Astragaloside IV and ginsenoside Rb1 combination improves diabetic foot ulcer healing by downregulating the IRF1-ZBP1 axis in keratinocytes

लाखों लोग जो मधुमेह (डायबिटीज) के साथ जी रहे हैं, उनके लिए पैर पर लगा एक छोटा सा कट एक ऐसा घाव बन सकता है जो जीवन बदल देने वाला हो सकता है और जो भरने से इनकार कर देता है। यह स्थिति, जिसे डायबिटिक फुट अल्सर कहा जाता है, केवल एक सतही चोट नहीं है; यह एक गहरा जैविक गतिरोध है। एक स्वस्थ शरीर में, उपचार की प्रक्रिया एक समन्वित अनुक्रम है जहाँ प्रतिरक्षा कोशिकाएं मलबे को साफ करने और संक्रमण से लड़ने के लिए साइट पर दौड़ पड़ती हैं, और फिर नई त्वचा को बढ़ने देने के लिए पीछे हट जाती हैं। मधुमेह में, उच्च रक्त शर्करा इस प्रक्रिया को अराजकता में डाल देती है। प्रतिरक्षा कोशिकाएं, विशेष रूप से न्यूट्रोफिल, अत्यधिक सक्रिय और भ्रमित हो जाती हैं। मदद करने के बजाय, वे विषाक्त सूजन संबंधी संकेतों का एक बादल छोड़ती हैं और खुद को इस तरह नष्ट कर लेती हैं जिससे उसी ऊतक को नुकसान पहुँचता है जिसे उन्हें ठीक करना था। यह सूजन और कोशिका मृत्यु का एक दुष्चक्र बनाता है जो त्वचा को वापस जुड़ने से रोकता है, जिससे अक्सर गंभीर जटिलताएं या अंग विच्छेदन (एम्पुटेशन) हो जाता है। वैज्ञानिक लंबे समय से इस चक्र को तोड़ने का तरीका खोज रहे हैं, ऐसे एजेंटों की तलाश में हैं जो नुकसान पहुँचाए बिना प्रतिरक्षा प्रणाली को शांत कर सकें और त्वचा की कोशिकाओं की रक्षा कर सकें।

चीन के नानचांग विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने पारंपरिक चीनी चिकित्सा में पाए जाने वाले दो प्राकृतिक यौगिकों के संयोजन का उपयोग करके एक आशाजनक दृष्टिकोण की पहचान की है: एस्ट्रैगालोसाइड IV (astragaloside IV), जो एस्ट्रैगालस रूट से प्राप्त होता है, और जिनसेनोसाइड Rb1 (ginsenoside Rb1), जो जिनसेंग में पाया जाता है। हाल ही में प्रकाशित एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि जब इन दोनों पदार्थों का उपयोग एक विशिष्ट अनुपात में एक साथ किया जाता है, तो वे चूहों में डायबिटिक फुट अल्सर के उपचार को महत्वपूर्ण रूप से तेज कर सकते हैं और प्रयोगशाला में त्वचा की कोशिकाओं की रक्षा कर सकते हैं। उनकी सफलता की कुंजी शरीर की कोशिकीय मशीनरी के साथ उनके अंतर्संबंध में निहित है। शोधकर्ताओं ने पाया कि उच्च रक्त शर्करा एक विशिष्ट प्रकार की कोशिका मृत्यु को ट्रिगर करती है जिसे PANoptosis कहा जाता है, यह एक ऐसी प्रक्रिया है जहाँ कोशिकाएं इस तरह मरती हैं कि वे साथ ही सूजन संबंधी संकेत भी छोड़ती हैं, जिससे घाव और खराब हो जाता है। अध्ययन से पता चलता है कि दोनों दवाओं का संयोजन ZBP1 नामक एक विशिष्ट प्रोटीन की गतिविधि को कम करके काम करता है, जो इस विनाशकारी प्रक्रिया के लिए एक स्विच के रूप में कार्य करता है। इस स्विच को रोककर, दवाएं त्वचा की कोशिकाओं को जीवित रहने देती हैं और घाव भर जाता है।

