Studies of NDUFS4–CCL5 Axis Potentially Mediating Fibroblast–Macrophage Crosstalk in UVB-Induced Skin Damage

सूर्य का प्रकाश जीवन के लिए आवश्यक है, लेकिन पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली पराबैंगनी किरणें एक छिपी हुई कीमत भी साथ लाती हैं। जब ये किरणें, विशेष रूप से UVB नामक एक प्रकार की किरण, त्वचा से टकराती हैं, तो वे बाहरी परतों में प्रवेश करती हैं और वहां रहने वाली कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाती हैं। यह क्षति एक ऐसी घटनाओं की श्रृंखला को जन्म देती है जो केवल साधारण सनबर्न से कहीं अधिक है; यह शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली (इम्यून सिस्टम) को शामिल करने वाली एक प्रतिक्रिया शुरू कर देती है। इस क्षति को समझने के लिए, व्यक्ति को त्वचा में रहने वाले दो विशिष्ट प्रकार की कोशिकाओं को देखना होगा: फाइब्रोब्लास्ट (fibroblasts), जो संरचनात्मक मचान (scaffolding) के रूप में कार्य करते हैं, और मैक्रोफेज (macrophages), जो प्रतिरक्षा प्रणाली के सफाई दल और प्रहरी हैं। सामान्य परिस्थितियों में, ये कोशिकाएं सामंजस्य में काम करती हैं, लेकिन जब UVB विकिरण टकराता है, तो फाइब्रोब्लास्ट तनावग्रस्त हो जाते हैं और ऐसे संकेत भेजना शुरू कर देते हैं जो मैक्रोफेज के व्यवहार को बदल देते हैं। यह परस्पर क्रिया इस बात को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण कड़ी है कि कैसे त्वचा समय के साथ बूढ़ी होती है और क्षतिग्रस्त होती है।

शोधकर्ताओं की एक टीम यह पता लगाने के लिए निकल पड़ी कि वह विशिष्ट आणविक स्विच (molecular switch) क्या है जो इस कोशिकीय संवाद को मरम्मत तंत्र से क्रोनिक सूजन (chronic inflammation) के स्रोत में बदल देता है। उन्होंने NDUFS4 नामक एक प्रोटीन पर ध्यान केंद्रित किया, जो कोशिकाओं के ऊर्जा संयंत्रों के रूप में जाने जाने वाले माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) के भीतर पाया जाने वाला एक घटक है। जबकि यह प्रोटीन ऊर्जा उत्पादन के लिए आवश्यक है, शोधकर्ताओं को संदेह था कि यह त्वचा की धूप से होने वाली क्षति के प्रति अधिक सक्रिय भूमिका निभाता है। इसका परीक्षण करने के लिए, उन्होंने मानव त्वचा कोशिकाओं का उपयोग करते हुए प्रयोगशाला सेटिंग में काम किया। उन्होंने समुद्र तट पर बिताए एक दिन के प्रभावों की नकल करने के लिए, फोटो-एजिंग (photoaging) का मॉडल बनाने हेतु इन कोशिकाओं को UVB विकिरण की एक नियंत्रित खुराक के संपर्क में रखा। फिर उन्होंने इन त्वचा कोशिकाओं के भीतर NDUFS4 प्रोटीन के स्तर में हेरफेर किया, जिससे कुछ ऐसी कोशिकाएं बनाई गईं जिनमें इसका स्तर बहुत अधिक था और अन्य जिन्हें 'फेरोप्टोसिस' (ferroptosis) नामक एक विशिष्ट प्रकार की कोशिका मृत्यु को रोकने के लिए डिज़ाइन किए गए पदार्थ से उपचारित किया गया था।

इसके बाद शोधकर्ताओं ने त्वचा कोशिकाओं के आसपास के तरल वातावरण को लिया, जिसमें वे सभी रासायनिक संकेत होते हैं जो कोशिकाएं छोड़ती हैं, और इसे मैक्रोफेज के संपर्क में लाया। उन्होंने देखा कि प्रतिरक्षा कोशिकाओं के व्यवहार में एक नाटकीय बदलाव आया। जब मैक्रोफेज उन त्वचा कोशिकाओं से प्राप्त संकेतों के संपर्क में आए जिनमें NDUFS4 का स्तर उच्च था, या जो UVB द्वारा क्षतिग्रस्त थीं, तो मैक्रोफेज ने अपनी संख्या बढ़ाना बंद कर दिया और हिलने-डुलने में संघर्ष करने लगे। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह थी कि उन्होंने अपनी पहचान बदल ली। एक तटस्थ अवस्था में रहने के बजाय, वे एक अत्यधिक आक्रामक, प्रो-इंफ्लेमेटरी (pro-inflammatory) संस्करण में बदल गए जिसे M1 फेनोटाइप (M1 phenotype) कहा जाता है। इन कोशिकाओं ने अपने स्वयं के सूजन संबंधी संकेतों को छोड़ना शुरू कर दिया, जो आसपास के ऊतकों को नुकसान पहुंचा सकते हैं और त्वचा की ठीक होने की क्षमता में बाधा डाल सकते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह पूरी विनाशकारी प्रक्रिया NDUFS4 प्रोटीन द्वारा संचालित थी। जब उन्होंने एक अवरोधक (inhibitor) का उपयोग करके फेरोप्टोसिस से जुड़ी विशिष्ट प्रकार की कोशिका मृत्यु को रोका, तो मैक्रोफेज एक स्वस्थ अवस्था में लौट आए, जिससे यह सिद्ध हुआ कि कोशिका मृत्यु का मार्ग ही इस सूजन को चलाने वाला इंजन था।

