Real-time near-infrared imaging distinguishes nasopharyngeal colonization from aspiration of Streptococcus pneumoniae and identifies aspiration as a trigger of severe disease

निमोनिया एक परिचित खतरा है, विशेष रूप से वृद्ध वयस्कों के लिए, फिर भी इसे पैदा करने वाले बैक्टीरिया अक्सर बिना किसी नुकसान के मानव शरीर में शांति से रहते हैं। एक सामान्य प्रकार का बैक्टीरिया, जिसे स्ट्रेप्टोकोकस न्यूमोनी (Streptococcus pneumoniae) के रूप में जाना जाता है, अक्सर गले और नाक के ऊपरी हिस्से, जिसे नासोफैरिंक्स (nasopharynx) कहा जाता है, में बस जाता है। इस स्थान पर, बैक्टीरिया वर्षों तक हानिरहित रह सकते हैं, बस मेजबान के साथ सह-अस्तित्व बनाए रख सकते हैं। हालांकि, वही जीव घातक हो सकता है यदि वह शरीर में गहराई तक चला जाए, फेफड़ों पर आक्रमण करे और एक गंभीर संक्रमण को जन्म दे। लंबे समय से, वैज्ञानिक समझते आए हैं कि एक हानिरहित निवासी से एक घातक आक्रमणकारी में यह परिवर्तन खतरनाक है, लेकिन वह सटीक क्षण और तंत्र जो इस परिवर्तन को प्रेरित करते हैं, स्पष्ट नहीं रहे हैं। केंद्रीय प्रश्न यह रहा है कि जहाँ बैक्टीरिया उतरते हैं, क्या उनका प्रारंभिक स्थान संक्रमण के परिणाम को निर्धारित करता है। क्या बैक्टीरिया को परेशानी पैदा करने के लिए तुरंत फेफड़ों में निगल लिया जाना चाहिए, या यह नाक में शुरू होकर बाद में नीचे जा सकता है? इस अंतर को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बीमारी को रोकने के बारे में हमारी सोच को बदल सकता है, जो केवल बैक्टीरिया की गिनती करने से आगे बढ़कर यह समझने की ओर ले जाता है कि वे कहाँ जाते हैं।

इसका उत्तर देने के लिए, शोधकर्ताओं ने वास्तविक समय में बैक्टीरिया की गति को देखने का एक नया तरीका विकसित किया, जो एक ऐसी विधि का उपयोग करता है जिसमें बैक्टीरिया के आनुवंशिक कोड को बदलने की आवश्यकता नहीं होती है। उन्होंने बैक्टीरिया को इंडोसाइनिन ग्रीन (indocyanine green) नामक एक विशेष डाई से लेबल किया, जो निकट-अवरक्त प्रकाश (near-infrared light) के तहत चमकता है, जो मानव आँख के लिए अदृश्य है लेकिन संवेदनशील कैमरों द्वारा पता लगाने योग्य है। इस डाई को केवल बैक्टीरिया के साथ मिलाकर जोड़ा गया था, एक ऐसी प्रक्रिया जिसने बैक्टीरिया को शरीर के तापमान पर स्वस्थ और सामान्य रूप से बढ़ते रहने दिया। टीम ने इन चमकते बैक्टीरिया को चूहों में पेश किया और संक्रमण के पहले दस मिनट को रिकॉर्ड करने के लिए एक हाई-स्पीड कैमरे का उपयोग किया। इस निरंतर वीडियो ने दो बहुत अलग पथों को प्रकट किया जिन्हें बैक्टीरिया अपना सकते थे। कुछ मामलों में, बैक्टीरिया ऊपरी गले तक ही सीमित रहे, एक ऐसी स्थिति जिसे शोधकर्ताओं ने उपनिवेशीकरण (colonization) के रूप में पहचाना। अन्य मामलों में, बैक्टीरिया को तुरंत निचले श्वसन मार्ग में खींचा गया, जिसे एस्पिरेशन (aspiration) के रूप में जाना जाता है। इस तकनीक ने वैज्ञानिकों को इन घटनाओं को होते हुए देखने की अनुमति दी, जिससे एक ऐसे बैक्टीरिया के बीच अंतर स्पष्ट हुआ जो वहीं रुक गया और एक ऐसा बैक्टीरिया जो सेकंडों के भीतर नाक से फेफड़ों में सांस के साथ अंदर खींच लिया गया।

इन दो अलग-अलग पथों के परिणाम स्पष्ट और तत्काल थे। शोधकर्ताओं ने कई दिनों तक चूहों की निगरानी की और पाया कि जिन चूहों के बैक्टीरिया फेफड़ों में एस्पिरेट (aspirated) हो गए थे, उन्हें नाक में बैक्टीरिया रहने वाले चूहों की तुलना में मृत्यु का बहुत अधिक जोखिम था। यह अंतर इतना स्पष्ट था कि एस्पिरेशन का अनुभव करने वाले चूहों के लिए मरने का जोखिम लगभग आठ गुना अधिक था, और यह परिणाम युवा और वृद्ध दोनों चूहों के लिए समान था। तथ्य यह है कि वृद्ध चूहों को युवा चूहों की तुलना में दस गुना कम बैक्टीरिया दिए गए थे, फिर भी एस्पिरेशन होने पर मृत्यु दर उतनी ही उच्च रही, यह सुझाव देता है कि बैक्टीरिया की केवल संख्या के बजाय बैक्टीरिया का स्थान एक अधिक महत्वपूर्ण कारक है। इन समूहों में मौतें तीसरे दिन शुरू हुईं, जो निचले वायुमार्ग में बैक्टीरिया के प्रवेश करने के बाद तेजी से गिरावट को चिह्नित करती हैं।

यह समझने के लिए कि एस्पिरेशन ने इतने गंभीर परिणाम क्यों दिए, टीम ने संक्रमण के चौबीस घंटे बाद चूहों के शरीर का परीक्षण किया। चूहों के रक्त का विश्लेषण करके, उन्होंने पाया कि जिन चूहों ने बैक्टीरिया को एस्पिरेट किया था, उनमें शरीर की रक्षा प्रणालियों का व्यापक सक्रियण हुआ था। उनके रक्त में उन संकेतों का उच्च स्तर था जो सूजन (inflammation) और नई प्रतिरक्षा कोशिकाओं के उत्पादन को प्रेरित करते हैं। इसके अलावा, रक्त में उन प्रणालियों में बढ़ी हुई गतिविधि के संकेत मिले जो रक्त का थक्का जमाने और हमलावरों से लड़ने में मदद करती हैं। ये निष्कर्ष इंगित करते हैं कि एस्पिरेशन की क्रिया स्वयं शरीर में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू कर देती है, जो शक्तिशाली प्रतिरक्षा मार्गों को सक्रिय करती है, जो सुरक्षा के उद्देश्य से तो होते हैं, लेकिन रोग की गंभीरता में योगदान देते प्रतीत होते हैं। यह अध्ययन स्थापित करता है कि नाक से फेफड़ों तक बैक्टीरिया की भौतिक गति गंभीर बीमारी के लिए एक प्रमुख ट्रिगर है, और यह एक नया इमेजिंग टूल पेश करता है जो इस महत्वपूर्ण क्षण को घटित होते हुए देख सकता है, जो बैक्टीरिया के प्रारंभिक व्यवहार को शरीर की प्रणालीगत प्रतिक्रिया से सीधे जोड़ता है।