Early vitamin B12 treatment mitigates hippocampal neuroinflammation and preserves NeuN-expressing neuron density in a hamster model of post-acute COVID-19

कई लोगों के लिए जो कोविड-19 के हल्के मामले से उबरते हैं, वायरस गायब होता हुआ प्रतीत होता है, लेकिन शरीर हमेशा सामान्य स्थिति में नहीं लौटता है। 'लॉन्ग कोविड' नामक एक लंबे समय तक रहने वाली स्थिति मरीजों को लगातार ब्रेन फॉग (मस्तिष्क में धुंधलापन), याददाश्त की कमी और एकाग्रता में कठिनाई जैसी समस्याओं से ग्रस्त कर सकती है। वैज्ञानिक लंबे समय से संदेह करते रहे हैं कि यह संज्ञानात्मक गिरावट केवल एक अहसास नहीं बल्कि मस्तिष्क में एक भौतिक परिवर्तन है, विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस (hippocampus) नामक क्षेत्र में। यह क्षेत्र स्मृति और सीखने के लिए मस्तिष्क का कमांड सेंटर है। जब संक्रमण के बाद प्रतिरक्षा प्रणाली बहुत लंबे समय तक सक्रिय रहती है, तो यह मस्तिष्क के भीतर एक कम स्तर की आग, या सूजन (inflammation) पैदा कर सकती है। यह सूजन तंत्रिका कोशिकाओं के बीच के नाजुक संबंधों को नुकसान पहुँचा सकती है और यहाँ तक कि स्वयं कोशिकाओं को भी नष्ट कर सकती है। एक विशिष्ट रासायनिक संकेत, CCL11 नामक प्रोटीन को इस प्रक्रिया में एक प्रमुख खिलाड़ी के रूप में पहचाना गया है। उच्च मात्रा में, CCL11 एक संकट के संकेत (distress beacon) की तरह कार्य करता है जो मस्तिष्क में प्रतिरक्षा कोशिकाओं को बुलाता है, जहाँ वे अनजाने में स्वस्थ न्यूरॉन्स को नुकसान पहुँचा सकते हैं और नई यादें बनाने की क्षमता को बाधित कर सकते हैं।

शोधकर्ता इस आंतरिक आग को शांत करने और मस्तिष्क की रक्षा करने के तरीके खोज रहे हैं जो सुरक्षित और सुलभ हों। एक आशाजनक उम्मीदवार विटामिन B12 है, जो मांस और डेयरी में पाया जाने वाला एक सामान्य पोषक तत्व है। रक्त और नसों को स्वस्थ रखने की अपनी भूमिका के अलावा, B12 शरीर में एक आणविक स्विच (molecular switch) के रूप में कार्य करता है, जो कुछ जीन को चालू या बंद करने में मदद करता है। पिछले कार्यों ने सुझाव दिया था कि B12 संभावित रूप से उन जीनों को शांत कर सकता है जो हानिकारक CCL11 संकेत उत्पन्न करते हैं। यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह सरल विटामिन लॉन्ग कोविड से जुड़े मस्तिष्क के नुकसान को रोक सकता है, वैज्ञानिकों की एक टीम एक ऐसे मॉडल की ओर मुड़ी जो मानव अनुभव की बारीकी से नकल करता है: गोल्डन सीरियन हैम्स्टर (golden Syrian hamster)। ये छोटे जानवर SARS-CoV-2 वायरस (जो कोविड-19 का कारण बनता है) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, और वे मनुष्यों में होने वाले हल्के मामलों के समान लक्षण विकसित करते हैं, जिसमें वजन कम होना और व्यवहार में परिवर्तन शामिल है। इन जानवरों का अध्ययन करके, शोधकर्ता देख सके कि प्रारंभिक संक्रमण के हफ्तों के दौरान मस्तिष्क के भीतर क्या होता है और क्या विटामिन B12 का प्रारंभिक उपचार परिणाम को बदल सकता है।

टीम ने हैमस्टर्स के एक समूह को वायरस के ओमिक्रोन वेरिएंट (Omicron variant) से संक्रमित करके शुरुआत की, जो कि वह स्ट्रेन है जिसने वैश्विक महामारी फैलाई थी। उन्होंने जानवरों को समूहों में विभाजित किया, जिनमें से कुछ को प्लेसबो (placebo) दिया गया और अन्य को संक्रमण शुरू होने के ठीक तीन दिन बाद विटामिन B12 के इंजेक्शन दिए गए। शोधकर्ताओं ने जानवरों की बारीकी से निगरानी की, उनके वजन और उनके खाने की मात्रा को ट्रैक किया, और अंततः संक्रमण के पंद्रह दिन बाद उनके मस्तिष्क की जांच की। यह समय सीमा 'पोस्ट-एक्यूट फेज' (post-acute phase) का प्रतिनिधित्व करने के लिए चुनी गई थी, वह अवधि जब वायरस अब मुख्य खतरा नहीं होता है, लेकिन शरीर अभी भी इसके प्रभाव से जूझ रहा होता है। वैज्ञानिकों ने फिर शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी और जेनेटिक सीक्वेंसिंग उपकरणों का उपयोग करके स्मृति केंद्र, हिप्पोकैम्पस का अध्ययन किया ताकि कोशिकाओं की गिनती की जा सके, रासायनिक स्तरों को मापा जा सके, और कोशिकाओं के भीतर के उन निर्देशों को पढ़ा जा सके जो उन्हें कैसे व्यवहार करना है यह बताते हैं।

