Lysosomal signaling pathways influence heart rhythm, and regulate atrial function
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि NAADP द्वारा मध्यस्थता वाला लाइसोसोमल कैल्शियम सिग्नलिंग, पेसमेकर गतिविधि को नियंत्रित करके, cAMP उत्पादन को प्रभावित करके और एट्रियल फाइब्रिलेशन द्वारा परिवर्तित तरीके से पड़ोसी अंगों के साथ परस्पर क्रिया करके हृदय की लय और अट्रियल कार्य को नियंत्रित करता है।
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मानव हृदय एक ऐसी लय के साथ धड़कता है जो स्वचालित महसूस होती है, फिर भी यह शरीर की हर ज़रूरत में बदलाव के प्रति प्रतिक्रिया देने वाली एक सूक्ष्म रूप से ट्यून की गई मशीन है। जब हम व्यायाम करते हैं या अचानक डर जाते हैं, तो हृदय को तेज़ होना चाहिए, एक ऐसी प्रतिक्रिया जो रासायनिक संकेतों द्वारा संचालित होती है जो हृदय की मांसपेशियों को अधिक बल और गति से सिकुड़ने का निर्देश देते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक समझते आए हैं कि यह त्वरण (acceleration) काफी हद तक कैल्शियम पर निर्भर करता है, जो एक खनिज है जो हृदय कोशिकाओं के लिए 'स्पार्क प्लग' की तरह कार्य करता है। वे जानते थे कि कैल्शियम 'सारकोप्लाज्मिक रेटिकुलम' नामक बड़े आंतरिक टैंकों में संग्रहीत होता है, जो धड़कन को ट्रिगर करने के लिए इसे मुक्त करते हैं, और अन्य भंडारण स्थल, जैसे कि माइटोकॉन्ड्रिया जो कोशिका को शक्ति प्रदान करते हैं, भी इसमें भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, भंडारण के तीसरे प्रकार के कंटेनर, 'लाइसोसोम' (lysosome), हृदय की लय के संदर्भ में एक रहस्य बने हुए हैं। लाइसोसोम कोशिकाओं के भीतर छोटे, अम्लीय थैले होते हैं जो आमतौर पर रीसाइक्लिंग केंद्रों के रूप में कार्य करते हैं और अपशिष्ट को तोड़ते हैं। जबकि शोधकर्ता जानते थे कि ये संरचनाएं अन्य प्रकार की कोशिकाओं में कैल्शियम मुक्त कर सकती हैं, यह स्पष्ट नहीं था कि क्या वे धड़कते हुए हृदय के जटिल, क्षणिक समय निर्धारण में या अट्रियल फाइब्रिलेशन (atrial fibrillation) जैसी खतरनाक अनियमित लय के विकास में कोई भूमिका निभाती हैं।
शोधकर्ताओं की एक टीम यह जांचने के लिए आगे बढ़ी कि क्या ये लाइसोसोम हृदय की विद्युत प्रणाली में सक्रिय भागीदार के रूप में कार्य करते हैं। उन्होंने एक विशिष्ट रासायनिक संदेशवाहक NAADP पर ध्यान केंद्रित किया, जो लाइसोसोम से कैल्शियम छोड़ने के लिए जाना जाता है। चूहों के जीवित हृदय ऊतक, गिनी पिग की अलग की गई हृदय कोशिकाओं और प्रयोगशाला में विकसित मानव हृदय कोशिकाओं के संयोजन का उपयोग करते हुए, उन्होंने परीक्षण किया कि लाइसोसोम को अपना कैल्शियम छोड़ने से रोकने पर क्या होता है। स्वस्थ हृदय ऊतक में, एड्रेनालाईन जैसे रसायनों के संपर्क में आने पर हृदय गति स्वाभाविक रूप से बढ़ जाती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब उन्होंने लाइसोसोम को कैल्शियम छोड़ने से रोका, तो हृदय की इन संकेतों के प्रति तेज़ होने की क्षमता काफी कम हो गई। हृदय अभी भी धड़क रहा था, लेकिन यह उतना तेज़ या उतनी जल्दी गति नहीं पकड़ सका जितना उसे होना चाहिए था। यह प्रभाव न केवल पूरे ऊतक में, बल्कि व्यक्तिगत हृदय कोशिकाओं में भी देखा गया जो अपनी स्वयं की लय उत्पन्न करती हैं, जिससे यह संकेत मिलता है कि लाइसोसोम हृदय के आंतरिक तंत्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।
