Reconsidering the Use of Dimethyl Sulfoxide for Xenobiotic-Gut Microbiota Interaction Studies
यह अध्ययन प्रकट करता है कि डाइमिथाइल सल्फोक्साइड (DMSO), जिसका उपयोग ज़ेनोबायोटिक-गट माइक्रोबायोटा अनुसंधान में एक विलायक के रूप में सामान्य रूप से किया जाता है, स्वतंत्र रूप से सूक्ष्मजीवी चयापचय को परिवर्तित करता है और *डेसल्फोविब्रियो डेसल्फुरिकन्स* को समृद्ध करता है, जिससे एफ्लैटॉक्सिन B1 और फ्युमोनिसिन B1 जैसे विषाक्त पदार्थों के संबंध में प्रायोगिक परिणामों की व्याख्या भ्रमित हो सकती है।
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मानव शरीर के भीतर, पाचन तंत्र केवल भोजन को संसाधित करने वाली एक नली मात्र नहीं है; यह एक हलचल भरा, घनी आबादी वाला पारिस्थितिकी तंत्र है। ट्रिलियन सूक्ष्म जीव, जिन्हें सामूहिक रूप से गट माइक्रोबायोटा (gut microbiota) कहा जाता है, वहां रहते हैं, जो पोषक तत्वों को पचाने में मेजबान की मदद करने, प्रतिरक्षा प्रणाली को प्रशिक्षित करने और यहाँ तक कि मस्तिष्क के साथ संवाद करने के लिए जटिल समुदायों में काम करते हैं। ये नन्हे निवासी अपने वातावरण के प्रति संवेदनशील होते हैं। जब शरीर में बाहरी रसायन प्रवेश करते हैं—चाहे वे दवा, प्रदूषण या खाद्य दूषित पदार्थों से हों—तो वे इस नाजुक संतुलन को बिगाड़ सकते हैं, जिससे संभावित रूप से बीमारी हो सकती है। इन रसायनों से गट (आंत) कैसे प्रभावित होता है, इसे समझने के लिए वैज्ञानिक अक्सर प्रयोगशाला में माइक्रोबायोटा का अध्ययन करते हैं। वे कांच के पात्रों में मानव आंत के बैक्टीरिया के नमूने उगाते हैं, और फिर यह देखने के लिए विशिष्ट रसायन मिलाते हैं कि समुदाय कैसे प्रतिक्रिया देता है। हालाँकि, इनमें से कई रसायन पानी में आसानी से नहीं घुलते हैं, इसलिए शोधकर्ताओं को उन्हें कल्चर में डालने के लिए पहले एक तरल विलायक (solvent) में मिलाना पड़ता है। दशकों से, 'डाइमिथाइल सल्फोक्साइड' या DMSO नामक रसायन इस काम के लिए मानक विकल्प रहा है। यह कठिन पदार्थों को घोलने में शक्तिशाली है, और वैज्ञानिकों ने आम तौर पर यह मान लिया है कि कम मात्रा में उपयोग किए जाने पर यह रासायनिक रूप से निष्क्रिय रहता है, जो केवल एक मूक वाहक के रूप में कार्य करता है और उन बैक्टीरिया को परेशान नहीं करता जिनका वे अध्ययन करने में मदद कर रहे हैं।
एक नया अध्ययन इस लंबे समय से चली आ रही धारणा को चुनौती देता है, यह प्रकट करते हुए कि स्वयं विलायक ही कमरे में सबसे तेज़ आवाज़ हो सकता है। एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करने के लिए हाथ बढ़ाया कि गट माइक्रोबियाटा दो सामान्य खाद्य दूषित पदार्थों के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करता है: एफ्लाटॉक्सिन B1 (aflatoxin B1) और फ्यूमोनिसिन B1 (fumonisin B1)। ये विषाक्त पदार्थ हैं जो मोल्ड (फफूंद) द्वारा उत्पन्न होते हैं जो अक्सर मक्का जैसी फसलों को दूषित करते हैं। इनका अध्ययन करने के लिए, टीम ने सोलह दिनों तक एक नियंत्रित, ऑक्सीजन-मुक्त वातावरण में मानव आंत के बैक्टीरिया को उगाया। उन्होंने विभिन्न निम्न सांद्रता पर विषाक्त पदार्थों को जोड़ा, जिन्हें DMSO में घोला गया था। महत्वपूर्ण रूप से, उन्होंने एक नियंत्रण समूह (control group) भी शामिल किया जहाँ बैक्टीरिया को बिना किसी विषाक्त पदार्थ के केवल DMSO के संपर्क में रखा गया था, और एक अन्य समूह जिसमें बिल्कुल भी DMSO नहीं