Mammalian cell-derived fatty acid biosynthesis derailment products are pro-inflammatory signalling molecules at the orphan receptor GPR84

मानव शरीर एक जटिल कारखाने की तरह है जहाँ कोशिकाएं हमें जीवित रखने के लिए लगातार अणुओं का निर्माण और विघटन करती हैं। इस कारखाने में सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक फैटी एसिड बनाना है, जो वसा के निर्माण खंड हैं जो ऊर्जा संचय करते हैं और कोशिका झिल्ली बनाते हैं। यह प्रक्रिया फैटी एसिड सिंथेज़ नामक एक विशाल आणविक मशीन द्वारा संचालित होती है। आमतौर पर, यह मशीन पूर्ण सटीकता के साथ काम करती है, एक लंबी, चिकनी श्रृंखला बनाने के लिए एक-एक करके टुकड़े जोड़ती है। हालाँकि, किसी भी जटिल मशीनरी की तरह, यह कभी-कभी लड़खड़ा सकती है। जब ऐसा होता है, तो यह इच्छित अणु के बजाय एक अलग प्रकार का अणु बना सकती है, जो एक प्रकार का रासायनिक उपोत्पाद (बायप्रोडक्ट) है जिसे शरीर बनाने की योजना नहीं बना रहा था। दशकों तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि ये आकस्मिक उपोत्पाद अप्रासंगिक थे, जो प्रणाली में केवल शोर की तरह थे जिसे कोशिकाएं जल्दी से साफ कर देती थीं। लेकिन एक नया अध्ययन बताता है कि ये रासायनिक गलतियाँ वास्तव में प्रतिरक्षा प्रणाली को महत्वपूर्ण संदेश भेज सकती हैं, जो एक छिपी हुई भाषा के रूप में कार्य करती हैं जो हमारी रक्षा प्रणालियों को खतरे की घंटी बजाने के लिए बताती हैं।

यह भाषा प्रतिरक्षा कोशिकाओं की सतह पर एक विशिष्ट सेंसर द्वारा प्राप्त की जाती है, जिसे GPR84 के रूप में जाना जाता है। यह सेंसर प्रोटीन के एक परिवार का हिस्सा है जो एंटेना की तरह कार्य करते हैं, जो कोशिका को क्या करना है यह बताने के लिए रासायनिक संकेतों को सुनते हैं। जब इस सेंसर को सक्रिय किया जाता है, तो यह सूजन (इन्फ्लेमेशन) को चालू कर सकता है, जो चोट या संक्रमण के प्रति शरीर की स्वाभाविक प्रतिक्रिया है। वर्षों से, वैज्ञानिक यह पता लगाने की कोशिश कर रहे थे कि इस सेंसर को स्वाभाविक रूप से क्या जगाता है। उनके पास कुछ अनुमान थे, जैसे कि कुछ फैटी एसिड, लेकिन साक्ष्य कमजोर थे और संकेत बहुत धुंधले थे। यह सेंसर एक रहस्य बना रहा, एक "अनाथ" जिसका कोई ज्ञात प्राकृतिक साथी नहीं था। शोधकर्ता आश्चर्यचकित थे कि क्या हमारे अपने शरीर के भीतर निर्मित कोई ऐसा अणु है जो स्विच को चालू करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हो, लेकिन वे इसे कभी खोज नहीं पाए।

वैज्ञानिकों की एक टीम ने इस रहस्य को सुलझाने के लिए यह देखते हुए कदम उठाया कि क्या होता है जब फैटी एसिड कारखाना एक गलती करता है। उन्होंने मशीन के एक विशिष्ट भाग पर ध्यान केंद्रित किया जो गुणवत्ता नियंत्रण चेकपॉइंट के रूप में कार्य करता है। यदि यह चेकपॉइंट विफल हो जाता है, तो मशीन रुकती नहीं है; इसके बजाय, यह निर्माण जारी रखती है लेकिन एक महत्वपूर्ण चरण को छोड़ देती है, जिससे एक अलग आकार का अणु बन जाता है। शोधकर्ताओं ने परिकल्पना की कि यदि वे मानव यकृत (लीवर) कोशिकाओं में इस गुणवत्ता नियंत्रण चरण को अस्थायी रूप से धीमा कर सकें, तो कोशिकाएं इन आकस्मिक अणुओं को बड़ी मात्रा में बनाना शुरू कर देंगी। उन्होंने इस मशीन के इस विशिष्ट भाग पर ब्रेक लगाने के लिए एक विशेष उपकरण, एक छोटा आणविक अवरोधक (इनहिबिटर) का उपयोग किया। फिर उन्होंने यह देखने के लिए कोशिकाओं के आसपास के तरल पदार्थ को एकत्र किया कि क्या छोड़ा गया था।

