Association of plasma biomarkers with longitudinal change in age- and Alzheimer's disease-related brain atrophy patterns

मानव मस्तिष्क, शरीर के अन्य अंगों की तरह, उम्र के साथ बदलता है। इस बदलाव का कुछ हिस्सा उम्र बढ़ने का एक स्वाभाविक हिस्सा है, एक धीमी और निरंतर होने वाली घिसावट जो हर किसी के साथ होती है। लेकिन एक और प्रकार का बदलाव भी है, एक अधिक आक्रामक और विनाशकारी प्रक्रिया जो अल्जाइमर रोग की ओर ले जाती है। यह बीमारी किसी व्यक्ति में स्मृति हानि या भ्रम के लक्षण दिखने से कई साल, कभी-कभी दशकों पहले ही शुरू हो जाती है। इस शांत चरण के दौरान, मस्तिष्क में विशिष्ट क्षति के पैटर्न विकसित होने लगते हैं: चिपचिपे प्रोटीन के गुच्छे और मुड़े हुए उलझे हुए तंतु (tangles), जो अंततः मस्तिष्क के ऊतकों को सिकोड़ने और उन्हें नष्ट करने का कारण बनते हैं। लंबे समय तक, डॉक्टर इन परिवर्तनों को स्पष्ट रूप से तभी देख पाते थे जब कोई व्यक्ति पहले से ही बीमार हो चुका होता था, जिसके लिए महंगे ब्रेन स्कैन या स्पाइनल टैप की आवश्यकता होती थी। शोधकर्ता इन शुरुआती चेतावनी संकेतों को पहचानने के एक सरल तरीके की तलाश में थे, कुछ ऐसा जो एक रक्त परीक्षण जितना आसान हो और जो सामान्य बुढ़ापे तथा अल्जाइमर के विशिष्ट नुकसान के बीच अंतर बता सके।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह परीक्षण करने के लिए हाथ में ली कि क्या रक्त में पाए जाने वाले कुछ प्रोटीन इन शुरुआती चेतावनी संकेतों के रूप में कार्य कर सकते हैं। उन्होंने प्रोटीन के एक समूह पर ध्यान केंद्रित किया जिसे वैज्ञानिक रोग से जुड़ा हुआ मानते हैं: चिपचिपे प्रोटीन 'एमिलॉयड' (amyloid) के टुकड़े, 'टाऊ' (tau) नामक प्रोटीन के मुड़े हुए तंतु, और सामान्य मस्तिष्क सूजन एवं तंत्रिका क्षति के संकेतक। टीम यह जानना चाहती थी कि क्या ये रक्त मार्कर न केवल यह अनुमान लगा सकते हैं कि क्या किसी व्यक्ति को भविष्य में डिमेंशिया (स्मृति लोप) होगा, बल्कि विशेष रूप से यह भी कि उनका मस्तिष्क समय के साथ कैसे बदलेगा। वे एक पैटर्न की तलाश में थे: क्या ये मार्कर अल्जाइमर में देखे जाने वाले विशिष्ट प्रकार के संकुचन की ओर संकेत करेंगे, या वे केवल उम्र बढ़ने के सामान्य प्रभावों को दर्शाएंगे? उत्तर खोजने के लिए, उन्होंने कई वर्षों तक सैकड़ों स्वस्थ वृद्ध वयस्कों का अनुसरण किया, जिसमें नियमित अंतराल पर रक्त के नमूने और मस्तिष्क के स्कैन लिए गए।

शोधकर्ताओं ने बाल्टीमोर में उम्र बढ़ने के एक दीर्घकालिक अध्ययन का हिस्सा रहे 818 लोगों का अध्ययन किया। अध्ययन की शुरुआत में, सभी प्रतिभागी मानसिक रूप से पूरी तरह स्वस्थ थे और उनमें स्मृति संबंधी कोई समस्या नहीं थी। टीम ने प्रत्येक व्यक्ति से रक्त के नमूने एकत्र किए और पांच अलग-अलग प्रोटीनों के स्तर को मापा: दो प्रकार के एमिलॉयड, दो प्रकार के टाऊ, और तंत्रिका एवं कोशिका क्षति के दो संकेतक। इसके बाद उन्होंने प्रतिभागियों के एमआरआई (MRI) स्कैन का विश्लेषण करने के लिए उन्नत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया। केवल मस्तिष्क के एक विशिष्ट भाग के आकार को देखने के बजाय, इन मॉडलों ने पूरे अंग में आकार और संकुचन के समग्र पैटर्न को देखा। कंप्यूटर को दो अलग-अलग पैटर्न पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया गया था: एक जो मस्तिष्क के सामान्य, क्रमिक बुढ़ापे जैसा दिखता है, और दूसरा जो अल्जाइमर रोग के कारण होने वाले विशिष्ट, आक्रामक नुकसान जैसा दिखता है।

अध्ययन के दौरान, शोधकर्ताओं ने प्रतिभागियों के स्वास्थ्य की निगरानी की। अनुवर्ती अवधि (follow-up period) के दौरान, 104 लोगों में हल्का संज्ञानात्मक विकार (mild cognitive-impairment) या डिमेंशिया विकसित हुआ। उनमें से 74 में अल्जाइमर रोग के कारण होने वाला डिमेंशिया विकसित हुआ, जबकि शेष में अन्य कारणों से डिमेंशिया हुआ। शुरुआत के रक्त परीक्षण परिणामों की तुलना अगले कई वर्षों में लिए गए मस्तिष्क स्कैन से करके, टीम देख सकी कि कौन से रक्त मार्कर किस प्रकार के मस्तिष्क परिवर्तन से जुड़े थे। उन्होंने पाया कि कुछ रक्त मार्कर वास्तव में भविष्य के शक्तिशाली भविष्यवक्ता थे। विशेष रूप से, p-tau217 नामक प्रोटीन का उच्च स्तर, p-tau181 के उच्च स्तर और दोनों एमिलॉयड प्रोटीनों के निम्न अनुपात के साथ, उन मस्तिष्क क्षेत्रों में तेजी से संकुचन से दृढ़ता से जुड़ा था जो अल्जाइमर से सबसे अधिक प्रभावित होते हैं। ये मार्कर उस व्यक्ति के अल्जाइमर से संबंधित डिमेंशिया विकसित करने के उच्च जोखिम से भी जुड़े थे।

