Thermogenic stimulation with a β3-adrenergic receptor agonist prevents the cold- induced rise of phosphorylated tau in a mouse model of Alzheimer’s disease

अल्जाइमर रोग एक ऐसी स्थिति है जो धीरे-धीरे याददाश्त और सोचने की क्षमता को नष्ट कर देती है, और यह वृद्ध वयस्कों में सबसे अधिक सामान्य है। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि उम्रदराज मस्तिष्क अपने तापमान को नियंत्रित करने में संघर्ष करता है, और अक्सर उम्मीद से अधिक ठंडा हो जाता है। शरीर की गर्मी में यह गिरावट केवल उम्र बढ़ने का एक दुष्प्रभाव नहीं है; यह स्वयं रोग के लिए एक ट्रिगर प्रतीत होता है। जब मस्तिष्क बहुत ठंडा हो जाता है, तो 'टाऊ' (tau) नामक एक विशिष्ट प्रोटीन, जो सामान्यतः मस्तिष्क कोशिकाओं को सहारा देने में मदद करता है, अपना आकार बदलने लगता है। यह चिपचिपा हो जाता है और आपस में जुड़कर गुच्छे बनाने लगता है, जिससे वे जहरीले तंतु (tangles) बनते हैं जो अल्जाइमर की मुख्य पहचान हैं। हालांकि हम आसानी से किसी बुजुर्ग व्यक्ति के मस्तिष्क को चौबीसों घंटे एक आदर्श तापमान पर नहीं रख सकते, शोधकर्ता शरीर की प्राकृतिक रूप से गर्मी उत्पन्न करने की क्षमता को बढ़ाने के तरीके खोज रहे हैं। शरीर में एक विशेष प्रकार की वसा होती है, जिसे 'ब्राउन फैट' (brown fat) कहा जाता है, जो एक आंतरिक भट्टी की तरह कार्य करती है, जो हमें गर्म रखने के लिए ऊर्जा जलाती है। इस नए शोध को चलाने वाला प्रश्न यह था कि क्या इस आंतरिक भट्टी को जगाने से मस्तिष्क को ठंडा होने से रोका जा सकता है और बदले में, जहरीले प्रोटीन के गुच्छों को बनने से रोका जा सकता है।

यूनिवर्सिटी लावल (Université Laval) और सीएचयू डी क्यूबेक-यूनिवर्सिटी लावल (CHU de Québec-Université Laval) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक माउस मॉडल का उपयोग करके इस विचार का परीक्षण करने का निर्णय लिया, जिसमें स्वाभाविक रूप से अल्जाइमर में देखे जाने वाले मस्तिष्क परिवर्तन विकसित होते हैं। उन्होंने शरीर में एक विशिष्ट रासायनिक स्विच पर ध्यान केंद्रित किया जिसे 'बीटा-3 एड्रीनर्जिक रिसेप्टर' (beta-3 adrenergic receptor) कहा जाता है, जो ब्राउन फैट में बड़ी संख्या में पाया जाता है। जब यह स्विच चालू होता है, तो यह ब्राउन फैट को ऊर्जा जलाने और गर्मी पैदा करने का निर्देश देता है। वैज्ञानिकों ने उन वृद्ध नर चूहों को एक दवा दी, जिनमें से कुछ में अल्जाइमर जैसी स्थिति थी और कुछ स्वस्थ थे। उन्होंने इन चूहों को दवा के दैनिक इंजेक्शन के साथ चार सप्ताह तक उपचारित किया, जिसे ब्राउन फैट को सक्रिय करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। इस एक महीने के उपचार के बाद, उन्होंने चूहों को अचानक तीव्र ठंड के प्रभाव के अधीन किया, जिसमें उन्हें 24 घंटों के लिए 4 डिग्री सेल्सियस सेल्सियस तापमान वाले कमरे में रखा गया। ठंड का यह संपर्क एक ज्ञात तनाव कारक है जो आमतौर पर मस्तिष्क में टाऊ प्रोटीन को अत्यधिक 'फॉस्फोराइलेटेड' (phosphorylated) होने के लिए प्रेरित करता है, जो एक तकनीकी शब्द है जिसका अर्थ है एक रासायनिक संशोधन जो प्रोटीन को जहरीला और गुच्छेदार बनाता है। शोधकर्ताओं ने इन ठंडे वातावरण में रखे गए चूहों की तुलना नियंत्रण समूह (control group) से की, जो आरामदायक कमरे के तापमान में रहे और जिन्हें दवा नहीं दी गई थी।

