Diesel exhaust particles sensitise airway TRPV1 and shift cardiac autonomic balance in healthy humans: a randomised, double-blind, crossover controlled exposure study of genotype-dependent susceptibility
यह यादृच्छिक, डबल-ब्लाइंड क्रॉसओवर अध्ययन प्रदर्शित करता है कि डीजल उत्सर्जन कणों का एक एकल अंतःश्वसन स्वस्थ मनुष्यों में श्वसन मार्ग के TRPV1 चैनलों को संवेदनशील बनाता है, हृदय स्वायत्त संतुलन को सहानुभूति प्रधानता की ओर स्थानांतरित करता है, और एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा को कम करता है, जिसमें वेगल विस्थापन का परिमाण कैप्सैसिन-उत्तरदायी TRPV1 एलील्स के एक व्यक्ति के आनुवंशिक भार द्वारा महत्वपूर्ण रूप से नियंत्रित होता है।
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हर दिन, जिस हवा में हम सांस लेते हैं, उसमें कालिख और धूल के सूक्ष्म कण होते हैं, जो अक्सर डीजल इंजनों के धुएं से निकलते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि जब हवा में इन कणों की मात्रा बढ़ जाती है, तो कुछ ही घंटों के भीतर अधिक लोग दिल के दौरे और सांस संबंधी समस्याओं से जूझते हैं। यह गति एक पहेली है। यह शरीर की सूजन (इन्फ्लेमेशन) की धीमी और भारी प्रक्रिया के माध्यम से प्रतिक्रिया करने के लिए बहुत तेज़ है, जिसे विकसित होने में आमतौर पर कई दिन लगते हैं। इसके बजाय, यह तीव्र प्रतिक्रिया एक अलग प्रकार के अलार्म सिस्टम का सुझाव देती है: एक सीधा, रिफ्लेक्स जैसा संकेत जो फेफड़ों से हृदय तक जाता है, और सामान्य रासायनिक संदेशवाहकों को दरकिनार कर देता है। इस अलार्म की कुंजी श्वसन मार्ग में मौजूद एक विशिष्ट प्रकार का तंत्रिका तंतु (नर्व फाइबर) है जो एक संवेदनशील 'ट्रिपवायर' की तरह काम करता है। जब ये तंत्रिकाएं सक्रिय होती हैं, तो वे व्यक्ति को खांसी ला सकती हैं और हृदय को उसकी लय बदलने का संकेत भी भेज सकती हैं।
शोधकर्ताओं को लंबे समय से संदेह था कि डीजल उत्सर्जन के कण सीधे इस ट्रिपवायर को सक्रिय कर सकते हैं, लेकिन जीवित मनुष्यों में इसे सिद्ध करना कठिन था। उन्हें यह देखने की आवश्यकता थी कि क्या इन कणों को सांस के जरिए अंदर लेने से वास्तव में श्वसन मार्ग की तंत्रिकाएं अधिक संवेदनशील हो सकती हैं और क्या यह हृदय के संतुलन को एक ही सत्र के भीतर "लड़ो या भागो" (फाइट और फ्लाइट) की स्थिति की ओर धकेल सकता है। वे यह भी जानना चाहते थे कि क्यों कुछ लोग प्रदूषण के प्रति बहुत तीव्र प्रतिक्रिया देते हैं जबकि अन्य नहीं। इसका उत्तर हमारे जीन में छिपा हो सकता है, विशेष रूप से डीएनए के उन सूक्ष्म विविधताओं में जो इन तंत्रिका सेंसरों का निर्माण करती हैं। यदि कुछ लोगों में ये सेंसर थोड़े अलग तरीके से बने हैं, तो वे समान मात्रा में प्रदूषण से अधिक आसानी से उत्तेजित हो सकते हैं।
