ที่มา:นิพนธ์ พวงวรินทร์
มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ได้พัฒนาและก้าวหน้ามาสูงสุด เดิมมนุษย์ดำรงชีวิตอยู่ในสิ่งแวดล้อมที่เป็นธรรมชาติอันมีป่าเขา และลำเนาธาร จึงมีความเสี่ยงภัยที่เกิดมาจากเหตุธรรมชาติได้สูง และโรคภัยไข้เจ็บต่างๆ ของมนุษย์จะมีความสัมพันธ์กับธรรมชาติรอบตัวเป็นส่วนใหญ่ เช่น ไข้ป่า, โรคจากพิษงู, พิษแมลง, สัตว์ร้ายหรือจากพิษพืชต่างๆ ต่อมามนุษย์ได้พัฒนาและปรับสิ่งแวดล้อมโดยเปลี่ยนสภาพชุมชนป่ามาเป็นชุมชนเมืองและได้มีการ เปลี่ยนแปลงและพัฒนามาเรื่อยๆ ปัจจุบันในเมืองใหญ่ๆ ที่จัดเป็นมหานครจะมีประชากรอยู่นับสิบล้านคน ด้วยเหตุเหล่านี้จึงทำให้สภาพสิ่งแวดล้อมนั้นได้เปลี่ยนแปลงไปจากอดีตโดยสิ้นเชิง อิทธิพลของธรรมชาติที่จะมากำหนดชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์นั้นให้ลดลงอย่างมาก เพราะความก้าวหน้าทาง วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้สร้างสภาพและสิ่งแวดล้อมใหม่ให้กับมนุษย์ ดังนั้นมนุษย์ในยุคปัจจุบันจึงมีความเสี่ยงภัยเนื่องจากสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างจากอดีตมาก โรคภัยไข้เจ็บซึ่งเกิดจากสิ่งแวดล้อมใหม่ๆ ได้แก่อุบัติเหตุหมู่หรือเดี่ยวที่เกิดทั้งทางบก, ทางน้ำและอากาศ, ฆาตกรรม, สงคราม, ความรุนแรงและความขัดแย้ง ตลอดจนการฆ่าตัวตาย จึงเป็นปรากฏการณ์ใหม่ที่ในสังคมอดีตไม่เคยเป็นปัญหา
การที่มนุษย์เปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมดังกล่าว โดยมีการทำลายธรรมชาติทั้งพืช สัตว์ตลอดจนป่าเขาและลำเนาธาร เช่น ในปัจจุบัน, จึงมีผลทำให้เกิด ภาวะที่เป็นมลพิษและเกิดสารพิษขึ้นมากมายทั้งในดิน, น้ำและอากาศ, และมลพิษและสารพิษเหล่านี้จะกลับมามีผลให้เกิดโรคในมนุษย์ตามมา
ระบบประสาทเป็นอวัยวะของร่างกายมนุษย์ที่อาจได้รับผลกระทบโดยตรงและจะมีผลทำให้เกิดโรคตามมา ซึ่งเรียกว่า โรคระบบประสาทสิ่งแวดล้อม (environmental neurological diseases) ในที่นี้จะกล่าวถึงโรคต่างๆ ของระบบประสาทที่เป็นผลจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะจำแนกตามตำแหน่งพยาธิ สภาพการเกิดโรคที่เป็นผลจากภาวะมลพิษ
แนวกั้นเลือด-สมอง
