Application value of multi-modal magnetic resonance imaging in the establishment of cerebral ischemia reperfusion model of cynomolgus monkey

स्ट्रोक एक अचानक, विनाशकारी घटना है जहाँ मस्तिष्क के एक हिस्से में रक्त का प्रवाह रुक जाता है, जिससे कोशिकाओं को ऑक्सीजन मिलना बंद हो जाती है और वे मरने लगती हैं। मरीजों का इलाज करने वाले डॉक्टरों के लिए, सबसे महत्वपूर्ण लक्ष्य उस प्रवाह को यथाशीघ्र बहाल करना है, लेकिन इसे सुरक्षित रूप से करना एक जटिल चुनौती है। रक्त को बहुत देर से या बहुत आक्रामक तरीके से वापस लाना कभी-कभी नई क्षति का कारण बन सकता है, जिसे 'रीपरफ्यूजन इंजरी' (reperfusion injury) नामक घटना कहा जाता है। इस नाजुक संतुलन को कैसे बनाए रखा जाए, यह समझने के लिए, वैज्ञानिकों को यह देखने की आवश्यकता है कि एक रुकावट बनने और फिर साफ होने के दौरान एक जीवित मस्तिष्क के भीतर क्या होता है। हालांकि मानव अध्ययन आवश्यक हैं, लेकिन वे हमेशा उस सटीक, क्षण-दर-क्षण होने वाले परिवर्तनों को नहीं दिखा सकते जो अवरोध के ठीक बाद ऊतकों (tissue) के स्वास्थ्य में होते हैं। यहीं पर पशु मॉडल महत्वपूर्ण हो जाते हैं, जो एक नियंत्रित सेटिंग में उपचारों का परीक्षण करने और जैविक प्रक्रियाओं को देखने का एक तरीका प्रदान करते हैं। हालाँकि, एक ऐसा मॉडल बनाना जो वास्तव में मानवीय स्थिति की नकल कर सके, कठिन है, विशेष रूप से गैर-मानव प्राइमेट्स (primates) का उपयोग करते समय, जिनके मस्तिष्क चूहों या मूषक (mice) की तुलना में संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से हमारे बहुत करीब होते हैं।

हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने सिनोमोलगस बंदरों (cynomolgus monkeys) का उपयोग करके इस स्थिति का एक अत्यधिक सटीक मॉडल बनाने का प्रयास किया, जो कि उन्नत चिकित्सा अनुसंधान में उपयोग किया जाने वाला एक प्राइमेट है। टीम ने, जिसमें सुझोउ कौलोन अस्पताल और एक जैव प्रौद्योगिकी कंपनी के वैज्ञानिक शामिल थे, एक ऐसी स्थिति बनाने का लक्ष्य रखा जहाँ मस्तिष्क की एक रक्त वाहिका अवरुद्ध हो जाए और फिर खुल जाए, जो मानव स्ट्रोक रोगी को आपातकालीन उपचार मिलने के अनुभव की नकल करे। ऐसा करने के लिए, उन्होंने 'डिजिटल सबट्रैक्शन एंजियोग्राफी' नामक तकनीक का उपयोग किया, जो रक्त वाहिकाओं के एक हाई-डेफिनिशन, वास्तविक समय के मानचित्र की तरह कार्य करती है। इस मार्गदर्शन के तहत, उन्होंने सावधानीपूर्वक प्रत्येक बंदर के मस्तिष्क में एक छोटा कैथेटर निर्देशित किया और मिडिल सेरेब्रल आर्टरी (मस्तिष्क के एक बड़े हिस्से को रक्त की आपूर्ति करने वाली मुख्य वाहिका) में एक छोटा, स्वयं निर्मित रक्त का थक्का इंजेक्ट किया। इस पद्धति ने उन्हें अत्यधिक सटीकता के साथ वाहिका को अवरुद्ध करने की अनुमति दी, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि परिणामी चोट सभी जानवरों में सुसंगत और विश्वसनीय रहे।

एक बार अवरोध स्थापित हो जाने के बाद, शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को देखने के लिए उपकरणों के एक शक्तिशाली सेट का उपयोग किया। उन्होंने चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI) नामक एक प्रकार के मेडिकल इमेजिंग का उपयोग किया, जो विकिरण का उपयोग किए बिना मस्तिष्क के विस्तृत चित्र बनाता है। विशेष रूप से, उन्होंने रक्त वाहिकाओं की संरचना और मस्तिष्क के ऊतकों के स्वास्थ्य, दोनों को देखने के लिए विभिन्न स्कैनिंग मोड के संयोजन का उपयोग किया। एक मोड, जिसे डिफ्यूजन-वेटेड इमेजिंग (diffusion-weighted imaging) के रूप में जाना जाता है, कोशिकाओं के भीतर पानी की गति में होने वाले परिवर्तनों के प्रति अत्यंत संवेदनशील है। जब मस्तिष्क की कोशिकाएं ऑक्सीजन के लिए तरसती हैं, तो वे सूज जाती हैं, और यह सूजन पानी की गति को प्रतिबंधित करती है, जिससे स्कैन में वह क्षेत्र चमकने लगता है। एक अन्य मोड, जिसे मैग्नेटिक रेजोनेंस एंजियोग्राफी (MRA) कहा जाता है, ने टीम को सीधे रक्त वाहिकाओं को देखने की अनुमति दी, जिससे यह पता चला कि क्या अवरोध अभी भी मौजूद है या वाहिका पुनः खुल गई है।

