Fractionated ionising radiation affects cellular functions, and gene expression associated to subpopulation of F11 dorsal root ganglia neurons without inducing oxidative stress

कैंसर का उपचार अक्सर घातक कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए ऊर्जा की शक्तिशाली किरणों पर निर्भर करता है, जिसे रेडियोथेरेपी के रूप में जाना जाता है। हालांकि यह दृष्टिकोण ट्यूमर की वृद्धि को रोकने में अत्यधिक प्रभावी है, लेकिन यह जीवित बचे लोगों के लिए एक लंबे समय तक रहने वाली छाया छोड़ सकता है: पुराना दर्द (क्रोनिक पेन) जो कैंसर के ठीक होने के बहुत बाद भी बना रहता है। यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों होता है, वैज्ञानिक शरीर के संवेदी नेटवर्क, विशेष रूप से डॉर्सल रूट गैंग्लिया (dorsal root ganglia) की ओर देखते हैं। ये रीढ़ की हड्डी के ठीक बाहर स्थित तंत्रिका कोशिकाओं के छोटे समूह हैं जो रिले स्टेशनों के रूप में कार्य करते हैं, जो त्वचा और मांसपेशियों से स्पर्श, तापमान और दर्द के संकेतों को मस्तिष्क तक ले जाते हैं। जब ये नसें क्षतिग्रस्त या परिवर्तित हो जाती हैं, तो मस्तिष्क को गलत या तीव्र संकेत प्राप्त हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बिना किसी वर्तमान चोट के भी दर्द का अनुभव होता है। इन विशिष्ट तंत्रिका कोशिकाओं पर चिकित्सा उपचार कैसे प्रभाव डालते हैं, इसे समझना इस दीर्घकालिक पीड़ा को रोकने के तरीकों को खोजने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

शोधकर्ताओं ने यह जांचने के लिए कि विकिरण जोखिम इन संवेदी न्यूरॉन्स के व्यवहार को वास्तव में कैसे बदलता है, एक प्रयोग किया। उन्होंने चूहे की तंत्रिका कोशिकाओं के प्रयोगशाला मॉडल, जिसे F11 सेल लाइन के रूप में जाना जाता है, का उपयोग किया ताकि यह सिम्युलेट किया जा सके कि शरीर के रेडियोथेरेपी के मानक कोर्स प्राप्त करने पर क्या होता है। ऊर्जा के एक एकल विस्फोट के बजाय, कोशिकाओं को चार लगातार दिनों तक आयनकारी एक्स-रे (ionizing X-rays) के संपर्क में लाया गया, जिसमें प्रत्येक दिन 5 Gy की खुराक दी गई, जिससे कुल एक्सपोजर 20 Gy हो गया। यह विधि उस अंशित उपचार (fractionated treatment) कार्यक्रम की नकल करती है जो रोगी क्लिनिक में प्राप्त करते हैं, जहाँ स्वस्थ ऊतकों को बचाने के लिए कुल खुराक को छोटे हिस्सों में विभाजित किया जाता है। पांचवें दिन, अंतिम एक्सपोजर के एक दिन बाद, वैज्ञानिकों ने कोशिकाओं की जांच की कि उनमें क्या परिवर्तन हुआ है। उन्होंने कोशिकीय उम्र बढ़ने (senescence), जिसे कोशिकीय बुढ़ापा कहा जाता है, के संकेतों की जांच की; ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस (oxidative stress) के साक्ष्य देखे जो अस्थिर अणुओं के कारण होने वाला एक प्रकार का कोशिकीय नुकसान है; और यह मापा कि कोशिकाएं ऊर्जा का उपयोग कैसे कर रही थीं और अपने माइटोकॉन्ड्रिया (कोशिका के भीतर ऊर्जा संयंत्र) का प्रबंधन कैसे कर रही थीं। उन्होंने DRG न्यूरोनल फाइबर के उपसमूहों से जुड़े जीन की अभिव्यक्ति का भी आकलन किया।

जांच ने स्पष्ट चित्र प्रस्तुत किया कि ये तंत्रिका कोशिकाएं विकिरण के प्रति कैसे प्रतिक्रिया देती हैं। कोशिकाओं में 'सेनेसेंस' (senescence) में वृद्धि देखी गई, जिसका अर्थ है कि वे ऐसी अवस्था में पहुँच गईं जहाँ वे विभाजित होना बंद कर देती हैं लेकिन जीवित और सक्रिय रहती हैं। कोशिकाओं के भीतर माइटोकॉन्ड्रियल प्रतियों की संख्या भी बढ़ गई, और ऊर्जा-वाहक अणुओं का संतुलन बदल गया, जो यह दर्शाता है कि कोशिकाएं अपने आंतरिक ईंधन का प्रबंधन कैसे करती हैं। हालांकि, उम्मीद के विपरीत, विकिरण ने अंतिम खुराक के चौबीस घंटे बाद कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस को ट्रिगर नहीं किया, और न ही इसने ऑक्सीजन की खपत की दर को बदला। यह निष्कर्ष महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सुझाव देता है कि रेडियोथेरेपी से जुड़ा दर्द मुक्त कणों (free radicals) के तत्काल, अराजक नुकसान से उत्पन्न नहीं होता है, बल्कि तंत्रिका कोशिकाओं के कार्य करने और उम्र बढ़ने के अधिक सूक्ष्म, दीर्घकालिक परिवर्तनों से उत्पन्न होता है।

शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि अध्ययन में पाया गया कि विकिरण ने इन तंत्रिका कोशिकाओं के भीतर आनुवंशिक निर्देशों को बदल दिया। विशेष रूप से, आयनकारी विकिरण ने मैकेनोसेप्टर फाइबर (mechanoreceptor fibres) से जुड़े जीन की अभिव्यक्ति को बदल दिया। ये वे विशिष्ट तंत्रिका फाइबर हैं जो यांत्रिक दबाव और स्पर्श को महसूस करने के लिए जिम्मेदार हैं, जो शरीर के घायल होने पर दर्द के संकेतों को बढ़ाने में भी भूमिका निभाते हैं। तथ्य यह है कि विकिरण ने इन विशेष जीनों की गतिविधि को बदल दिया, यह दर्द के विकास और उपचार के बीच एक सीधा संबंध सुझाता है। कोशिकाएं केवल मृत या सामान्य रूप से क्षतिग्रस्त नहीं हुईं; इसके बजाय, वे एक विशिष्ट पुनर्गठन (reprogramming) से गुजरीं जो उन्हें दर्द के संकेतों के प्रति अधिक संवेदनशील बना सकता है। यह खोज एक ऐसे तंत्र की ओर इशारा करती है जहाँ उपचार स्वयं संवेदी नसों को चुपचाप फिर से व्यवस्थित (rewire) कर देता है, जो संभावित रूप से यह समझाता है कि क्यों कुछ कैंसर सर्वाइवर्स अपनी थेरेपी समाप्त होने के लंबे समय बाद भी निरंतर दर्द का अनुभव करते हैं।