Alternative Explanation for the Effect of myo-Inositol Trispyrophosphate on Normal Human Erythrocytes: 31P NMR Studies
31P NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि मायो-इनोसिटॉल ट्रिसपाइरोफॉस्फेट (ITPP) सामान्य मानव लाल रक्त कोशिकाओं में प्रवेश करके अंतःकोशिकीय रूप से हीमोग्लोबिन के साथ नहीं जुड़ता है, जो यह सुझाव देता है कि इसके पूर्व में रिपोर्ट किए गए ऑक्सीजनकरण के प्रभाव संभवतः प्रत्यक्ष अंतःकोशिकीय संपर्क के बजाय आयनिक साम्यावस्थाओं के अप्रत्यक्ष व्यवधानों के कारण होते हैं।
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मानव शरीर अपने ऊतकों को जीवित और कार्यात्मक रखने के लिए ऑक्सीजन की एक निरंतर, शांत आपूर्ति पर निर्भर करता है। यह कार्य लाल रक्त कोशिकाओं का है, जो छोटे, लचीले डिस्क जैसे होते हैं जो रक्तप्रवाह में यात्रा करते हुए हीमोग्लोबिन ले जाते हैं, जो वह प्रोटीन अणु है जो फेफड़ों में ऑक्सीजन को पकड़ता है और उसे वहां छोड़ देता है जहां इसकी आवश्यकता होती है। दशकों से, वैज्ञानिक इस प्रणाली में बदलाव करने के तरीके खोजने की कोशिश कर रहे हैं, इस उम्मीद में कि वे उन रोगियों की मदद कर सकें जो ऐसी स्थितियों से जूझ रहे हैं जहाँ ऊतक ऑक्सीजन से वंचित रह जाते हैं, जैसे कि कुछ कैंसर या हृदय रोगों में। विचार यह है कि एक ऐसा पदार्थ खोजा जाए जो इन लाल रक्त कोशिकाओं में प्रवेश कर सके और यह बदल सके कि वे ऑक्सीजन को कितनी मजबूती से पकड़ती हैं, जिससे प्रभावी रूप से वे संघर्ष कर रहे ऊतकों को अधिक ऑक्सीजन छोड़ सकें। ऐसा ही एक पदार्थ, एक जटिल अणु जिसे मायो-इनोसिटोल ट्रिसपाइरोफॉस्फेट या ITPP कहा जाता है, एक संभावित समाधान के रूप में प्रस्तावित किया गया था। यह माना जाता था कि यह एक मास्टर की (master key) है, जो लाल रक्त कोशिका की बाहरी दीवार से फिसलकर अंदर जाने और हीमोग्लोबिन तक पहुँचने तथा सीधे उसके व्यवहार को बदलने में सक्षम है। यह अवधारणा इतनी सम्मोहक थी कि यह नैदानिक परीक्षणों (clinical trials) तक पहुँच गई, इस धारणा के साथ कि दवा कोशिका में प्रवेश करके और ऑक्सीजन वाहक से जुड़कर काम करती है।
हालाँकि, सिडनी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक ऐसी तकनीक का उपयोग करके इस धारणा की बारीकी से जांच करने का निर्णय लिया जो वैज्ञानिकों को बिना छुए अणुओं को देखने की अनुमति देती है। उन्होंने न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक एक विधि का उपयोग किया, जो फॉस्फोरस युक्त परमाणुओं के लिए एक अत्यधिक संवेदनशील कैमरे की तरह कार्य करती है। चूंकि ITPP फॉस्फोरस से समृद्ध है, इसलिए शोधकर्ता ट्रैक कर सके कि ताजे मानव लाल रक्त कोशिकाओं के निलंबन (suspension) में डालने पर वह वास्तव में कहाँ गया। वे जानना चाहते थे कि क्या अणु कोशिका झिल्ली को पार करके अंदर गया, या वह बाहर ही रहा। ऐसा करने के लिए, उन्होंने रक्त कोशिकाओं को एक ऐसी मशीन में रखा जो कोशिकाओं के चारों ओर तरल में तैरते अणुओं और कोशिकाओं के भीतर सुरक्षित रूपм फंसे अणुओं के बीच अंतर कर सकती थी। उन्होंने कोशिकाओं के बाहर के तरल में एक विशेष चुंबकीय एजेंट मिलाया जो उस किसी भी अणु के संकेत को धुंधला कर देता जिसे वह छू सकता था, जिससे बाहर रहने वाले किसी भी अणु की आवाज पूरी तरह से शांत हो जाती, जबकि कोशिकाओं के भीतर सुरक्षित अणुओं के संकेत स्पष्ट और तीखे रहते।
