An optimized low-dose streptozotocin protocol enables rapid induction of diabetic neuropathy with high survival in rats

कल्पना कीजिए कि आपका तंत्रिका तंत्र (nervous system) बिजली के तारों वाले एक विशाल, जटिल शहर की तरह है, जो आपके दिल को धड़कने, आपके पैरों को चलने और आपकी उंगलियों को किताब की बनावट महसूस करने के लिए लगातार संदेश भेज रहा है। अब, इस शहर में घुसपैठ करने वाले एक चालाक चोर की कल्पना करें जिसका नाम "हाई ब्लड शुगर" (मधुमेह) है। यह चोर केवल चोरी ही नहीं करता; यह धीरे-धीरे तारों को गला देता है, जिससे वे घिसने लगते हैं और शॉर्ट-सर्किट होने लगते हैं। इस क्षति को डायबिटिक न्यूरोपैथी कहा जाता है, और यह एक प्रमुख कारण है जिससे मधुमेह वाले लोग दर्द, सुन्नता और यहाँ तक कि खतरनाक चोटों का सामना करते हैं जिन्हें वे महसूस नहीं कर पाते। इस समस्या को ठीक करने की कोशिश कर रहे वैज्ञानिकों के लिए, प्रयोगशाला में इसे अध्ययन करने का सामान्य तरीका एक धीमी गति वाले कार क्रैश को देखने जैसा रहा है: वे चूहों को मधुमेह से ग्रस्त करने के लिए स्ट्रेप्टोजोटोसिन (STZ) नामक रसायन का उपयोग करते हैं, लेकिन पुराने तरीके अक्सर बहुत कठोर होते हैं। चूहे इतने बीमार हो जाते हैं कि वैज्ञानिक वास्तविक क्षति देखने से पहले ही कई मर जाते, या क्षति इतनी देर से दिखाई देती है कि प्रयोग महीनों तक खिंच जाता है। यह कुछ ऐसा है जैसे आप यह अध्ययन करने की कोशिश कर रहे हों कि पतझड़ में एक पेड़ अपने पत्ते कैसे खो देता है, लेकिन जिस तूफान से आप उन्हें गिराने की कोशिश कर रहे हैं, वह इतना हिंसक है कि आप पहला पत्ता गिनने से पहले ही पेड़ को मार डालता है।

यहीं पर एक नया अध्ययन आता है, जो एक कुशल माली की तरह काम करता है जिसने पेड़ की छंटाई करने का एक अधिक सौम्य तरीका खोज लिया है। शोधकर्ता एक "फास्ट-फॉरवर्ड" संस्करण बनाना चाहते थे जो जानवरों के प्रति अधिक दयालु और वैज्ञानिकों के लिए तेज़ हो। उन्होंने पूछा: क्या हम चूहों को इतनी जल्दी मधुमेह से ग्रस्त कर सकते हैं कि कुछ ही हफ्तों में उनके तंत्रिका तार घिसते हुए दिखने लगें, और वह भी चूहों को मारे बिना? और एक बार जब हम क्षति देख लें, तो क्या हम तंत्रिका कोशिकाओं के भीतर विशिष्ट "अलार्म बेल" (आणविक संकेत) ढूंढ सकते हैं जो हमें बताते हैं कि समस्या शुरू हो गई है? इंजेक्शन के रसायन की रेसिपी में बदलाव करके और तंत्रिकाओं के विद्युत संकेतों को सुनने के एक विशेष तरीके का उपयोग करके, वे उम्मीद करते थे कि वे बीमारी को बिल्कुल शुरुआती रेखा पर पकड़ लेंगे, जिससे वैज्ञानिकों को इसे रोकने का तरीका पता लगाने के लिए एक बेहतर, अधिक मानवीय उपकरण मिल सके।

तंत्रिका क्षति का अध्ययन करने का नया, तेज़ नुस्खा

शोधकर्ताओं ने, जिनका नेतृत्व ग्लेंडा रोमेरो-हर्नांडेज़ कर रही थीं, एक "लो-डोज़, हाई-फ्रीक्वेंसी" दृष्टिकोण अपनाने का निर्णय लिया। चूहों को तंत्रिका को नुकसान पहुँचाने वाले रसायन (STZ) की एक बड़ी खुराक देने के बजाय, उन्होंने उन्हें वैकल्पिक दिनों पर 30 मिलीग्राम/किलोग्राम की तीन छोटी खुराक दीं। इसे एक नए वीडियो गेम का परीक्षण करने जैसा समझें: सिस्टम को एक बड़े ग्लिच से क्रैश करने के बजाय, उन्होंने छोटे बग्स को एक-एक करके पेश किया ताकि यह देखा जा सके कि गेम वास्तव में कब लैग (lag) करना शुरू करता है। उन्होंने नर विस्टार (Wistar) चूहों का उपयोग किया और चार सप्ताह की अवधि में उनके रक्त शर्करा और वजन की जांच की।

