Peripheral and central galactose/β-galactoside-related alterations in ischemic stroke: Clinical associations of circulating LPH and experimental evidence for Glb1 and galectin-3

स्ट्रोक एक अचानक, विनाशकारी घटना है जहाँ मस्तिष्क के एक हिस्से में रक्त का प्रवाह रुक जाता है, जिससे मस्तिष्क की कोशिकाओं को ऑक्सीजन की कमी हो जाती है और वे मरने लगती हैं। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात पर गहराई से ध्यान केंद्रित कर रहे हैं कि मस्तिष्क मुख्य रूप से ग्लूकोज जैसे शर्करा (शुगर) को ईंधन के रूप में कैसे संभालता है। जब वह ईंधन आपूर्ति बाधित हो जाती है, तो मस्तिष्क की ऊर्जा प्रणालियाँ ढह जाती हैं, जिससे चोट पहुँचती है। हालाँकि, मस्तिष्क एक जटिल रासायनिक कारखाना है, और हालिया शोध बताते हैं कि जब मुख्य ईंधन लाइन कट जाती है, तो अन्य, कम स्पष्ट रासायनिक मार्ग भी अनियंत्रित हो जाते हैं। ऐसा ही एक मार्ग गैलेक्टोज से संबंधित है, जो दूध और अन्य खाद्य पदार्थों में पाई जाने वाली एक प्रकार की शर्करा है, और उन विशिष्ट एंजाइमों से भी जुड़ा है जो इसे तोड़ते हैं। जबकि हम जानते हैं कि ये शर्करा पाचन और कोशिकीय संरचना के लिए महत्वपूर्ण हैं, स्ट्रोक के दौरान उनकी भूमिका एक रहस्य बनी हुई है। स्ट्रोक के दौरान इन विशिष्ट रासायनिक प्रक्रियाओं में कैसे बदलाव आता है, इसे समझने से इस घटना का तेजी से निदान करने या मस्तिष्क को स्थायी क्षति से बचाने के नए तरीके मिल सकते हैं।

गिज़ू मेडिकल यूनिवर्सिटी के एफिलिएटेड अस्पताल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन छिपे हुए रासायनिक परिवर्तनों का मानचित्र तैयार करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने इस समस्या को दो दृष्टिकोणों से देखा: शरीर में संचारित होने वाले रक्त में क्या होता है, और मस्तिष्क के ऊतकों (टिश्यू) के भीतर क्या होता है। उनका लक्ष्य रक्त में एक ऐसा संकेत खोजना था जो स्ट्रोक के लिए चेतावनी के संकेत के रूप में कार्य कर सके, और मस्तिष्क के भीतर उन विशिष्ट प्रोटीनों की पहचान करना था जो चोट को और बदतर बना रहे हैं। इन दोनों दृष्टिकोणों को जोड़कर, वे स्ट्रोक के बाद होने वाली जैविक उथल-पुथल की एक स्पष्ट तस्वीर सामने लाना चाहते थे।

शोधकर्ताओं ने पहले उन रोगियों के रक्त के नमूने लिए जिन्हें अभी-अभी तीव्र इस्केमिक स्ट्रोक (acute ischemic stroke) आया था और उनकी तुलना स्वस्थ लोगों के नमूनों से की। उन्नत रासायनिक विश्लेषण का उपयोग करते हुए, उन्होंने रक्त में हजारों अलग-अलग अणुओं को स्कैन किया ताकि यह देखा जा सके कि कौन से अणु अलग तरह से व्यवहार कर रहे हैं। उन्होंने पाया कि लैक्टेज-फ्लोरिज़िन हाइड्रोलेज (LPH) नामक एक विशिष्ट प्रोटीन का स्तर स्ट्रोक के रोगियों में काफी अधिक था। LPH एक ऐसा एंजाइम है जो आमतौर पर छोटी आंत में पाया जाता है, जहाँ यह लैक्टोज (दूध की शर्करा) को सरल शर्करा में तोड़ने में मदद करता है जिसे शरीर उपयोग कर सकता है। स्ट्रोक के रोगियों के रक्त में इस आंत संबंधी एंजाइम की इतनी उच्च मात्रा में मौजूदगी अप्रत्याशित थी। जब टीम ने लगभग 2,000 लोगों के एक बड़े समूह में इस निष्कर्ष का परीक्षण किया, तो उन्होंने पुष्टि की कि रक्त में LPH का उच्च स्तर स्ट्रोक के इतिहास से मजबूती से जुड़ा हुआ है, यहाँ तक कि उच्च रक्तचाप और मधुमेह जैसे सामान्य जोखिम कारकों को ध्यान में रखने के बाद भी। यह सुझाव देता है कि LPH रक्त में एक नए प्रकार के जैविक मार्कर (biological marker) के रूप la कार्य कर सकता है, जो एक मापने योग्य संकेत है जो डॉक्टरों को स्ट्रोक के रोगियों की पहचान करने में मदद करता है।