था। इस सेटअप ने उन्हें विषाक्त पदार्थों के प्रभावों को विलायक के प्रभावों से अलग करने की अनुमति दी। परिणाम चौंकाने वाले थे। जबकि विषाक्त पदार्थों ने स्वयं केवल मामूली, अस्थायी परिवर्तन किए, DMSO की उपस्थिति ने बैक्टीरिया के समुदाय में एक बड़ा बदलाव पैदा कर दिया। समय के साथ, DMSO एक शक्तिशाली चयनात्मक बल के रूप में कार्य करने लगा, जिससे एक विशिष्ट प्रकार का बैक्टीरिया, डेसल्फोविब्रियो डेसल्फुरिकन्स (Desulfovibrio desulfuricans), तेजी से बढ़ने लगा और संस्कृति पर हावी हो गया। यह उछाल इस बात पर निर्भर नहीं था कि कितना विषाक्त पदार्थ मौजूद था, जिससे पता चलता है कि विलायक जैविक परिवर्तनों को संचालित कर रहा था, न कि दूषित पदार्थ।
इस विलायक-संचालित बदलाव का प्रभाव केवल बैक्टीरिया की संख्या तक ही सीमित नहीं था; इसने गट के रसायन विज्ञान को भी बदल दिया। DMSO वाले समूहों में मौजूद बैक्टीरिया ने बिना विलायक वाले समूहों की तुलना में गैसों और फैटी एसिड की अलग मात्रा का उत्पादन किया। विशेष रूप से, DMSO की उपस्थिति से मीथेन उत्पादन में महत्वपूर्ण गिरावट और कार्बन डाइऑक्साइड में वृद्धि हुई, जबकि साथ ही उन लाभकारी फैटी एसिड के स्तर में भी बदलाव आया जो आंत की कोशिकाओं को ईंधन देते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि बैक्टीरिया संभवतः DMSO को भोजन या ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग कर रहे थे, एक ऐसी चयापचय प्रक्रिया जिसने पूरे समुदाय के व्यवहार को बदल दिया। क्योंकि यह परिवर्तन इतना गहरा और सभी टॉक्सिन समूहों में सुसंगत था, इसने प्रभावी रूप से दूषित पदार्थों के किसी भी विशिष्ट प्रभाव को ढक दिया। दूसरे शब्दों में, यदि कोई वैज्ञानिक केवल DMSO युक्त ट्यूबों में उगने वाले बैक्टीरिया को देख रहा होता, तो वह गलती से परिवर्तनों को विषाक्त पदार्थों के कारण मान सकता था, जबकि वास्तव में, विलायक ही प्राथमिक कारण था।
यह खोज सुझाव देती है कि गट के साथ रसायनों की परस्पर क्रिया की जांच करने वाले कई पिछले अध्ययनों को पुनर्मूल्यांकन की आवश्यकता हो सकती है। यदि शोधकर्ताओं ने विलायक के बिना एक नियंत्रण समूह शामिल नहीं किया था, तो वे शायद उस पदार्थ के बजाय वाहक तरल के प्रभावों को देख रहे थे जिसका वे अध्ययन करना चाहते थे। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि प्रयोगों में उपयोग की गई खुराक के लिए DMSO मानव स्वास्थ्य के लिए खतरनाक है, लेकिन यह प्रयोगात्मक डिजाइन में एक गंभीर खामी को उजागर करता है: यह धारणा कि एक विलायक माइक्रोबायोम के लिए अदृश्य होता है। शोधकर्ता बताते हैं कि एक जीवित जानवर या मनुष्य में, शरीर विलायक को जल्दी से संसाधित कर सकता है, जिससे ये बदलाव रुक जाते हैं। हालाँकि, एक कांच के जार में जहाँ विलायक सीधे बैक्टीरिया के साथ रहता है, उसका प्रभाव निर्विवाद है। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि वैज्ञानिकों के लिए यह वास्तव में समझने के लिए कि प्रदूषक या दवाएं हमारे आंतरिक पारिस्थितिकी तंत्र को कैसे प्रभावित करती हैं, उन्हें पहले अपने विलायकों का कड़ाई से परीक्षण करना चाहिए। उन्हें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि जिस उपकरण का वे किसी रसायन को पहुँचाने के लिए उपयोग कर रहे हैं, वह अनजाने में उस कहानी को न बदल दे जिसे वे बताने की कोशिश कर रहे हैं।
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