-2.02. Pepsinogen เปน proenzyme ตองไดรบ HCl จงเปลยนเปนเพปซน (pepsin) ส าหรบยอยโปรตนเปนเพปไทด ซงประกอบดวยกรดอะมโน 4-12 โมเลกล3. Prorennin เปน proenzyme ตองไดรบ HCl จงเปลยนเปนเรนนน(Rennin) ส าหรบยอยโปรตนในน านม

4. Lipase สรางขนในปรมาณนอยมาก เพราะสภาพเปนกรดของกระเพาะอาหาร

5. Gastrin เปนฮอรโมนทสรางจากเซลลในกระเพาะอาหาร ท าหนาทกระตนให parietal Cell หลง HCl ออกมา

*ในกระเพาะอาหาร น ายอยลเพสไมสามารถท างานได เนองจากมสภาพเปนกรด68

• ล าไสเลก (small intestine) เปนสวนทยาวทสดของทางเดนอาหาร ตอมาจากกระเพาะอาหาร

• มความยาวประมาณ 7-8 เมตร ขดไปมาในชองทอง

• ผนงดานในของล าไสเลกมลกษณะเปนลอนตามขวาง มสวนยนเลกๆมากมายเปนตม เรยกวา วลลส (villus พหพจน เรยกวา villi) เพอเพมพนทผวในการดดซมสารอาหารทยอยแลวไดอยางมประสทธภาพ

ล าไสเลก (small intestine)

69

แบงเปน 3 สวน คอ1. ด โอดนม (duodenum) เปนล า ไส เลกสวนตน ยาวประมาณ 25-30

เซนตเมตร รปรางเปนตวย อยตอจากกระเพาะอาหาร เปนบรเวณทมสารเคมหลายชนด เชน pancreatic juice เปนน ายอยทสรางจากตบออน, น าด (bile) สรางจากตบ, intestinal juice เปนน ายอยทสรางจากผนงล าไสเลกของดโอดนม จดเปนสวนทมการยอยอาหารเกดขนมากทสด

2. เจจนม (jejunum) เปนสวนทตอจาก duodenum ยาวประมาณ 2 ใน 5 หรอ ประมาณ 3-4 เมตร เปนสวนทมการดดซมอาหารมากทสด

3. ไอเลยม (ileum) เปนล าไสเลกสวนสดทาย ปลายสดของ ileum ตอกบล าไสใหญมขนาดเลกและยาวทสดประมาณ 4.3 เมตร

สวนประกอบของล าไสเลก

70

การยอยเชงเคมในล าไสเลก ประกอบดวย

1) สารและเอนไซมจากตบออน

2) น าดจากตบ

3) สารและเอนไซมจากล าไสเลก

71

น ายอยของตบออน (pancreatic juice) เปนเอนไซมทสรางมาจากตบออน (pancreas) มสภาพเปนเบส ประกอบดวย

- สารโซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต (NaHCO3) มฤทธเปนเบส ชวยเปลยนอาหารทมฤทธเปนกรด (acid chyme) จาก

กระเพาะอาหาร ใหเปนกลางหรอเบสออน

- เอนไซมอะไมเลส (amylase)ท าหนาทยอยแปง ไกลโคเจน หรอเดกซทรน ใหแตกตวเปนมอลโทส

- เอนไซมไลเพส (lipase)ท าหนาทยอยไขมนใหเปนกรดไขมนและกลเซอรอล และท างานไดดท

pH 8.0

สารและเอนไซมจากตบออน

72

- ทรปซโนเจน (trypsinogen) เปนสารเคมทไมพรอมจะท างานตองอาศยเอนเทอโรไคเนส (enterokinase) จากผนงล าไสเลกเปลยนเปนทรปซน (trypsin) กอน จงจะท าหนาทยอยโปรตนได

- ไคโมทรปซโนเจน (chymotrypsinogen) เปนสารเคมทไมพรอมจะท างาน ตองอาศย ทรปซน เปลยนเปนไคโมทรปซน (chymotrypsin) กอน จงจะท าหนาทยอยโปรตนได

- โพรคารบอกซเพปทเดส (procarboxypeptiddase) เปนสารเคมทไมพรอมจะท างาน ตองอาศย ทรปซน หรอ เอนเทอโรไคเนส ตวใดตวหนงเปลยนเปน คารบอกซเพปทเดส (carboxypeptidase) กอนจงท าหนาทยอยโปรตน ซงจะยอยตรงปลายสดดานหมคารบอกซลเทานน

