Untargeted Cross-Matrix Metabolomics Reveals Tryptophan Metabolism Shift in Children with Autism

ऑटिज्म स्पेक्ट्रम डिसऑर्डर एक जटिल स्थिति है जो यह प्रभावित करती है कि एक व्यक्ति कैसे संवाद करता है, दूसरों के साथ कैसे बातचीत करता है, और दुनिया का अनुभव कैसे करता है। जबकि वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि जीन और वातावरण इसमें भूमिका निभाते हैं, इस स्थिति को चलाने वाले सटीक जैविक तंत्र अभी भी रहस्य बने हुए हैं। हाल के वर्षों में, ध्यान पेट की ओर गया है, विशेष रूप से वहां रहने वाले ट्रिलियन सूक्ष्म बैक्टीरिया की ओर। ये सूक्ष्मजीव केवल भोजन पचाते ही नहीं हैं; वे तंत्रिकाओं, हार्मोन और रासायनिक संकेतों के एक नेटवर्क के माध्यम से मस्तिष्क के साथ संवाद करते हैं जिसे माइक्रोबायोटा-गट-ब्रेन एक्सिस (microbiota-gut-brain axis) कहा जाता है। जब यह संचार प्रणाली गलत हो जाती है, तो यह ऑटिज्म के लक्षणों में योगदान दे सकती है। इस संबंध को समझने के लिए, शोधकर्ता अक्सर मेटाबोलाइट्स (metabolites) को देखते हैं, जो वे छोटे रासायनिक अणु हैं जो तब उत्पन्न होते हैं जब हमारे शरीर और हमारे पेट के बैक्टीरिया भोजन को तोड़ते हैं और ऊर्जा को संसाधित करते हैं। ये अणु एक रासायनिक भाषा के रूप में कार्य करते हैं, जो हमें बताते हैं कि सूक्ष्म स्तर पर शरीर के भीतर क्या हो रहा है।

झोंगनान हॉस्पिटल ऑफ वुहान यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने शरीर के दो अलग-अलग हिस्सों को एक साथ जांचकर इस रासायनिक भाषा को सुनने का निर्णय लिया: स्वयं पेट और रक्तप्रवाह। जबकि कई पिछले अध्ययनों ने या तो मल या मूत्र को अलग-तलग से देखा है, इस समूह ने यह देखना चाहा कि कैसे आंत का स्थानीय वातावरण शरीर के बाकी हिस्सों से जुड़ता है। उन्होंने ऑटिज्म वाले तैंतीस बच्चों और बिना इस स्थिति वाले सत्ताईस बच्चों को नामांकित किया। प्रत्येक बच्चे से, उन्होंने मल और मूत्र के नमूने एकत्र किए। उन्नत मशीनों का उपयोग करते हुए जो एक साथ हजारों सूक्ष्म रासायनिक संरचनाओं की पहचान कर सकती हैं, वैज्ञानिकों ने दोनों समूहों के मेटाबॉलिक परिदृश्य (metabolic landscape) का मानचित्रण किया। वे विशिष्ट रासायनिक हस्ताक्षरों की तलाश कर रहे थे जो ऑटिस्टिक बच्चों में दिखाई देते थे लेकिन अन्य बच्चों में नहीं, इस उम्मीद में कि वे पेट से मस्तिष्क तक के मार्ग का पता लगा सकें।

विश्लेषण से पता चला कि ऑटिज्म वाले बच्चों में 'ट्रिप्टोफैन' (tryptophan) नामक एक विशिष्ट पोषक तत्व को संसाधित करने के तरीके में स्पष्ट अंतर है। ट्रिप्टोफैन एक अमीनो एसिड है जो भोजन में पाया जाता है जिसका उपयोग शरीर मस्तिष्क और नींद के लिए महत्वपूर्ण रसायनों को बनाने के लिए करता है। ऑटिस्टिक बच्चों के मल के नमूनों में, शोधकर्ताओं ने दो प्रमुख पदार्थों के स्तर में काफी कमी पाई: इंडोल (indole) और मेलाटोनिन का एक रूप, 6-हाइड्रॉक्सी-मेलाटोनिन (6-hydroxy-melatonin)। इंडोल एक ऐसा रसायन है जो पेट के बैक्टीरिया द्वारा ट्रिप्टोफैन को तोड़ने पर बनता है, और मेलाटोनिन वह हार्मोन है जो नींद-जागने के चक्र को नियंत्रित करता है। पेट में इन स्तरों का कम होना यह सुझाव देता है कि इन बच्चों में बैक्टीरिया ट्रिप्टोफैन को सही ढंग से नहीं तोड़ रहे हैं। यह निष्कर्ष उस प्रसिद्ध अवलोकन के अनुरूप है कि ऑटिज्म वाले कई बच्चे नींद के साथ संघर्ष करते हैं, क्योंकि शरीर आराम करने के लिए आवश्यक रासायनिक संकेतों का पर्याप्त उत्पादन नहीं कर पा रहा होगा।

