Hydrogen sulfide-mediated vasodilation requires heme oxygenase-derived carbon monoxide
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि हाइड्रोजन सल्फाइड-मध्यस्थ वासोडिलेशन (vasodilation) एक ऐसे सिग्नलिंग मार्ग पर निर्भर करता है जहाँ H2S, हीम ऑक्सीजिनेज-2 को कार्बन मोनोऑक्साइड उत्पन्न करने के लिए उत्तेजित करता है, जो तत्पश्चात संवहनी शिथिलता (vascular relaxation) को प्रेरित करने के लिए TRPV4 और SK/IK चैनलों को सक्रिय करता है।
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मानव शरीर रक्त वाहिकाओं के एक विशाल नेटवर्क पर निर्भर करता है ताकि हर कोशिका तक ऑक्सीजन और पोषक तत्व पहुँचाए जा सकें, और इन वाहिकाओं को खुला और लचीला रखना जीवन और मृत्यु का मामला है। इस प्रवाह को बनाए रखने के लिए, धमनियों की आंतरिक परत, जिसे एंडोथेलियम (endothelium) कहा जाता है, लगातार रासायनिक संकेत छोड़ती है जो मांसपेशियों की दीवारों को शिथिल होने और चौड़ा होने का निर्देश देते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक कुछ प्रमुख संदेशवाहकों के बारे में जानते हैं जो यह कार्य करते हैं, लेकिन एक हालिया खोज ने इस टीम में एक नए खिलाड़ी को जोड़ दिया है: हाइड्रोजन सल्फाइड। हालांकि इसे अक्सर सड़े हुए अंडों की गंध के लिए जिम्मेदार गैस के रूप में पहचाना जाता है, यह अणु वास्तव में हमारे अपने सेल्स द्वारा रक्तचाप को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए प्राकृतिक रूप से उत्पादित एक महत्वपूर्ण पदार्थ है। हालांकि, हाइड्रोजन सल्फाइड किस तरह धमनी की दीवारों के साथ संवाद करता है ताकि उन्हें फैलने के लिए प्रेरित कर सके, यह एक रहस्य बना हुआ था, जिससे शोधकर्ताओं के पास इस महत्वपूर्ण प्रणाली के कार्य करने के तरीके की एक अधूरी तस्वीर रह गई थी।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस पहेली को सुलझाने के लिए मेसेंटरी (mesentery)—वह ऊतक जो आंतों को अपनी जगह पर रखता है—में हाइड्रोजन सल्फाइड द्वारा धमनियों को चौड़ा करने की प्रक्रिया का परीक्षण करके काम शुरू किया। उन्होंने हीम ऑक्सीजिनेज (heme oxygenase) नामक प्रोटीन से जुड़ी एक विशिष्ट प्रक्रिया पर ध्यान केंद्रित किया, जो कार्बन मोनोऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए जाना जाता है, एक ऐसी गैस जो रक्त वाहिकाओं को आराम देने में भी मदद करती है। वैज्ञानिकों ने परिकल्पना की कि हाइड्रोजन सल्फाइड अकेले काम नहीं करता है, बल्कि इसके बजाय यह एक स्विच के रूप में कार्य करता है जो कार्बन मोनोऑक्साइड के उत्पादन को चालू करता है, जो फिर वास्तव में वाहिका को चौड़ा करने का कार्य करता है। इसका परीक्षण करने के लिए, उन्होंने चूहों से छोटी धमनियां अलग कीं और 'प्रेशर मायोग्राफी' (pressure myography) नामक तकनीक का उपयोग किया, जो उन्हें विभिन्न रसायनों के प्रति वाहिकाओं की प्रतिक्रिया देखने की अनुमति देती है, जबकि उन्हें एक स्थिर दबाव पर रखा जाता है, ठीक वैसे ही जैसे पानी के दबाव के नीचे एक गार्डन होज़ (बगीचे के पाइप) को यह देखने के लिए देखा जाता है कि वह दबाव पड़ने पर कैसी प्रतिक्रिया देता है।