สารและเอนไซมจากตบออน

73

น าด (bile) สรางจากตบ (liver) แลวถกน าไปเกบไวทถงน าด (gall bladder) ประกอบดวย

• เกลอน าด (bile salt) มหนาทตใหไขมน (fat) แตกตวเปนหยดเลกๆ ไขมนทถกตใหแตกตวเปนหยดเลกๆ เรยกวา อมลชน (emulsion) จากนนจงถก lipase ยอยตอใหเปนกรดไขมนและกลเซอรอล

• สน าด (bile pigment) คอเมดเลอดแดงทถกท าลาย จะถกขบออกพรอมกบกากอาหารทางล าไสใหญและทวารหนก

• โคเรสเตอรอล (cholesterol) ถามมากๆ จะท าใหเกดนวในถงน าด เกดการอดตนททอน าด เกดโรคดซาน (janudice) มผลท าใหการยอยอาหารประเภทไขมนบกพรอง

น าดจากตบ

74

เปนเอนไซมทสรางมาจากผนงของล าไสเลก ประกอบดวยเอนไซมหลายชนด ดงน

• เอนเทอโรไคเนส ชวยเปลยนทรปซโนเจน และโพรคารบอกซเพปทเดส จากตบออน ใหเปนทรปซน และคารบอกซเพปทเดส

• เพปตเดส (peptidase) มหลายชนด เชน

– อะมโนเพปตเดส (amino peptidase) ซงชวยยอยเพปไทดใหเปนกรดอะมโนและเพปไทดขนาดสนลง

– ไดเพปตเดส (dipeptidase) ซงชวยยอยเพปไทดใหเปนกรดอะมโน

• เอนไซมไลเพส ชวยยอยไขมนใหเปนกรดไขมน และกลเซอรอล

• เอนไซมยอยคารโบไฮเดรต ไดแก อะไมเลส (amylase) มอลเทส (maltase) ซเครส (sucrase) และ แลกเทส (lactase)

สารและเอนไซมจากล าไสเลก

75

• ลกษณะของล าไสเลกเหมาะสมตอการดดซมสารอาหาร ดงน

• เปนบรเวณทมการยอยอาหารเกดขนอยางสมบรณ

• ผนงชนในพบไปมา เรยกวา วลลส (villus) คลายนวมอจ านวนมาก และแตละวลลสจะม ไมโครวลลส (microvillus) ยนออกมาอกมากมาย เพอเพมพนทผวส าหรบดดซมสารอาหาร

• ทผนงของวลลสประกอบดวยเสนเลอดฝอยสานกนเปนรางแห เพอรบสารอาหารพวกกลโคสและกรดอะมโน

• สวนแกนกลางของวลลสจะมเสนน าเหลองฝอย (lacteal) เพอรบสารอาหารพวกกรดไขมนและกลเซอรอล

การดดซม (absorption) บรเวณล าไสเลก

76

ลกษณะของล าไสเลก

77

ล าไสใหญ มความยาวประมาณ 1.5 เมตร ประกอบดวยสวนตางๆ ดงน

1.ซกม (caecum) ตดกบ ileum ตอนปลาย จะมไสตง (vermiform appendix)

2. โคลอน (colon) เปนรปตวยคว า มความยาวมากทสด

3. ไสตรง (rectum) เปนสวนทตอจาก sigmoid colon มความยาวประมาณ 12-15 เซนตเมตร ปกตจะเปนสวนทวางเสมอ ถากากอาหารลงมาในไสตรงจะกระตนใหล าไสใหญหดตว ขบกากอาหารออกทางทวารหนก

4. ทวารหนก (anus) มความยาวประมาณ 2.5-3.5 เซนตเมตร อยสวนปลายสด รอบๆ จะมกลามเนอหรด (sphincter ani) ทงภายในและภายนอก

ล าไสใหญ (large intestine)

78

Large intestine

https://medium.com/@vincentmarger/nutrition-and-digestion-large-intestine-71dab5c05aaf79

1. ดดน า วตามน แรธาต (Na+, K+) และน าตาลกลโคสทเหลอคางอยในกากอาหารกลบเขาสเสนเลอดฝอย

