Treadmill exercise improves motor function in PD mice by regulating mitochondrial and synaptic functions via miR-7/Drp1/PINK1 axis

पार्किंसंस रोग एक ऐसी स्थिति है जिसमें मस्तिष्क धीरे-धीरे गति को नियंत्रित करने की क्षमता खो देता है, जिससे कंपन, जकड़न और सुस्ती आती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि मस्तिष्क के एक गहरे हिस्से, जिसे सबस्टेंशिया नाइग्रा (substantia nigra) कहा जाता है, में विशिष्ट तंत्रिका कोशिकाएं मरना शुरू हो जाती हैं। ये कोशिकाएं डोपामाइन बनाने के लिए जिम्मेदार होती हैं, जो एक रासायनिक पदार्थ है जो मांसपेशियों को यह संकेत देने का काम करता है कि कब हिलना है। इन कोशिकाओं की पर्याप्त संख्या न होने के कारण, संकेत खो जाते हैं, और शरीर किसी गति को शुरू करने या पूरा करने के लिए संघर्ष करता है। हालांकि डॉक्टर दवाओं से लक्षणों का इलाज कर सकते हैं, लेकिन वर्तमान में ऐसी कोई चीज़ नहीं है जो इन तंत्रिका कोशिकाओं को मरने से रोक सके। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि शारीरिक गतिविधि पार्किंसंस रोग से पीड़ित लोगों को बेहतर तरीके से चलने में मदद करती है, लेकिन इसका कारण एक रहस्य बना हुआ था। यह केवल मांसपेशियों की ताकत बनाने के बारे में नहीं है; व्यायाम वास्तव में मस्तिष्क की कोशिकाओं के भीतर, शायद उनके सूक्ष्म ऊर्जा कारखानों के स्तर पर भी कुछ बदल रहा है।

वुहान स्पोर्ट्स यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह जांचने का निर्णय लिया कि ट्रेडमिल पर दौड़ना इन संवेदनशील मस्तिष्क कोशिकाओं की रक्षा कैसे कर सकता है। उन्होंने उन चूहों पर काम किया जिनमें पार्किंसंस रोग के समान लक्षण विकसित करने के लिए रासायनिक रूप से प्रेरित किया गया था। वैज्ञानिकों ने चूहों को दो समूहों में विभाजित किया: एक समूह निष्क्रिय रहा, जबकि दूसरा समूह आठ सप्ताह तक ट्रेडमिल पर दौड़ा। व्यायाम मध्यम था, जो प्रतिदिन एक घंटा, सप्ताह में पांच दिन चलता था। प्रशिक्षण अवधि के बाद, शोधकर्ताओं ने चूहों की खंभे चढ़ने और तारों से लटकने की क्षमता का परीक्षण किया, जो उनके समन्वय और मांसपेशियों की ताकत के माप थे। उन्होंने सूक्ष्मदर्शी के नीचे चूहों के मस्तिष्क की जांच की और कोशिकाओं के भीतर रासायनिक संकेतों का विश्लेषण किया। परिणामों ने दिखाया कि व्यायाम करने वाले चूहे उन चूहों की तुलना में बहुत बेहतर तरीके होकर चलते थे जिन्होंने व्यायाम नहीं किया था। वे तेजी से चढ़े, अधिक देर तक लटके, और अधिक स्वाभाविक चाल के साथ चले। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह थी कि व्यायाम करने वाले चूहों के मस्तिष्क में सुरक्षा के संकेत मिले। डोपामाइन बनाने वाली तंत्रिका कोशिकाएं अधिक स्वस्थ थीं, और उनके बीच के रासायनिक संकेत अधिक मजबूत थे।

यह समझने के लिए कि यह कैसे हुआ, शोधकर्ताओं ने कोशिकाओं के भीतर उन सूक्ष्म संरचनाओं को देखा जो ऊर्जा उत्पन्न करती हैं, जिन्हें माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) कहा जाता है। एक स्वस्थ मस्तिष्क में, ये संरचनाएं लगातार संतुलित चक्र में टूटती और फिर से जुड़ती रहती हैं, जिससे वे स्वयं की मरम्मत कर पाती हैं और क्षति को दूर कर पाती हैं। पार्किंसंस रोग वाले चूहों में, यह चक्र टूट गया था। माइटोकॉन्ड्रिया बहुत अधिक टूट रहे थे, खंडित हो रहे थे और पर्याप्त ऊर्जा उत्पन्न करने में असमर्थ थे। इस अत्यधिक विभाजन को एक विशिष्ट प्रोटीन द्वारा संचालित किया जा रहा था जो कैंची की तरह काम करता था, जो माइटोकॉन्ड्रिया को बेकार टुकड़ों में काट देता था। शोधकर्ताओं ने पाया कि निष्क्रिय बीमार चूहों में इस "कैंची" प्रोटीन का स्तर उच्च था, जबकि व्यायाम करने वाले चूहों में यह बहुत कम था। व्यायाम ने इस प्रोटीन की गतिविधि को कम कर दिया था, जिससे माइटोकॉन्ड्रिया साबुत रहने और ठीक से कार्य करने में सक्षम हो गए।

