Conserved Thalamic Astrocytic Pathology in Mice and Patients Links TBI to Epilepsy
यह अध्ययन एक संरक्षित थैलेमिक एस्ट्रोसाइटिक पैथोलॉजी की पहचान करता है जो आघात के बाद मस्तिष्क की चोट के दौरान सुप्त अवधि में उभरती है और चूहों और मनुष्यों दोनों में पोस्ट-ट्रॉमेटिक एपिलेप्सी के विकास के लिए एक प्रमुख चालक और ट्रांसलेशनल मार्कर के रूप में कार्य करती है।
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हर साल, लाखों लोग सिर की चोट से बच जाते हैं, फिर भी कई लोगों के लिए खतरा तब खत्म नहीं होता जब उनका घाव भर जाता है। महीनों या वर्षों बाद, एक नई और भयानक समस्या उभर सकती है: बिना किसी चेतावनी के होने वाले दौरे (seizures)। यह स्थिति, जिसे पोस्ट-ट्रॉमेटिक एपिलेप्सी (post-traumatic epilepsy) के रूप में जाना जाता है, मस्तिष्क की चोट के सबसे गंभीर दीर्घकालिक परिणामों में से एक है। वर्तमान में, डॉक्टरों के पास कोई तरीका नहीं है जिससे यह अनुमान लगाया जा सके कि प्रारंभिक आघात के बाद किन लोगों को ये दौरे पड़ेंगे, और न ही उनके पास पहले दौरे आने से पहले इस प्रक्रिया को रोकने के लिए कोई उपचार है। मस्तिष्क अरबों कोशिकाओं का एक जटिल नेटवर्क है, और जब यह घायल होता है, तो वे कोशिकाएं जो आमतौर पर न्यूरॉन्स की सहायता और सुरक्षा करती हैं, अक्सर आपातकालीन स्थिति में चली जाती हैं। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से संदेह किया है कि यह सहायता प्रणाली, जो एस्ट्रोसाइट्स (astrocytes) नामक तारे के आकार की कोशिकाओं से बनी है, इस बात में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है कि क्या मस्तिष्क की चोट एपिलेप्सी का कारण बनती है, लेकिन वे यह देखने में संघर्ष करते रहे हैं कि वास्तव में क्या गलत होता है और कब।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब चूहों और मनुष्यों दोनों की दृष्टि से इस समस्या को देखकर एक बड़ा कदम उठाया है। उन्होंने एक सामान्य सूत्र खोजने के लिए उन्नत मस्तिष्क इमेजिंग, विद्युत निगरानी और मस्तिष्क के ऊतकों के सूक्ष्म विश्लेषण को मिलाया। उनका कार्य प्रकट करता है कि पोस्ट-ट्रॉमेटिक एपिलेप्सी को समझने की कुंजी मस्तिष्क के केंद्र में स्थित थैलेमस (thalamus) नामक एक छोटी, गहरी संरचना में निहित है। जिन चूहों में मस्तिष्क की चोट के बाद एपिलेप्सी विकसित हुई, उनके थैलेमस में तनाव और क्षति के संकेत दिखाई दिए जो उन चूहों में मौजूद नहीं थे जो बिना दौरों के ठीक हो गए थे। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं ने पाया कि थैलेमस में ये परिवर्तन पहले दौरे के होने से पहले की शांत अवधि के दौरान ही दिखाई देने लगे थे। यह सुझाव देता है कि एपिलेप्सी के पहले चेतावनी संकेत के बहुत पहले ही मस्तिष्क खतरनाक तरीके से बदल रहा होता है।