2. รบและเกบกากอาหาร

3. สรางน าเมอกจากผนงดานใน

4. เปนทอยของแบคทเรยหลายชนดทท าประโยชนและไมเกดโทษ เชน แบคทเรยทชวยสงเคราะหวตามน B12 และวตามน K เปนตน

หนาทของล าไสใหญ

80

ระบบขบถายปสสาวะ (urinary system)

• ระบบทชวยรกษาสมดลของน าในรางกายและขบถายของเสยออกจากรางกาย เชน การรบประทานอาหารทมรสเคมมากท าใหปรมาณเกลอ (NaCl) ในรางกายเพมสงขน

• รางกายจะขบเกลอออกผานการท างานของไต ดงนนการรบประทานอาหารทมรสเคมมากจะท าใหไตท างานหนกซงจะสงผลเสยในระยะยาวน าไปสการเกดโรคไตหรอไตวาย

81

ทอไตรวม(collecting duct)

เปลอกไต(renal capsule)

กรวยไต(pelvis)

เมดลลา(medulla)

คอรเทกซ(cortex)

หนวยไต(nephron)

กงกรวยไต(calyx)

ทอไต(ureter)

ทอไต (ureter)

กระเพาะปสสาวะ (urinary bladder)

หนวยไต ประกอบดวยโบวแมนสแคปซลและโกลเมอรลส มหนาทกรองของเสยทมาจากเลอด82

การก าจดปสสสาวะออกนอกรางกายมขนตอนดงน

1. Filtration (การกรอง) เปนการน าของเหลว เชน จากเลอด, coelomic fluid, hemolymph ผานเขาสทอ (ทอไต) โดยแรงดนเลอด (hydrostatic pressure) โดยสารโมเลกลใหญเชนเมดเลอดและโปรตนจะไมถกกรองออกมา สารทไดเรยก filtrate

2. Reabsorption (การดดกลบ) สารทมประโยชน เชน กลโคส, เกลอ, กรดอะมโน จะถกดดกลบคนสระบบไหลเวยนเลอดโดย active transport

3. Secretion (การหลงสาร) สารพษและอออนสวนเกนจะถกขบออก โดย active transport

4. Excretion (การขบออก)

83

การควบคมการท างานของไต

• การดดกลบของไตถกควบคมโดยฮอรโมนอลโดสเตอโรน (aldosterone) ฮอร โมนวาโซเปรสซน หรอแอนตไดยรตก ฮอรโมน (antidiuretic hormone = ADH) จากตอมใตสมองสวนทาย

• การหลงฮอรโมนขนอยกบปรมาณน าในเลอด

• น าในเลอดนอย เชน เหงอออกมาก ตอมใตสมองจะสรางฮอรโมนไปยงทอไตดดน ากลบคน ท าใหปสสาวะนอยลง

• กรณตอมใตสมองไมสามารถสรางฮอรโมนวาโซเปรสซนได จะไมมการดดกลบของน า ท าใหปสสาวะบอย เรยกวา “โรคเบาจด”

84

ระบบสบพนธ (reproductive system)

• ระบบสบพนธสองแบบ คอ ระบบสบพนธเพศชายและระบบสบพนธเพศหญง ซงระบบสบพนธของทงสองเพศมโครงสรางแตกตางกนแตมหนาทเหมอนกน คอ การสรางเซลลสบพนธ (gamete) โดยในเพศชายท าหนาทสรางสเปรม (sperm) สวนเพศหญงท าหนาทสรางไข (egg)

• นอกจากนอวยวะในระบบสบพนธยงท าหนาทสรางฮอรโมนเพศ (sex hormone) เชน เทสโทสเตอโรน (testosterone) ซงเปนฮอรโมนเพศชายทสรางจากอณฑะ (testis) เอสโทรเจน (estrogen) และโพรเจสเทอโรน (progesterone) เปนฮอรโมนเพศหญงทสรางจากรงไข (ovary) ลกษณะรางกายของเพศชายและเพศหญงจะขนอยกบปรมาณการสรางฮอรโมนเพศ

85

การสรางเซลลสบพนธ

86

การพฒนาของอวยวะสบพนธเพศชายและเพศหญง

• ระบบสบพนธเพศชายและระบบสบพนธเพศหญงเรมพฒนาขนในชวง 6 สปดาหของการตงครรภ

• ตวออนในครรภทระยะ 6 สปดาห ทงเพศชายและเพศหญง (external genitalia) จะมลกษณะทเหมอนกนของ urogenital groove, bud และ labioscrotal swelling