परिणाम बेहद सफल रहे। चूहों में उच्च रक्त शर्करा (हाइपरग्लाइसीमिया) विकसित हुई और वजन कम हुआ, ठीक वैसे ही जैसे अनियंत्रित मधुमेह वाले व्यक्ति के साथ होता है। लेकिन यहाँ असली जादू है: जीवित रहने की दर अविश्वसनीय रूप से उच्च थी। उन चूहों में से जिन्होंने उपचार प्राप्त किया था, 83.3% पूरे चार सप्ताह तक जीवित रहे, और एकमात्र मृत्यु अंतिम परीक्षण के दौरान एनेस्थीसिया के दौरान एक दुर्घटना के कारण हुई थी, न कि मधुमेह के बहुत तीव्र होने के कारण। यह पुराने तरीकों की तुलना में एक बड़ा सुधार है जहाँ कई चूहे इंडक्शन प्रक्रिया के दौरान ही मर सकते थे। टीम ने साबित कर दिया कि यह सौम्य, तेज़ नुस्खा बिना जानवरों के जीवन की बलि दिए प्रारंभिक डायबिटिक न्यूरोपैथी का एक आदर्श "टाइम कैप्सूल" बनाता है।

टूटने से पहले तंत्रिकाओं को सुनना

यह देखने के लिए कि क्या वास्तव में तंत्रिकाओं को नुकसान पहुँच रहा है, वैज्ञानिकों ने केवल चूहों के लंगड़ाने या सुन्न होने का इंतज़ार नहीं किया। उन्होंने बिजली के लिए एक हाई-टेक "स्टेथोस्कोप" का उपयोग किया जिसे F-वेव रिकॉर्डिंग कहा जाता है। कल्पना कीजिए कि आप एक लंबी सुरंग में चिल्लाते हैं और उसके गूँज (echo) को सुनते हैं। एक स्वस्थ तंत्रिका में, गूँज (F-वेव) जल्दी और स्पष्ट रूप से वापस आती है। एक क्षतिग्रस्त तंत्रिका में, गूँज विलंबित होती है, धुंधली होती है, या वापस ही नहीं आती।

केवल चार सप्ताह के बाद, नए मधुमेह प्रोटोकॉल वाले चूहों में परेशानी के स्पष्ट संकेत मिले। उनकी "गूँज" काफी विलंबित थी, और कई मामलों में, सिग्नल इतना कमजोर या टूटा हुआ था कि वह दर्ज ही नहीं हुआ। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि कई मधुमेह वाले चूहे 50 मिलीसेकंड की अधिकतम देरी सीमा तक पहुँच गए, जिसका अर्थ है कि सिग्नल संघर्ष कर रहा था। इसने सिद्ध कर दिया कि तंत्रिका क्षति विकसित होने में महीनों नहीं लगे; यह बीमारी की शुरुआत में ही तेजी से हो रही थी। यह एक महत्वपूर्ण खोज है क्योंकि इसका मतलब है कि वैज्ञानिक अब तंत्रिका के पूरी तरह से कट जाने का इंतज़ार करने के बजाय, तंत्रिका क्षति के बिल्कुल शुरुआती चरणों का अध्ययन कर सकते हैं।

क्षति के आणविक "फिंगरप्रिंट्स"

लेकिन अध्ययन केवल तंत्रिकाओं को देखने तक ही सीमित नहीं था; वे यह देखने के लिए तंत्रिका कोशिकाओं के अंदर गए कि आणविक स्तर पर क्या हो रहा है। शोधकर्ताओं ने डोर्सल रूट गैंग्लिया (DRG) के भीतर "निर्देश पुस्तिकाओं" (जीन्स) की जांच की, जो तंत्रिका कोशिका के मुख्य नियंत्रण केंद्रों की तरह हैं। उन्होंने स्वस्थ चूहों की तुलना मधुमेह वाले चूहों के निर्देशों से की और एक बड़ा अंतर पाया: 2,693 जीन अलग तरह से काम कर रहे थे।