परिणाम चौंकाने वाले और प्रचलित विश्वास के विपरीत थे। चौदह घंटों से अधिक की अवधि के दौरान, शोधकर्ताओं ने ITPP अणुओं के संकेतों को देखा। यदि दवा कोशिकाओं में प्रवेश कर गई होती, तो उन्हें एक दूसरा, अलग संकेत दिखाई देता, जो लाल रक्त कोशिका की सुरक्षात्मक दीवार के भीतर बैठे दवा का प्रतिनिधित्व करता। इसके बजाय, उन्हें ऐसा कुछ भी नहीं दिखा। ITPP का संकेत पूरी तरह से कोशिकाओं के बाहर रहा, और जब उन्होंने बाहरी तरल में चुंबकीय एजेंट मिलाया, तो संकेत पूरी तरह से गायब हो गया। इसने सिद्ध कर दिया कि दवा कोशिकाओं के अंदर नहीं थी; यह पूरी तरह से बाहरी वातावरण के संपर्क में थी। शोधकर्ताओं ने यह भी परीक्षण किया कि क्या दवा कोशिका के आंतरिक तंत्र द्वारा अंदर जाकर जल्दी से टूट जाती है। इसकी जाँच के लिए, उन्होंने कोशिकाओं को तोड़ दिया और दवा को सीधे कोशिका के आंतरिक तरल के साथ मिला दिया। इस प्रत्यक्ष संपर्क में भी, दवा स्थिर रही और गायब नहीं हुई, जिससे यह सिद्ध हुआ कि यदि वह पहले के प्रयोगों में कोशिकाओं में प्रवेश करती, तो उसका पता लगाया जा सकता था। निष्कर्ष स्पष्ट था: लाल रक्त कोशिका झिल्ली इस अणु के लिए एक सख्त बाधा के रूप में कार्य करती है, जो इसे महत्वपूर्ण मात्रा में प्रवेश करने से रोकती है।
यह खोज ITPP के काम करने के तरीके के पुनर्मूल्यांकन के लिए मजबूर करती है। यदि दवा कोशिका के अंदर जाकर सीधे हीमोग्लोबिन को स्पर्श नहीं कर सकती, तो ऑक्सीजन वितरण में देखे गए पिछले अध्ययनों के प्रभाव अन्य कारणों से होने चाहिए। शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि यह दवा बाहर से काम करती है, एक तराजू के पलड़े पर रखे भारी वजन की तरह कार्य करती है। कोशिका के बाहर बैठकर, अत्यधिक आवेशित (charged) यह दवा कोशिका के भीतर और बाहर के विद्युत और रासायनिक संतुलन को बदल देती है। यह बदलाव लाल रक्त कोशिका के भीतर अम्लता (acidity) के स्तर को बदल देता है, जो बदले में हीमोग्लोबिन के व्यवहार को प्रभावित करता है, भले ही दवा वास्तव में उसे स्पर्श न करे। यह एक सूक्ष्म, अप्रत्यक्ष प्रभाव है, ठीक वैसे ही जैसे घर के बाहर मौसम में बदलाव खिड़की खोलने के बिना भी घर के अंदर के तापमान को बदल सकता है। अध्ययन बताता है कि इस दवा के प्रति श्रेय दिए जाने वाले चिकित्सीय प्रभाव संभवतः इन बाहरी रासायनिक परिवर्तनों का परिणाम हैं, न कि कोशिका के भीतर ऑक्सीजन ले जाने वाले प्रोटीन के साथ सीधे संपर्क का।
इस खोज के निहितार्थ केवल एक अणु तक ही सीमित नहीं हैं। यह धारणा कि ITPP लाल रक्त कोशिकाओं में प्रवेश करता है, कैंसर अनुसंधान और हृदय रोग चिकित्सा में कई अध्ययनों का आधार रही है। यदि दवा पहले की सोच के विपरीत कोशिकाओं में प्रवेश नहीं करती है, तो रोगियों में इसके प्रभावों के पीछे के तंत्र पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता है। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि हालांकि दवा के लाभ हो सकते हैं, लेकिन इसके काम करने की कहानी अब तक बताई गई कहानी से भिन्न है। वे भविष्य के अध्ययनों का आह्वान करते हैं जो सीधे यह माप सकें कि क्या दवा जीवित रोगियों की कोशिकाओं में प्रवेश करती है, न कि केवल इसके द्वारा उत्पन्न जैविक परिवर्तनों के आधार पर यह मान लिया जाए। जब तक ऐसा प्रमाण नहीं मिल जाता, तब तक यह विचार कि यह अणु एक प्रत्यक्ष कोशिकीय प्रभावक (intracellular effector) के रूप में कार्य करता है, एक परिकल्पना है जिसे अभी तक सिद्ध नहीं किया गया है। यह कार्य एक अनुस्मारक के रूप में कार्य करता है कि विज्ञान में, स्थापित विचारों का भी प्रत्यक्ष अवलोकन के विरुद्ध परीक्षण किया जाना चाहिए, और कभी-कभी सबसे महत्वपूर्ण खोज यह महसूस करना होता है कि एक अणु बिल्कुल वहीं रहता है जहाँ उसे रखा गया था, यानी दरवाजे के बाहर।
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