• หลงระยะ 6 สปดาห เรมมการพฒนาอวยวะเพศทแตกตางกน โดยเพศชายจะถกควบคมโดยโครโมโซม Y ทมยน SYR (sex-determining region Y) เปนตวควบคมผานการสรางโปรตน testis-determining factor เพ อ เ ร มการสร า งอณฑะ (testes) ท จะสร า งฮอร โมน testosterone

• ในขณะทการพฒนาอวยวะเพศหญงไมตองการการกระตนจากฮอรโมน ซงโครโมโซมเพศเปนแบบ XX ตางจากเพศชายทเปน XY

87

Development of male and female external genitalia

http://schoolbag.info/biology/humans/humans.files/image344.jpg88

การเสอมของเซลล (cellular degeneration)

• รางกายมนษยมจดเรมตนมาจากเซลลเพยงหนงเซลล ซงเปนเซลลไขจากเพศหญงทไดรบการผสมสเปรมจากเพศชาย เรยกวา ไขทไดรบการปฏสนธ (fertilized egg)

• จากนนจงเกดการรวมตวกน (fusion) ระหวางนวเคลยสของไขและสเปรม เรยกวา ไซโกต (zygote) (มชดโครโมโซม 2n หรอ 46 โครโมโซม) เมอการปฏสนธเสรจสนชวตของมนษยหนงคนกจะเรมตนขน โดยมการพฒนารางกายจากการแบงเซลล (cell division) เกดเปนกลมเซลลทท าหนาเปนเนอเยอและอวยวะตาง ๆ มการเจรญเตบโตเกดพฒนาการของรางกายจากทารกจนไปถงวยผใหญ

• รางกายของมนษยถกก าหนดใหมอายไขทน าไปสการแกชรา (elderly) ซงมสาเหตจากการเสอมของเซลลตาง ๆ ในรางกาย

89

สมมตฐานสาเหตการเสอมของเซลล

1) มกลไกทท าใหเซลลเสอมสภาพหรอตาย (cell death) โดยถกก าหนดโดยสารพนธกรรม (genetic material) หรอยน (gene) ภายในเซลล

2) การเสอมของเซลลมสาเหตจากการทเซลลเกดความเสยหาย (cell damage) และสญเสยความสามารถในการซอมแซมตวเอง (loss of self-repairing)

3) การท างานของระบบอวยวะในรางกายสวนใดสวนหนงลดลงจงสงผลใหระบบอนของรางกายเสอมถอยลงดวย

90

1) ปจจยดานพนธกรรม• การท างานของทกเซลลในรางกายจะถกควบคมโดยยนตาง ๆ นอกจากนยน

ยงควบคมการแบงเซลล ซงปกตเซลลในรางกายเมอแบงเซลลไประยะหนงจะหยดการแบงเซลล โดยจากการทดลองน าเซลลในรางกายมาเพาะเลยงในอาหารเลยงเซลลจะพบการแบงเซลลประมาณ 50 – 90 รอบของการแบงเซลล ยกเวนเซลลมะเรงจะพบการแบงเซลลแบบไมจ ากด การจ ากดรอบของการแบงเซลลของเซลลปกตจงน าไปสค าถามวาท าไมเซลลถงตองหยดการแบงเซลล

• การขาดหายไปของดเอนเอบรเวณสวนปลายของโครโมโซมทเรยกวา telomere ในระหวางกระบวนการแบงเซลลแตละรอบนาจะเปนค าตอบได เนองจากกอนการจ าลองดเอนเอในชวงการแบงเซลลแตละรอบบรเวณสวนปลายของเทโลเมยรจะถกตดออกบางสวนท าใหการจ าลองดเอนเอของการแบงเซลล เทโลเมยรจะหดสนไปเรอย ๆ การขาดหายไปของดเอนเอบรเวณเทโลเมยร สงผลตอดเอนเอของยนทอยใกลกบ เทโลเมยรจะถกตดออกดวยเชนกนหากดเอนเอของเทโลเมยรถกตดออกจนหมด ดงนนเมอยนเสยหายสงผลใหเซลลเสอมสภาพและตายในทสด

91

https://sciencellonline.com/blog/aging-and-telomere-length-quantification-by-qpcr/92