इस अध्ययन में आठ बंदर शामिल थे, और एंजियोग्राफी मशीन के मार्गदर्शन में प्रक्रिया सफल रही। अवरोध उत्पन्न होने के बाद, शोधकर्ताओं ने थ्रॉम्बोलिसिस (thrombolysis) नामक क्लॉट-बस्टर दवा देने से पहले दो और आधा घंटा प्रतीक्षा की, जो मानव स्ट्रोक रोगियों के लिए मानक उपचार है। इसके बाद उन्होंने बंदरों के मस्तिष्क का कई अंतरालों पर स्कैन किया: अवरोध के एक घंटे बाद, दवा देने के चार घंटे बाद, घटना के चौबीस घंटे बाद, और प्रारंभिक घटना के एक सप्ताह बाद। चित्रों ने एक स्पष्ट कहानी बताई। अवरोध के तुरंत बाद, स्कैन ने मस्तिष्क के ऊतकों में संकट का एक छोटा क्षेत्र दिखाया। हालांकि, दवा दिए जाने के बाद, संकट का क्षेत्र शुरू में अगले कुछ घंटों में बड़ा होता हुआ दिखाई दिया, जो इस बात का संकेत था कि ऊतक रक्त प्रवाह की अचानक वापसी के प्रति प्रतिक्रिया कर रहे हैं। लेकिन जैसे-जैसे समय बीता, चित्रों ने एक उल्लेखनीय सुधार दिखाया। चौबीस घंटे के निशान तक और पूरे सप्ताह के दौरान, स्कैन में चमकीले, संकटग्रस्त क्षेत्र सिकुड़ने लगे, और जो रक्त वाहिकाएँ कुछ घंटों पहले अदृश्य थीं, वे फिर से दिखाई देने लगीं, जिससे पता चला कि अवरोध साफ हो गया है और रक्त का प्रवाह फिर से शुरू हो गया है।

यह पुष्टि करने के लिए कि चित्र सच बोल रहे हैं, शोधकर्ताओं ने आठवें दिन बंदरों को मानवीय रूप से मृत्युदंड (euthanized) देने के बाद अंतिम जांच की। उन्होंने मस्तिष्क को निकाला और उसे पतले खंडों में काटा, और उन्हें एक लाल डाई से रंगा जो जीवित ऊतकों को लाल बनाता है लेकिन मृत ऊतकों को पीला छोड़ देता है। परिणाम चित्रों से पूरी तरह मेल खाते थे। मस्तिष्क के ऊतकों में पीले, मृत क्षेत्र, अवरोध के एक दिन बाद देखे गए बड़े संकटग्रस्त क्षेत्रों की तुलना में काफी छोटे थे। इसने पुष्टि की कि मस्तिष्क का ऊतक स्थायी रूप से नहीं मरा था; इसके बजाय, रक्त प्रवाह बहाल होने के बाद इसमें सुधार हुआ था। मृत ऊतक का आकार स्कैन में एक सप्ताह बाद देखे गए क्षेत्र के आकार से मेल खाता था, जिससे सिद्ध हुआ कि इमेजिंग तकनीक चोट के अंतिम परिणाम का सटीक अनुमान लगा सकती है।

यह कार्य प्रदर्शित करता है कि उन्नत इमेजिंग मार्गदर्शन का उपयोग करके बंदरों में स्ट्रोक और रीपरफ्यूजन का एक विश्वसनीय और सटीक मॉडल बनाना संभव है। अध्ययन ने दिखाया कि विभिन्न प्रकार के चुंबकीय अनुनाद स्कैनों को जोड़कर, वैज्ञानिक वास्तविक समय में मस्तिष्क को ठीक होते हुए देख सकते हैं, यह देख सकते हैं कि रक्त वाहिकाएं कब पुनः खुलती हैं और ऊतक कैसे ठीक होते हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि ये इमेजिंग उपकरण उपचार की सफलता और मस्तिष्क की क्षति की सीमा को बड़ी सटीकता के साथ ट्रैक करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हैं। हालांकि इस अध्ययन में पूर्व-मौजूद संवहनी रोगों (vascular diseases) वाले जानवरों के बजाय स्वस्थ बंदरों का उपयोग किया गया था, लेकिन अवरोध से लेकर रिकवरी तक की पूरी प्रक्रिया को देखने की क्षमता भविष्य के अनुसंधान के लिए एक ठोस आधार प्रदान करती है। यह नई चिकित्सा पद्धतियों का परीक्षण करने और मानव स्थिति के निकटतम परिवेश में स्ट्रोक रिकवरी की जटिल जीव विज्ञान को समझने का एक तरीका प्रदान करता है, जिससे हर साल इस बीमारी से प्रभावित होने वाले लाखों लोगों के लिए बेहतर उपचार की संभावना बढ़ सकती है।