अध्ययन की शुरुआत चूहों के एक समूह के साथ हुई जिन्होंने नियंत्रित मस्तिष्क की चोट झेली थी, जो मानव दुर्घटनाओं में होने वाली चोट के समान थी। शोधकर्ताओं ने इन जानवरों की महीनों तक निगरानी की, उनके मस्तिष्क की तस्वीरें लेने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों का और उनकी विद्युत गतिविधि को सुनने के लिए इलेक्ट्रोडों का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि हालांकि सभी घायल चूहों में कुछ मस्तिष्क क्षति हुई थी, लेकिन जिनमें अंततः एपिलेप्सी विकसित हुई, उनमें चोट का एक विशिष्ट पैटर्न था। उनका थैलेमस, जो मस्तिष्क के गहरे हिस्से में एक रिले स्टेशन है जो कॉर्टेक्स के विभिन्न हिस्सों को जोड़ता है, अन्य चूहों की तुलना में काफी अधिक सिकुड़ गया। इसके अलावा, व्हाइट मैटर (white matter) के मार्ग जो थैलेमस के माध्यम से संकेतों को ले जाते हैं, उनमें व्यवधान के संकेत मिले। जब शोधकर्ताओं ने इस क्षेत्र के भीतर की कोशिकाओं की जांच की, तो उन्होंने पाया कि एस्ट्रोसाइट्स का आकार बदल गया था। अपने सामान्य जटिल, शाखित संरचना के बजाय, वे सरल और खिंचे हुए हो गए थे। इन कोशिकाओं ने GFAP नामक प्रोटीन के संचय के भी संकेत दिखाए, जो कोशिका के लिए एक मचान (scaffold) के रूप में कार्य करता है। जिन चूहों में एपिलेप्सी विकसित हुई, उनमें यह प्रोटीन अघुलनशील द्रव्यमानों में जमा हो गया, जो इस बात का संकेत है कि कोशिकाएं ठीक से कार्य करने के लिए संघर्ष कर रही हैं।
यह खोज इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि शोधकर्ता इन परिवर्तनों को पहले दौरे होने से पहले होते हुए देख सके। चोट के तुरंत बाद चूहों की मस्तिष्क तरंगों (brain waves) की निगरानी करने के लिए एक विशेष विधि का उपयोग करके, वे भविष्यवाणी कर सके कि किन जानवरों में एपिलेप्सी विकसित होने का उच्च जोखिम है। इसके बाद, उन्होंने उच्च जोखिम वाले चूहों के मस्तिष्क का परीक्षण उस शांत अवधि के दौरान किया, जब तक कि कोई दौरा शुरू नहीं हुआ था। उन्होंने पाया कि थैलेमस में एस्ट्रोसाइट्स अपना जटिल आकार खो रहे थे और प्रोटीन का जमाव शुरू कर रहे थे। यह समय अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सिद्ध करता है कि ये कोशिकीय परिवर्तन समय के साथ बार-बार होने वाले दौरों के कारण होने वाली मस्तिष्क की क्षति का परिणाम नहीं हैं। इसके बजाय, वे उन प्रक्रियाओं का हिस्सा हैं जो वास्तव में दौरों का कारण बनते हैं। शोधकर्ताओं ने थैलेमस में रसायनों के स्तर की भी जांच की और पाया कि ग्लूटामेट (glutamate) का संतुलन, जो एक रासायनिक संदेशवाहक है जो मस्तिष्क कोशिकाओं को उत्तेजित करता है, बाधित हो गया था। एस्ट्रोसाइट्स, जो सामान्य रूप से मस्तिष्क को शांत रखने के लिए अतिरिक्त ग्लूटामेट को साफ करते हैं, अपना काम करने में विफल रहे।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये निष्कर्ष केवल चूहों की कोई विचित्रता नहीं हैं, टीम ने मानव डेटा का सहारा लिया। उन्होंने उन रोगियों के मस्तिष्क स्कैन का विश्लेषण किया जिन्होंने आघात के कारण मस्तिष्क की चोट झेली थी, और उन लोगों की तुलना की जिनमें बाद में एपिलेप्सी विकसित हुई और जिनमें नहीं हुई। परिणाम चूहे के अध्ययन के बिल्कुल समान थे। जिन रोगियों में एपिलेप्सी विकसित हुई, उनमें उनके थैलेमस के आयतन (volume) में कमी और उससे जुड़े व्हाइट