การสนลงของบรเวณ telomere และการท างานของเอนไซม telomerase

• Telomere เปนดเอนเอทตรงสวยปลายของโครโมโซม

• การจ าลองดเอนเอ (DNA replication) ในทศทาง 5’--->3’ ท าใหการจ าลองดเอนเอแตละรอบดเอนเอตรงปลาย 5’ สนลงไปเรอย ๆ

• เซลลจงสรางเอนไซม telomerase ท าหนาทปองกนไมใหสวนของ telomere สนลง

• Telomerase ประกอบดวยอารเอนเอแมแบบ RNA oligonucleotide และเอนไซม reverse transcriptase ทสามารถสงเคราะหสายดเอนเอโดยใชอารเอนเอเปนแมแบบ (RNA ---> DNA)

• ล าดบดเอนเอบรเวณ telomere จะมลกษณะเปน tandem repeat แบบ AGGGTT

93

Reverse transcriptase

http://galaksijanova.rs/telomeraza-sprecava-rak/?script=lat การสงเคราะหสายดเอนเอโดยใชอารเอนเอเปนตนแบบ

tandem repeat

94

การสนลงของบรเวณ telomere และการท างานของเอนไซม telomerase

• การเกด telomere shorting จนกระกบยนทอยใกล telomere อาจสงผลตอการท างานของเซลลน าไปสการเสอมของเซลล

• บรเวณเซลลทมการแบงตวอยางตอเนอง เชน germ cell จะมการสรางเอนไซม telomerase เพอปองกน telomere shorting

• ในขณะท somatic cell เมอมการแบงเซลลมาถงจดท telomere สนลงมากกจะแกและตายไปในทสด เนองจากขาดการสรางเอนไซม telomerase

• เซลลมะเรงพบการท างานของเอนไซม telomerase มากเกนไปจงท าใหเซลลไมตาย ซงพบในลกษณะแบบนในเซลลมะเรงบางชนดเทานน

• การพฒนายาเพอยบยงเอนไซม telomerase อาจชวยใหสามารถน าไปรกษาโรคมะเรงได

95

2) ปจจยจากการทเซลลเกดความเสยหาย• การเสอมของเซลลเกดจากดเอนเอมความเสยหายและเกดขอผดพลาดในการจ าลองด

เอนเอ สาเหตเกดจากอนมลอสระ (free radical) ทเกดขนระหวางกระบวนการเมแทบอรซมของเซลล (cellular metabolism) ออรแกเนลทเกดความเสยหาย คอ ไมโทคอนเดรย เนองจากเปนสวนทท าหนาทสรางพลงงานในรปของ ATP ท าใหเกดผลพลอยได (byproduct) ทเปนอนมลอสระทท าความเสยหายตอดเอนเอของไมโทคอนเดรยและโครงสรางสวนอน ๆ ภายในเซลล

• ซงจากการทดลองโดยจ ากดการใหอาหารในหนทดลองพบวาเกดการลดลงของกระบวนการเมแทบอลซมและลดการสรางอนมลอสระได จงหมายความวาหากบรโภคอาหารในปรมาณทเหมาะสมจะลดการเสอมของเซลลได นอกจากนมบางความเชอทวาการรบประทานอาหาร ผกและผลไมทมสารตานอนมลอสระ (antioxidant) จะชวยใหชลอการเสอมของเซลล แตกยงไมมการศกษาวาการไดรบสารตานอนมลอสระในระยะยาวจะมผลตอการยบยงการเสอมของเซลลไดอยางไร

96

https://www.rndsystems.com/resources/articles/dna-damage-response

97

การบาดเจบและการตายของเซลล(cellular injury and death)

• การไดรบบาดเจบของเซลลทน าไปสการตายของเซลลมสาเหต ดงน (TIPS)• Toxins เชน สารเคมตกคางในอาหาร สารพษ aflatoxin จาก

อาหารทบนเปอนเชอรา• Infection เชน โรคตดเชอจากจลนทรยกอโรค• Physical injury เชน อบตเหตตางๆ การสมผสสารเคม การ

สมผสอณหภมสงหรอต ามากๆ• Serum deficit injury เชน การขาดสารอาหาร การขาดน า

และการขาดออกซเจน

98

สาเหตจากอนมลอสระ (free radical)

• Reactive oxygen species (ROS) เปนโมเลกลของออกซเจนทเปนพษตอเซลล (toxic oxygen molecule) ทเกดขนจากการท าปฏกรยาระหวาง O2 และ H2O ในชวงทมการหายใจระดบเซลลทบรเวณไมโทคอนเดรย