ระบบประสาทมีกระบวนการในการป้องกันอันตรายจากสารพิษได้อย่างดี เนื่องจากมีแนวกั้นเลือด-สมอง (blood-brain barrier) คอยกั้นมิให้สารพิษในกระแสเลือดเข้าไปทำอันตรายระบบประสาทโดยตรง ซึ่งผิดจากอวัยวะอื่นๆ เช่น ตับ, ไตและกล้ามเนื้อ, ที่จะได้รับอันตรายโดยตรงจากสารพิษที่มีอยู่ในกระแสเลือด อย่างไรก็ตามมีสารพิษบางชนิดที่มีคุณสมบัติที่จะผ่านแนวกั้นเลือด-สมองได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารที่มีคุณสมบัติละลายได้ในไขมัน ชนิด น็อนโพลาร์ นอกจากนี้ในสมองของเด็กเล็กๆ ที่ยังมีการพัฒนาไม่เต็มที่นั้น กลวิธานการป้องกันของระบบประสาทอันได้แก่แนวกั้นเลือด-สมอง ก็ยังเจริญเติบโตและทำงานได้ไม่ดีพอ ดังนั้นสารพิษบางชนิดแม้จะมีคุณสมบัติแบบอนินทรีย์และผ่านแนวกั้นเลือด-สมองไม่ได้ เช่น เกลือตะกั่วอนินทรีย์ก็อาจจะทำให้เกิดการสะสมและคั่งในระบบประสาทส่วนกลางของเด็กได้ แต่ในผู้ใหญ่จะมีผลต่อระบบประสาทส่วนรอบเป็นหลัก
ทฤษฎีเกี่ยวกับแนวกั้นเลือด-สมอง ในการป้องกันภยันตรายจากสารพิษต่อระบบประสาทส่วนกลาง ในปัจจุบันมีความเชื่อถือแตกต่าง ๓ ทฤษฎี ดังนี้
๑. ทฤษฎีเกี่ยวเซลล์เกลียล ซึ่งถือว่าหลอดเลือดฝอยของสมองมีปุ่ม แอสโทรศัยต์ ห่อหุ้มเยื่อบุหลอดเลือดฝอยของสมองอีกทีหนึ่ง จึงทำให้เกิดแนวกั้น เลือด-สมองขึ้น โดยที่จะทำให้สารพิษไม่สามารถซึมผ่านจากหลอดเลือดฝอยไปยังเซลล์สมอง (นิวโรน) ได้โดยตรง อย่างไรก็ตามมีบางตำแหน่งในสมองที่ไม่มีแนวกั้นเลือด-สมอง เช่น บริเวณโหนกแนวกลางของฮัยโปธาละมัส บริเวณโพรงสมองช่องที่ ๔ ที่เรียกว่า area postrema, median pre-optic region และโฆรอยด์ เพล็กซัส บริเวณสมองดังกล่าวนี้หลอดเลือดฝอยไม่มีปุ่มเซลล์ เกลียลมาห่อหุ้ม ดังนั้นสารพิษต่างๆ จึงสามารถเข้าสู่เซลล์สมองในบริเวณนั้นๆ ได้โดยตรง
๒. ทฤษฎีเซลล์บุหลอดเลือด โดยเชื่อว่าในสมองมีคุณสมบัติพิเศษแตกต่างจากเซลล์บุหลอดเลือดในบริเวณอื่นๆ ของร่างกาย โดยมีจุดประจบที่ สนิทเป็นตัวเชื่อมเซลล์เยื่อบุหลอดเลือดฝอยในสมอง ในตำแหน่งที่เรียกว่า zonulae occludents, จึงมีผลทำให้สารต่างๆ ที่มีขนาดโตและน้ำหนักโมเลกุล มากไม่สามารถซึมผ่านออกมาจากหลอดเลือดฝอยได้ แต่สารที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบาจะสามารถซึมผ่านไปยัง นิวโรน ได้ โดยการผ่าน ศัยโทพลาสม ของเซลล์เยื่อบุหลอดเลือด และเซลล์เกลียล ตามลำดับ นอกจากนี้เซลล์บุหลอดเลือดของระบบประสาทกลางยังมีคุณสมบัติพิเศษที่ไม่มีตุ่มใสเซลล์ พิโนศัยต์ (pinocytotic vesicles) ในศัยโทพลาสม และไม่มีรูที่มีเยื่อบุหลอดเลือด เช่น