Allogeneic Mesenchymal Stem Cell Transplantation Attenuates Severe Acute Pancreatitis Associated Lung Injury by Inhibiting NF κB Signaling in Rats

शरीर का फायर अलार्म और शांतिदूत

कल्पना कीजिए कि आपका शरीर एक हलचल भरा शहर है। जब कोई बड़ी आपदा आती है—जैसे कि अग्न्याशय (पैनक्रियाज) में भीषण आग लगना, जो भोजन पचाने में मदद करने वाला एक महत्वपूर्ण अंग है—तो शहर की आपातकालीन प्रतिक्रिया प्रणाली अत्यधिक सक्रिय हो जाती है। इस स्थिति को 'सेवियर एक्यूट पैन्क्रियाटाइटिस' (SAP) कहा जाता है। समस्या केवल उस आग से नहीं है; बल्कि उससे निकलने वाले धुएं से है। शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली (इम्यून सिस्टम), आग बुझाने की कोशिश में, रासायनिक संकेतों का एक तूफान छोड़ देती है जो गलती से फेफड़ों तक पहुँच जाता है, जिससे वे सूज जाते हैं और तरल पदार्थ से भर जाते हैं। इसे 'लंग इंजरी' (फेफड़ों की चोट) के रूप में जाना जाता है, और अक्सर लोग पैन्क्रियाटाइटिस के कारण बीमार होते हैं या मरते हैं, तो उसका असली कारण अग्न्याशय की समस्या नहीं, बल्कि यही फेफड़ों की समस्या होती है।

वैज्ञानिक इस तूफान को शांत करने का तरीका खोज रहे थे। उन्होंने एक विशेष प्रकार की कोशिका खोजी है जिसे 'मेसेनकाइमल स्टेम सेल' (MSC) कहा जाता है। इन कोशिकाओं को शहर के विशिष्ट शांतिदूतों या "सुपर-मेडिक्स" के रूप में सोचें। वे केवल टूटी हुई ईंटों को ही ठीक नहीं करते; बल्कि उनके पास शांत करने वाले रसायनों का एक टूलकिट होता है जो क्रोधित प्रतिरक्षा प्रणाली को शांत होने का निर्देश दे सकता है। उनके पास मौजूद सबसे महत्वपूर्ण रसायनों में से एक 'इंटरल्यूकिन-10' (IL-10) है, जो एक प्राकृतिक "लड़ाई बंद करो" संकेत है। कोशिकाओं के भीतर, एक मास्टर स्विच भी है जिसे 'NF-κB' कहा जाता है। जब यह स्विच चालू होता है, तो यह सूजन (इंफ्लेमेशन) की तीव्रता को बढ़ा देता है, जिससे तूफान और भी भयानक हो जाता है। शोधकर्ता जिस बड़े सवाल का जवाब जानना चाहते थे, वह यह था: क्या ये शांतिदूत स्टेम कोशिकाएं वास्तव में पैन्क्रियाटाइटिस में फेफड़ों की क्षति को रोक सकती हैं, और क्या वे उस मास्टर स्विच को बंद करके ऐसा करती हैं?

प्रयोग: ग्रीन ग्लो स्क्वाड को भेजना

इस अध्ययन में, शंघाई मेडिकल एंड फार्मास्युटिकल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने चूहों में इस विचार का परीक्षण करने का निर्णय लिया। सबसे पहले, उन्हें अपने शांतिदूतों को तैयार करना था। उन्होंने युवा चूहों के अस्थि मज्जा (बोन मैरो) से विशेष स्टेम कोशिकाएं प्रयोगशाला में विकसित कीं। बाद में इन कोशिकाओं को ट्रैक करने के लिए, उन्होंने एक छोटे वायरस का उपयोग करके उन्हें "चमकने वाला" (glow-in-the-dark) टैग दिया, जिससे कोशिकाएं हरी (GFP) चमकने लगीं। उन्होंने यह जांचा कि क्या टैगिंग प्रक्रिया ने कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाया या उनके व्यवहार को बदला। वास्तव में, ये चमकने वाली कोशिकाएं सामान्य कोशिकाओं जितनी ही सक्षम थीं, जो पर्याप्त मात्रा में शांत करने वाला IL-10 रसायन बना रही थीं।

इसके बाद, उन्होंने एक संकट पैदा किया। उन्होंने चूहों के अग्नाशयी नलिकाओं (पैनक्रिएटिक डक्ट्स) में एक विशेष घोल इंजेक्ट करके 'सेवियर एक्यूट पैन्क्रियाटाइटिस' उत्पन्न किया, जो मूल रूप से आग लगाने जैसा था। उन्होंने चूहों को तीन टीमों में विभाजित किया: एक नियंत्रण समूह (कंट्रोल ग्रुप) जिसे नकली सर्जरी (बिना आग के) दी गई थी, एक समूह जिसमें आग थी लेकिन कोई मदद नहीं मिली, और एक समूह जिसमें आग लगने के तुरंत बाद उनकी पूंछ की नस (टेल वेन) में चमकने वाली स्टेम कोशिकाओं का इंजेक्शन दिया गया।

