Soluble TREM2 Mediates Blood Brain Barrier Permeability through Astrocyte Reactivity

मस्तिष्क एक अत्यधिक चयनात्मक सीमा द्वारा सुरक्षित है जिसे रक्त-मस्तिष्क अवरोध (ब्लड-ब्रेन बैरियर) कहा जाता है। यह अवरोध एक द्वारपाल की तरह कार्य करता है, जो आवश्यक पोषक तत्वों को अंदर आने देता है जबकि हानिकारक पदार्थों और संक्रमणों को बाहर रखता है। यह कोई ठोस दीवार नहीं है, बल्कि एक जीवित संरचना है जो सूक्ष्म रक्त वाहिकाओं से बनी है, जो स्वयं को कसकर सील करने वाली कोशिकाओं से ढकी होती हैं। इस सील को बनाए रखने के लिए, ये कोशिकाएं विशेष प्रोटीनों पर निर्भर करती हैं जो ईंटों के बीच मोर्टार (गारे) की तरह कार्य करते हैं। इन वाहिकाओं के चारों ओर एस्ट्रोसाइट्स (astrocytes) नामक तारे के आकार की सहायक कोशिकाएं होती हैं। ये कोशिकाएं न केवल संरचनात्मक सहायता प्रदान करती हैं; वे सक्रिय रूप से रक्त वाहिकाओं के साथ संवाद करती हैं ताकि अवरोध मजबूत और कार्यात्मक बना रहे। जब मस्तिष्क किसी चोट या बीमारी का सामना करता है, तो ये एस्ट्रोसाइट्स अपना व्यवहार बदल सकते हैं, और "प्रतिक्रियाशील" (reactive) हो सकते हैं। हालांकि यह प्रतिक्रिया अक्सर उपचार करने का एक प्रयास होती है, लेकिन कभी-कभी यह अवरोध के नाजुक संतुलन को बिगाड़ सकती है, जिससे रिसाव और आगे का नुकसान हो सकता है। इस बात को समझना कि वास्तव में क्या इन परिवर्तनों को प्रेरित करता है, उन स्थितियों के उपचार के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है जहाँ मस्तिष्क की सुरक्षा विफल हो जाती है।

अल्बर्ट आइंस्टीन कॉलेज ऑफ मेडिसिन और फीनस्टीन इंस्टीट्यूट फॉर मेडिकल रिसर्च के शोधकर्ताओं ने 'सॉल्यूबल ट्रेम-2' (soluble TREM2) नामक प्रोटीन से जुड़े इस पहेली के एक नए हिस्से का अनावरण किया है। TREM2 मस्तिष्क की प्रतिरक्षा कोशिकाओं की सतह पर पाया जाने वाला एक अणु है, जो कचरे के प्रबंधन और स्वास्थ्य बनाए रखने में मदद करता है। कभी-कभी, इस प्रोटीन को कोशिका की सतह से काट दिया जाता है और मस्तिष्क के आसपास के तरल पदार्थ में छोड़ दिया जाता है, जिससे यह "सॉल्यूबल" (घुलनशील) हो जाता है। न्यूरोकॉग्निटिव विकारों वाले लोगों में इस घुलनशील रूप का उच्च स्तर पाया जाता है, लेकिन वैज्ञानिक यह नहीं जान पाए थे कि यह रोग में ठीक कैसे योगदान देता है। टीम यह देखने के लिए आगे बढ़ी कि क्या यह तैरता हुआ प्रोटीन अवरोध की रक्षा करने वाले एस्ट्रोसाइट्स के व्यवहार को बदलकर सीधे रक्त-मस्तिष्क अवरोध को प्रभावित कर सकता है।

इसकी जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला की एक डिश में मानव रक्त-मस्तिष्क अवरोध का एक मॉडल तैयार किया। उन्होंने एक छिद्रयुक्त झिल्ली (porous membrane) के एक तरफ मानव रक्त वाहिका कोशिकाएं उगाईं और दूसरी तरफ मानव एस्ट्रोसाइट्स उगाईं, जो शरीर में इन कोशिकाओं की परस्पर क्रिया की नकल करती हैं। इसके बाद उन्होंने एस्ट्रोसाइट्स वाले पक्ष में 'सॉल्यूबल ट्रेम-2' मिलाया। परिणामों ने दिखाया कि प्रोटीन ने वास्तव में एस्ट्रोसाइट्स को बदल दिया। कुछ ही घंटों के भीतर, एस्ट्रोसाइट्स प्रतिक्रियाशील होने के लक्षण दिखाने लगे। उन्होंने विशिष्ट आंतरिक सिग्नलिंग मार्गों को सक्रिय किया जो सूजन (inflammation) को बढ़ावा देने के लिए जाने जाते हैं, और उन्होंने GFAP नामक अधिक प्रोटीन का उत्पादन करना शुरू कर दिया, जो एक सक्रिय एस्ट्रोसाइट का मानक मार्कर है। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि एस्ट्रोसाइट्स एक रिसेप्टर व्यक्त कर रहे थे जिसे 'ट्रांसजेलिन-2' (Transgelin-2) कहा जाता है, जिससे पता चलता है कि यह वह विशिष्ट हैंडल हो सकता है जिसका उपयोग घुलनशील प्रोटीन एस्ट्रोसाइट को पकड़ने और अपना संकेत भेजने के लिए करता है।

