Time-dependent spinal cord pathology defines a one-month window for established experimental cervical spondylotic myelopathy models in rats

मानव रीढ़ की हड्डी इंजीनियरिंग का एक चमत्कार है, जो हड्डी और उपास्थि (cartilage) का एक लचीला स्तंभ है जो इसके केंद्र में बहने वाली नाजुक स्पाइनल कॉर्ड (मेरुदंड) की रक्षा करती है। यह कॉर्ड शरीर के मुख्य सूचना राजमार्ग के रूप में कार्य करती है, जो मस्तिष्क और शरीर के बाकी हिस्सों के बीच विद्युत संकेतों को ले जाती है। जब समय के साथ गर्दन की हड्डियाँ घिस जाती हैं, तो वे हड्डी की वृद्धि या उभरे हुए डिस्क बना सकती हैं जो इस राजमार्ग पर दबाव डालती हैं। यह स्थिति, जिसे सर्वाइकल स्पोंडिलोटिक मायलोपैथी (cervical spondylotic myelopathy) कहा जाता है, वृद्ध वयस्कों में विकलांगता का एक सामान्य कारण है। यह रातों-रात नहीं होता है; बल्कि, यह एक धीमी, रेंगती हुई प्रक्रिया है जहाँ स्पाइनल कॉर्ड को महीनों या वर्षों तक दबाया जाता है। डॉक्टरों के लिए समस्या यह है कि एक्स-रे या एमआरआई में दिखने वाले दबाव की गंभीरता हमेशा उस बीमारी से मेल नहीं खाती जैसा कि रोगी महसूस करता है। कुछ लोग जिनमें गंभीर संपीड़न (compression) होता है वे सामान्य रूप से चलते हैं, जबकि अन्य मामूली संपीड़न के साथ संघर्ष करते हैं। यह बेमेल सुझाव देता है कि क्षति केवल इस बात के बारे में नहीं है कि कॉर्ड को कितनी जोर से दबाया जा रहा है, बल्कि इस बारे में भी है कि यह कितने समय तक उस दबाव में रही है और समय के साथ कॉर्ड के भीतर ऊतक कैसे बदलते हैं।

इन धीमी परिवर्तनों को समझने के लिए, शोधकर्ता मानव रोगी की स्पाइनल कॉर्ड को वर्षों तक खराब होते हुए सीधे नहीं देख सकते। इसके बजाय, वे पशु मॉडलों का सहारा लेते हैं, जो चोट की समयरेखा (timeline) को देखने के लिए बीमारी का एक नियंत्रित संस्करण बनाते हैं। एक हालिया अध्ययन में, एफ़िलिएटेड हॉस्पिटल ऑफ गुआंगडोंग मेडिकल यूनिवर्सिटी और सन यत-सेन यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने चूहों में इस समयरेखा को मैप करने का लक्ष्य रखा। वे एक विशिष्ट क्षण खोजना चाहते थे जब बीमारी पूरी तरह से स्थापित हो जाती है, एक ऐसा बिंदु जहाँ क्षति स्पष्ट, मापने योग्य और नई उपचार पद्धतियों के परीक्षण के लिए एक विश्वसनीय मानक के रूप में उपयोग करने के लिए पर्याप्त स्थिर हो। चूहों की गर्दन में एक विशेष सामग्री को धीरे-धीरे फुलाकर प्रत्यारोपित करके, उन्होंने स्पाइनल कॉर्ड पर एक कोमल, निरंतर दबाव बनाया, जो मनुष्यों में देखी जाने वाली धीमी प्रगति की नकल करता है। इसके बाद उन्होंने जानवरों की नियमित अंतराल पर जांच की, यह देखते हुए कि वे कैसे चलते हैं, उनके तंत्रिका संकेत कैसे चलते हैं, और शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी (microscopes) के नीचे उनकी स्पाइनल कॉर्ड कैसी दिखती है।

शोधकर्ताओं ने चूहों की गर्दन में एक विशेष पॉलीमर सामग्री की एक पतली शीट रखकर शुरुआत की। यह सामग्री एक धीमे काम करने वाले स्पंज की तरह कार्य करती है; एक बार शरीर के तरल पदार्थों के संपर्क में आने पर, यह पानी सोख लेती है और एक दिन के भीतर फैल जाती है। यह विस्तार C5 से C6 स्तर पर स्पाइनल कॉर्ड पर एक स्थिर, निरंतर दबाव पैदा करता है, जो मानव रोगियों में अक्सर प्रभावित होने वाला क्षेत्र है। टीम ने चूहों को सर्जरी के एक सप्ताह, दो सप्ताह, एक महीने और दो महीने बाद जांचने के लिए समूहों में विभाजित किया। उनके पास एक नियंत्रण समूह (control group) भी था जिसने बिना सूजन वाली सामग्री के वही सर्जरी करवाई थी, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कोई भी परिवर्तन दबाव के कारण है न कि ऑपरेशन के कारण। मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (MRI) का उपयोग करके, उन्होंने पुष्टि की कि सामग्री ने बिना किसी अचानक रक्तस्राव या ऊतक के भीतर सूजन के, कॉर्ड पर एक सुसंगत दबाव बनाया, जो कि एक अलग प्रकार की चोट होती।