अध्ययन ने यह समझने के लिए गहराई से जांच की कि यह कैल्शियम रिलीज वास्तव में हृदय की गति को कैसे प्रभावित करता है। शोधकर्ताओं ने लाइसोसोम और हृदय गति को नियंत्रित करने वाले रासायनिक संकेतों के बीच एक नया संबंध खोजा। जब लाइसोसोम ने कैल्शियम छोड़ा, तो इसने 'साइक्लिक एएमपी' (cyclic AMP) नामक एक अणु में वृद्धि को ट्रिगर किया, जो एक माध्यमिक संकेत के रूप में कार्य करता है ताकि हृदय को तेज़ धड़कने का निर्देश दिया जा सके। यह तब भी हुआ जब शोधकर्ताओं ने कैल्शियम के अन्य स्रोतों को अवरुद्ध कर दिया था, जिससे यह सिद्ध हुआ कि लाइसोसोम इस विशिष्ट संकेत को अपने दम पर चला रहे थे। उन्होंने इस मार्ग का पता लगाया और पाया कि लाइसोसोम से निकलने वाला कैल्शियम संभवतः CaMKII नामक एंजाइम को सक्रिय करता है, जो बदले में गति बढ़ाने वाले संकेत के उत्पादन को बढ़ावा देता है। यह तंत्र हृदय के तनाव के प्रति प्रतिक्रिया करने के तरीके में एक विशिष्ट और आवश्यक चरण प्रतीत होता है, जो अधिक परिचित कैल्शियम प्रणालियों के साथ मिलकर काम करता है।
यह देखने के लिए कि क्या रोगग्रस्त होने पर यह तंत्र बदल जाता है, टीम ने बकरी और अट्रियल फाइब्रिलेशन से पीड़ित मनुष्यों के हृदय ऊतकों का परीक्षण किया, जो एक ऐसी स्थिति है जहाँ हृदय अनियंत्रित रूप से धड़कता है। शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करते हुए, उन्होंने हृदय कोशिकाओं के भीतर लाइसोसोम की भौतिक व्यवस्था को देखा। स्वस्थ हृदयों में, लाइसोसोम अन्य कैल्शियम भंडारण टैंकों और ऊर्जा जनरेटरों से एक विशिष्ट दूरी पर स्थित होते हैं। रोगग्रस्त हृदयों में, यह व्यवस्था बाधित हो गई थी। लाइसोसोम बड़े हो गए थे और माइटोकॉन्ड्रिया के करीब आ गए थे, जबकि कैल्शियम टैंकों से थोड़ा दूर खिसक गए थे। यह भौतिक पुनर्गठन यह सुझाव देता है कि बीमारी कोशिका की संरचना को ही बदल देती है, जो संभावित रूप से स्थिर लय के लिए आवश्यक सटीक संचार रेखाओं को तोड़ देती है। शोधकर्ताओं ने मानव हृदय ऊतक में प्रोटीन का भी विश्लेषण किया और पाया कि अट्रियल फाइब्रिलेशन वाले रोगियों में लाइसोसोम के कार्य के लिए जिम्मेदार मशीनरी परिवर्तित हो गई थी।
ये निष्कर्ष बताते हैं कि लाइसोसोम हृदय में केवल एक निष्क्रिय कचरा पात्र नहीं है, बल्कि हृदय की लय का एक सक्रिय नियामक है। कैल्शियम मुक्त करके, यह उन रासायनिक संकेतों को उत्पन्न करने में मदद करता है जो आवश्यकता पड़ने पर हृदय को तेज़ होने की अनुमति देते हैं। जब इस प्रणाली को बाधित किया जाता है, तो हृदय तनाव के प्रति पूरी तरह से प्रतिक्रिया करने की क्षमता खो देता है। जब हृदय रोगग्रस्त होता है, तो इन लाइसोसोम की भौतिक व्यवस्था बदल जाती है, जो अनियमित लय में योगदान दे सकती है जो अट्रियल फाइब्रिलेशन में देखी जाती है। अध्ययन कोई तत्काल उपचार प्रदान नहीं करता है, लेकिन यह पहेली के एक नए टुकड़े की पहचान करता है, यह दिखाते हुए कि हृदय की लय का स्वास्थ्य कोशिका के भीतर इन छोटे, अम्लीय थैलों की सटीक स्थिति और कार्य पर निर्भर करता है।
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