Within-Individual Stability of Elemental Profiles and Related Biochemical Biomarkers in Healthy Adults Across Three Monthly Assessments: Analysis of Plasma, Red Blood Cells, and 24-Hour Urine

हमारे शरीर लगातार अपने आस-पास की दुनिया के साथ सामग्रियों का आदान-प्रदान कर रहे हैं। हम हवा में सांस लेते हैं, पानी पीते हैं और भोजन करते हैं, जो इन सभी के माध्यम से हमारे सिस्टम में रासायनिक तत्वों का एक जटिल मिश्रण प्रवेश कराता है। इनमें से कुछ, जैसे कि लोहा और जिंक, जीवन के लिए आवश्यक हैं, जो सूक्ष्म औजारों की तरह कार्य करते हैं जो हमारी कोशिकाओं को कार्य करने में मदद करते हैं। अन्य, जैसे कि लेड (सीसा) या मरकरी (पारा), विषाक्त हैं और कम मात्रा में भी नुकसान पहुँचा सकते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि रक्त या मूत्र में इन तत्वों को मापने से हमें किसी व्यक्ति के पोषण या प्रदूषकों के संपर्क के बारे में पता चल सकता है। हालाँकि, एक महत्वपूर्ण प्रश्न जिसका उत्तर देना कठिन बना हुआ है: वह क्या है कि एक स्वस्थ व्यक्ति के भीतर इन स्तरों में स्वाभाविक रूप से दिन-प्रतिदिन कितना परिवर्तन होता है? यदि किसी व्यक्ति के रक्त में मरकरी का स्तर एक महीने में थोड़ा बढ़ जाता है, तो क्या यह एक नई समस्या का संकेत है, या केवल एक सामान्य उतार-चढ़ाव है? बिना उत्तर जाने, यह बताना कठिन है कि चिकित्सा परीक्षण में आया बदलाव सार्थक है या केवल शोर (noise)।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, जापान के टोहोकू विश्वविद्यालय और नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर एनवायर्नमेंटल स्टडीज की एक टीम ने इन तत्वों की प्राकृतिक लय को मैप करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने तीस से उन्यापन (59) वर्ष की आयु के तेईस स्वस्थ वयस्कों के एक समूह पर ध्यान केंद्रित किया। तीन महीनों की अवधि के दौरान, टीम ने प्रत्येक प्रतिभागी से तीन बार रक्त और मूत्र के नमूने एकत्र किए, जिसमें प्रत्येक यात्रा के बीच लगभग एक महीना बीतता था। उन्होंने रक्त प्लाज्मा, लाल रक्त कोशिकाओं और मूत्र में छब्बीस अलग-अलग तत्वों को, कोलेस्ट्रॉल और लिवर एंजाइम जैसे मानक स्वास्थ्य मार्करों के साथ मापा। उन्होंने रक्त में एक विशिष्ट प्रोटीन को भी देखा जो सेलेनियम को ले जाता है, यह देखने के लिए कि वह कितना स्थिर था। इसका लक्ष्य सामान्य भिन्नता का एक आधार (baseline) स्थापित करना था, जिससे एक संदर्भ मार्गदर्शिका तैयार हो सके जो डॉक्टरों और वैज्ञानिकों को एक व्यक्ति की सामान्य स्थिति और उनके स्वास्थ्य में वास्तविक परिवर्तन के बीच अंतर करने में मदद कर सके।

परिणामों से पता चला कि शरीर द्वारा इन तत्वों का प्रबंधन एक समान नहीं है; कुछ उल्लेखनीय रूप से स्थिर हैं, जबकि अन्य काफी अस्थिर हैं। जब शोधकर्ताओं ने रक्त प्लाज्मा को देखा, तो उन्होंने पाया कि सोडियम का स्तर असाधारण रूप से स्थिर था, जो प्रत्येक व्यक्ति के लिए तीनों दौरों में लगभग एक समान रहा। मैग्नीशियम, फास्फोरस, सल्फर, पोटेशियम, कैल्शियम और सेलेनियम ने भी अच्छी स्थिरता दिखाई, जिसका अर्थ है कि इनमें से किसी एक परीक्षण से व्यक्ति की विशिष्ट स्थिति की विश्वसनीय तस्वीर मिल सकती है। हालाँकि, रक्त में लोहा और आर्सेनिक बहुत अधिक परिवर्तनशील थे, जो एक ही व्यक्ति के लिए एक महीने से दूसरे महीने में काफी उतार-चढ़ाव दिखाते थे। लाल रक्त कोशिकाओं के भीतर कहानी अलग थी। मैंगनीज, कैडमियम और मरकरी जैसे तत्वों ने उत्कृष्ट स्थिरता दिखाई, जिससे पता चलता है कि लाल रक्त कोशिकाएं समय के साथ जोखिम (exposure) का एक विश्वसनीय रिकॉर्ड के रूप में कार्य करती हैं, शायद इसलिए क्योंकि ये कोशिकाएं लगभग चार महीने तक जीवित रहती हैं और इन तत्वों को मजबूती से थामे रखती हैं।

मूत्र के नमूनों ने एक अधिक जटिल कहानी बताई। आम तौर पर, मूत्र में तत्वों की सांद्रता (concentration) रक्त की तुलना में कम स्थिर थी, संभवतः इसलिए क्योंकि यह इस बात से बदलता है कि एक व्यक्ति कितना पानी पीता है और उस दिन वह कितना भोजन करता है। हालाँकि, जब शोधकर्ताओं ने पूरे चौबीस घंटों में उत्सर्जित तत्व की कुल मात्रा की गणना की, तो कुछ पदार्थों के लिए तस्वीर बेहतर हो गई। उदाहरण के लिए, सल्फर, केवल सांद्रता के बजाय कुल दैनिक मात्रा के रूप में मापे जाने पर बहुत अधिक स्थिर हो गया। यह सुझाव देता है कि कुछ तत्वों के लिए, एक पूर्ण दिन के कुल आउटपुट को देखना, किसी एक क्षण की सांद्रता के स्नैपशॉट की तुलना में एक स्पष्ट संकेत प्रदान करता है।

