Metformin promotes the expansion of CD8+ central memory T cells by offsetting Pentose phosphate pathway
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि मेटफॉर्मिन FAO–OXPHOS–ROS–PPP चयापचय अक्ष को नियंत्रित करके, विशेष रूप से फैटी एसिड ऑक्सीकरण और माइटोकॉन्ड्रियल कार्य को बढ़ाकर और पेंटोस फॉस्फेट पाथवे को संतुलित करके, मध्यम आयु वर्ग के मनुष्यों में CD8+ सेंट्रल मेमोरी टी कोशिकाओं का विस्तार करता है।
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प्रतिरक्षा प्रणाली टी-कोशिकाओं (T cells) नामक कोशिकाओं की एक विशेष टोली पर निर्भर करती है जो पिछले संक्रमणों को याद रखने और नए खतरों से लड़ने का काम करती है। इनमें से, 'सेंट्रल मेमोरी टी सेल्स' (central memory T cells) के रूप में जानी जाने वाली एक समूह दीर्घकालिक रिजर्व के रूप में कार्य करती है, जो शरीर द्वारा किसी परिचित दुश्मन का सामना करने पर तेजी से बढ़ने में सक्षम होती है। ये कोशिकाएं स्थायी सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं, लेकिन जैसे-जैसे लोग उम्र में बढ़ते हैं, इनकी संख्या और प्रभावशीलता कम होती जाती है, जिससे शरीर अधिक असुरक्षित हो जाता है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि इन कोशिकाओं को जीवित रहने और कार्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और उम्र बढ़ने के साथ ऊर्जा उत्पन्न करने का उनका तरीका बदल जाता है। हालांकि मधुमेह की एक सामान्य दवा 'मेटफॉर्मिन' (metformin) ने पशु अध्ययनों में प्रतिरक्षा प्रणाली में मदद करने की आशा दिखाई है, लेकिन यह स्पष्ट नहीं था कि क्या यह वास्तव में मध्यम आयु वर्ग के मनुष्यों में इन महत्वपूर्ण मेमोरी सेल्स को बहाल करने में मदद कर सकती है, या यह उन कोशिकाओं के ईंधन जलाने के तरीके को कैसे बदल सकती है।
सन यत-सेन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने 45 से 65 वर्ष की आयु के 138 स्वस्थ वयस्कों के रक्त के नमूनों का अध्ययन करके इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने इन नमूनों को लिया और प्रयोगशाला में एक डिश में मेटफॉर्मिन की एक विशिष्ट खुराक के साथ 24 घंटों के लिए उपचारित किया, और परिणामों की तुलना अनुपचारित नमूनों से की। टीम ने पाया कि दवा ने प्रतिरक्षा परिदृश्य (immune landscape) में एक महत्वपूर्ण बदलाव किया। विशेष रूप से, उपचारित नमूनों में सेंट्रल मेमोरी टी सेल्स की संख्या दोगुनी से अधिक बढ़ गई। यह विस्तार संयोगवश नहीं हुआ; ऐसा प्रतीत होता है कि दवा ने इस वृद्धि का समर्थन करने के लिए कोशिकाओं की आंतरिक ऊर्जा प्रणालियों को पुनर्गठित (reprogram) कर दिया।
यह समझने के लिए कि यह कैसे हुआ, वैज्ञानिकों ने ऊर्जा उत्पादन के तरीके को देखने के लिए कोशिकाओं के भीतर झांका। उन्होंने पाया कि मेटफॉर्मिन ने इन मेमोरी सेल्स को उनके प्राथमिक ईंधन स्रोत को बदलने के लिए प्रोत्साहित किया। तेजी से विभाजित होने वाली कोशिकाओं की एक सामान्य रणनीति—चीनी (sugar) को तोड़ने पर अत्यधिक निर्भर रहने के बजाय, उपचारित कोशिकाएं वसा (fat) को अधिक कुशलता से जलाने लगीं। शोधकर्ताओं ने वसा जलाने की प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार मशीनरी में वृद्धि के साथ-साथ माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria), जो कोशिका के भीतर छोटे पावर प्लांट होते हैं, की संख्या में वृद्धि देखी। साथ ही, कोशिकाओं ने ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण (oxidative phosphorylation) नामक एक प्रक्रिया के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता में भी उछाल दिखाया, जो चीनी के टूटने की तुलना में ऊर्जा उत्पादन का एक अधिक कुशल तरीका है।
