Exploring the mechanisms behind the impairment of bone marrow neutrophil and eosinophil adhesion and chemotaxis by Staphylococcal Enterotoxin B

जब शरीर किसी संक्रमण का सामना करता है, तो वह अपनी प्रतिरक्षा प्रणाली, विशेष रूप से ग्रैनुलोसाइट्स (granulocytes) नामक श्वेत रक्त कोशिकाओं के एक समूह पर निर्भर करता है। ये कोशिकाएं, जिनमें न्यूट्रोफिल (neutrophils) और इओसिनोफिल (eosinophils) शामिल हैं, रक्षा की पहली पंक्ति के रूप में कार्य करती हैं, जो बोन मैरो (bone marrow) के अपने भंडारण केंद्रों से रक्तप्रवाह में और फिर हमलावरों का शिकार करने के लिए संक्रमित ऊतकों में तेजी से दौड़ती हैं। इस यात्रा को सफल बनाने के लिए, इन कोशिकाओं को रक्त वाहिकाओं की दीवारों से चिपकने में सक्षम होना चाहिए और उन रासायनिक संकेतों की ओर बढ़ना चाहिए जो उन्हें समस्या के स्थान तक ले जाते हैं। हालाँकि, कुछ बैक्टीरिया, जैसे कि स्टैफिलोकोकस ऑरियस (Staphylococcus aureus), इस प्रक्रिया में बाधा डालने के तरीके विकसित कर चुके हैं। यह जीवाणु एंटरोटॉक्सिन (enterotoxins) नामक शक्तिशाली विषाक्त पदार्थ पैदा करता है जो गंभीर सूजन और सदमे (shock) को ट्रिगर कर सकते हैं। जबकि वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि ये टॉक्सिन प्रतिरक्षा प्रणाली में उथल-पुथल मचाते हैं, लेकिन वह विशिष्ट तंत्र जिसके द्वारा वे उन्हीं कोशिकाओं को पंगु बना देते हैं जिन्हें संक्रमण से लड़ने के लिए बनाया गया है, स्पष्ट नहीं था। यह समझना महत्वपूर्ण है कि ये टॉक्सिन प्रतिरक्षा सेना को कैसे अक्षम करते हैं, क्योंकि यदि शरीर अपने रक्षकों को जुटाने में असमर्थ रहता है, तो एक उपचार योग्य संक्रमण भी जीवन के लिए खतरा बन सकता है।

हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने का प्रयास किया कि स्टैफिलोकोकल एंटरोटॉक्सिन बी (SEB), जो S. aureus द्वारा उत्पादित सबसे शक्तिशाली विषाक्त पदार्थों में से एक है, न्यूट्रोफिल और इओसिनोफिल की गति और व्यवहार को कैसे प्रभावित करता है। चूहों से लिए गए बोन मैरो कोशिकाओं के साथ काम करते हुए, टीम ने देखा कि जब इन कोशिकाओं को टॉक्सिन के संपर्क में लाया गया तो क्या हुआ। सामान्य परिस्थितियों में, जब ये कोशिकाएं हिलने-डुलने के लिए एक रासायनिक संकेत प्राप्त करती हैं, तो वे सक्रिय हो जाती हैं, अपने आंतरिक रसायन विज्ञान को बदल लेती हैं, और सतहों से मजबूती से चिपक जाती हैं या संकेत के स्रोत की ओर बढ़ने लगती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब कोशिकाओं को SEB से उपचारित किया गया, तो यह पूरी प्रक्रिया टूट गई। टॉक्सिन ने दोनों न्यूट्रोफिल और इओसिनोफिल की उन प्रोटीनों से चिपकने की क्षमता को काफी कम कर दिया जो रक्त वाहिकाओं को रेखांकित करती हैं, और उन रासायनिक आकर्षणों की ओर बढ़ने की क्षमता को भी कम कर दिया जो आमतौर पर उन्हें निर्देशित करते हैं। यह अक्षमता तब भी बनी रही जब कोशिकाएं अभी भी मौजूद और जीवित थीं; वे बस प्रभावी रक्षक के रूप में कार्य करने की अपनी क्षमता खो चुकी थीं।