• ROS ประกอบดวย superoxide (O-2), hydrogen peroxide

(H2O2), hydroxyl radical (OH), peroxynitrite (ONOO-)

https://www.quora.com/What-are-the-dangers-of-reactive-oxygen-species-in-the-body 99

Cell damage by ROS

http://dev.biologists.org/content/141/22/4206

ROS scavengers:- Catalase- Peroxidase- Superoxide dismutase- Antioxidants

100

Programmed cell death (PCD)• PCD เปนกลไกทปกตรางการใชในการรกษาสมดลระหวางการสราง

เซลลใหมกบเซลลทหมดอาย เชน การรกษาสมดลของเซลลเมดเลอดททก ๆ วน เซลลเมดเลอดประมาณ 5 x 1011 เซลล จะถกท าลายดวยวธดงกลาวน และเมดเลอดจะถกสรางทดแทนขนมาใหมจากไขกระดก

• การตดเชอไวรสบางชนดจะกระตนใหเซลลเกด PCD เพอจ ากดการเพมจ านวนของไวรส

• ในกรณทดเอนเอของเซลลเกดความเสยหาย เชน ดเอนเอเกดความเสยหายจากอนมลอสระ จะน าไปสการเกด PCD ในทสด เพอใหเซลลทผดปกตถกก าจด

• เซลลทไดรบความเสยหายมาก (acute injury) จะท าใหเซลลเกด PCD

101

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra0901217

CELL DEATH

102

Apoptosis

• การเกด apoptosis อาจเรยกอกอยางหนงวา “cellular suicide”

• เซลลจะถกก าหนดอายไขโดยดเอนเอหรอยนทอยภายในเซลล

• เมอดเอนเอของเซลลเกดความเสยหายทมสาเหตจากอนมลอสระหรอรงส จะท าใหเอนไซมทเกยวของกบการเกด apoptosis ท างาน

• ระหวางการเกด apoptosis ดเอนเอของเซลลจะแตกหกเปนชนๆ และ chromatin หดตวแนนขนจนนวเคลยสแยกตวเปนชนขนาดเลก สดทายเซลลหดตวลงแยกเปนขนาดทเลกลงเรยกวา apoptotic

• Macrophage ท าหนาทก าจด apoptotic cell ดวยวธ phagocytosis

103

Apoptosis

https://digilife.space/fr/?q=Kit+d%27activation+de+la+caspase+Bcl+2&s=za7 104

Necrosis

• การเกด necrosis จะแตกตางจาก apoptosis

• โดยจะเกดการอกเสบ (inflammation) ซงในกระบวนการของ apoptosis จะไมท าใหเกดการอกเสบ

• Necrosis มสาเหตจากเซลลไดรบบาดเจบท าใหเยอหมเซลลสญเสยการท างานควบคมการเขาออกของสารภายใน-ภายนอกเซลล

• การเกด necrosis ทท าใหเซลลตายเรยกกระบวนการนวา “necroptosis”

• หากเซลลไดรบบาดเจบไมมากจะสามารถกลบมาท าหนาไดตามปกต แตถาเกดความเสยหายมากกจะเขาสกระบวนการตายของเซลล

105

Necrosis

A: normal cellB: cell necrosisC: SEM of cell necrosis

http://www.tavernarakislab.gr/research/neurodegenerationnecrotic_cell_death.html

A B C

106

Autophagy

• การเกด autophagy เปนกระบวนการยอยสลายสารชวโมเลกลภายในเซลลหรอการยอยสลายออรแกเนล

• Autophagy มความหมายวา “กลไกการกนตวเองของเซลล”• การคนพบกระบวนการ autophagy ท าให Yoshinori Ohsumi ไดรบ

รางวลโนเบลสาขาการแพทยในป 2016• กระบวนการทเซลลน าสวนตาง ๆ ภายในเซลลมายอยสลายเพอน ากลบมา

ใชใหมเปนสงทเกดขนเมอมการอดอาหาร อาจเรยกไดวาเปนการรไซเคล• อยางไรกตามหากเซลลขาดสารอาหารเปนเวลานานกจะเกด autophagic

cell death

Yoshinori Ohsumi

107

Autophagyhttps://www.healthnutnews.com/autophagy-body-detoxifies-repairs-2/

Autophagy เหนยวน าใหเกดการตายของเซลลแทนทการเกด apoptosis โดยหากกลไกการเกด apoptosis ถกยบยงทขาดการกระตนจากโปรตน Bax และ Bak ซงการขาดโปรตนทงสองนจะท าใหเกด autophagic cell death