ईंधन के उपयोग में इस बदलाव ने कोशिका के भीतर एक श्रृंखला प्रतिक्रिया (chain reaction) शुरू कर दी। माइटोकॉन्ड्रिया की बढ़ी हुई गतिविधि ने रिएक्टिव ऑक्सीजन की एक छोटी, नियंत्रित मात्रा उत्पन्न की, जिसने एक हानिकारक विष के बजाय एक संकेत (signal) के रूप में कार्य किया। इसके जवाब में, कोशिकाओं ने पेंटोज फॉस्फेट पाथवे (pentose phosphate pathway) नामक एक विशिष्ट मार्ग को सक्रिय किया। यह मार्ग कोशिका को अपने आंतरिक संतुलन को बनाए रखने और विकास के लिए आवश्यक सामग्री बनाने में मदद करता है। अध्ययन ने दिखाया कि दवा ने उस एंजाइम की गतिविधि को बढ़ाया जो इस मार्ग को चलाता है, जबकि साथ ही उन एंजाइमों की गतिविधि को कम कर दिया जो कोशिका को चीनी के टूटने की ओर धकेलते हैं। अनिवार्य रूप से, दवा ने कोशिका को अपने संसाधनों का उपयोग इस तरह से करने के लिए निर्देशित किया जो अल्पकालिक, तीव्र कार्रवाई के बजाय दीर्घकालिक अस्तित्व और विस्तार के पक्ष में हो।
शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि यह प्रभाव कुछ विशिष्ट प्रकार की कोशिकाओं के लिए ही था। जबकि सेंट्रल मेमोरी टी सेल्स का विस्तार हुआ और उनका मेटाबॉलिज्म बदला, अन्य प्रकार की टी-कोशिकाएं उसी तरह से प्रतिक्रिया नहीं दे पाईं। उदाहरण के लिए, दवा ने इफेक्टर मेमोरी सेल्स (effector memory cells) की संख्या नहीं बढ़ाई, जो तत्काल, अल्पकालिक हमलों के लिए डिज़ाइन की गई हैं। इससे पता चलता है कि मेटफॉर्मिन केवल सभी प्रतिरक्षा कोशिकाओं को अंधाधुंध बढ़ावा नहीं देता है, बल्कि चुनिंदा रूप से उस विशिष्ट उपसमूह का समर्थन करता है जो दीर्घकालिक प्रतिरक्षा के लिए जिम्मेदार है। अध्ययन ने पुष्टि की कि यह मेटाबॉलिक रीप्रोग्रामिंग मध्यम आयु वर्ग के दाताओं की मानव कोशिकाओं में हुई, जो यह दर्शाता है कि उम्र बढ़ने के साथ भी प्रतिरक्षा प्रणाली ऊर्जा उपयोग को अनुकूलित करने की क्षमता बनाए रखती है।
इन परिवर्तनों का मानचित्रण करके, यह अध्ययन दवा, वसा जलाने के तरीके और दीर्घकालिक प्रतिरक्षा कोशिकाओं की वृद्धि के बीच एक स्पष्ट संबंध प्रकट करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि मेटफॉर्मिन इन कोशिकाओं को उनके ऊर्जा संतुलन और रेडॉक्स स्थिरता को बनाए रखने में मदद करता है, जिससे वे बनी रहने और बढ़ने में सक्षम होती हैं। हालांकि यह शोध प्रयोगशाला सेटिंग में किया गया था और अभी तक यह सिद्ध नहीं करता है कि दवा लेने से लोगों में बीमारी को रोका जा सकता है, लेकिन यह प्रभाव के पीछे के जैविक तंत्र की एक विस्तृत झलक प्रदान करता है। यह कार्य इस बात पर प्रकाश डालता है कि मध्यम आयु वर्ग के वयस्कों की प्रतिरक्षा प्रणाली मेटाबॉलिक संकेतों के प्रति लचीली और प्रतिक्रियाशील बनी रहती है, जो उम्र बढ़ने के साथ प्रतिरक्षा स्वास्थ्य का समर्थन करने के लिए एक संभावित मार्ग प्रदान करती है।
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