जबकि रक्त ने कहानी का एक हिस्सा बताया, मस्तिष्क ने दूसरा हिस्सा बताया। शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क की कोशिकाओं के भीतर पाए जाने वाले दो विशिष्ट प्रोटीनों पर ध्यान केंद्रित किया: एक जिसे Glb1 कहा जाता है, जो कोशिका के पुनर्चक्रण केंद्रों (recycling centers) के भीतर जटिल शर्करा संरचनाओं को तोड़ने में मदद करता है, और दूसरा गैलेक्टिन-3 (galectin-3), जो सूजन और ऊतक मरम्मत में शामिल है। स्वस्थ मस्तिष्क में, ये प्रोटीन सामान्य स्तर पर मौजूद होते हैं। हालाँकि, चूहों में, जिन्होंने कृत्रिम रूप से स्ट्रोक का अनुभव किया था, शोधकर्ताओं ने पाया कि Glb1 और गैलेक्टिन-3 दोनों का उत्पादन बहुत बड़ी मात्रा में हो रहा था। यह उछाल हानिकारक ऑक्सीडेटिव तनाव (oxidative stress) में वृद्धि के साथ हुआ, जो एक ऐसी स्थिति है जहाँ हानिकारक अणु जमा होकर कोशिका संरचनाओं को नष्ट कर देते हैं। टीम को संदेह था कि ये दो प्रोटीन, मदद करने की कोशिश में, वास्तव में क्षति में योगदान दे रहे हैं।

इस विचार का परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने प्रयोगों की एक श्रृंखला डिजाइन की जहाँ उन्होंने इन प्रोटीनों की गतिविधि को रोक दिया। चूहों में, उन्होंने गैलेक्टिन-3 को काम करने से रोकने के लिए एक दवा का उपयोग किया और Glab1 की मात्रा को कम करने के लिए एक जेनेटिक तकनीक का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि अकेले किसी भी प्रोटीन को रोकने से मस्तिष्क की रक्षा करने में मदद मिली। जिन चूहों को उपचार मिला, उनमें मृत मस्तिष्क ऊतकों के क्षेत्र छोटे थे, कोशिका मृत्यु के कम लक्षण दिखे और वे स्ट्रोक के शारीरिक नुकसान से बेहतर तरीके से उबर गए। सुरक्षा और भी अधिक महत्वपूर्ण थी जब शोधकर्ताओं ने दोनों प्रोटीनों को एक साथ ब्लॉक कर दिया। संयुक्त उपचार के परिणामस्वरूप मस्तिष्क क्षति का सबसे छोटा क्षेत्र और सर्वोत्तम न्यूरोलॉजिकल रिकवरी देखी गई, जिससे पता चलता है कि ये दो प्रोटीन मिलकर चोट को बदतर बनाते हैं, और दोनों को रोकना सुरक्षा के लिए सबसे अच्छा अवसर प्रदान करता है।

अध्ययन ने एक डिश में व्यक्तिगत मस्तिष्क कोशिकाओं का भी अध्ययन किया जिन्हें ऑक्सीजन और शर्करा से वंचित कर दिया गया था, जो स्ट्रोक की स्थितियों की नकल थी। चूहों की तरह ही, इन कोशिकाओं ने तनाव के दौरान अधिक Glb1 और गैलेक्टिन-3 का उत्पादन किया। जब शोधकर्ताओं ने इन प्रोटीनों को रोका, तो कोशिकाएं बेहतर जीवित रहीं, हानिकारक ऑक्सीडेटिव तनाव का उत्पादन कम हुआ, और उनके मरने की संभावना कम हो गई। इसने पुष्टि की कि जानवरों में देखा गया सुरक्षात्मक प्रभाव सीधे मस्तिष्क की कोशिकाओं के भीतर हो रहा था। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि हालांकि दो प्रोटीन मस्तिष्क के रासायनिक नेटवर्क में जुड़े हुए हैं, लेकिन एक को रोकने से दूसरे के उत्पादन को स्वतः नहीं रोका जा सका। इसका अर्थ है कि वे संभवतः अलग-अलग तंत्रों के माध्यम से कार्य करते हैं जो एक ही हानिकारक परिणाम पर मिलते हैं, न कि एक दूसरे को सक्रिय करता है।

ये निष्कर्ष स्ट्रोक के प्रति शरीर की प्रतिक्रिया पर एक दोहरा दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। बाहर की ओर, रक्त LPH के बढ़े हुए स्तर के रूप में एक संकेत ले जाता है, जो डॉक्टरों को इस घटना की अधिक सटीक पहचान करने में मदद कर सकता है। अंदर की ओर, मस्तिष्क कोशिकाएं Glb1 और गैलेक्टिन-3 के अत्यधिक उत्पादन से अभिभूत हो जाती हैं, जो आगे की क्षति को बढ़ावा देती हैं। हालांकि यह अध्ययन यह साबित नहीं करता है कि LPH स्ट्रोक का कारण बनता है या इन प्रोटीनों को रोकना मनुष्यों में इसे ठीक कर देगा, लेकिन यह पुख्ता सबूत प्रदान करता है कि ये विशिष्ट जैविक परिवर्तन समस्या के केंद्र में हैं। यह कार्य सुझाव देता है कि भविष्य के उपचार अधिक मस्तिष्क ऊतक बचाने के लिए इन विशिष्ट प्रोटीन प्रतिक्रियाओं को शांत करने पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं, जबकि नए रक्त परीक्षण LPH स्तरों का उपयोग करके रोगियों का तेजी से निदान करने में मदद कर सकते हैं। यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि स्ट्रोक के पूर्ण रासायनिक परिदृश्य को समझना, पेट से लेकर मस्तिष्क तक, इस जीवन बदलने वाली स्थिति के लिए बेहतर उपचार विकसित करने हेतु आवश्यक है।