परिणामों ने दिखाया कि वायरस ने वास्तव में मस्तिष्क पर एक निशान छोड़ा था। संक्रमित हैम्स्टर्स, विशेष रूप से मादाओं में, उनके हिप्पोकैम्पस के भीतर CCL11 के स्तर में उल्लेखनीय वृद्धि देखी गई। इस उछाल के साथ माइक्रोग्लिया (microglia) नामक प्रतिरक्षा कोशिकाओं की संख्या में भी वृद्धि हुई, जो अधिक आक्रामक और कम शाखित (branched) हो गई थीं, जो इस बात का संकेत था कि वे उच्च सतर्कता की स्थिति में थीं। इस सूजन वाले वातावरण ने मस्तिष्क की संरचना पर बुरा प्रभाव डाला। हिप्पोकैम्पस में स्वस्थ, परिपक्व न्यूरॉन्स का घनत्व गिर गया, जिसका अर्थ है कि मस्तिष्क ने अपने आवश्यक निर्माण खंडों (building blocks) को खो दिया था। अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि मस्तिष्क की प्रतिक्रिया हर जानवर के लिए एक जैसी नहीं थी; मादा हैम्स्टर्स ने अपनी जेनेटिक गतिविधि में अधिक नाटकीय बदलाव दिखाया, जिसमें कोशिका मृत्यु और ऊर्जा तनाव से जुड़े पथ (pathways) सक्रिय हो गए, जबकि नर में एक अलग, हालांकि परिवर्तित, पैटर्न देखा गया।

हालाँकि, विटामिन B12 प्राप्त करने वाले हैम्स्टर्स का हाल बहुत बेहतर था। उपचार ने बीमारी के तीव्र चरण (acute phase) के दौरान होने वाले वजन घटने को पूरी तरह से नहीं रोका, लेकिन इसने जानवरों को भूख खोने से बचाने में मदद की, जो रिकवरी का एक महत्वपूर्ण संकेत है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि विटामिन ने मस्तिष्क के लिए एक ढाल के रूप la कार्य किया। उपचारित जानवरों में, हानिकारक CCL11 रसायन का स्तर उतना अधिक नहीं बढ़ा जितना कि अनुपचारित समूह में देखा गया था। प्रतिरक्षा कोशिकाएं अधिक शांत रहीं, और उन्होंने आक्रामक होने के बजाय अपने जटिल, शाखित आकार को बनाए रखा। सबसे महत्वपूर्ण रूप से, उपचार ने हिप्पोकैम्पस में न्यूरॉन्स के घनत्व को संरक्षित किया। स्मृति के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क कोशिकाओं को अनुपचारित जानवरों में देखी गई गिरावट से बचा लिया गया। शोधकर्ताओं ने पाया कि विटामिन ने जीनों के पढ़े जाने के तरीके को सूक्ष्म रूप से बदलकर काम किया, प्रभावी रूप से उन संकेतों को कम किया जो सूजन और कोशिका हानि की ओर ले जाते हैं, और मस्तिष्क की सामान्य संरचना को बनाए रखने में मदद की।

अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि जीव विज्ञान 'एक ही आकार सबके लिए उपयुक्त' (one-size-fits-all) नहीं है। वायरस और विटामिन के प्रभाव नर और मादा हैम्स्टर्स के बीच और यहाँ तक कि हिप्पोकैम्पस के विभिन्न छोटे हिस्सों के बीच भिन्न थे। मादाओं में, विटामिन ने न्यूरोडिजनरेशन (neurodegeneration), या तंत्रिका कोशिकाओं के टूटने, से जुड़े जेनेटिक पथों को सफलतापूर्वक अवरुद्ध कर दिया। नरों में, प्रतिक्रिया अधिक जटिल थी, जहाँ विटामिन ने कुछ ऊर्जा पथों को सक्रिय किया जो अनुपचारित समूह में सक्रिय नहीं थे। यह सुझाव देता है कि संक्रमण और रिकवरी के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया लिंग (sex) से गहराई से प्रभावित होती है, एक ऐसा कारक जिसे भविष्य के उपचारों में विचार किया जाना चाहिए। शोधकर्ताओं को इस चरण में मस्तिष्क में वायरस के सक्रिय रूप से पुनरुत्पादित (replicating) होने का कोई प्रमाण नहीं मिला, जो इसके बजाय निरंतर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को मुख्य कारण के रूप में दर्शाता है।

यह कार्य एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है कि कैसे एक वायरल संक्रमण मस्तिष्क में एक ऐसी श्रृंखला शुरू कर सकता है जो स्थायी संज्ञानात्मक समस्याओं की ओर ले जाती है, और यह उस श्रृंखला को बाधित करने का एक संभावित तरीका भी प्रदान करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि विटामिन B12, एक सुरक्षित और सस्ता पोषक तत्व, कोविड-19 के सूजन संबंधी प्रभावों से मस्तिष्क की रक्षा करने के लिए एक प्रारंभिक हस्तक्षेप (early intervention) के रूप में कार्य कर सकता है। प्रतिरक्षा प्रणाली को नियंत्रण में रखकर और न्यूरॉन्स के घनत्व को संरक्षित करके, विटामिन 'ब्रेन फॉग' की अस्थायी स्थिति से स्थायी स्थिति में परिवर्तन को रोकने में मदद कर सकता है। हालाँकि यह अध्ययन हैम्पस्टर्स में किया गया था, लेकिन इसमें शामिल जैविक तंत्र मनुष्यों के साथ साझा किए जाते हैं, जो आगे की जांच के लिए एक मजबूत तर्क प्रदान करते हैं। यह शोध इस बात को रेखांकित करता है कि वायरल बीमारी से रिकवरी का मार्ग केवल बुखार उतरने का इंतजार करने से कहीं अधिक हो सकता है; इसके लिए मस्तिष्क की प्रतिरक्षा प्रणाली को स्थायी नुकसान होने से पहले शांत करने के लिए सक्रिय कदम उठाने की आवश्यकता हो सकती है।