Neutrophil Extracellular Traps (NETs) drives Blood-Brain Barrier (BBB) leakage, Hippocampal neuronal damage and Cognitive dysfunction: A Therapeutic approach by DNase1

जैसे-जैसे लोग अधिक लंबा जीवन जी रहे हैं, उनकी मानसिक तीक्ष्णता खोने का जोखिम बढ़ता जा रहा है, जो दुनिया भर के परिवारों और समाजों के लिए एक गंभीर चुनौती बन गया है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि मस्तिष्क एक विशेष सीमा द्वारा संरक्षित होता है, जो रक्त और मस्तिष्क के ऊतकों के बीच एक सख्त सील की तरह है, जो हानिकारक पदार्थों को बाहर रखता है और आवश्यक चीजों को अंदर आने देता है। यह बाधा मजबूत प्रोटीन कड़ियों से जुड़े सेल्स (कोशिकाओं) से बनी होती है, जो एक उच्च-सुरक्षा वाले गेट की तरह कार्य करती है। जब यह गेट थोड़ा भी लीक होने लगता है, तो यह एक ऐसी श्रृंखला शुरू कर सकता है जो मस्तिष्क की कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाती है और स्मृति लोप (याददाश्त खोने) का कारण बनती है। हालिया शोध ने प्रतिरक्षा प्रणाली के पहले उत्तरदाताओं (first responders), श्वेत रक्त कोशिकाओं, जिन्हें न्यूट्रोफिल कहा जाता है, पर ध्यान केंद्रित किया है। जब ये कोशिकाएं संक्रमण से लड़ती हैं, तो वे कभी-कभी हमलावरों को पकड़ने के लिए डीएनए (DNA) और एंजाइमों से बना एक चिपचिपा, जाल जैसा ढांचा छोड़ती हैं। शरीर में यह उपयोगी होते हुए भी, ये जाल विनाशकारी हो सकते हैं यदि वे मस्तिष्क के भीतर बनते हैं, जिससे संभावित रूप से सुरक्षात्मक गेट टूट सकता है और हमारे विचारों और यादों के लिए जिम्मेदार कोशिकाओं को नुकसान पहुँच सकता है।

एक नए अध्ययन में, भारत के गिटम (GITAM) विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इस बात की जांच की कि ये प्रतिरक्षा जाल (immune traps) वास्तव में संज्ञानात्मक गिरावट (cognitive decline) को कैसे प्रेरित कर रहे हैं और क्या इन्हें रोका जा सकता है। टीम ने इन डीएनए जालों के निकलने को प्रेरित करने वाली एक गंभीर सूजन (inflammation) की स्थिति को दर्शाने के लिए एक माउस मॉडल (चूहे का मॉडल) का उपयोग किया। उन्होंने मस्तिष्क के एक विशिष्ट भाग, हिप्पोकैम्पस (hippocampus) पर ध्यान केंद्रित किया, जो नई यादें बनाने के लिए आवश्यक है, और डेंटेट गाइरस (dentate gyrus), जो हिप्पोकैम्पस के भीतर का एक क्षेत्र है और अक्सर उम्र बढ़ने और बीमारी के संकेतों को सबसे पहले प्रदर्शित करता है। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या ये प्रतिरक्षा जाल वास्तव में मस्तिष्क में प्रवेश कर रहे हैं, सुरक्षात्मक बाधा को तोड़ रहे हैं, और जानवरों की सीखने और समन्वय के साथ चलने की क्षमता को कम कर रहे हैं। इसकी जांच के लिए, उन्होंने DNase1 नामक एक पदार्थ पेश किया, जो एक एंजाइम है जो आणविक कैंची (molecular scissors) की तरह कार्य करता है, जिसे विशेष रूप से इन जालों में मौजूद डीएनए को काटने और उन्हें साफ करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