परिणाम स्पष्ट थे। जब गुणवत्ता नियंत्रण चरण को धीमा किया गया, तो यकृत कोशिकाओं ने अणुओं के एक परिवार को स्रावित करना शुरू कर दिया जिन्हें पहले टेस्ट ट्यूब में देखा गया था लेकिन कभी जीवित मानव कोशिकाओं में नहीं देखा गया था। ये अणु, जिन्हें शोधकर्ताओं ने एल्किलपायरोन (alkylpyrones) नाम दिया, तरल में ऐसी मात्रा में दिखाई दिए जो मशीन पर ब्रेक को और अधिक जोर से दबाने के साथ बढ़ती गई। टीम ने पाया कि कोशिकाओं ने इन अणुओं के कई संस्करणों का उत्पादन किया, जिनकी श्रृंखला की लंबाई बहुत छोटी से लेकर मध्यम आकार तक भिन्न थी। महत्वपूर्ण रूप से, उन्होंने पुष्टि की कि ये अणु न केवल मौजूद थे बल्कि उन्हें तब सक्रिय रूप से बनाया जा रहा था जब मशीन को इस त्रुटि अवस्था में धकेला गया था। इससे सिद्ध हुआ कि शरीर के पास इन विशिष्ट रसायनों को उत्पन्न करने के लिए एक अंतर्निहित तंत्र है जब इसकी वसा बनाने की प्रक्रिया बाधित होती है।

अगला कदम यह देखना था कि क्या ये नए खोजे गए अणु वास्तव में प्रतिरक्षा प्रणाली से बात कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने प्रतिरक्षा कोशिकाओं पर अनाथ सेंसर, GPR84 के विरुद्ध इनका परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि ये एल्किलपायरोन ऐसी शक्तिशाली चाबियाँ थे जो ताले में पूरी तरह फिट बैठते थे। अणुओं के सबसे छोटे संस्करण भी अत्यधिक शक्ति के साथ सेंसर को सक्रिय करने में सक्षम थे, जो उन फैटी एसिड की तुलना में बहुत अधिक थे जिन पर पहले संदेह किया गया था। जब प्रतिरक्षा कोशिकाओं को यह संकेत मिला, तो उन्होंने ठीक वैसे ही प्रतिक्रिया दी जैसे वे संक्रमण के दौरान करती हैं, यानी अपना आकार बदला और लड़ने के लिए तैयार हुईं। शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि यह प्रतिक्रिया विशिष्ट थी; यदि प्रतिरक्षा कोशिकाओं से सेंसर को हटा दिया जाता, तो इन अणुओं का कोई प्रभाव नहीं पड़ता। इसने पुष्टि की कि एल्किलपायरोन वास्तव में वह लुप्त कड़ी थे, वह प्राकृतिक संकेत जो प्रतिरक्षा प्रणाली के इस विशिष्ट हिस्से को जगाता है।

अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि ये अणु कैसे कार्य करते हैं, इसके बारे में कुछ आश्चर्यजनक तथ्य। अपने आकार के आधार पर, उन्होंने प्रतिरक्षा कोशिकाओं में थोड़े अलग प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न कीं। कुछ संस्करणों ने मुख्य अलार्म सिस्टम को चालू किया, जबकि अन्य ने उस माध्यमिक चरण को छोड़ दिया जो आमतौर पर बाद में कोशिका को शांत करने में मदद करता है। यह सुझाव देता है कि शरीर विभिन्न प्रकार के संदेश भेजने के लिए गलती के आकार का उपयोग कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक छोटी त्रुटि त्वरित, तीव्र प्रतिक्रिया को ट्रिगर कर सकती है, जबकि एक बड़ी त्रुटि अधिक निरंतर प्रतिक्रिया की ओर ले जा सकती है। यह हमारी प्रतिरक्षा प्रणाली को समझने के तरीके में एक नया स्तर जोड़ता है, जो दर्शाता है कि यह एक चयापचय त्रुटि (metabolic error) के विशिष्ट विवरणों को पढ़ सकती है और उसके अनुसार प्रतिक्रिया दे सकती है।