ที่พบในเยื่อบุหลอดเลือดของหลอดเลือดฝอยในที่อื่นๆ ของร่างกาย ตุ่มใสพิโนศัยโทติค นี้เป็นตัวขนส่งสารเคมีบางชนิด ที่จะผ่านเยื่อบุหลอดเลือดออกมาจากหลอดเลือดฝอย ในภาวะที่มีความผิดปรกติในแนวกั้นเลือด-สมอง เช่น ภาวะสมองขาดเลือด ภาวะสมองบวมน้ำ และภาวะความดันในสมองสูงมากๆ ก็จะพบตุ่มใสเซลล์ พิโนศัยต์ อย่างมากมายในเยื่อบุหลอดเลือดฝอยในสมอง
๓. ทฤษฎีช่องนอกเซลล์ (extracellular space) ที่ทำหน้าที่เป็นแนวกั้นเลือด-สมอง กล่าวคือ แผ่นเยื่อเบสเมนต์นอกเซลล์ ที่อยู่ระหว่างเซลล์เยื่อบุ หลอดเลือดฝอยกับเซลล์เกลียล และ นิวโรน นั้น มีคุณสมบัติพิเศษเป็น fibrillar mucoprotein ที่ทำหน้าที่คล้ายตะแกรง เพื่อกรองมิให้สารที่มีขนาด ใหญ่หรือโมเลกุลมากผ่านไปได้เช่นเดียวกับการทำงานของไต และยังทำหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของดุลน้ำและเกลือแร่อีกด้วย โดยเป็น electro- osmotic flow ของน้ำและจะทำให้สารต่างๆ ผ่าน ไปไม่ได้อีกด้วย
สำหรับระบบประสาทส่วนรอบนั้นก็พบว่ามีแนวกั้นเลือด-สมองคอยป้องกันอันตรายเช่นกัน แต่บางตำแหน่งก็ไม่มี เช่น บริเวณปมรากประสาททาง ส่วนหลัง (dorsal root ganglia) และปมประสาท เสรี อนึ่งบริเวณที่ไม่มีแนวกั้นเลือด-สมอง ทั้งในระบบประสาทส่วนกลางและระบบประสาทส่วนรอบนี้ จะเป็นบริเวณที่มีความเสี่ยงสูงต่อการเกิดพิษโดยตรงจากสารพิษต่างๆได้มากกว่าตำแหน่ง อื่นๆ ของสมอง
ในกรณีที่สารพิษสามารถผ่านแนวกั้นเลือดสมองไปยังระบบประสาทส่วนกลางได้แล้วก็ตาม แต่เซลล์สมองหรือเซลล์ประสาทในระบบประสาท ส่วนกลางก็ยังไม่ได้เกิดอันตรายพร้อมกันหรือเหมือนกันทั้งหมด เนื่องจากสมองบางตำแหน่งจะมีความไวต่อสารพิษเป็นพิเศษ บางตำแหน่งก็จะมีความทนทานต่อสารพิษได้ดี ทั้งนี้เพราะสาเหตุ เนื่องมาจากคุณสมบัติของเซลล์สมองนั้นๆ เองหรือเหตุผลจากการที่มีปริมาณเลือดที่ไปเลี้ยงสมองส่วนนั้นๆ แตกต่างกันไป นอกจากนี้เซลล์เกลียล ซึ่งจำแนกได้เป็น ๓ กลุ่มใหญ่ๆ นั้น ยังมีความแตกต่างกันในด้านหน้าที่เกี่ยวกับการป้องกันเซลล์สมองและความไวของเซลล์สมองต่อการตอบสนองต่อสารพิษอีกด้วย กล่าวคือ แอสโทรศัยต์ ซึ่งเป็นเซลล์เกลียล ที่อยู่ชิดกับนิวโรน ในเนื้อสมองเทามากที่สุด ซึ่งมีชื่อเรียกว่า เซลล์พยาบาลของนิวโรนนั้น จะทำหน้าที่ในการเป็นตัวทำให้สภาวะแวดล้อมในการทำงานของเซลล์สมองอยู่เป็นปรกติและมั่นคงตลอดไป สำหรับ โอลิโกเดนโดรศัยต์ จะทำหน้าที่คล้ายๆ กับ เซลล์ ล์ชวานน์ ในระบบประสาทส่วนรอบที่ทำหน้าที่ห่อทุ้มก้านเซลล์ประสาทหรือเซลล์สมอง (แอกซอน) ซึ่งทำให้เกิดการสร้างมัยอีลิน มาเพื่อหุ้มเป็นปลอกประสาทอยู่ ส่วนไมโครเกลีย นั้นทำหน้าที่เป็นเซลล์ฟาโกศัยต์ คล้ายกับเม็ดเลือดขาวในกระแสเลือด อย่างไรก็ตามหน้าที่ของไมโครเกลีย ในด้านการกำจัดสารพิษนั้นยังไม่ได้มีการศึกษากันอย่างจริงจังในปัจจุบัน
แม้ว่าสมองของมนุษย์นั้นจะเป็นอวัยวะที่มีเลือดมาเลี้ยงมากที่สุด กล่าวคือสมองซึ่งมีน้ำหนัก เพียงร้อยละ ๑.๕-๒.๕ ของน้ำหนักร่างกาย แต่มี ความต้องการเลือดมาเลี้ยงถึงร้อยละ ๒๕ ของปริมาณเลือดที่สูบฉีดออกจากหัวใจทั้งหมด เนื่องจากตำแหน่งต่างๆ ในสมองมีเลือดไปเลี้ยงในปริมาณที่ แตกต่างกัน จึงทำให้เกิดภาวะสมองขาดเลือดเลี้ยงแตกต่างกันไปได้ในบริเวณต่างๆ ของสมอง ตัวอย่าง เช่น บริเวณ กลอบัส พัลลิดัส ที่เบสัล แกงเกลียจะมีปริมาณเลือดมาเลี้ยงน้อยกว่าบริเวณสมองชั้นนอก (คีรีบรัล คอร์เทกซ์) และแม้แต่บริเวณสมองชั้นนอกเองที่บริเวณเนื้อสมองขาว ก็มีเลือดมาเลี้ยงเป็น ปริมาณน้อยกว่าบริเวณเนื้อสมองเทา เป็นต้น สำหรับ myelinated axon ในระบบประสาทส่วนกลาง ซึ่งเป็นบริเวณส่วนใหญ่ของเนื้อสมองขาวนั้น พบว่ามีความคงทนต่อสารพิษได้ดีกว่าเนื้อสมองเทา เพราะเป็นบริเวณที่มีปริมาณเลือดมาเลี้ยงน้อย
นอกจากนี้ยังมีบริเวณสมองบางส่วนที่อาจเกิดอันตรายได้ง่ายจากสารพิษ โดยเฉพาะจากสารพิษบางชนิด เช่น กรด แอมิโน ตัวเร้ากระตุ้น (excitatory amino – acid) จะมีการทำลายเซลล์สมองที่บริเวณ ฮัยโปธาละมัส บ่อยกว่าที่อื่นๆ เพราะสารดังกล่าวทำให้เกิดการกระตุ้นเซลล์สมองในบริเวณดังกล่าวมากเกินไป จนเกิดภาวะ metabolic exhaustion ของเซลล์ตามมาและมีผลทำให้เซลล์ขนาดเล็กๆ เช่น เซลล์เม็ดฝอยในบริเวณสมองน้อย และสมองชั้นนอกหน้าที่การมองเห็นนั้น จะเกิดอันตรายได้อย่างมากและรวดเร็ว ถ้าหากสมองทั้งหมดได้รับสารพิษกลุ่มโลหะหนัก เช่น สารปรอทชนิด เมธิย์ล เนื่องจากปริมาณของศัยโทพลาสม ของเซลล์สมองน้อยและ เอนโดพลาสมิค เรทิคุลัม หยาบ ที่จะทำหน้าที่ในการจับสารปรอทในเซลล์ดังกล่าวมีจำนวนน้อย เมื่อเทียบกับเซลล์สมองที่มีขนาดโต ดังนั้นเซลล์สมองขนาดเล็กๆ ในบริเวณดังกล่าวจึงเกิดเป็นอันตรายได้ง่ายและรวดเร็ว