अध्ययन ने विभिन्न मार्करों के बीच एक स्पष्ट अंतर प्रकट किया। प्रोटीन p-tau217 सबसे विशिष्ट और शक्तिशाली संकेतक के रूप में उभरा। यह एकमात्र ऐसा मार्कर था जिसने मेडियल टेम्पोरल लोब (medial temporal lobe) के संकुचन के साथ एक मजबूत संबंध दिखाया, जो मस्तिष्क का एक गहरा हिस्सा है जो अक्सर अल्जाइमर में सबसे पहले प्रभावित होता है। यह पारेटल (parietal) और टेम्पोरल (temporal) क्षेत्रों में संकुचन से भी जुड़ा था, जो स्मृति और विचार के लिए महत्वपूर्ण हैं। इसके विपरीत, एक अन्य मार्कर जिसे GFAP कहा जाता है, जो मस्तिष्क में सामान्य सूजन का संकेत देता है, वह उन लोगों में मस्तिष्क परिवर्तन से जुड़ा था जिन्हें अल्जाइमर से डिमेंशिया हुआ था, लेकिन उन लोगों में भी जिनसे अन्य कारणों से डिमेंशिया हुआ था। यह सुझाव देता है कि GFAP सामान्य मस्तिष्क संबंधी समस्या का संकेत है न कि अल्जाइमर का एक विशिष्ट संकेत। इसी तरह, एक अन्य मार्कर NfL, जो तंत्रिका तंतुओं (nerve fibers) की क्षति को दर्शाता है, इस अध्ययन में अल्जाइमर के विशिष्ट संकुचन पैटर्न के साथ मजबूत संबंध नहीं दिखा सका, भले ही यह कई प्रकार की मस्तिष्क चोटों में बढ़ने के लिए जाना जाता है।

शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि क्या ये रक्त मार्कर मस्तिष्क के सामान्य बुढ़ापे की भविष्यवाणी कर सकते हैं, यानी वह धीमी गिरावट जो हर किसी के साथ होती है। उन्होंने पाया कि विशिष्ट अल्जाइमर मार्कर इस सामान्य बुढ़ापे की प्रक्रिया को संचालित नहीं करते प्रतीत होते हैं। इसके बजाय, जो मार्कर विशिष्ट अल्जाइमर पैटर्न की भविष्यवाणी करते थे, वे उन मार्करों से भिन्न थे जो सामान्य आयु-संबंधित गिरावट की भविष्यवाणी कर सकते थे। यह एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष है क्योंकि यह सुझाव देता है कि एक रक्त परीक्षण संभावित रूप से एक ऐसे मस्तिष्क और एक ऐसे मस्तिष्क के बीच अंतर बता सकता है जो केवल बूढ़ा हो रहा है और एक ऐसे मस्तिष्क के बीच जिसे अल्जाइमर की विशिष्ट रोग प्रक्रिया द्वारा हमला किया जा रहा है, और यह लक्षण प्रकट होने से पहले भी संभव है। अध्ययन ने पुष्टि की कि जिन लोगों में बाद में अल्जाइमर विकसित हुआ, उनमें बीमारी से जुड़े विशिष्ट पैटर्न के अनुसार तेजी से संकुचन की प्रक्रिया पहले से ही शुरू हो चुकी थी, और उनके रक्त में p-tau217 का स्तर इस त्वरित क्षति का सबसे मजबूत प्रारंभिक चेतावनी संकेत था।

यद्यपि परिणाम उत्साहजनक हैं, शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि उनके अध्ययन की कुछ सीमाएं थीं। अल्जाइमर के अलावा अन्य कारणों से डिमेंशिया विकसित होने वाले लोगों की संख्या अपेक्षाकृत कम थी, जिससे यह निश्चित रूप से कहना कठिन हो गया कि मार्कर अल्जाइमर को अन्य प्रकार के डिमेंशिया से कितनी अच्छी तरह अलग कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, अध्ययन ने प्रतिभागियों का औसतन लगभग चार वर्षों तक अनुसरण किया, जो कि एक अच्छा समय है, लेकिन लंबे अध्ययन जीवन भर इन मार्करों में होने वाले परिवर्तनों के बारे में और भी अधिक जानकारी दे सकते हैं। इन सीमाओं के बावजूद, यह कार्य इस बात का पुख्ता प्रमाण प्रदान करता है कि एक सरल रक्त परीक्षण जल्द ही विकलांगता पैदा करने से बहुत पहले अल्जाइमर रोग के विशिष्ट मस्तिष्क परिवर्तनों की पहचान करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण बन सकता है। विशेष रूप से प्रोटीन p-tau217 एक अत्यधिक विश्वसनीय संकेत के रूप में उभरा, जो मस्तिष्क के भविष्य के स्वास्थ्य की एक झलक प्रदान करता है और शीघ्र हस्तक्षेप और उपचार के द्वार खोलता है।