สาร DNJ

ชื่อสามัญ 1-deoxynojirimycin

ประเภทและข้อแตกต่างของสาร DNJ

สาร DNJ (1-deoxynojirimycin) เป็นสารที่ได้จากธรรมชาติโดยเป็นสารในกลุ่มแอลคาลอยด์ที่มีโครงสร้างคล้ายน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว (monosaccharides) หรือที่เรียกว่า azasugars ซึ่งสาร DNJ นี้ มีสูตรโครงสร้างทางเคมี คือ C6 H13 O4 มีมวลโมเลกุล 163.173 g/mol และ เป็นสารที่มีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่เป็นประโยชน์ต่อผู้ป่วยเบาหวานมาก ดังจะได้กล่าวถึงในหัวข้อต่อไป สำหรับประเภทของสาร DNJ พบว่ามีเพียงประเภทเดียวเท่านั้น

แหล่งที่พบและแหล่งที่มาของสาร DNJ

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้นว่าสาร DNJ เป็นสารที่ได้จากธรรมชาติซึ่งจะพบได้เฉพาะในส่วนใบของหม่อน หรือ ที่เรียกว่า มัลเบอร์รี่ (Morus alba L.) เท่านั้น ความจริงแล้ว ในใบหม่อนจะมีสารแอลคาลอยด์ที่มีโครงสร้างที่เรียกว่า “Azasugars” อยู่หลายชนิด เช่น 1-deoxynojirimycin (DNJ), N-methl-deoxy-nojirimycin, 2-O-R-D-galactopyranosyl-deoxynojirimycin และ fagomine แต่ทั้งนี้จะพบสาร DNJ มากที่สุด คิดเป็น 50% ของ Azasugars ที่พบในใบหม่อน และสาร DNJ นี้ ยังเป็นสารออกฤทธิ์ที่มีความสำคัญที่สุดอีกด้วย

ปริมาณที่ควรได้รับสาร DNJ

ในปัจจุบันการใช้สาร DNJ ที่สกัดจากใบหม่อนนั้น ยังไม่มีเกณฑ์ของปริมาณและขนาดการใช้ระบุไว้อย่างชัดเจน โดยส่วนใหญ่จะเป็นการใช้ในการแพทย์ที่มีการศึกษาวิจัยในศูนย์วิจัยต่างๆ ส่วนการใช้ทั่วไปนั้นจะเป็นการใช้ในรูปแบบการใช้ใบหม่อนเพื่อให้ได้สาร DNJ ที่เป็นองค์ประกอบทางเคมีในใบหม่อนเสียมากกว่า ดังที่ได้มีประกาศสำนักกรรมการอาหารและยาเรื่องรายชื่อพืชที่ใช้ได้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ลงวันที่ 7 สิงหาคม 2560 ที่ระบุว่า อนุญาติให้ใช้ส่วนใบของหม่อนมาบดผงหรือสกัดด้วยน้ำโดยให้มีปริมาณการใช้ใบหม่อนบดผง และสารสกัดจากใบหม่อนไม่เกิน 2 กรัม/วัน นอกจากนี้ยังมีการศึกษาวิจัย ผลของความปลอดภัยของการรับประทานผงสารสกัดจากใบหม่อนในระยะยาว โดยให้อาสาสมัครสุขภาพดี จำนวน12 คน อายุเฉลี่ย 24.7+-1.0 ปี แบ่งเป็นกลุมที่รับประทานผงสารสกัดใบหม่อน ขนาด 3.6 ก./วัน (วันละ 3 ครั้งๆละ 1.2 ก. ก่อนอาหาร สาร DNJ เท่ากับ 54 มก./วัน) เป็นเวลา 38 วัน เปรียบเทียบกับกลุ่มที่ได้รับยาหลอก พบว่าสารสกัดใบหม่อนไม่ทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดลดต่ำ หรือเกิดความผิดปกติของไขมันในร่างกาย  ไม่มีผลต่อค่าชีวเคมีในเลือด และไม่เกิดอาการข้างเคียงที่อันตรายต่อระบบทางเดินอาหาร อีกด้วย