इसका उत्तर खोजने के लिए, इटली के यूनिवर्सिटी अस्पताल ऑफ पादुआ के वैज्ञानिकों की एक टीम ने तेईस स्वस्थ, धूम्रपान न करने वाले वयस्कों के साथ एक सावधानीपूर्वक प्रयोग डिजाइन किया। अध्ययन को इस तरह व्यवस्थित किया गया था कि प्रत्येक व्यक्ति स्वयं के लिए एक नियंत्रण (कंट्रोल) के रूप में कार्य करे, जिससे विभिन्न लोगों की तुलना करने का अनुमान दूर हो जाए। प्रत्येक स्वयंसेवक तीन बार लैब आया। पहली यात्रा में, उन्होंने एक आधार रेखा (बेसलाइन) स्थापित की। अगली दो यात्राओं में, जो कम से कम एक सप्ताह के अंतराल पर थीं, उन्होंने एक धुंध (मिस्ट) को अंदर लिया। एक यादृच्छिक क्रम में, उन्होंने या तो एक हानिरहित खारे पानी की धुंध या डीजल उत्सर्जन कणों की एक सटीक मात्रा वाली धुंध को सांस के जरिए लिया। डीजल की जितनी मात्रा उन्होंने ली गई थी, उसकी गणना एक व्यस्त दो घंटे की शिफ्ट के दौरान एक श्रमिक द्वारा ली जाने वाली मात्रा के बराबर की गई थी, लेकिन यह अभी भी पूरे दिन के काम की कानूनी सीमा से नीचे थी। न तो स्वयंसेवकों को और न ही वैज्ञानिकों को पता था कि किसी दिए गए समय में कौन सी धुंध ली जा रही थी, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि परिणाम अपेक्षाओं से प्रभावित न हों।
धुंध लेने के बाद, शोधकर्ताओं ने तुरंत स्वयंसेवकों के श्वसन मार्ग और हृदय का परीक्षण किया। श्वसन मार्ग की जांच करने के लिए, उन्होंने कैप्सैसिन (capsaicin) का उपयोग करते हुए एक मानक परीक्षण किया, जो मिर्च को तीखा बनाने वाला रसायन है। उन्होंने स्वयंसेवकों से तब तक कैप्सैसिन की बढ़ती मात्रा को सांस के जरिए लेने को कहा जब तक कि उन्हें दो बार खांसी न आ गई। कैप्सैसिन की जितनी कम मात्रा उन्हें खांसी पैदा करने के लिए आवश्यक थी, श्वसन मार्ग की तंत्रिकाएं उतनी ही अधिक संवेदनशील थीं। हृदय की जांच के लिए, उन्होंने स्वयंसेवकों के दिल की धड़कनों को रिकॉर्ड किया जब वे स्थिर लेटे हुए थे, ताकि उन सूक्ष्म बदलावों को देखा जा सके जो यह दर्शाते हैं कि शरीर विश्राम की ओर झुक रहा है या तनाव की ओर। उन्होंने रक्त के नमूने भी लिए ताकि यह देखा जा सके कि क्या शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणाली रासायनिक तनाव के विरुद्ध समाप्त हो रही है।
परिणाम स्पष्ट और तत्काल थे। जब स्वयंसेवकों ने डीजल कणों को सांस के जरिए लिया, तो उनके श्वसन मार्ग काफी अधिक संवेदनशील हो गए। कैप्सैसिन की जितनी मात्रा ने उन्हें खांसी पैदा करने के लिए प्रेरित किया, वह हानिरहित खारे पानी की तुलना में लगभग आधी रह गई। इसने सिद्ध कर दिया कि डीजल कणों ने सीधे फेफड़ों की तंत्रिका तंतुओं को संवेदनशील बना दिया था, जिससे वे अधिक आसानी से सक्रिय हो गए। इसी समय, स्वयंसेवकों के हृदय ने एक स्पष्ट बदलाव दिखाया। डेटा से पता चला कि हृदय की लय उच्च सतर्कता की स्थिति की ओर बढ़ गई, जिसमें शरीर की तनाव प्रतिक्रिया ने इसकी विश्राम प्रतिक्रिया पर बढ़त बना ली। दिलचस्प बात यह थी कि स्वयंसेवकों की वास्तविक हृदय गति में कोई परिवर्तन नहीं हुआ; यह बदलाव अंतर्निहित नियंत्रण प्रणाली में था, जो हृदय के प्रबंधन के तरीके का एक सूक्ष्म लेकिन शक्तिशाली पुनर्गठन था।