परिणामों ने दिखाया कि दवा ने मस्तिष्क की रक्षा करने के लिए ठीक उसी तरह काम किया जैसा कि आशा की गई थी। जिन चूहों को दवा दी गई थी, उनमें आंतरिक भट्टी सक्रिय थी, और उनका शरीर गर्मी उत्पन्न करने में बेहतर था। जब इन उपचारित चूहों को ठंड के संपर्क में लाया गया, तो उनके मस्तिष्क में जहरीले टाऊ प्रोटीन का सामान्य उछाल नहीं देखा गया। वास्तव में, दवा ने लगभग पूरी तरह से ठंड को हिप्पोकैम्पस (hippocampus)—जो स्मृति के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क का हिस्सा है—में टाऊ प्रोटीन को चिपचिपा और हानिकारक बनने से रोक दिया। यह सुरक्षा प्रोटीन के 'सॉल्यूबल' (soluble) रूप के लिए विशिष्ट थी, जो प्रोटीन का वह संस्करण है जो बड़े, ठोस गुच्छे बनने से पहले कोशिका को नुकसान पहुँचा सकता है और फैल सकता है। स्वस्थ चूहों को भी इस उपचार से लाभ हुआ, जिसमें बेहतर रक्त शर्करा नियंत्रण और वजन में कमी देखी गई, लेकिन सबसे उल्लेखनीय खोज अल्जाइमर वाले चूहों के मस्तिष्क का संरक्षण था। दवा ने मूल रूप से एक ढाल के रूप में कार्य किया, जिससे चूहे उस मस्तिष्क क्षति के बिना ठंड के तनाव को झेल सके जो आमतौर पर इसके बाद आती है।

अध्ययन में इस बात पर भी नज़र रखी गई कि रक्त में क्या हो रहा था। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब चूहों को ठंड के संपर्क में लाया गया, तो उनके रक्त में जहरीले टाऊ प्रोटीन का एक विशिष्ट रूप, जिसे pTau-217 कहा जाता है, दिखाई दिया। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि डॉक्टर जीवित रोगियों में अल्जाइमर का पता लगाने के लिए pTau-217 को एक बायोमार्कर के रूप में उपयोग करना शुरू कर रहे हैं। दवा प्राप्त करने वाले चूहों में, रक्त में इस जहरीले प्रोटीन का स्तर उपचार न पाने वाले चूहों की तुलना में बहुत कम था। यह सुझाव देता है कि दवा ने न केवल मस्तिष्क की रक्षा की बल्कि इस जहरीले प्रोटीन को शरीर के बाकी हिस्सों में लीक होने से भी रोका। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि दवा ने 'अमाइलॉइड-बीटा' (amyloid-beta), जो अल्जाइमर में शामिल एक अन्य जहरीला प्रोटीन है, के स्वस्थ संतुलन को बनाए रखने में मदद की, हालांकि इस प्रोटीन पर प्रभाव टाऊ की तुलना में कम नाटकीय था।

हालांकि परिणाम उत्साहजनक हैं, शोधकर्ता सावधानी बरतते हुए यह स्पष्ट करते कि यह चूहों पर किया गया एक अध्ययन था, और चूहे जिस तरह से गर्मी उत्पन्न करते हैं वह मनुष्यों से भिन्न है। चूहों में मनुष्यों, विशेष रूप से वृद्ध लोगों की तुलना में, ब्राउन फैट गतिविधि की बहुत अधिक क्षमता होती है। फिर भी, यह अध्ययन एक स्पष्ट 'प्रूफ ऑफ कॉन्सेप्ट' (proof of concept) प्रदान करता है: शरीर की ताप उत्पन्न करने वाली प्रणाली को रासायनिक रूप से सक्रिय करके, अल्जाइमर पैथोलॉजी की ओर ले जाने वाले ठंड-प्रेरित नुकसान को रोका जा सकता है। अध्ययन में उपयोग की गई दवा एक 'बीटा-3 एड्रीनर्जिक रिसेप्टर एगोनिस्ट' (beta-3 adrenergic receptor agonist) है, जो एक प्रकार की दवा है जिसका परीक्षण मनुष्यों में मधुमेह और मोटापे जैसी अन्य स्थितियों के लिए किया गया है, हालांकि अब तक इसके मिश्रित परिणाम मिले हैं। यह नया शोध बताता है कि इस दवा की उम्रदराज मस्तिष्क की रक्षा करने में एक अलग और शायद अधिक शक्तिशाली भूमिका हो सकती है। यह अल्जाइमर के प्रति एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है, यह सुझाव देते हुए कि शरीर को गर्म रखना, या कम से कम शरीर को अपनी गर्मी उत्पन्न करने में मदद करना, याददाश्त खोने का कारण बनने वाले जहरीले परिवर्तनों को धीमा करने या रोकने के लिए एक व्यवहार्य रणनीति हो सकती है। यह कार्य शरीर को गर्म रखने की क्षमता और मस्तिष्क के स्वास्थ्य के बीच एक सीधा संबंध उजागर करता है, जिससे एक सरल शारीरिक कार्य को स्मृति हानि के कारणों को समझने की कुंजी में बदल दिया गया है।