Na+/K+-ATPase Blockade Reversibly Attenuates Proliferation and Metabolic Function in K562 Human Myelogenous Leukemia Cells
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि डिगॉक्सिन (digoxin) के साथ Na+/K+-ATPase का औषधीय अवरोध (pharmacological blockade), मुख्य रूप से स्कैफोल्ड-मध्यस्थ सिग्नलिंग के बजाय आयन डिसहोमियोस्टेसिस (ion dyshomeostasis) के माध्यम से, पोटेशियम की सरmountable क्षमता (potassium surmountability) और सेलुलर कैनोनिकल स्ट्रेस चेकपॉइंट्स के प्रति कोशिकाओं के प्रतिरोध द्वारा पुष्ट, K562 ल्यूकेमिया कोशिकाओं में प्रसार और चयापचय कार्य के प्रति प्रतिवर्ती, सांद्रता-निर्भर क्षीणता को प्रेरित करता है।
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प्रत्येक जीवित कोशिका के भीतर, एक नन्ही लेकिन अथक मशीन निरंतर आंतरिक वातावरण को स्थिर रखने के लिए कार्य करती है। यह मशीन, जिसे सोडियम-पोटेशियम पंप के रूप में जाना जाता है, सोडियम आयनों को कोशिका से बाहर धकेलने के लिए ऊर्जा का उपयोग करती है जबकि पोटेशियम आयनों को अंदर खींचती है। यह प्रक्रिया जीवन के लिए आवश्यक है, जो उस नाजुक विद्युत संतुलन को बनाए रखती है जो कोशिकाओं को कार्य करने, संवाद करने और बढ़ने की अनुमति देता है। चूंकि यह पंप कोशिका के ऊर्जा बजट का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खर्च करता है, इसलिए वैज्ञानिक लंबे समय से यह जानना चाहते थे कि क्या इसके कार्य में व्यवधान डालने से कैंसर में देखी जाने वाली तीव्र वृद्धि को धीमा या रोका जा सकता है। हालांकि, कैंसर में इस पंप की भूमिका जटिल है। यह न केवल आयनों को स्थानांतरित करने वाले एक वाहक के रूप में कार्य करता है, बल्कि एक संरचनात्मक लंगर (स्ट्रक्चरल एंकर) के रूप में भी कार्य करता है जो कोशिका के भीतर अन्य संकेतों को सक्रिय कर सकता है। पंप को धीमा करने से क्या कैंसर की वृद्धि केवल कोशिका को ऊर्जा से वंचित करके रुकती है या किसी विशिष्ट सिग्नलिंग मार्ग को काटकर, इसे सुलझाना एक कठिन प्रश्न बना हुआ है।
शोधकर्ताओं ने हाल ही में इस पहेली की जांच करने के लिए ल्यूकेमिया कोशिका के एक विशिष्ट प्रकार, जिसे K562 कहा जाता है, पर ध्यान केंद्रित किया। ये कोशिकाएं विशेष रूप से दिलचस्प हैं क्योंकि इनमें एक टूटा हुआ आनुवंशिक स्विच होता है जो आमतौर पर कोशिका को विभाजित होने से रोकने का निर्देश देता है, फिर भी वे अनियंत्रित रूप से बढ़ती रहती हैं। यह परीक्षण करने के लिए कि सोडium-पोटेशियम पंप इन कोशिकाओं को कैसे प्रभावित करता है, वैज्ञानिकों ने डाइगोक्सिन (digoxin) नामक एक पदार्थ की थोड़ी मात्रा डाली, जो पंप की गतिविधि को रोकने के लिए जाना जाता है। उन्होंने देखा कि बहुत कम सांद्रता पर भी, इस दवा ने कोशिकाओं के बढ़ने को रोक दिया। विशेष रूप रूप से, शोधकर्ताओं ने पाया कि 151.0 नैनोमोलर की सांद्रता नई कोशिकाओं की संख्या को आधा करने के लिए पर्याप्त थी। जबकि कोशिकाएं विभाजित होना बंद हो गईं और उनकी चयापचय कार्य करने की क्षमता घट गई, वे तुरंत नहीं मरीं। कोशिकाएं जीवित रहीं लेकिन एक निलंबित अवस्था (सस्पेंडेड एनिमेशन) में चली गईं, जो विभाजित होने या अपनी सामान्य क्षमता के साथ कार्य करने में असमर्थ थीं।
यह पुष्टि करने के लिए कि यह प्रभाव विशेष रूप से पंप के अवरुद्ध होने के कारण था और दवा के किसी अन्य यादृच्छिक दुष्प्रभाव के कारण नहीं, वैज्ञानिकों ने मिश्रण में अतिरिक्त पोटेशियम लवण मिलाए। इस जुड़ाव ने सफलतापूर्वक दवा को पंप से दूर धकेल दिया, ठीक वैसे ही जैसे अधिक चाबियाँ जोड़ने से भीड़भाड़ वाले ताले के छेद से गलत चाबी बाहर निकल जाती है। जब ऐसा हुआ, तो कोशिकाओं ने फिर से बढ़ने की अपनी क्षमता प्राप्त कर ली, जिससे सिद्ध हुआ कि दवा सीधे पंप पर ही कार्य कर रही थी। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने पाया कि यह धीमापन स्थायी नहीं था। एक बार जब दवा को धो दिया गया और कोशिकाओं को सामान्य वातावरण में वापस लाया गया, तो वे फिर से सामान्य रूप से बढ़ने और कार्य करने लगीं। यह प्रतिवर्तीता (reversibility) बताती है कि कोशिकाएं स्थायी रूप से क्षतिग्रस्त नहीं हुई थीं, बल्कि केवल उचित आयन संतुलन की कमी के कारण नियंत्रित की गई थीं।
चूंकि इन ल्यूकेमिया कोशिकाओं में तनाव के दौरान बढ़ने से रोकने वाले सामान्य सुरक्षा तंत्रों का अभाव होता है, इसलिए शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि दवा ने मानक तनाव प्रतिक्रिया (स्ट्रेस रिस्पॉन्स) को सक्रिय करके कार्य नहीं किया। इसके बजाय, साक्ष्य एक सरल, अधिक प्रत्यक्ष कारण की ओर संकेत करते है: कोशिका के आंतरिक आयन संतुलन का व्यवधान। जब पंप अवरुद्ध होता है, तो कोशिका आयनों के सही प्रवाह को बनाए नहीं रख पाती है, जो बदले में अन्य आवश्यक सामग्रियों को अंदर और बाहर ले जाने की इसकी क्षमता को प्रतिबंधित करता है। यह आयन असंतुलन ही प्राथमिक कारण प्रतीत होता है जिससे कोशिकाएं बढ़ना बंद कर देती हैं, न कि कोई जटिल सिग्नलिंग कैस्केड। यह अध्ययन यह समझने के लिए एक स्पष्ट मॉडल प्रदान करता है कि कैसे आयन गति के बुनियादी भौतिक विज्ञान को कैंसर कोशिकाओं के व्यवहार को नियंत्रित किया जा सकता है, जो पंप की भूमिका को एक ट्रांसपोर्टर के रूप में उसके सिग्नलिंग डिवाइस की भूमिका से अलग करता है।
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