यह ऐसा था जैसे यह पता लगाना कि 10,000 श्रमिकों वाले शहर में, लगभग 3,000 ने अचानक अपनी नौकरियां बदल ली हैं। इन परिवर्तनों में से अधिकांश (लगभग 88%) "अप" थे, जिसका अर्थ था कि कोशिकाएं खतरे की चेतावनी दे रही थीं। वैज्ञानिकों ने कंप्यूटर का उपयोग करके यह मानचित्रित किया कि ये जीन आपस में कैसे बात करते हैं और पाया कि कुछ "हब" जीन अराजकता के बॉस थे। मुख्य संदिग्ध TNF और HTR2A थे, साथ ही CXCL10 और CXCR2 भी।

• TNF एक आग के अलार्म की तरह है जो लगातार बजता रहता है, जो शरीर को सूजन से लड़ने के लिए इम्यून सिस्टम को भेजने का निर्देश देता है।
• HTR2A इस बात से संबंधित है कि तंत्रिकाएं दर्द और संकेतों को कैसे संभालती हैं, जो संवेदना के लिए एक वॉल्यूम नॉब की तरह कार्य करता है।

अध्ययन में पाया गया कि मधुमेह वाले चूहों में ये जीन इतने ऊंचे स्तर पर थे कि वे स्वस्थ चूहों की तुलना में चार गुना अधिक सक्रिय थे। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये निष्कर्ष केवल चूहों तक सीमित नहीं हैं, वैज्ञानिकों ने मानव तंत्रिका ऊतक के डेटाबेस की जाँच की। अनुमान लगाइए क्या हुआ? मधुमेह वाले मनुष्यों में भी TNF और HTR2A काफी बढ़े हुए पाए गए। कंप्यूटर विश्लेषण ने दिखाया कि यदि आप केवल इन दो जीनों के स्तर को देखते हैं, तो आप बहुत उच्च सटीकता के साथ बता सकते हैं कि किसी व्यक्ति को डायबिटिक तंत्रिका क्षति है (TNF 91% सटीक था, और HTR2A 80% सटीक था)। यह सुझाव देता है कि ये दो जीन सार्वभौमिक "धुएँ के संकेत" (smoke signals) हो सकते हैं जो हमें बताते हैं कि तंत्रिका क्षति शुरू हो रही है, चाहे वह चूहे में हो या इंसान में।

यह क्यों मायने रखता है

यह शोध पत्र केवल चूहों को बीमार बनाने का नया तरीका नहीं है; यह यह देखने का एक नया तरीका है कि बीमारी कैसे होती है, बिना रोगी को मारे। यह सिद्ध करके कि तंत्रिका क्षति को केवल चार सप्ताह में उच्च उत्तरजीविता दर के साथ पता लगाया जा सकता है, शोधकर्ताओं ने वैज्ञानिकों को नए ड्रग्स का परीक्षण करने के लिए एक तेज़, अधिक मानवीय उपकरण दिया है। यदि कोई दवा इन चूहों में "गूँज" को विलंबित होने से रोक सकती है, तो यह मनुष्यों के लिए भी काम कर सकती है। इसके अलावा, TNF और HTR2A को प्रमुख खिलाड़ियों के रूप में पहचानकर, यह अध्ययन भविष्य के उपचारों के लिए विशिष्ट लक्ष्यों की ओर इशारा करता है। पूरे शहर को एक साथ ठीक करने के बजाय, डॉक्टर भविष्य में तंत्रिका क्षति को रोकने के लिए केवल इन दो विशिष्ट अलार्मों को शांत करने में सक्षम हो सकते हैं।

संक्षेप में, यह अध्ययन विज्ञान और पशु कल्याण दोनों के लिए एक जीत है। यह दिखाता है कि एक धीमी लीक का अध्ययन करने के लिए आपको भीषण तूफान की आवश्यकता नहीं है; सही दृष्टिकोण के साथ, आप समस्या को जल्दी पकड़ सकते हैं, समझ सकते हैं कि यह वास्तव में कैसे काम करती है, और तारों के पूरी तरह से मृत होने से पहले उन्हें ठीक करने के सही उपकरण ढूंढ सकते हैं।