ประโยชน์และโทษสาร DNJ

สำหรับประโยชน์ของสาร DNJ นั้น เนื่องจาก สาร DNJ เป็นสาระสำคัญในการออกฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด โดยเข้าไปยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ α-glucosidase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ย่อยน้ำตาลโมเลกุลคู่ให้เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว มีผลทำให้น้ำตาลในเลือดลดลง ดังนั้นจึงมีการใช้สารดังกล่าวในการรักษาโรคที่เกี่ยวกับระบบการเผาผลาญอาหาร เช่น โรคอ้วนและ โรคเบาหวาน เป็นต้น และในปัจจุบันได้นำสาร DNJ มาผลิตเป็นยาพบว่ามีประสิทธิภาพในการลดระดับน้ำตาลในเลือด ในผู้ป่วยโรคเบาหวานและช่วยคุมระดับน้ำตาลในเลือด ป้องกันโรคเบาหวานได้ ในคนปกติจึงมีการนำมาผลิตเป็นอาหารเสริมสุขภาพ และสารเติมแต่งในอาหารในปัจจุบัน ซึ่งประโยชน์ของสาร DNJ นั้น ได้มีการรับรองจากการศึกษาวิจัยหลายฉบับ ซึ่งได้ระบุถึงกลไกของฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของสารดังกล่าวไว้ว่า มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ α-glucosides ยับยั้งการดูดซึมกลูโคส และลดน้ำตาลในเลือด เป็นต้น

การศึกษาวิจัยที่เกี่ยวข้องสาร DNJ

มีรายงานผลการศึกษาวิจัยของสาร DNJ เกี่ยวกับฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาเกี่ยวกับการป้องกันและรักษาโรคเบาหวานหลายฉบับดังนี้

          ฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด มีการศึกษาวิจัยโดยการป้อนหนูแรทที่เป็นเบาหวานด้วยสารสกัดและผงใบหม่อน ขนาด 250 มก./กก. เป็นเวลา 8 สัปดาห์ พบว่ามีผลลดน้ำตาลในเลือด และเพิ่มน้ำหนักตัวของหนู โดยไม่มีผลกระทบต่อค่าทางโลหิตวิทยา และคุณสมบัติทางเคมีของน้ำปัสสาวะ ซึ่งสารสกัดจะมีฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือดดีกว่าผงใบหม่อน อาจเนื่องจากในสารสกัดมีสาร DNJ มากกว่าในผง  ส่วนอีกการศึกษาหนึ่งระบุว่าจากการเปรียบเทียบผลของสารสกัดน้ำจากใบหม่อน (MWEs) และ 1-deoxynojirimysin (DNJ) ต่อการดูดซึมน้ำตาลของลำไส้เล็ก พบว่าทั้ง MWEs และ DNJ ต่างออกฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ α-glucosidase ได้ดี และ MWEs ช่วยยับยั้งการดูดซึมน้ำตาล 2-deoxyglucose ในเซลล์เยื่อบุลำไส้ (Caco-2) ได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการให้สาร DNJ แก่เซลล์การทดสอบในหนูแรทพบว่าเมื่อป้อน MWEs ขนาด 2 ก./กก.น้ำหนักตัว (มีสาร DNJ เท่ากับ 3 มก./กก.) มีผลยับยั้งการดูดซึมกลูโคสในลำไส้ได้ดีกว่าการป้อนสาร DNJ ขนาด3 มก./กก.น้ำหนักตัว และไม่พบฤทธิ์การยับยั้งนี้เมื่อป้อนร่วมกับน้ำตาลมอลโตส จึงคาดว่ากลไลการยับยั้งการดูดซึมของ MWEs เกิดจากสารพฤกษเคมีอื่นที่ไม่สามารถดูดซึมผ่านผนังลำไส้เล็กไปแย่งกลูโคสจับกับตัวขนส่งน้ำตาล (glucose transporter) จนมีผลให้ร่างกายดูดซึมกลูโคสได้น้อยลง นอกจากนี้ยังพบว่าการป้อน MWEs ที่เวลา 30 นาที ก่อนการป้อนกลูโคสให้แก่หนูแรท ช่วยลดปริมาณน้ำตาลทั้งหมดในกระแสเลือด (Area under curve ของกลูโคส) ได้ดีกว่าการป้อนพร้อมกันอย่างมีนัยสำคัญ สอดคล้องกับผลการทดลองในเซลล์เยื่อบุลำไส้ที่พบว่าบ่มเซลล์กับ MWEs ก่อนให้กลูโคส มีผลลดการดูดซึมกลูโคสได้มากกว่าจากการทดลองจะเห็นได้ว่าสารสกัดน้ำจากใบหม่อนสามารถออกฤทธิ์ลดน้ำตาลได้ดีกว่าการใช้สาร 1-deoxynojirimysin เพียงชนิดเดียว นอกจากนี้ยังมีการศึกษาฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือดของสาร DNJ และสารโพลีแซคคาไรด์จากใบหม่อนในหนูเมาส์ที่ถูกเหนี่ยวนำให้เป็นเบาหวานด้วย alloxan โดยแบ่งเป็นกลุ่มที่ได้รับสาร DNJ ขนาด 50 และ 100 มก./กก. กลุ่มที่ได้รับสาร DNJ ขนาด 50 มก./กก. ร่วมกับสารโพลีแซคคาไรด์ ขนาด 100 มก./กก. เป็นเวลา 12 สัปดาห์ เปรียบเทียบผลกับหนูที่ได้รับยา glucobay ขนาด 50 มก./กก. และหนูปกติ พบว่าสาร DNJ ที่ให้ร่วมกับสารโพลีแซคคาไรด์ จะมีผลลดระดับน้ำตาลในเลือดของหนูที่เป็นเบาหวานได้ และให้ผลดีกว่าสาร DNJ เพียงอย่างเดียวและยา glucobay นอกจากนี้ยังมีผลลดน้ำตาลเฉลี่ยสะสมในเลือด และเพิ่มระดับอินซูลินด้วย ซึ่งกลไกลในการออกฤทธิ์เนื่องมาจากการเร่งกระบวนการเมตาบอลิสึมของกลูโคสในตับ โดยควบคุมการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง คือ เพิ่มการแสดงของยีนของเอนไซม์ glucokinase และลดการแสดงออกของเอนไซม์ phosphoenolpyruvate carboxykinase และ glucose-6-phosphatase ในตับและกระตุ้นการหลั่งอินซูลินจากตับอ่อน โดยเพิ่มการแสดงออกของยีนของ pancreatic and duodenal homeobox factor-1, insulin-1 และ insulin-2 ในตับอ่อน

           ฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ α-glucosidase การทดสอบในหลอดทดลองพบว่า สารสกัดด้วยน้ำร้อนจากใบหม่อน และสาร DNJ ที่แยกจากสารสกัด มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ α-glucosidase โดยสารสกัดจะมีฤทธิ์ดีกว่าสาร DNJ (ค่า IC50 เท่ากับ 7.35 และ 9.39 ไมโครโมลาร์ ตามลำดับ นอกจากนี้ การทดสอบฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ α-glucosidase ของสารสกัด 50% เอทานอลจากใบหม่อนที่ปลูกในไทย จำนวน 35 พันธุ์ พบว่าฤทธิ์ในการยับยั้งจะสัมพันธ์กับปริมาณของสาร DNJ นั่นคือ พันธุ์ที่มีปริมาณสาร DNJ สูง จะมีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ได้สูงกว่าชนิดอื่นซึ่งจากการวิจัย พบว่า ปริมาณของสาร DNJ ในใบหม่อนพันธุ์ต่างๆ จะอยู่ระหว่าง 30-170 มก./กก. นน.แห้ง พันธุ์ที่มีปริมาณสาร DNJ สูง ได้แก่ พันธุ์คำ บุรีรัมย์ 60 และ บุรีรัมย์ 51 โดยจะพบมากในยอดอ่อน รองลงมาคือ ใบอ่อน และใบแก่