प्रयोगों ने घटनाओं की एक स्पष्ट श्रृंखला का खुलासा किया। जब शोधकर्ताओं ने धमनियों में हाइड्रोजन सल्फाइड पेश किया, तो वाहिकाएं एक अनुमानित तरीके से चौड़ी हो गईं। हालांकि, जब उन्होंने हीम ऑक्सीजिनेज की गतिविधि को रोक दिया, तो धमनियों ने हाइड्रोजन सल्फाइड के प्रति कोई प्रतिक्रिया नहीं दी, जिससे पता चलता है कि यह प्रक्रिया के लिए एंजाइम आवश्यक है। यह पुष्टि करने के लिए कि कार्बन मोनोऑक्साइड ही वह लुप्त कड़ी थी, वैज्ञानिकों ने कार्बन मोनोऑक्साइड को वापस मिश्रण में डाला जबकि एंजाइम अभी भी बाधित था। इससे वाहिकाओं के फैलने की क्षमता बहाल हो गई, जिससे सिद्ध हुआ कि कार्बन मोनोऑक्साइड इस क्रम में आवश्यक संदेशवाहक है। अध्ययन ने यह भी दिखाया कि हाइड्रोजन सल्फाइड हीम ऑक्सीजिनेज एंजाइम की गतिविधि को बढ़ाता है और इसे इस तरह से रासायनिक रूप से संशोधित करता है जिससे इसका प्रदर्शन बढ़ जाता है।
इस संकेत के यांत्रिकी की आगे की जांच से पता चला कि उत्पादित कार्बन मोनोऑक्साइड अकेले कार्य नहीं करता है। यह कोशिकाओं की सतह पर एक विशिष्ट प्रकार के चैनल को सक्रिय करता है, जिसे TRPV4 चैनल के रूप में जाना जाता है, जो फिर SK और IK नामक अन्य चैनलों को सक्रिय करने का द्वार खोल देता है। ये चैनल आयनों को इस तरह से प्रवाहित होने देते हैं जो अंततः मांसपेशियों को शिथिल करने का कारण बनता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यदि उन्होंने TRPV4 चैनल या SK और IK चैनलों में से किसी को भी अवरुद्ध कर दिया, तो वाहिका का फैलाव (vasodilation) रुक गया, भले ही कार्बन मोनोऑक्साइड मौजूद था। यह इंगित करता है कि ये घटक एक विशिष्ट टीम के रूप में मिलकर काम करते हैं। कोशिका के भीतर दो प्रोटीन एक-दूसरे के कितने करीब हैं, इसका पता लगाने वाली एक विधि का उपयोग करते हुए, टीम ने देखा कि उनके द्वारा अध्ययन किए गए मानव कोशिकाओं में कार्बन मोनोऑक्साइड उत्पन्न करने वाला एंजाइम और TRPV4 चैनल एक-दूसरे के बहुत करीब स्थित हैं, जो संकेत देता है कि वे कुशलतापूर्वक संकेत भेजने के लिए भौतिक रूप से जुड़े हुए हैं।
निष्कर्ष एक ऐसे मॉडल का समर्थन करते हैं जहाँ हाइड्रोजन सल्फाइड एक उत्प्रेरक (catalyst) के रूप में कार्य करता है जो कार्बन मोनोऑक्साइड के उत्पादन को उत्तेजित करता है, जो फिर रक्त वाहिकाओं को शिथिल करने के लिए TRPV4 और SK/IK चैनलों वाले एक विशिष्ट सिग्नलिंग दल को सक्रिय करता है। यह शोध यह दावा नहीं करता है कि इसने रक्तचाप नियमन से संबंधित हर प्रश्न को हल कर लिया है, लेकिन यह एक ठोस स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि कैसे हाइड्रोजन सल्फाइड इस प्रक्रिया को शुरू करता है। डेटा पुष्टि करता है कि एंजाइम हीम ऑक्सीजिनेज-2 और TRPV4 चैनल एंडोथेलियम में एक कार्यात्मक इकाई बनाते हैं, और इस एंजाइम द्वारा उत्पादित गैस शिथिलता प्रभाव के लिए आवश्यक है। इस मार्ग का मानचित्रण करके, अध्ययन इस बात को स्पष्ट करता है कि हमारा शरीर रक्त प्रवाह को कैसे नियंत्रित करता है, जो हमारे संचार (circulation) को स्वस्थ रखने वाली रासायनिक बातचीत की एक अधिक पूर्ण समझ प्रदान करता है।
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