जब शोधकर्ताओं ने देखा कि चूहे कैसे चलते हैं, तो कहानी जटिल थी। पहले सप्ताह में, चूहे काफी संघर्ष करते थे, जिसमें संतुलन की कमी और कमजोर पैर दिखाई देते थे। हालांकि, जैसे-जैसे समय बीता, उनकी चलने की क्षमता में सुधार हुआ। एक महीने के निशान तक, उनके चलने के स्कोर प्रारंभिक गिरावट की तुलना में बहुत बेहतर स्तर पर सुधर गए थे, हालांकि वे सर्जरी से पहले जितने अच्छे नहीं थे। यह आंशिक सुधार यह सुझाव दे सकता है कि चूहे बेहतर हो रहे थे, लेकिन शोधकर्ता जानते थे कि चलना केवल तस्वीर का एक हिस्सा है। उन्होंने यह भी मापा कि पैरों से मस्तिष्क तक स्पाइनल कॉर्ड के माध्यम से यात्रा करने वाले विद्युत संकेत कैसे थे। ये संकेत, जो स्पर्श और स्थिति के बारे में जानकारी ले जाते हैं, तब भी सुस्त और कमजोर बने रहे जब चूहों ने बेहतर चलना शुरू कर दिया था। संकेत यात्रा करने में लगने वाला समय अभी भी बहुत अधिक था, और संकेत की शक्ति अभी भी बहुत कम थी। इसने वैज्ञानिकों को बताया कि हालांकि चूहों ने चलने के लिए अपनी चोट के प्रति अनुकूलन (compensation) के तरीके खोज लिए थे, लेकिन अंतर्निहित तंत्रिका क्षति अभी भी मौजूद थी।

यह देखने के लिए कि स्पाइनल कॉर्ड के भीतर वास्तव में क्या हो रहा है, टीम ने सूक्ष्मदर्शी के नीचे ऊतकों की जांच की। उन्होंने पाया कि गति को नियंत्रित करने वाली कोशिकाएं, जो स्पाइनल कॉर्ड के अगले हिस्से में स्थित होती हैं, समय के साथ गायब हो रही थीं। स्वस्थ नियंत्रण चूहों में, ये कोशिकाएं प्रचुर और स्वस्थ थीं। संपीड़न वाले चूहों में, इन कोशिकाओं की संख्या में भारी गिरावट आई। एक महीने के निशान तक, यह संख्या स्वस्थ जानवरों के लगभग 34 से गिरकर औसतन लगभग 13.8 कोशिका प्रति खंड रह गई। यह नुकसान यादृच्छिक (random) नहीं था; यह उस तरफ अधिक था जहां दबाव डाला गया था। इसी समय, तंत्रिका तंतुओं (nerve fibers) के चारों ओर का इन्सुलेशन, जिसे मायलिन (myelin) कहा जाता है, टूटने लगा। स्वस्थ कॉर्ड में, यह इन्सुलेशन सख्त और एकसमान होता है। संपीड़ित कॉर्ड में, इन्सुलेशन ढीला, अव्यवस्थित और खाली स्थानों से भरा हुआ हो गया। स्वस्थ इन्सुलेशन द्वारा कवर किया गया क्षेत्र एक महीने तक लगभग 86 प्रतिशत तक सिकुड़ गया, जबकि क्षतिग्रस्त, खाली क्षेत्र बढ़ते गए।

शोधकर्ताओं ने ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके कोशिकाओं के भीतर की सूक्ष्म मशीनरी को भी देखा, जो प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की तुलना में बहुत छोटी संरचनाओं को देख सकता है। उन्होंने देखा कि कोशिकाओं के पावर प्लांट, जिन्हें माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) कहा जाता है, विफल हो रहे थे। स्वस्थ कोशिकाओं में, इन पावर प्लांटों में कई मुड़ी हुई आंतरिक परतें होती हैं जो ऊर्जा उत्पन्न करती हैं। संपीड़ित कॉर्ड में, ये परतें गायब हो रही थीं, और पावर प्लांट सूज रहे थे और टूट रहे थे। एक महीने तक, इन परतों की संख्या एक स्वस्थ कोशिका में 7 से अधिक से घटकर औसतन 4.3 रह गई। कॉर्ड की आपूर्ति करने वाली सूक्ष्म रक्त वाहिकाएं भी बदल रही थीं। वे संकरी हो रही थीं, उनकी दीवारें मोटी हो रही थीं और उनके खुले स्थान सिकुड़ रहे थे, जिससे रक्त का प्रवाह कठिन हो जाता। एक महीने के निशान तक, इन वाहिकाओं के भीतर के खुले स्थान और कुल आकार का अनुपात गिरकर लगभग 31 प्रतिशत हो गया।