เซลลทขาดสารอาหารจะเรมกระบวนการน าออรแกเนลและโปรตนภายในเซลลมายอยสลายเพอน ากลบมาใชใหม

108

ปจจยจากการท างานของอวยวะลดลง• เมอรางกายเรามอายมากขนพบวาเซลลมการเสอมสภาพพรอมกนเนองจากระบบอวยวะ

ของรางกายมนษยมความซบซอนมการท างานทตองพงพาซงกนและกน • การเสอมสภาพของเซลลในอวยวะใดอวยวะหนงจะสงผลตอการท างานของอวยวะท

ท างานเกยวเนองกน เชน การหลงฮอรโมนควบคมการเจรญ (growth hormone; GH)ลดลงของอวยวะในระบบตอมไรทอจะสงผลตอการท างานของอวยวะตาง ๆ ทตองมการสรางเซลลใหม อกหนงตวอยางคอ การท างานของเซลลในระบบหวใจและหลอดเลอดทลดลงจะสงผลตอการขนสงสารอาหารและการก าจดของเสยทกเซลลในรางกาย

• นอกจากนการท าหนาทของระบบภมคมกนทลดลงกจะท าใหไมสามารถจดจ าเซลลทเกดความเสยหายไดท าใหเซลลดงกลาวกอใหเกดผลเสยแกรางกายอาจพฒนาไปเปนเซลลมะเรงได

• หากมการออกก าลงกายอยางสม าเสมอและรบประทานอาหารทมประโยชนจะชวยใหกลามเนอหวใจและกลามเนอบรเวณตาง ๆ ของรางกายแขงแรงชวยลดความเสยงในการเกดมะเรงและโรคหวใจ

109

การชราภาพ (senescence)• รางกายมนษยมเจรญเตมโตเตมทเมออายประมาณ 20 ป

• ระบบอวยวะในรางกายจะคงสภาพการท างานทสมบรณในชวงอาย 20-40 ป

• หลงอาย 40 ป การเสอมของอวยวะตาง ๆ กจะเรมขนและมผลตอเนองเพมมากขนเมออายมากขน

https://audiotech.com/trends-magazine/scientists-continue-work-reversing-aging-process/ 110

เอกสารคนควาเพมเตม

• ไพศาล สทธกรกล และคณะ. (2546). ชววทยา เลม 1. กรงเทพฯ: สมาคมวทยาศาสตรแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ.

• Braun, C.A. and Anderson, C.M. (2007). Pathophysiology: functional alterations in human health. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.

• Devasier, B., Buddolla, V., Sanghyo, K., Jeong, H.An. (2017). An ultra-sensitive biophysical risk assessment of light effect on skin cells. Oncotarget, 8(29), 47861–47875.

• Johnson, M.D. (2012). Human biology: concepts and current issues. 6thedition. New York, NY: McGraw-Hill.

• Karp, G. (2010). Cell biology. 6thedition. Singapore: Wiley John Wiley & Sons.• Miller, K.R. & Levine, J. (2010). Biology: teacher’s edition. New Jersey: Pearson.• Miranda, A., Farage, Kenneth, W., Miller, Peter, E., Howard, I., Maibach. (2013). Characteristics of the

Aging Skin. Adv Wound Care (New Rochelle), 2(1), 5–10.• Ruta, G., Aikaterini, I., Liakou, Athanasios, T., Evgenia M., Christos, C., Zouboulis. (2012). Skin anti-aging

strategies. Dermatoendocrinol, 4(3), 308–319.• Bianconi, E., Piovesan, A., Facchin, F., Beraudi, A., Casadei, R., Frabetti, F., Vitale, L., Pelleri, M.C., Tassani,

S., Piva, F., Perez-Amodio, S., Strippoli, P., Canaider, S. (2013). An estimation of the number of cells in the human body. Ann Hum Biol, 40(6), 463-471.

• Shimizu, S., Yoshida, T., Tsujioka, M., Arakawa, S. (2014). Autophagic Cell Death and Cancer. International Journal of Molecular Sciences, 15(2), 3145–3153.

111