यह समझने के लिए कि यह कैसे काम करता है, वैज्ञानिकों ने पहले प्रयोगशाला की डिश में समस्या का एक मॉडल बनाया। उन्होंने मानव त्वचा कोशिकाओं, जिन्हें केराटिनोसाइट्स (keratinocytes) के रूप में जाना जाता है, को लिया और उन्हें डायबिटिक फुट के वातावरण की नकल करने के लिए ग्लूकोज के उच्च स्तर के संपर्क में रखा। इन परिस्थितियों में, कोशिकाएं एपोप्टोसिस (apoptosis), पायरोप्टोसिस (pyroptosis) और नेक्रोपटोसिस (necroptosis) के माध्यम से तेजी से मरने लगीं—जो प्रोग्राम्ड सेल डेथ के तीन अलग-अलग रूप हैं, जो इस संदर्भ में, PANoptosis की एकल विनाशकारी घटना में विलीन हो जाते हैं। शोधकर्ताओं ने एस्ट्रैगालोसाइड IV और जिनसेनोसाइड Rb1 के विभिन्न सांद्रता का परीक्षण किया, दोनों अकेले और संयोजन में। उन्होंने पाया कि हालांकि प्रत्येक दवा अकेले कुछ सुरक्षा प्रदान करती थी, लेकिन वे एक साथ मिलकर सबसे अच्छा काम करती हैं। विशेष रूप से, एक मिश्रण जहाँ एस्ट्रैगालोसाइड IV की मात्रा जिनसेनोसाइड Rb1 की मात्रा के मुकाबले दो अनुपात में थी, ने सबसे मजबूत सुरक्षात्मक प्रभाव दिखाया। इस संयोजन ने त्वचा की कोशिकाओं को जीवित रखा, विषाक्त सूजन संबंधी रसायनों के निकलने को कम किया, और ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस (oxidative stress) के स्तर को कम किया, जो अनिवार्य रूप से कोशिका में अस्थिर अणुओं के कारण होने वाला एक प्रकार का 'जंग जैसा नुकसान' है।

शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला की डिश से आगे बढ़कर जीवित जानवरों पर परीक्षण किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या ये परिणाम एक जटिल जैविक प्रणाली में भी सही साबित होते हैं। उन्होंने मधुमेह उत्पन्न करके और जानवर की पीठ पर एक सटीक एक सेंटीमीटर का घाव बनाकर चूहों में डायबिटिक फुट अल्सर का मॉडल तैयार किया। उन्होंने इन घावों का उपचार दोनों दवाओं के संयोजन, प्रत्येक दवा अकेले, या नियंत्रण के रूप में सलाइन सॉल्यूशन (खारे घोल) के साथ किया। बारह दिनों के दौरान, दवाओं के संयोजन से उपचारित घाव अन्य किसी भी समूह की तुलना में काफी तेजी से भरे। जब शोधकर्ताओं ने सूक्ष्मदर्शी के नीचे ऊतकों का परीक्षण किया, तो उन्होंने देखा कि संयोजन उपचार से अधिक मोटी, स्वस्थ नई त्वचा और नई रक्त वाहिकाओं का घना नेटवर्क बना, जो ऑक्सीजन और पोषक तत्वों को भरने वाले घाव तक पहुँचाने के लिए आवश्यक है। महत्वपूर्ण रूप से, उन्होंने न्यूट्रोफिल (neutrophils) के घुसपैठ में भी उल्लेखनीय कमी देखी, जो वे प्रतिरक्षा कोशिकाएं थीं जो इतना नुकसान पहुँचा रही थीं। उपचार ने प्रभावी रूप से इन कोशिकाओं को उनके विषाक्त जाल और सूजन संबंधी संकेत छोड़ने से रोक दिया, जिससे उपचार की प्रक्रिया आगे बढ़ सकी।