अध्ययन ने एक आणविक स्विच (molecular switch) का भी खुलासा किया जो इस प्रक्रिया को नियंत्रित करता है। कोशिकाओं के भीतर, जेनेटिक सामग्री के छोटे टुकड़े होते हैं जिन्हें माइक्रोआरएनए (microRNA) कहा जाता है, जो वॉल्यूम नॉब की तरह काम करते हैं, जिससे अन्य प्रोटीनों के उत्पादन को कम या ज्यादा किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि बीमार, निष्क्रिय चूहों में, miR-7 नामक एक विशिष्ट माइक्रोआरएनए का स्तर बहुत कम था। यह माइक्रोआरएनए सामान्यतः "कैंची" प्रोटीन पर एक ब्रेक के रूप में कार्य करता है। जब यह ब्रेक हट जाता है, तो प्रोटीन माइटोकॉन्ड्रिया को टुकड़ों में काट देता है। हालांकि, व्यायाम करने वाले चूहों में, इस माइक्रोआरएनए का स्तर वापस बढ़ गया। इस माइक्रोआरएनए की मात्रा बढ़ाकर, व्यायाम ने प्रभावी रूप से कैंची पर ब्रेक फिर से लगा दिया, जिससे माइटोकॉन्ड्रिया के नष्ट होने की प्रक्रिया रुक गई। संतुलन की इस बहाली ने कोशिकाओं को अपने क्षतिग्रस्त हिस्सों को साफ करने और अपनी ऊर्जा उत्पादन को सुचारू रूप से चलाने में मदद की।

शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला की एक डिश में मानव तंत्रिका कोशिकाओं का उपयोग करके इस घटनाक्रम की पुष्टि की। उन्होंने इन कोशिकाओं को एक ऐसे टॉक्सिन (विष) के संपर्क में रखा जो पार्किंसंस रोग की नकल करता है, जिसके कारण माइटोकॉन्ड्रिया खंडित हो गए और कोशिकाएं कमजोर हो गईं। जब उन्होंने इन क्षतिग्रस्त कोशिकाओं में माइक्रोआरएनए वापस डाला, तो माइटोकॉन्ड्रिया का टूटना रुक गया, कोशिकाओं ने ऊर्जा पुनः प्राप्त की, और वे बेहतर जीवित रहीं। इसने पुष्टि की कि माइक्रोआरएनए सीधे तौर पर सुरक्षा का कारण है, न कि केवल एक दुष्प्रभाव। अध्ययन बताता है कि दौड़ने की शारीरिक क्रिया घटनाओं की एक श्रृंखला को सक्रिय करती है: यह एक सुरक्षात्मक माइक्रोआरएनए के स्तर को बढ़ाती है, जो बदले में एक हानिकारक प्रोटीन को कोशिका के ऊर्जा केंद्रों को नष्ट करने से रोकती है। यह प्रक्रिया मस्तिष्क कोशिकाओं को जीवित रहने और आपस में संवाद करना जारी रखने में मदद करती है, जिसका परिणाम जानवर के बेहतर मूवमेंट के रूप में दिखता है।

हालांकि यह अध्ययन चूहों और कोशिकाओं पर किया गया था, लेकिन इसके निष्कर्ष व्यायाम को एक चिकित्सा के रूप में कैसे काम कर सकता है, इसकी एक स्पष्ट तस्वीर पेश करते हैं। शोधकर्ताओं ने यह दावा नहीं किया कि व्यायाम एक इलाज है, लेकिन उन्होंने उस जैविक तंत्र का एक विस्तृत मानचित्र प्रदान किया जो शारीरिक गतिविधि को मस्तिष्क के स्वास्थ्य से जोड़ता है। उन्होंने दिखाया कि आंदोलन केवल शरीर की मदद नहीं करता है; यह मस्तिष्क को एक रासायनिक संकेत भेजता है जो कोशिकाओं की मशीनरी की मरम्मत करता है। इस मार्ग को समझकर, वैज्ञानिक देख सकते हैं कि कैसे दौड़ने जैसा एक सरल, गैर-दवा हस्तक्षेप एक विनाशकारी रोग की प्रगति को धीमा कर सकता है। यह कार्य इस बात पर प्रकाश डालता है कि मस्तिष्क शारीरिक प्रयास के प्रति उत्तरदायी है, जो शरीर की अपनी गति का उपयोग करके एक स्व-मरम्मत प्रणाली को सक्रिय करता है जो तंत्रिका कोशिकाओं को जीवित और कार्यात्मक बनाए रखती है।