मैटर ट्रेक्ट्स में टूट-फूट देखी गई। जब उन्होंने देखा कि मस्तिष्क के विभिन्न हिस्से एक-दूसरे के साथ कैसे संवाद करते हैं, तो उन्होंने पाया कि एपिलेप्सी के रोगियों में थैलेमस और मस्तिष्क के दृश्य क्षेत्रों (visual areas) के बीच संबंध कमजोर थे। अंत में, शोधकर्ताओं ने उन रोगियों के दान किए गए मानव मस्तिष्क ऊतकों की जांच की, जिनकी मृत्यु पोस्ट-ट्रॉमेटिक एपिलेप्सी के बाद हुई थी। चूहों की तरह ही, उन्होंने पाया कि थैलेमस और मस्तिष्क की बाहरी परत में एस्ट्रोसाइट्स अत्यधिक सक्रिय थे और उन्होंने अपनी जटिल संरचना खो दी थी। उन्होंने प्रोटीन के जमाव को भी देखा। इसके विपरीत, मस्तिष्क की प्रतिरक्षा कोशिकाएं (immune cells), जो अक्सर चोट के बाद सूज जाती हैं, एपिलेप्सी वाले और बिना एपलेप्सी वाले लोगों के बीच कोई अंतर नहीं दिखाती थीं, जिससे यह संकेत मिलता है कि एस्ट्रोसाइट्स ही इस बीमारी के मुख्य अपराधी हैं।
शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि चोट के शुरुआती दिनों में मस्तिष्क में क्या होता है। उन्होंने पाया कि थैलेमस में जमा हुआ क्लंपेड प्रोटीन, उस विद्युत स्पाइकिंग गतिविधि (electrical spiking activity) से मजबूती से जुड़ा हुआ था जो भविष्यवाणी करती थी कि किन चूहों में बाद में एपिलेप्सी विकसित होगी। यह संबंध बताता है कि एस्ट्रोसाइट्स में भौतिक परिवर्तन वास्तविक समय में हो रहे हैं जब मस्तिष्क ठीक होने की कोशिश कर रहा होता है, लेकिन कुछ मामलों में, यह मरम्मत की प्रक्रिया गलत दिशा में चली जाती है। प्रोटीन का जमा होना यह दर्शाता है कि कोशिकाएं गंभीर तनाव में हैं और चोट के दौरान बनने वाले अपशिष्ट उत्पादों को साफ करने में असमर्थ हैं। स्वस्थ न्यूरॉन्स के लिए एक स्वस्थ वातावरण बनाए रखने में यह विफलता दौरों के शुरू होने के लिए एक आदर्श स्थिति पैदा करती है। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि उसने इलाज ढूंढ लिया है, लेकिन इसने भविष्य के अनुसंधान के लिए एक स्पष्ट लक्ष्य की पहचान की है। थैलेमस और उसके भीतर के एस्ट्रोसाइट्स के स्वास्थ्य पर ध्यान केंद्रित करके, वैज्ञानिक यह अनुमान लगाने के नए तरीके विकसित कर सकते हैं कि किसे जोखिम है और संभावित रूप से पहले दौरे के होने से पहले हस्तक्षेप कर सकते हैं।
यह कार्य पोस्ट-ट्रॉमेटिक एपिलेप्सी के बारे में हमारी सोच को बदल देता है। लंबे समय तक, ध्यान मस्तिष्क की दृश्य क्षति या स्वयं दौरों पर केंद्रित रहा। अब, हम जानते हैं कि कहानी मस्तिष्क की गहरी संरचनाओं, विशेष रूप से थैलेमस में लिखी जा रही है, और इसकी पटकथा पहले दौरे पड़ने से बहुत पहले सहायता कोशिकाओं द्वारा लिखी जा रही है। चूहों और मनुष्यों दोनों में देखे गए इन संरक्षित परिवर्तनों की खोज, इस बीमारी को ट्रैक करने के नए उपकरण विकसित करने के लिए एक ठोस आधार प्रदान करती है। यह एक उम्मीद की किरण है कि एक दिन, डॉक्टर मस्तिष्क की सहायता प्रणाली में चेतावनी के संकेतों को पहचान सकेंगे और एपिलेप्सी की प्रगति को शुरू होने से पहले ही रोक सकेंगे।
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