यह समझने के लिए कि त्वचा कोशिकाएं प्रतिरक्षा कोशिकाओं को ये निर्देश कैसे भेज रही थीं, शोधकर्ताओं ने त्वचा कोशिकाओं द्वारा छोड़े गए प्रोटीनों का गहन विश्लेषण किया। उन्होंने पाया कि NDUFS4 प्रोटीन 'केमोकाइन्स' (chemokines) नामक रासायनिक संदेशवाहकों के एक समूह के लिए एक नियामक (regulator) के रूप में कार्य करता है। विशेष रूप से, जब NDUFS4 उच्च होता है, तो त्वचा कोशिकाएं CCL1 और CCL5 नामक दो विशिष्ट केमोकाइन्स की बड़ी मात्रा छोड़ती हैं, जबकि CXCL11 नामक तीसरे को दबा देती हैं। ये रासायनिक संकेत एक संकट कॉल (distress call) की तरह कार्य करते हैं जो प्रतिरक्षा प्रणाली को भर्ती और सक्रिय करते हैं। शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण किया कि क्या CCL5 मुख्य अपराधी था जो मैक्रोफेज के आक्रामक व्यवहार के पीछे था। उन्होंने मिश्रण में एक न्यूट्रलाइजिंग एंटीबॉडी (neutralizing antibody) मिलाया जो विशेष रूप से CCL5 को ब्लॉक करता है। जब उन्होंने ऐसा किया, तो मैक्रोफेज आक्रामक व्यवहार करना बंद कर दिए; उन्होंने अपनी गतिशीलता और प्रसार की क्षमता को पुनः प्राप्त कर लिया, और वे कम सूजन वाली अवस्था में वापस आ गए। इसने पुष्टि की कि CCL5 वह प्रमुख संदेशवाहक था जो क्षतिग्रस्त त्वचा कोशिकाओं से प्रतिरक्षा कोशिकाओं तक निर्देश ले जा रहा था।

अध्ययन यह सुझाव देता है कि त्वचा कोशिकाओं में NDUFS4 प्रोटीन एक केंद्रीय केंद्र (central hub) के रूप में कार्य करता है, जो UVB के संपर्क में आने पर अति-सक्रिय होने पर, एक विशिष्ट प्रकार के सेलुलर तनाव को ट्रिगर करता है। यह तनाव कानों में यह प्रभाव डालता है कि त्वचा कोशिकाएं क्षेत्र में CCL5 रासायनिक संकेत की बाढ़ ला देती हैं। यह संकेत, बदले में, प्रतिरक्षा प्रणाली के मैक्रोफेज को उपचार करने के बजाय सूजन को बढ़ावा देने वाले मोड में स्विच करने के लिए मजबूर करता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि हालांकि लैब में उनके निष्कर्ष स्पष्ट हैं, लेकिन वे सेल कल्चर पर आधारित हैं और अभी तक जीवित जानवरों या मनुष्यों पर नहीं किए गए हैं, इसलिए एक वास्तविक शरीर में पूर्ण चित्र अधिक जटिल हो सकता है। फिर भी, यह कार्य एक ठोस स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि कैसे एक त्वचा कोशिका का एकल प्रोटीन प्रतिरक्षा कोशिकाओं के व्यवहार को निर्देशित कर सकता है, जिससे मरम्मत की प्रतिक्रिया एक क्षति के चक्र में बदल जाती है। इस विशिष्ट मार्ग की पहचान करके, अध्ययन NDUFS4 और CCL5 सिग्नल को भविष्य के उपचारों के लिए संभावित लक्ष्यों के रूप में इंगित करता है जो धूप के संपर्क से होने वाले दीर्घकालिक नुकसान को रोकने या इलाज करने में मदद कर सकते हैं।