सबसे अधिक खुलासा करने वाला निष्कर्ष यह था कि शरीर के विभिन्न हिस्से एक-दूसरे से कैसे संवाद करते हैं। जब शोधकर्ताओं ने केवल सभी डेटा बिंदुओं को एक साथ देखा, तो उन्होंने रक्त, लाल रक्त कोशिकाओं और मूत्र में कुछ तत्वों के स्तरों के बीच मजबूत संबंध देखे। उदाहरण के लिए, जिन लोगों में उनके रक्त में आर्सेनिक का स्तर अधिक था, उनमें मूत्र में भी उच्च स्तर होने की प्रवृत्ति थी। पहली नज़र में, यह सुझाव दे सकता है कि यदि एक स्तर बढ़ता है, तो अन्य भी तुरंत बढ़ जाते हैं। लेकिन जब शोधकर्ताओं ने एक ही व्यक्ति में समय के साथ परिवर्तनों को ट्रैक करने के लिए अधिक सावधानीपूर्ण पद्धति का उपयोग किया, तो इनमें से अधिकांश संबंध गायब हो गए। इसका मतलब है कि जो संबंध उन्होंने देखे वे मुख्य रूप से इसलिए थे क्योंकि कुछ लोगों का स्तर स्वाभाविक रूप से दूसरों की तुलना में अधिक होता है, न कि इसलिए कि शरीर के विभिन्न हिस्सों में स्तर अल्पकाल में एक साथ ऊपर-नीचे होते हैं।

यह एक प्रमुख अपवाद था: आर्सेनिक। अन्य तत्वों के विपरीत, आर्सेनिक ने शरीर के भीतर एक समन्वित नृत्य (coordinated dance) दिखाया। जब किसी व्यक्ति के रक्त में आर्सेनिक का स्तर बढ़ा, तो यह उसी समय उनकी लाल रक्त कोशिकाओं और मूत्र में भी बढ़ गया। यह इंगित करता है कि आर्सेनिक के लिए, शरीर इस तत्व को एक समकालिक (synchronized) तरीके से संसाधित और स्थानांतरित करता है, जो सभी विभिन्न भागों में हालिया जोखिम को दर्शाता है। हालाँकि, लगभग हर अन्य तत्व के लिए, रक्त, कोशिकाओं और मूत्र के स्तर एक साथ नहीं चले। एक में बदलाव का मतलब यह नहीं था कि वह एक महीने के भीतर अन्य में बदलाव की भविष्यवाणी कर सके।

अध्ययन ने लिवर एंजाइम और कोलेस्ट्रॉल जैसे नियमित स्वास्थ्य मार्करों की भी जांच की और पाया कि इनमें से अधिकांश काफी स्थिर थे, ठीक रक्त के स्थिर तत्वों की तरह। यह निरंतरता डॉक्टरों को विश्वास दिलाती है कि किसी व्यक्ति के स्वास्थ्य का निर्णय करने के लिए आमतौर पर इन सामान्य मार्करों का एक एकल परीक्षण पर्याप्त होता है। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि आहार ने इन स्तरों को कैसे प्रभावित किया। उन्होंने पाया कि जिन प्रतिभागियों ने अल्कोहल का सेवन किया था, उनमें अल्कोहल के उच्च सेवन का संबंध रक्त में कई तत्वों, जिनमें सोडियम, मैग्नीशियम और जिंक शामिल थे, के उच्च स्तर से था। हालाँकि, क्योंकि आहार की जाँच केवल एक बार की गई थी, यह लिंक एक सुझाव है न कि एक सिद्ध नियम।

अंततः, यह शोध भविष्य के लिए एक महत्वपूर्ण मानचित्र प्रदान करता है। यह हमें बताता है कि जब हम शरीर में तत्वों को मापते हैं, तो हमें सावधान रहना चाहिए कि कौन से तत्व स्वाभाविक रूप से स्थिर हैं और कौन से अस्थिर हैं। स्थिर तत्वों के लिए, एक एकल परीक्षण अक्सर पर्याप्त होता है। अस्थिर तत्वों के लिए, या उनके लिए जो आहार और जलयोजन (hydration) के साथ बदलते हैं, हमें अधिक सतर्क रहने की आवश्यकता है, शायद वास्तविक तस्वीर प्राप्त करने के लिए कई परीक्षण लेने की आवश्यकता है। यह ज्ञान न केवल पृथ्वी पर पोषण या प्रदूषण को समझने के लिए है; इसे अंतरिक्ष के लिए भी तैयार किया जा रहा है। जैसे-जैसे मनुष्य चंद्रमा पर रहने या मंगल की यात्रा करने की योजना बना रहे हैं, वैज्ञानिकों को यह जानने की आवश्यकता होगी कि एक व्यक्ति के शरीर के रसायन विज्ञान में स्वाभाविक रूप से कितना परिवर्तन होता है ताकि वे यह बता सकें कि अंतरिक्ष का वातावरण एक वास्तविक परिवर्तन का कारण बन रहा है या यह केवल शरीर द्वारा वही करने का एक तरीका है जो वह हमेशा करता है। मानव शरीर की सामान्य लय को परिभाषित करके, यह अध्ययन सुनिश्चित करने में मदद करता है कि जब हम सितारों की ओर देखते हैं, तो हम अपने स्वयं के जीव विज्ञान से मिलने वाले संकेतों को सटीक रूप से पढ़ सकें।