रक्त परीक्षणों ने कहानी का तीसरा हिस्सा बताया। डीजल लेने के बाद, स्वयंसेवकों के रक्त में उनकी प्राकृतिक एंटीऑक्सीडेंट क्षमता में भारी गिरावट आई। ये वे रसायन हैं जिनका उपयोग शरीर हानिकारक पदार्थों को बेअसर करने के लिए करता है। तथ्य यह है कि इन रक्षा प्रणालियों का उपभोग किया गया, जबकि हानिकारक उपोत्पादों का स्तर स्थिर रहा, यह दर्शाता है कि शरीर ने कणों को सांस के जरिए अंदर लेते ही सक्रिय रूप से उनसे मुकाबला किया। यह एक तीव्र, स्थानीयकृत युद्ध था जो मिनटों के भीतर हुआ, दिनों के भीतर नहीं।
शायद सबसे खुलासा करने वाला निष्कर्ष इस बात से संबंधित था कि प्रतिक्रियाएं व्यक्ति दर व्यक्ति क्यों भिन्न होती हैं। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक स्वयंसेवक के डीएनए की जांच की, विशेष रूप से उन जीनों पर ध्यान केंद्रित किया जो श्वसन मार्ग के तंत्रिका सेंसरों का निर्माण करते हैं। उन्होंने पाया कि जिन लोगों में इन सेंसरों में विशिष्ट आनुवंशिक विविधताओं की संख्या अधिक थी, उनमें हृदय की लय में सबसे मजबूत प्रतिक्रिया देखी गई। एक व्यक्ति में इन विविधताओं की संख्या जितनी अधिक थी, डीजल लेने के बाद उनके हृदय का संतुलन तनाव की ओर उतना ही अधिक झुका। यह आनुवंशिक संबंध हृदय के लिए डीजल के संपर्क के प्रति विशिष्ट था; हालांकि, वही आनुवंशिक विविधताएं श्वसन मार्ग की संवेदनशीलता के संबंध में सांख्यिकीय रूप से विश्वसनीय संबंध नहीं दिखा सकीं, क्योंकि यह जुड़ाव कठोर सांख्यिकीय जांच के बाद टिक नहीं पाया। यह सुझाव देता है कि कुछ लोगों के लिए, उनकी आनुवंशिक संरचना उनके हृदय के तंत्रिका नियंत्रण को प्रदूषण के सीधे स्पर्श के प्रति विशिष्ट रूप से संवेदनशील बनाती है, जिससे एक सामान्य जोखिम एक महत्वपूर्ण शारीरिक घटना में बदल जाता है, जबकि श्वसन संवेदनशीलता की प्रतिक्रिया इन विशिष्ट आनुवंशिक कारकों पर कम निर्भर दिखाई देती है।
यह अध्ययन मानवों में प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करता है कि डीजल उत्सर्जन के कण एक तीव्र, तंत्रिका-आधारित अलार्म सिस्टम को सक्रिय कर सकते हैं जो श्वसन और हृदय दोनों कार्यों को प्रभावित करता है। यह दिखाता है कि प्रदूषण के चरम केवल दीर्घकालिक क्षति के बारे में नहीं हैं, बल्कि तत्काल, रिफ्लेक्स जैसी प्रतिक्रियाओं के बारे में भी हैं जो मिनटों के भीतर होती हैं। इसके अलावा, यह एक आनुवंशिक कारक की पहचान करता है जो यह निर्धारित करता है कि हृदय की लय परिवर्तन के संबंध में कौन अधिक जोखिम में है। हालांकि इस अध्ययन में स्वस्थ युवा वयस्कों के एक छोटे समूह को शामिल किया गया था, लेकिन निष्कर्ष बताते हैं कि यातायात प्रदूषण के प्रति शरीर की प्रतिक्रिया पर्यावरण और हमारे व्यक्तिगत जीव विज्ञान के बीच एक जटिल परस्पर क्रिया है, जिसमें हमारे जीन इस बात में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं कि हमारी तंत्रिकाएं और हृदय उस हवा के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करते हैं जिसमें हम सांस लेते हैं।
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