Alveolar epithelial cell senescence predominates over macrophage senescence in driving pulmonary fibrosis
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि मैक्रोफेज के बजाय, सेनेसेंट (senescent) टाइप II एल्वियोलर उपकला कोशिकाएं, GDF15 के स्राव के माध्यम से पल्मोनरी फाइब्रोसिस की प्रगति के प्राथमिक चालक हैं, जो इडियोपैथिक पल्मोनरी फाइब्रोसिस के लिए एक संभावित चिकित्सीय लक्ष्य को रेखांकित करता है।
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फेफड़े वायु की थैलियों का एक नाजुक नेटवर्क हैं जिन्हें रक्त के साथ ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का आदान-प्रदान करने के लिए बनाया गया है। जब संक्रमण, विषाक्त पदार्थों या उम्र बढ़ने के प्राकृतिक उतार-चढ़ाव के कारण ये थैलियां क्षतिग्रस्त हो जाती हैं, तो शरीर उन्हें ठीक करने का प्रयास करता है। हालाँकि, कभी-कभी यह मरम्मत प्रक्रिया गलत दिशा में चली जाती है। साफ सुथरे ढंग से ठीक होने के बजाय, ऊतक मोटे और सख्त हो जाते हैं, जिसे पल्मोनरी फाइब्रोसिस (pulmonary fibrosis) के रूप में जाना जाता है। यह स्कारिंग (scarring) फेफड़ों को सख्त बना देती है, जिससे सांस लेना कठिन होता जाता है, और इसके सबसे गंभीर रूप में, जिसे इडियोपैथिक पल्मोनरी फाइब्रोसिस (idiopathic pulmonary fibrosis) कहा जाता है, यह एक प्रगतिशील और घातक बीमारी है जिसके बहुत कम प्रभावी उपचार उपलब्ध हैं।
इस स्कारिंग प्रक्रिया में एक प्रमुख खिलाड़ी सेलुलर सेनेसेंस (cellular senescence) है। यह एक ऐसी अवस्था है जहाँ कोशिकाएं स्थायी रूप से विभाजित होना बंद कर देती हैं, जो अक्सर उम्र या तनाव के कारण होता है। जबकि विभाजन रुकने से क्षतिग्रस्त कोशिकाओं को कैंसरकारी बनने से रोका जा सकता है, ये "ज़ोंबी" कोशिकाएं बस गायब नहीं होतीं। इसके बजाय, वे ऊतकों में बनी रहती हैं और रासायनिक संकेतों का एक मिश्रण छोड़ती हैं जो आसपास के क्षेत्रों में सूजन पैदा कर सकते हैं और निशान वाले ऊतकों (scar tissue) के निर्माण को बढ़ावा दे सकते हैं। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से संदेह किया है कि उम्रदराज कोशिकाएं फेफड़ों के फाइब्रोसिस को आगे बढ़ाती हैं, लेकिन एक महत्वपूर्ण प्रश्न अनसुलझा रह गया था: कौन सी विशिष्ट प्रकार की उम्रदराज कोशिका मुख्य अपराधी है? क्या यह वे प्रतिरक्षा कोशिकाएं (immune cells) हैं जो फेफड़ों की निगरानी करती हैं, या वे कोशिकाएं जो वायु थैलियों की परत बनाती हैं?
कावासाकी मेडिकल स्कूल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने दो विशिष्ट कोशिका आबादी: मैक्रोफेज (macrophages) और टाइप II एल्वियोलर एपिथेलियल सेल्स (type II alveolar epithelial cells) की भूमिकाओं की तुलना करके इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। मैक्रोफेज प्रतिरक्षा प्रणाली की सफाई करने वाली टीम हैं, जो मलबे को हटाने और संक्रमण से लड़ने के लिए लगातार फेफड़ों में घूमते रहते हैं। टाइप II एल्वियोलर एपिथेलियल सेल्स विशेष कार्यकर्ता हैं जो वायु थैलियों की परत बनाते हैं, जो एक ऐसे पदार्थ का उत्पादन करते हैं जो उन्हें ढहने से रोकता है और क्षति को ठीक करने में मदद करता है। दोनों प्रकार की कोशिकाएं सेनेसेंट (senescent) हो सकती हैं, और दोनों को रोगियों के स्कार वाले फेफड़ों में देखा गया है। यह निर्धारित करने के लिए कि वास्तव में कौन सा प्रकार रोग को आगे बढ़ाता है, शोधकर्ताओं ने चूहों के भीतर इन विशिष्ट कोशिकाओं में उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को चालू और बंद करने के लिए एक सटीक आनुवंशिक दृष्टिकोण का उपयोग किया।