इस उपचार के आणविक तंत्र को उजागर करने के लिए, टीम ने जांच की कि दवाएं कोशिकाओं के भीतर प्रोटीनों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करती हैं। उन्होंने कंप्यूटर मॉडलिंग का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए किया कि दवा के अणु कोशिका मृत्यु में शामिल विभिन्न प्रोटीनों की संरचनाओं में कैसे फिट हो सकते हैं। मॉडलों ने सुझाव दिया कि दोनों दवाएं ZBP1 से मजबूती से बंध सकती हैं, जो एक प्रोटीन है जो खतरे के संकेतों के सेंसर के रूप में कार्य करता है और PANoptosis कैस्केड को ट्रिगर करता है। इस भौतिक अंतःक्रिया की पुष्टि करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रयोग किए जहाँ उन्होंने प्रोटीनों को गर्म किया या उन्हें तोड़ने वाले एंजाइमों के संपर्क में रखा। उन्होंने पाया कि दवाओं की उपस्थिति में, ZBP1 प्रोटीन अधिक स्थिर और क्षरण के प्रति प्रतिरोधी हो गया, जो यह दर्शाता है कि दवाएं वास्तव में इस पर चिपक रही हैं। आगे के प्रयोगों से पता चला कि दवाएं IRF1 नामक एक अन्य प्रोटीन के स्तर को भी कम करती हैं, जो सामान्य रूप से ZBP1 के ऊपर स्थित होता है और इसे सक्रिय होने का निर्देश देता है। IRF1 को दबाकर, दवाओं ने ZBP1 की सक्रियता को रोक दिया, जिससे प्रभावी रूप से उस संकेत को काट दिया गया जो त्वचा की कोशिकाओं को आत्मघाती होने का निर्देश देता था।

अध्ययन ने यह सिद्ध करने के लिए एक कदम आगे बढ़ाया कि ZBP1 ही महत्वपूर्ण लक्ष्य था। शोधकर्ताओं ने आनुवंशिक उपकरणों का उपयोग करके त्वचा की कोशिकाओं में ZBP1 की मात्रा को कम किया, जिससे दवाओं के प्रभाव की नकल हुई। जब ZBP1 कम हुआ, तो कोशिकाएं उच्च शर्करा के हानिकारक प्रभावों के प्रति बहुत अधिक प्रतिरोधी हो गईं, ठीक वैसे ही जैसे वे दवाओं के साथ थीं। हालांकि, जब शोधकर्ताओं ने उन कोशिकाओं में दवाएं डालीं जिनमें पहले से ही ZBP1 का स्तर कम था, तो दवाओं ने कोई अतिरिक्त लाभ नहीं दिया। इसने पुष्टि की कि दवाएं विशेष रूप से ZBP1 को लक्षित करके काम करती हैं; यदि लक्ष्य पहले से ही मौजूद नहीं है, तो दवाओं के पास करने के लिए कुछ नहीं है। इसके विपरीत, जब शोधकर्ताओं ने कोशिकाओं को अतिरिक्त ZBP1 या अतिरिक्त IRF1 बनाने के लिए मजबूर किया, तो कोशिकाओं को गंभीर क्षति हुई, लेकिन दवा संयोजन अभी भी इस क्षति को उलटने में सक्षम था। इसने प्रदर्शित किया कि दवाएं इतनी शक्तिशाली हैं कि वे विनाशकारी संकेतों को भी बेअसर कर सकती हैं, भले ही सिस्टम को कोशिका मृत्यु की ओर धकेला गया हो।

निष्कर्ष बताते हैं कि एस्ट्रैगालोसाइड IV और जिनसेनोसाइड Rb1 का संयोजन डायबिटिक फुट अल्सर के उपचार के लिए एक दोहरी रणनीति प्रदान करता है। पहला, यह उस विशिष्ट आणविक स्विच, ZBP1, को रोककर त्वचा की कोशिकाओं की सीधे रक्षा करता है जो उनके आत्मघाती होने को ट्रिगर करता है। दूसरा, इस कोशिकीय अलार्म को शांत करके, यह अप्रत्यक्ष रूप से प्रतिरक्षा प्रणाली की अराजक गतिविधि को कम करता है, जिससे न्यूट्रोफिल को सूजन के बादलों को छोड़ने से रोका जा सके। यह अध्ययन एक स्पष्ट आणविक स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि क्यों ये दो प्राकृतिक यौगिक अकेले की तुलना में एक साथ बेहतर काम करते हैं, जो एक विशिष्ट मार्ग की पहचान करता है जिसे शरीर की उपचार करने की क्षमता को बहाल करने के लिए लक्षित किया जा सकता है। हालांकि यह शोध कोशिकाओं और चूहों पर किया गया था, और लेखक उल्लेख करते हैं कि मनुष्यों में सुरक्षा और प्रभावकारिता की पुष्टि करने के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता है, यह कार्य लक्षणों के प्रबंधन के बजाय घावों के मूल कारणों को संबोधित करने वाले उपचार विकसित करने के लिए एक सम्मोहक नई दिशा प्रदान करता है।