क्षति के ये सभी विभिन्न संकेत—तंत्रिका कोशिकाओं की हानि, इन्सुलेशन का टूटना, पावर प्लांट की विफलता और रक्त वाहिकाओं का संकुचन—एक महीने के निशान तक स्पष्ट रूप से स्थापित हो गए थे। हालांकि इनमें से कुछ समस्याएं दूसरे महीने में और भी खराब होती रहीं, लेकिन बीमारी का मौलिक पैटर्न पहले ही स्थापित हो चुका था। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि एक महीने का संपीड़न वह महत्वपूर्ण खिड़की (window) है जहाँ इस बीमारी का प्रायोगिक मॉडल पूरी तरह से स्थापित हो जाता है। इस बिंदु से पहले, क्षति अभी विकसित हो रही है और बदल रही है। इस बिंदु के बाद, बीमारी की एक स्थिर, पहचानने योग्य पहचान होती है जिसे अध्ययन किया जा सकता है। यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि यह वैज्ञानिकों को एक सटीक लक्ष्य देती है कि कब नए ड्रग्स या उपचारों का परीक्षण किया जाए। यदि उपचार बहुत जल्दी परीक्षण किया जाता है, तो यह केवल चोट के शुरुआती झटके को पकड़ सकता है। यदि इसे बहुत देर से परीक्षण किया जाता है, तो क्षति इतनी उन्नत हो सकती है कि उसे उलटाना मुश्किल हो जाए। एक महीने के निशान तक प्रतीक्षा करके, शोधकर्ता यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि वे एक ऐसी बीमारी के विरुद्ध परीक्षण कर रहे हैं जो पूरी तरह से बन चुकी है, ठीक वैसे ही जैसे मनुष्यों में धीमी प्रगति में होता है।

अध्ययन ने इस बात पर भी प्रकाश डाला कि एक जानवर के चलने की क्षमता में सुधार और उसकी स्पाइनल कॉर्ड के वास्तविक स्वास्थ्य के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है। चूहों के चलने के बेहतर स्कोर संभवतः मस्तिष्क और स्पाइनल कॉर्ड द्वारा क्षतिग्रस्त क्षेत्र के चारों ओर संकेतों को रूट करने के नए तरीके खोजने के कारण थे, जो कि एक प्रकार का अनुकूलन (compensation) है। हालांकि, विद्युत संकेत और स्पाइनल कॉर्ड की भौतिक संरचना में सुधार नहीं हुआ। यह सुझाव देता है कि केवल यह देखना कि रोगी कैसे चलता है, भ्रामक हो सकता है। एक व्यक्ति बेहतर लग सकता है, लेकिन तंत्रिकाओं और रक्त वाहिकाओं को होने वाली अंतर्निहित क्षति अभी भी बढ़ सकती है। शोधकर्ताओं ने इस बात पर जोर दिया कि बीमारी को वास्तव में समझने के लिए, एक को केवल गति को नहीं, बल्कि विद्युत संकेतों और सूक्ष्म संरचना को देखना चाहिए।

अंततः, यह कार्य एक ऐसी बीमारी के लिए एक स्पष्ट समयरेखा प्रदान करता है जो अक्सर रहस्यमय होती है। यह दिखाता है कि स्पाइनल कॉर्ड पर धीमे दबाव से होने वाली क्षति एक एकल घटना नहीं है, बल्कि विफलताओं की एक श्रृंखला है जो हफ्तों में सामने आती है। एक महीने का बिंदु एक विश्वसनीय मील का पत्थर है जहाँ बीमारी एक विशिष्ट चोट की अवस्था में स्थिर हो जाती है। यह ज्ञान वैज्ञानिकों को इस बीमारी को रोकने या इसे उलटने के तरीके खोजने के लिए बेहतर प्रयोगों को डिजाइन करने में मदद करता है। हालांकि चूहा मॉडल मानव स्थिति की एकदम सटीक प्रतिलिपि नहीं है, फिर भी यह बीमारी की प्रगति का अध्ययन करने का एक पुनरुत्पादक (reproducible) तरीका प्रदान करता है। निष्कर्ष पुष्टि करते हैं कि स्पाइनल कॉर्ड एक समय-निर्भर परिवर्तन (time-dependent transformation) से गुजरता है, जहाँ प्रारंभिक यांत्रिक दबाव कोशिकाओं और वाहिकाओं के परिवर्तनों की एक श्रृंखला को सक्रिय करता है जो इस बीमारी को परिभाषित करती है। इस खिड़की की पहचान करके, यह अध्ययन दुनिया भर के लाखों लोगों को प्रभावित करने वाली स्थिति को समझने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है।