           ฤทธิ์ยับยั้งการดูดซึมกลูโคส มีการทดสอบฤทธิ์ยับยั้งการดูดซึมกลูโคสของสารสกัดด้วยน้ำร้อนจากใบ (ใบหม่อนแห้ง 80 ก. สกัดด้วยน้ำร้อนด้วยวิธีเขย่า (sonication) นาน 1 ชม.) และสาร DNJ ในเซลล์มะเร็ง Caco-2 และในหนูแรท พบว่าสารสกัดมีผลยับยั้งการนำกลูโคสเข้าสู่เซลล์ Caco-2 ขณะที่สาร DNJ ไม่มีผล สารสกัดที่ขนาดเทียบเท่ากับมีปริมาณสาร DNJ 3มก./กก. มีผลลดน้ำตาลในเลือด และยับยั้งการดูดซึมกลูโคสในลำไส้ของหนูได้ดีกว่าสาร DNJ ขนาด 3 มก./กก. แต่ไม่มีผลยับยั้งการดูดซึมมอลโตส นอกจากนี้ยังพบว่า ทั้งการทดลองในเซลล์และในหนู การให้สารสกัดก่อนให้สารละลายกลูโคส 15 หรือ 30 นาที จะมีผลลดการดูดซึมกลูโคสได้ดีกว่าการให้พร้อมกัน สำหรับการศึกษาทางคลินิกของสาร DNJ เกี่ยวกับการรักษาและป้องกันโรคเบาหวานก็มีรายงานผลการศึกษาวิจัย ดังนี้ มีการศึกษาในอาสาสมัครที่มีความเสี่ยงเป็นเบาหวาน (ระดับน้ำตาลในเลือด 100-140 มก./ดล.) จำนวน 12 คน อายุเฉลี่ย 49.7+-10.3 ปี โดยแบ่งเป็นกลุ่มที่ได้รับแคปซูลสารสกัดจากใบหม่อน ขนาด 1, 2 และ 3 แคปซูล (ซึ่งมี DNJ เท่ากับ 3, 6 และ 9 มก./แคปซูล) ก่อนรับประทานอาหาร (ข้าวต้ม 200 ก.) เป็นเวลา 15 นาที และกลุ่มที่ได้รับยาหลอก พบว่าสารสกัดที่มี สาร DNJ ขนาด 6 และ 9 มก. สามารถลดน้ำตาลในเลือดหลังรับประทานอาหารและลดการหลั่งอินซูลินได้  ส่วนอีกการศึกษาหนึ่งให้อาสาสมัครสุขภาพดีจำนวน 24 คน อายุเฉลี่ย 25.3 +- 0.7 ปี รับประทานผงสารสกัด 80% เอทานอล จากใบหม่อน ขนาด 0.4, 0.8 และ 1.2 ก. (มีปริมาณ สาร DNJ เทียบเท่ากับ 6, 12 และ 18 มก. ตามลำดับ) จากนั้นให้สารละลายซูโครส 50 ก. พบว่าสารสกัดใบหม่อน ขนาด 0.8 และ 1.2 กรัม มีผลลดระดับน้ำตาลและการหลั่งอินซูลินในเลือดได้ นอกจากนี้ยังมีการศึกษาในอาสาสมัครสุขภาพดีจำนวน 50 คน อายุ 20-50 ปี โดยแบ่งเป็น 5 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มควบคุม กลุ่มที่ได้รับสารสกัดน้ำจากใบ ขนาด 1.25, 2.5, และ 5 ก. (มีสาร DNJ เท่ากับ 4.5, 9 และ 18 มก. ตามลำดับ) พร้อมกับสารละลายมอลโตส 75 ก. และกลุ่มที่ได้รับสารสกัดขนาด 5 ก. เป็นเวลา 30 นาที ก่อนให้สารละลายมอลโตส พบว่ากลุ่มที่ได้รับสารสกัดใบหม่อนขนาด 2.5 และ 5 ก. จะมีระดับน้ำตาลในเลือดลดลง โดยที่ได้รับสารสกัดก่อนหรือพร้อมกับอาหาร มีผลต่อการออกฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือดได้ไม่แตกต่าง

 ข้อแนะนำและข้อควรปฏิบัติ

ถึงแม้ว่าจะมีการศึกษาวิจัยทางเภสัชวิทยาที่ระบุว่าสาร DNJ มีฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด ช่วยป้องกันและรักษาโรคเบาหวานได้ รวมถึงมีการศึกษาวิจัยด้านความปลอดภัย ระบุว่า มีความปลอดภัยในการใช้ในระยะยาว แต่ทั้งนี้ในการใช้สารดังกล่าว ก็ควรระมัดระวังในการใช้เช่นเดียวกันกับการใช้สารสกัดจากสมุนไพรชนิดอื่น เช่น เดียวกันนอกจากนี้ยังมีข้อการระวังในการใช้สาร DNJ ในการป้องกันและรักษาโรคเบาหวาน ดังนี้ ควรระมัดระวังในการใช้สาร DNJ ร่วมกับยารักษาเบาหวาน โดยเฉพาะยาในกลุ่มที่ออกฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ α-glucosidase เช่น Acarbose เพราะสาร DNJ มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ α-glucosidase ได้เช่นกัน ดังนั้นอาจจะไปเสริมฤทธิ์ของยาทำให้น้ำตาลในเลือดลดต่ำลงมากได้