एक बार जब एस्ट्रोसाइट्स 'सॉल्यूबल ट्रेम-2' द्वारा सक्रिय हो गए, तो अवरोध स्वयं विफल होने लगा। शोधकर्ताओं ने एक फ्लोरोसेंट डाई को डिश के ऊपरी हिस्से में डालकर अपने मॉडल की पारगम्यता (permeability) को मापा और देखा कि कितना नीचे से रिस रहा है। उन्होंने पाया कि जब एस्ट्रोसाइट्स को प्रोटीन के संपर्क में लाया गया, तो अवरोध काफी अधिक रिसाव वाला हो गया, जिससे डाई बिना उपचारित नियंत्रणों की तुलना में बहुत आसानी से गुजर गई। यह रिसाव यादृच्छिक (random) नहीं था; यह रक्त वाहिका कोशिकाओं के बीच के कड़े सील के टूटने से जुड़ा था। विशेष रूप से, 'ऑक्लूडिन' (Occludin) नामक एक प्रमुख सीलिंग प्रोटीन का स्तर रक्त वाहिका कोशिकाओं में काफी गिर गया। शोधकर्ताओं ने देखा कि शेष ऑक्लूडिन को छोटे टुकड़ों में तोड़ा जा रहा था, जो यह दर्शाता है कि कुछ सक्रिय रूप से अवरोध की संरचना को नष्ट कर रहा है।

अध्ययन ने इस विघटन के पीछे के अपराधी की पहचान की। सक्रिय एस्ट्रोसाइट्स ने 'मैट्रिक्स मेटालोप्रोटीनसे-2' (Matrix Metalloproteinase-2) या MMP2 नामक एक विशिष्ट एंजाइम को छोड़ना शुरू कर दिया। यह एंजाइम संरचनात्मक प्रोटीनों को नष्ट करने के लिए जाना जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि 'सॉल्यूबल ट्रेम-2' के संपर्क में आने के बाद एस्ट्रोसाइट्स द्वारा छोड़े गए MMP2 की मात्रा में काफी वृद्धि हुई। यह घटनाओं की एक स्पष्ट श्रृंखला का सुझाव देता है: घुलनशील प्रोटीन एस्ट्रोसाइट्स को उत्तेजित करता है, जो बदले में MMP2 छोड़ते हैं, और यह एंजाइम ऑक्लूडिन सील को नष्ट कर देता है, जिससे अवरोध पारगम्य हो जाता है। हालांकि टीम ने विभिन्न साइटोकिन्स जैसे अन्य भड़काऊ संकेतों की भी तलाश की, लेकिन उन्हें इस विशिष्ट प्रक्रिया में प्राथमिक चालक के रूप में अन्य अणुओं के बारेफा मजबूत सांख्यिकीय प्रमाण नहीं मिले, हालांकि कुछ ने मामूली ऊपर की ओर रुझान दिखाया।

यह कार्य न्यूरोकॉग्निटिव विकारों से जुड़े एक प्रोटीन और रक्त-मस्तिष्क अवरोध के भौतिक टूटने के बीच एक सीधा संबंध प्रदान करता है। यह प्रदर्शित करता है कि 'सॉल्यूबल ट्रेम-2' न केवल रोग का एक साक्षी है, बल्कि एक सक्रिय कारक भी है जो मस्तिष्क की रक्षा को कमजोर करने के लिए एस्ट्रोसाइट्स के व्यवहार को बदल सकता है। MMP2 को उस उपकरण के रूप में पहचानकर, जो अवरोध को तोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है, यह अध्ययन भविष्य की चिकित्सा के लिए एक संभावित लक्ष्य को रेखांकित करता है। यदि वैज्ञानिक इस एंजाइम को रोक सकें या एस्ट्रोसाइट्स को इसे छोड़ने से रोक सकें, तो वे उन रोगियों में रक्त-मस्तिष्क अवरोध की अखंडता को बनाए रखने में सक्षम हो सकते हैं जहाँ यह सुरक्षा खो जाती है। ये निष्कर्ष मस्तिष्क के प्रतिरक्षा वातावरण में आणविक परिवर्तनों से संरचनात्मक विफलता कैसे हो सकती है, इसका एक स्पष्ट चित्र प्रदान करते हैं, जो न्यूरोलॉजिकल रोगों को समझने और उनके उपचार के लिए नए रास्ते खोलते हैं।