यह खोज चयापचय (मेटाबॉलिज्म) और प्रतिरक्षा के बीच के संबंध को देखने के हमारे नजरिए को बदल देती है। यह सुझाव देती है कि प्रतिरक्षा प्रणाली न केवल बैक्टीरिया जैसे बाहरी आक्रमणकारियों के प्रति प्रतिक्रिया करती है, बल्कि शरीर की अपनी कोशिकाओं की आंतरिक स्थिति को भी सुन रही है। जब वसा बनाने वाली मशीन लड़खड़ाती है, तो यह एक रासायनिक संकेत उत्पन्न करती है जो प्रतिरक्षा प्रणाली को खतरे की चेतावनी देती है। यह समझा सकता है कि सूजन (इंफ्लेमेशन) कभी-कभी बिना किसी संक्रमण के क्यों बढ़ जाती है, जैसा कि कुछ चयापचय रोगों में होता है। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि हालांकि उन्होंने लैब में इन गलतियों को पैदा करने के लिए एक उपकरण का उपयोग किया, लेकिन शरीर में तनाव के दौरान, जैसे कि जब कोशिका की ऊर्जा आपूर्ति कम हो जाती है, तो समान त्रुटियां स्वाभाविक रूप से हो सकती हैं। यह हमारे शरीर के संचार के तरीके को समझने का एक नया मार्ग खोलता है, जहाँ एक साधारण रासायनिक चूक एक रक्षात्मक संकेत बन सकती है।

यह कार्य इस पुराने विचार को भी चुनौती देता है कि ये आकस्मिक अणु केवल अपशिष्ट उत्पाद थे। दशकों तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि यदि ये अणु बनते हैं, तो उन्हें तुरंत तोड़ दिया जाता है या अनदेखा कर दिया जाता है। यह अध्ययन दिखाता है कि वे कोशिकाओं के आसपास के तरल पदार्थ में जमा हो सकते हैं और इतने उच्च स्तर तक पहुँच सकते हैं जिसे प्रतिरक्षा प्रणाली महसूस कर सके। यह सुझाव देता है कि शरीर ने इन उपोत्पादों को एक बैकअप संचार प्रणाली के रूप में उपयोग करने के लिए विकसित किया होगा। यदि प्राथमिक संकेत विफल हो जाते हैं, या यदि चयापचय मशीन पर बहुत अधिक दबाव होता है, तो ये माध्यमिक संकेत यह सुनिश्चित करने के लिए आगे आ सकते हैं कि प्रतिरक्षा प्रणाली तैयार रहे। यह खोज एक ठोस उदाहरण प्रदान करती है कि कैसे हमारे शरीर का आंतरिक रसायन विज्ञान और उसकी रक्षा प्रणाली आपस में गहराई से जुड़े हुए हैं, जहाँ एक सीधे दूसरे को प्रभावित करता है।

अंत में, यह शोध केवल एक नए अणु की पहचान करने से कहीं अधिक है; यह रोग को देखने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि कुछ सूजन संबंधी स्थितियाँ शरीर की अपनी चयापचय त्रुटियों द्वारा संचालित हो सकती हैं, जिन्हें प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा बढ़ाया जाता है। यह समझकर कि ये संकेत वास्तव में कैसे कार्य करते हैं, वैज्ञानिक केवल सूजन के बजाय संकेत के स्रोत को लक्षित करने वाले बेहतर उपचार विकसित करने में सक्षम हो सकते हैं। यह अध्ययन हमारे भीतर की एक छिपी हुई दुनिया की अधिक स्पष्ट तस्वीर छोड़ता है, जहाँ कारखाने के फर्श पर एक ठोकर पूरे कमरे में चिल्लाने के रूप में जा सकती है, जो गार्डों को संभावित खतरे के लिए सचेत करती है। यह एक अनुस्मारक है कि जीवन की जटिल मशीनरी में, एक गलती का भी एक उद्देश्य हो सकता है, और शरीर लगातार अपनी ही फुसफुसाहटों को सुन रहा है।