टीम ने मानव कोशिकाओं को डिश में उगाकर प्रयोगशाला सेटिंग में अपने विचारों का परीक्षण करना शुरू किया। उन्होंने मॉडल बनाए जहाँ उन्होंने मैक्रोफेज जैसी कोशिकाओं और फेफड़ों की परत वाली कोशिकाओं दोनों को एक विशिष्ट प्रोटीन p16 का अत्यधिक उत्पादन करके सेनेसेंट होने के लिए मजबूर किया, जो उम्र बढ़ने के मास्टर स्विच के रूप में कार्य करता है। दोनों ही मामलों में, कोशिकाओं के व्यवहार में बदलाव आया। सेनेसेंट मैक्रोफेज ऊतक मरम्मत और स्कारिंग को बढ़ावा देने वाली स्थिति की ओर बढ़ गए, जबकि सेनेसेंट फेफड़ों की कोशिकाओं ने स्वस्थ ऊतकों को सख्त, रेशेदार सामग्री में बदलने से जुड़े जीन बनाना शुरू कर दिया। इस स्तर पर, ऐसा प्रतीत हुआ कि दोनों प्रकार की कोशिकाएं समस्या में समान रूप से योगदान करने में सक्षम थीं।
हालाँकि, कहानी तब बदल गई जब शोधकर्ता टेस्ट ट्यूब से निकलकर जीवित चूहों तक पहुँचे। उन्होंने दो समूहों वाले चूहों को तैयार किया: एक समूह जो अपने मैक्रोफेज में उम्र बढ़ने वाले प्रोटीन p16 को उत्पन्न नहीं कर सकता था, और दूसरा समूह जो अपने टाइप II एल्वियोलर एपिथेलियल सेल्स में इसे उत्पन्न नहीं कर सकता था। फिर उन्होंने सभी चूहों को एक ऐसे रसायन के संपर्क में लाया जो फेफड़ों की चोट और फाइब्रोसिस पैदा करता है, जो मानव रोग की नकल करता है। परिणाम चौंकाने वाले थे। जिन चूहों में मैक्रोफेज में उम्र बढ़ने वाला प्रोटीन नहीं था, उनमें नियंत्रण चूहों की तरह ही गंभीर फेफड़ों की स्कारिंग विकसित हुई। प्रतिरक्षा कोशिकाओं से उम्र बढ़ने के संकेत को हटाने से बीमारी नहीं रुकी।
इसके विपरीत, जो चूहे टाइप II एल्वियोलर एपिथेलियल सेल्स में उम्र बढ़ने वाले प्रोटीन की कमी के साथ थे, वे काफी हद तक सुरक्षित थे। इन जानवरों ने फेफड़ों में काफी कम स्कारिंग, कोलेजन (स्कार टिश्यू का मुख्य घटक) का निम्न स्तर और बेहतर उत्तरजीविता दर दिखाई। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब इन विशिष्ट फेफड़ों की कोशिकाओं को सेनेसेंट होने से रोका गया, तो उन्होंने एक विशेष रासायनिक संकेत जिसे ग्रोथ डिफरेंशिएशन फैक्टर 15 (GDF15) कहा जाता है, को छोड़ना बंद कर दिया। इस अणु की पहचान स्कारिंग प्रक्रिया के एक प्रमुख चालक के रूप में की गई थी। फेफड़ों की कोशिकाओं को उम्र बढ़ने से रोककर, शोधकर्ताओं ने प्रभावी रूप से इस हानिकारक संकेत की आपूर्ति को काट दिया, जिससे फेफड़े कम नुकसान के साथ ठीक हो सके।
अध्ययन सुझाव देता है कि हालांकि उम्रदराज प्रतिरक्षा कोशिकाएं डिश में व्यवहार बदल सकती हैं, लेकिन वे जीवित फेफड़ों में स्कारिंग प्रक्रिया को चलाने वाला प्राथमिक इंजन नहीं हैं। इसके बजाय, फेफड़ों की परत वाली कोशिकाओं का उम्र बढ़ना ही महत्वपूर्ण कारक है। ये सेनेसेंट कोशिकाएं रासायनिक संकेतों का एक निरंतर स्रोत के रूप में कार्य करती हैं जो बाकी फेफड़ों को स्कार टिश्यू बनाने का निर्देश देती हैं। निष्कर्ष पल्मोनरी फाइब्रोसिस के इलाज के लिए एक नई रणनीति की ओर इशारा करते हैं: सभी उम्रदराज कोशिकाओं को अंधाधुंध खत्म करने के बजाय, जो शरीर की मरम्मत करने की क्षमता को नुकसान पहुँचा सकती हैं, उपचार विशेष रूप से उम्रदराज फेफड़ों की कोशिकाओं द्वारा छोड़े गए संकेतों, जैसे कि GDF15, को रोकने पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं। यह दृष्टिकोण एक ऐसे रोग के लिए अधिक लक्षित मार्ग प्रदान करता जिसका वर्तमान में कोई इलाज नहीं है।
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