शोधकर्ताओं ने अगले 12 घंटों तक निगरानी की। उन्होंने चूहों के रक्त की जांच की कि अग्न्याशय कितनी बुरी तरह प्रभावित है, ऊतकों के नुकसान को देखने के लिए सूक्ष्मदर्शी से उनके फेफड़ों को देखा, और "लड़ाई बंद करो" रसायन (IL-10) तथा "लड़ाई शुरू करो" स्विच (NF-κB) के स्तर को मापा।

परिणाम: शांतिदूतों का आगमन

परिणाम एक वास्तविक समय के बचाव मिशन को देखने जैसा था। सबसे पहले, चमकने वाली स्टेम कोशिकाओं ने बिल्कुल वैसा ही किया जैसी उम्मीद थी: वे रक्त के माध्यम से यात्रा कर फेफड़ों तक पहुँचीं। 3 घंटों के भीतर, कुछ हरी कोशिकाएं देखी गईं, और 6 घंटों तक, वे फेफड़ों के ऊतकों में बड़ी संख्या में एकत्र हो गईं।

जिन चूहों को स्टेम कोशिकाएं मिलीं (MSC-SAP समूह), उनकी स्थिति उन चूहों की तुलना में बहुत बेहतर थी जिन्हें मदद नहीं मिली थी। उनके फेफड़ों में सूजन, रक्तस्राव और क्रोधित प्रतिरक्षा कोशिकाओं का आक्रमण बहुत कम देखा गया। यहाँ तक कि उनके रक्त परीक्षणों ने भी दिखाया कि अग्न्याशय पर तनाव कम था; बिना उपचार वाले समूह की तुलना में उपचारित समूह में पाचन एंजाइमों (एमाइलेज और लाइपेज) का स्तर कम था।

लेकिन सबसे दिलचस्प हिस्सा रसायन विज्ञान था। शोधकर्ताओं ने पाया कि स्टेम कोशिकाएं केवल वहां बैठी नहीं थीं; वे IL-10 के उत्पादन को बढ़ावा देती प्रतीत हुईं। उपचारित चूहों के फेफड़ों में, इस शांत करने वाले रसायन का स्तर बिना उपचार वाले चूहों की तुलना में काफी अधिक था। 6 घंटे के निशान पर, उपचारित चूहों में IL-10 का स्तर 67.56±7.68 pg/ml था, जबकि बिना उपचार वाले चूहों में यह 56.55±6.53 pg/ml था, और दोनों ही स्वस्थ नियंत्रण समूह के 33.01±4.04 pg/ml से बहुत अधिक थे।

महत्वपूर्ण रूप से, अध्ययन ने दिखाया कि IL-10 में यह वृद्धि "मास्टर स्विच" (NF-κB) के कम होने से जुड़ी थी। बिना उपचार वाले चूहों में, NF-κB स्विच पूरी तरह खुला था, जिससे भारी सूजन हो रही थी। स्टेम कोशिकाओं वाले चूहों में, यह स्विच काफी कम था (उपचारित में 0.62±0.08 बनाम बिना उपचार वाले में 1.05±0.12), हालांकि यह स्वस्थ चूहों (0.18±0.03) की तुलना में अभी भी अधिक था। यही पैटर्न स्विच को नियंत्रित करने वाले प्रोटीनों (p-IKKβ और p-IκBα) में भी देखा गया; वे सभी उपचारित समूह में कम थे।

निष्कर्ष: एक शांत संकेत, न कि कोई जादुई समाधान

तो, इस सब का क्या अर्थ है? अध्ययन बताता है कि इन स्टेम कोशिकाओं का प्रत्यारोपण गंभीर पैन्क्रियाटाइटिस के कारण होने वाले फेफड़ों के नुकसान को रोकने में मदद करता है। हालाँकि, शोधकर्ता सावधानीपूर्वक यह स्पष्ट करते हैं कि यह कैसे होता है। ऐसा नहीं लगता कि स्टेम कोशिकाएं जादुई रूप से नए फेफड़ों के ऊतकों में बदलकर क्षति की मरम्मत करती हैं। बीमारी का तीव्र चरण (acute phase) इस तरह के पुनर्निर्माण के लिए बहुत तेज़ होता है।

इसके बजाय, शोध पत्र सुझाव देता है कि स्टेम कोशिकाएं शांति पहुँचाने वाले एक वितरण तंत्र (delivery system) के रूप में कार्य करती हैं। वे घटनास्थल पर पहुँचती हैं और या तो सीधे IL-10 छोड़ती हैं या फेफड़ों की अन्य कोशिकाओं को इसे छोड़ने के लिए प्रोत्साहित करती हैं। IL-10 की यह बाढ़ फिर NF-κB सिग्नलिंग पाथवे पर ब्रेक लगा देती है, जिससे सूजन के तूफान को फेफड़ों को नष्ट करने से पहले ही रोका जा सके। हालांकि स्टेम कोशिकाओं ने समस्या को पूरी तरह से ठीक नहीं किया (स्तर अभी भी स्वस्थ चूहों की तुलना में खराब थे), लेकिन उन्होंने क्षति को काफी कम कर दिया। लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि यह "पैराक्राइन" प्रभाव (paracrine effect)—जहाँ कोशिकाएं रसायनों का उपयोग करके एक-दूसरे से बात करती हैं—संभवतः मुख्य कारण है कि उपचार काम कर गया, जो भविष्य में गंभीर पैन्क्रियाटाइटिस के इलाज के बारे में सोचने का एक आशाजनक नया तरीका प्रदान करता है।