परिणामों ने उन चूहों में एक स्पष्ट और हानिकारक पैटर्न दिखाया जिन्हें सूजन पैदा करने वाले कारक दिए गए थे। इन जानवरों के मस्तिष्क के भीतर, शोधकर्ताओं ने प्रतिरक्षा जालों का एक महत्वपूर्ण संचय पाया, जो न्यूट्रोफिल इलास्टेज (neutrophil elastase) नामक एक विशिष्ट एंजाइम से भरपूर धागे जैसी संरचनाओं के रूप में दिखाई दे रहा था। ये संरचनाएं केवल पास में ही नहीं तैर रही थीं; बल्कि इन्होंने हिप्पोकैम्पस और कोरोइड प्लेक्सस (choroid plexus), जो मस्तिष्क के चारों ओर तरल पदार्थ बनाने में मदद करता है, के भीतर घुसपैठ कर ली थी। यह आक्रमण सुरक्षात्मक गेट के टूटने के साथ हुआ। मस्तिष्क की रक्त वाहिकाओं को एक साथ जोड़ने वाली प्रोटीन कड़ियाँ, जिन्हें क्लाउडिन-5 (claudin-5) कहा जाता है, उनकी संख्या में कमी आई, और बाधा इतनी कमजोर हो गई कि रक्तप्रवाह में इंजेक्ट किया गया एक नीला रंग मस्तिष्क के ऊतकों में रिस गया। इस शारीरिक क्षति का सीधा असर व्यवहार पर पड़ा। चूहे एक घूमती हुई छड़ (rotating rod) पर संतुलन बनाए रखने के लिए संघर्ष करते दिखे, नए ऑब्जेक्ट्स को पहचानने के परीक्षणों में खराब स्मृति प्रदर्शित की, और भूलभुलैया (maze) के लेआउट को याद रखने में विफल रहे। उनके मस्तिष्क में गंभीर तनाव के लक्षण भी दिखे, जिसमें क्षतिग्रस्त माइटोकॉन्ड्रिया (कोशिकाओं के भीतर के नन्हे पावर प्लांट) और हानिकारक ऑक्सीडेटिव उपोत्पादों का संचय देखा गया जो कोशिका झिल्ली को संक्षारित (corrode) कर सकते हैं।

हालाँकि, जब शोधकर्ताओं ने चूहों का उपचार DNase1 के साथ किया, तो परिणाम नाटकीय रूप से बदल गया। एंजाइम ने सफलतापूर्वक प्रतिरक्षा जालों को नष्ट कर दिया, जिससे मस्तिष्क चिपचिपे डीएनए जालों और संबंधित एंजाइमों से मुक्त हो गया। जालों के हटने के साथ, सुरक्षात्मक बाधा में सुधार के संकेत मिले; प्रोटीन कड़ियाँ सामान्य स्तर पर लौट आईं, और नीला रंग मस्तिष्क के ऊतकों के बाहर ही रहा। एंजाइम से उपचारित चूहों ने व्यवहार संबंधी परीक्षणों में बेहतर प्रदर्शन किया, जिससे उनके संतुलन में सुधार और नई चीजों को पहचानने की बढ़ी हुई क्षमता देखी गई, हालांकि संतुलन में सुधार सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण (statistically significant) नहीं था। उनके मस्तिष्क के भीतर, ऑक्सीडेटिव तनाव और माइटोकॉन्ड्रिया की क्षति के संकेत काफी कम हो गए, और सूजन संबंधी संकेतों के स्तर, जो आमतौर पर प्रतिरक्षा प्रणाली से मदद के लिए पुकारते हैं, नीचे गिर गए। ऊतक अधिक स्वस्थ दिखे, जिनमें मृत या सिकुड़ी हुई कोशिकाओं की संख्या कम थी और बिना उपचार वाले समूह में देखे गए कोशिकीय अराजकता के कम प्रमाण थे।

अध्ययन ने यह सुनिश्चित करने के लिए भी बारीकी से देखा कि क्या नहीं हो रहा था ताकि निष्कर्ष सटीक रहें। जबकि शोधकर्ताओं को उम्मीद थी कि सुपरऑक्साइड डिसमुटेज (superoxide dismutase) नामक एक विशिष्ट एंटीऑक्सीडेंट एंजाइम में गिरावट आएगी, उन्होंने पाया कि समूहों के बीच इसकी गतिविधि में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। इसने इस विचार को खारिज कर दिया कि क्षति इस विशेष रक्षा तंत्र की कमी के कारण हो रही थी, और इसके बजाय हाइड्रोजन पेरोक्साइड और लिपिड पेरोक्सीडेशन (lipid peroxidation) से जुड़े एक अलग तंत्र की ओर संकेत किया, जो वास्तव में बढ़े हुए थे। टीम ने पुष्टि की कि क्षति स्वयं प्रतिरक्षा जालों द्वारा संचालित थी, क्योंकि DNase1 के साथ उन्हें हटाने से प्रभाव उलट गए, जिससे कुछ सांख्यिकीय भिन्नताओं के बावजूद सूचनात्मक जैविक पैटर्न सामने आए। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि यह दृष्टिकोण एक ऐसा एंजाइम उपयोग करता है जो पहले से ही एक अलग फेफड़ों की स्थिति के इलाज के लिए मनुष्यों के उपयोग के लिए स्वीकृत है, जो यह सुझाव देता है कि पूरी तरह से नई दवाओं की तुलना में मनुष्यों में इसका परीक्षण करने का मार्ग छोटा हो सकता है। यह दिखाकर कि इन प्रतिरक्षा जालों को साफ करने से मस्तिष्क की सुरक्षात्मक दीवार की मरम्मत हो सकती है और संज्ञानात्मक कार्य को बहाल किया जा सकता है, यह अध्ययन स्मृति लोप और मस्तिष्क के बुढ़ापे के शुरुआती चरणों को समझने और संभावित रूप से उपचार करने के लिए एक ठोस नया दिशा प्रदान करता है।