การศึกษาทางด้านจุลเคมีของสมองทำให้ทราบว่าสมองของมนุษย์นั้นมีความหลากหลายในด้านคุณสมบัติและองค์ประกอบของสมองในตำแหน่งที่ แตกต่างกันไป สมองบางแห่งจะมีปริมาณของ นิวโรทรานสมิตเตอร์แตกต่างกัน เช่น แอเศทิย์ลโฆลีน นอร์อีพิเนฟรีน สีโรโทนิน และโดพามีน เป็นต้น ตำแหน่งสมองที่เคยเรียกว่าเป็นสมองดั้งเดิม (old brain) อันได้แก่ ฮัยโปธาละมัส, เรทิคุลาร์ ฟอร์เมชั่น, เบสัล แกงเกลีย, และระบบลิมบิค นั้น ต่างก็มีส่วนประกอบของนิวโรทรานสมิตเตอร์ชนิดต่างๆ เหล่านี้ในปริมาณที่แตกต่างกันไป ซึ่งในกรณีที่เผอิญได้รับสารพิษก็อาจจะมีผลทำให้เกิดอาการ และอาการแสดงได้หลายรูปแบบที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งแล้วแต่พยาธิสภาพที่เกิดขึ้นในตำแหน่งต่างๆ ของสมองนั้นเอง
สำหรับบริเวณของระบบประสาทส่วนกลางที่ประกอบด้วยเซลล์สมองขนาดโตๆ เช่น เซลล์บริเวณสมองชั้นนอก ฮิพโพแคมพัล พีย์รามิดัล เซลล์ เซลล์เพอร์คินจีในสมองน้อย และเซลล์มอเตอร์ในส่วนเฟว็นทรัล ฮอร์น ของไขสันหลังนั้นจะเป็นเซลล์ชนิดที่มีนูเคลียสจำนวนมากและมีขนาดโต โดยจะมี ปริมาณดีเอนเอจำนวนมากด้วยและมันจะอยู่ในรูปของอิวโฆรแมติค ซึ่งเป็นตัวทำหน้าที่เป็น ทรานสคริพชั่น ในกระบวนการสร้างอาร์เอนเอ ซึ่งเป็นขั้นตอนหนึ่งของการสร้างโปรเทอินของเซลล์นั้นเอง ดังนั้นบรรดาเซลล์สมองในตำแหน่งต่างๆ ดังกล่าวนี้จึงมีกัมมันตภาพ เมแทบอลิสม (metabolic activity) มาก และมีความเสี่ยงสูงต่อภาวะการขาดออกซีย์เจนที่อาจจะเกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ มีฟังค์ชะนัล แอคทิฟวิตีย์ ของเซลล์สูง ซึ่งจะก่อให้เกิดอันตรายมากยิ่งขึ้นไปอีก เช่น ในกรณีที่มีภาวะชักเกิดขึ้น เป็นต้น
โดยสรุประบบประสาทจะเกิดอันตรายจากสารพิษมากน้อยเพียงใดนั้น ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนี้:
๑. สารพิษนั้นๆ มีคุณสมบัติที่จะสามารถผ่านแนวกั้นเลือด-สมอง ได้ดีหรือไม่เพียงใด
๒. แนวกั้นเลือด-สมอง ของสมองนั้นๆ มีคุณสมบัติหรือทำงานได้ดีหรือไม่เพียงใด เช่น ในเด็กเล็กจะยังทำงานได้ไม่สมบูรณ์ หรือในภาวะที่เป็นโรคที่ทำให้แนวกั้นเลือด-สมอง มีการสูญเสียหน้าที่ เช่น ภาวะสมองขาดเลือด ภาวะสมองบวมน้ำ ภาวะความดันในสมองเพิ่มขึ้น เป็นต้น
๓. ตำแหน่งนั้นๆ ของระบบประสาทกลางมีปริมาณของเลือดมาเลี้ยงมากน้อยเพียงใด
๔. คุณสมบัติและชนิดของเซลล์สมองนั้นๆ เอง ว่ามีความคงทนต่อสารพิษมากน้อยเพียงใดและมีความแตกต่างกันไปเพียงใด
๕. ชนิดของสารพิษ โดยที่สารพิษนั้นๆ จะมีการก่อให้เกิดพยาธิสภาพได้ในรูปแบบใด