เอกสารอ้างอิง DNJ

1. อรัญญา ศรีบุศราคัม. ใบหม่อนกับโรคเบาหวาน. จุลสารข้อมูลสมุนไพร ปีที่ 32. ฉบับที่ 1 ตุลาคม 2557. หน้า 3-9
2. ประกาศสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา เรื่อง รายชื่อพืชที่ใช้ได้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ลงวันที่ 7 สิงหาคม 2560
3. กัลยา อนุลักขณาปกรณ์ บรรจง ชาวไร่ ประไพ วงศ์สินคงมั่น และคณะ. ฤทธิ์ของสารสกัดใบหม่อน (Morus alba L.) ในการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดหนูแรท. วารสารการแพทย์แผนไทยและแพทย์ทางเลือก 2008;60(2; suppl.):41.
4. สารสกัดจากใบหม่อนช่วยลดน้ำตาลในเลือด. ข่าวความเคลื่อนไหวสมุนไพร. สำนักงานข้อมูลสมุนไพร คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
5. กัญญา แมดเจริญ สุดารัตน์ โต้ชาลี ชูศรี ตลับมุข และคณะ. ผลของผงใบหม่อนและสารสกัดใบหม่อน (Morus alba L.) ต่อค่าทางโลหิตวิทยา ปริมาตรและคุณสมบัติทางเคมีของน้ำปัสสาวะในหนูเบาหวาน. วารสารการแพทย์แผนไทยและการแพทย์ทางเลือก 2007;5(2):68.
6. Tiangda C, Litthilert P, Phornchirasilp S, et al. Hypoglycemic activity of mulberry leaves tea in streptozotocin-induced diabetic rats. Proceedings of the fourth Indochina conference on pharmaceutical sciences, Vietnam, 10-13 Nov 2005: 398-404.

7. Chung HI, Kim JY, Kwon O. Acute intake of mulberry leaf aqueous extract affects postprandial glucose response after maltose loading: Randomized double blind placebo-controlled pilot study. J Functional Foods 2013;5:1502-6.
8. Kwon HJ, Chung JY, Kim JY, Kwon O. Comparison of 1-deoxynojirimycin and aqueous mulberry leaf extract with emphasis on postprandial hypoglycemic Effects: In vivo and invitro studies. J Agric Food Chem 2011;59:3014-9.
9. Nojima, H., Kimura, I., Chen, F.J., Sugihara, Y., Haruno, M., Kato, A., Asano, N. 1998. Antihyperglycemic effects of N-containing sugars from Xanthocercis zambesiaca, Morus bombycis, Aglaonema treubii, and Castanospermum austral in streptozotocin-diabetic mice. J. Nat. Prod. 61:397-400.
10. Asai A, Nakagawa K, Higuchi O, et al. Effect of mulberry leaf extract with enriched 1-deoxynojirimycin content on postprandial glycemic control in subjects with impaired glucose metabolism. J Diabetes Invest 2011;2(4):318-23.

1. Kimura T, Nakagawa K, Kubota H, et al. Food-grade mulberry powder enriched with 1-deoxynojirimycin suppresses the elevation of postprandial blood glucose in humans. J Agric Food Chem 2007;55:5869-74.
2. Vichasilp C, Nakagawa K, Sookwong P, Higuchi O, Luemunkong S, Miyazawa T.  Development of high 1-deoxynojirimycin (DNJ) content mulberry tea and use of responsesurface methodology to optimize tea-making conditions for highest DNJ extraction. LWT -Food Sci Technol 2012;45:226-32.
3. Li YG, Ji DF, Zhong S, et al. Hybrid of 1-deoxynojirimycin and polysaccharide from mulberry leaves treat diabetes mellitus by activating PDX-1 / insulin-1 signaling pathway and regulating the expression of glucokinase, phosphoenolpyruvate carboxykinase and glucose-6- phosphatase in alloxan-induced diabetic mice. J Ethnopharmacol 2011;1 3 4 :961-70.