कहानी केवल पेट तक ही समाप्त नहीं हुई। जब शोधकर्ताओं ने मूत्र की जांच की, जो शरीर के बाकी हिस्सों में क्या हो रहा है उसे दर्शाता है, तो उन्हें एक अलग लेकिन संबंधित पैटर्न मिला। ऑटिस्टिक बच्चों के मूत्र में ट्रिप्टोफैन के कुछ अन्य टूटे हुए उत्पादों, जैसे कि 5-मेथॉक्सीट्रिप्टोफैन (5-methoxytryptophan) का उच्च स्तर था, जबकि 2-मिथाइलनिकोटिनिक एसिड (2-methylnicotinic acid) का स्तर कम था। पेट में जो हो रहा था और मूत्र में जो दिखाई दे रहा था, उसके बीच यह बेमेल स्थिति एक प्रणालीगत व्यवधान (systemic disruption) का सुझाव देती है। ऐसा प्रतीत होता है कि ट्रिप्टोफैन मार्ग कई स्थानों पर टूटा हुआ है, जिससे शरीर सही समय पर सही रसायन बनाने में असमर्थ है। यह व्यवधान न केवल नींद को, बल्कि न्यूरोट्रांसमीटरों के संतुलन को भी प्रभावित करता है, जो वे रसायन हैं जिनका उपयोग मस्तिष्क कोशिकाएं आपस में बात करने के लिए करती हैं।

ट्रिप्टोफैन मार्ग के अलावा, अध्ययन ने कोशिकाओं के भीतर एक गहरे ऊर्जा संकट के प्रमाण भी खोजे। शोधकर्ताओं ने पाया कि ऑटिस्टिक बच्चों के मल और मूत्र दोनों में शरीर के मुख्य ऊर्जा-उत्पादक चक्र से जुड़े विशिष्ट रसायन बढ़े हुए थे। ये रसायन उन प्रक्रियाओं का हिस्सा हैं जो माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) को शक्ति प्रदान करती हैं, जो कोशिकाओं के भीतर स्थित सूक्ष्म संरचनाएं हैं जो पावर प्लांट के रूप में कार्य करती हैं। जब ये पावर प्लांट कुशलतापूर्वक काम नहीं करते हैं, तो शरीर ठीक से ऊर्जा उत्पन्न नहीं कर पाता है, और अपशिष्ट उत्पाद जमा होने लगते हैं। पेट और मूत्र दोनों में इन ऊर्जा-संबंधी असामान्यताओं की एक साथ उपस्थिति एक प्रणालीगत समस्या की ओर इशारा करती है, जो बताती है कि मेटाबॉलिक विकार का मूल कारण कोशिकाओं की ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता में विफलता हो सकती है। यह इस विचार का समर्थन करता है कि ऑटिज्म शरीर के ऊर्जा नेटवर्क में एक व्यापक व्यवधान है, जो मस्तिष्क से कहीं आगे तक फैला हुआ है।

यह समझने के लिए कि पेट के बैक्टीरिया इन परिवर्तनों का कारण कैसे बन सकते हैं, वैज्ञानिकों ने एक मानचित्र बनाया जो विभिन्न बैक्टीरिया समूहों की प्रचुरता और इन रसायनों के स्तर के बीच सहसंबंध दिखाता है। उन्होंने पाया कि कुछ बैक्टीरिया, जो कभी-कभी हानिकारक हो सकते हैं, लाभकारी मेलाटोनिन रसायन के निम्न स्तर से जुड़े थे। इसके विपरीत, अन्य बैक्टीरिया जो आमतौर पर सहायक होते हैं, ऊर्जा-संबंधी रसायनों के उच्च स्तर से जुड़े थे। यह सुझाव देता है कि ऑटिज्म वाले बच्चों में गट माइक्रोबायोम (gut microbiome) की संरचना न केवल अलग है, बल्कि सक्रिय रूप से उन मेटाबॉलिक त्रुटियों को संचालित कर रही है जो अध्ययन में देखी गईं। बैक्टीरिया संभवतः उस रासायनिक वातावरण को बदल रहे हैं जो शरीर की पोषक तत्वों को संसाधित करने और ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता में व्यवधान डालता है।

शोधकर्ताओं ने सावधानीपूर्वक उल्लेख किया कि उनके निष्कर्ष एक अंतिम उत्तर के बजाय एक शुरुआती बिंदु हैं। चूंकि अध्ययन ने एक ही समय के एक क्षण को देखा है, इसलिए वे निश्चित रूप से यह नहीं कह सकते कि इन मेटाबॉलिक परिवर्तनों ने ऑटिज्म को जन्म दिया या यह ऑटिज्म का परिणाम है। अध्ययन किए गए बच्चों का समूह भी अपेक्षाकृत छोटा था, और दोनों समूहों के बीच आयु और लिंग पूरी तरह से मेल नहीं खाते थे, हालांकि इन अंतरों को संतुलित करने के लिए सांख्यिकीय विधियों का उपयोग किया गया था। इन सीमाओं के बावजूद, यह अध्ययन समस्या का एक मजबूत, एकीकृत दृष्टिकोण प्रदान करता है। पेट और शरीर दोनों को एक साथ देखकर, टीम ने दिखाया है कि ऑटिज्म शरीर द्वारा ट्रिप्टोफैन को संभालने और ऊर्जा उत्पन्न करने के तरीके में एक व्यापक व्यवमान से जुड़ा है। यह कार्य सुझाव देता है कि भविष्य के उपचार इन महत्वपूर्ण रसायनों के प्रवाह को बहाल करने के लिए गट माइक्रोबायोम को ठीक करने पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं, जिससे ऑटिज्म वाले बच्चों के लिए नींद और समग्र कल्याण दोनों में सुधार करने में मदद मिल सकती है।