यह समझने के लिए कि यह क्यों हो रहा था, वैज्ञानिकों ने टॉक्सिन के कारण होने वाले कोशिकीय परिवर्तनों की गहराई से जांच की। उन्होंने पाया कि जब कोशिकाओं को हिलने-डुलने के लिए उत्तेजित किया गया, तो SEB से उपचारित कोशिकाओं में स्वस्थ कोशिकाओं की तुलना में आंतरिक कैल्शियम के स्तर में वृद्धि कम हुई। कैल्शियम एक महत्वपूर्ण आंतरिक संकेत के रूप में कार्य करता है जो कोशिका को हिलने या चिपकने का निर्देश देता है, और इस आवश्यक उछाल के बिना, कोशिका सुस्त रहती है। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि टॉक्सिन ने इंटरफेरॉन-गामा (interferon-gamma) नामक एक विशिष्ट प्रतिरक्षा संदेशवाहक में उल्लेखनीय वृद्धि की। यह अणु, जो कोशिकाओं के व्यवहार को प्रभावित करने के लिए जाना जाता है, और टीम को संदेह था कि यही अपराधी हो सकता है। इसका परीक्षण करने के लिए, उन्होंने कोशिकाओं पर MHC क्लास II प्रोटीन को अवरुद्ध किया, और टॉक्सिन के हानिकारक प्रभाव उलट गए। कोशिकाओं ने चिपकने और हिलने की अपनी क्षमता पुनः प्राप्त कर ली, जिससे पता चलता है कि टॉक्सिन एक श्रृंखला अभिक्रिया को सक्रिय करके काम करता है: यह इंटरफेरॉन-गामा के रिलीज को प्रेरित करता है, जो फिर MHC क्लास II को सक्रिय करता है, और अंततः कोशिका की गतिशीलता को बंद कर देता है।

अध्ययन ने कई अन्य संभावनाओं को भी खारिज कर दिया जो कोशिकाओं की विफलता की व्याख्या कर सकती थीं। शोधकर्ताओं ने यह जांचा कि क्या टॉक्सिन ने उन उपकरणों को नष्ट कर दिया है जिनका उपयोग कोशिकाएं हिलने के लिए करती हैं, जैसे कि उनकी सतह पर मौजूद विशिष्ट प्रोटीन जो हुक (grappling hooks) की तरह कार्य करते हैं। उन्होंने पाया कि ये प्रोटीन अपरिवर्तित रहे, जिसका अर्थ है कि कोशिकाओं के पास वह उपकरण मौजूद था जिसकी उन्हें आवश्यकता थी, लेकिन वे उसका उपयोग करने में असमतर थीं। इसके अलावा, टॉक्सिन ने बिना किसी संकेत के स्वयं चलने की कोशिकाओं की क्षमता को प्रभावित नहीं किया; इसने विशेष रूप से संक्रमण स्थल की ओर निर्देशित करने वाले रासायनिक संकेतों के प्रति उनकी प्रतिक्रिया में हस्तक्षेप किया। टीम ने कोशिकाओं के आसपास के वातावरण में अन्य रासायनिक संकेतों के स्तर को भी मापा। उन्होंने पाया कि टॉक्सिन ने SDF1-α के स्तर को बढ़ाया, जो एक ऐसा पदार्थ है जो कोशिकाओं को बोन मैरो में लॉक रखने की प्रवृत्ति रखता है, जबकि G-CSF के स्तर को कम कर दिया, जो एक ऐसा संकेत है जो आमतौर पर उन्हें बाहर निकलने और रक्तप्रवाह में प्रवेश करने के लिए प्रोत्साहित करता है। यह सुझाव देता है कि SEB न केवल कोशिकाओं को पंगु बनाता है, बल्कि उन्हें लड़ाई तक पहुँचने से रोकने के लिए वातावरण को भी बदल देता है।

अंततः, यह शोध प्रकट करता है कि स्टैफिलोकोकल एंटरोटॉक्सिन बी प्रतिरक्षा प्रणाली के पैदल सैनिकों को मारकर नहीं, बल्कि उनके आंतरिक संचार तंत्र को हाईजैक करके अक्षम करता है। इंटरफेरॉन-गामा को ट्रिगर करके और MHC क्लास II को सक्रिय करके, टॉक्सिन उत्तेजना पर गति और आसंजन (adhesion) के लिए आवश्यक आंतरिक कैल्शियम के स्तर में वृद्धि को रोकता है। यह दोहरी कार्रवाई कोशिकाओं को बोन मैरो में उनके भंडारण छोड़ने से रोकती है और रक्त वाहिकाओं की दीवारों से चिपकने से रोकती है ताकि वे संक्रमित ऊतकों में प्रवेश कर सकें। ये निष्कर्ष एक स्पष्ट स्पष्टीकरण प्रदान करते हैं कि क्यों स्टैफ संक्रमण वाले रोगी अक्सर बैक्टीरिया को साफ करने में संघर्ष करते हैं: उनकी प्रतिरक्षा कोशिकाएं प्रभावी रूप से उन विषाक्त पदार्थों द्वारा फंसी हुई और शांत कर दी जाती हैं जिन्हें बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित किया जाता है। हालांकि यह अध्ययन चूहों की कोशिकाओं का उपयोग करके किया गया था, वर्णित तंत्र यह समझने के लिए एक ठोस ढांचा प्रदान करते हैं कि ये टॉक्सिन मानव प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को कैसे बाधित कर सकते हैं, जो संक्रमण के दौरान शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणाली को बहाल करने के लिए लक्षित किए जाने वाले एक विशिष्ट मार्ग को उजागर करता है।