PTRH2 promotes the destruction of neurovascular units and glial scar hyperplasia after cerebral ischemia/reperfusion
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सेरेब्रल इस्केमिया/रीपरफ्यूजन के बाद पेप्टिडिल-tRNA हाइड्रोलिस 2 (PTRH2) का अपरेगुलेशन होता है, जहाँ इसकी न्यूरॉन-विशिष्ट अभिव्यक्ति प्रारंभिक न्यूरोवैस्कुलर यूनिट क्षति को बढ़ाती है और इसकी एस्ट्रोसाइट-विशिष्ट अभिव्यक्ति ग्लियल स्कार हाइपरप्लासिया को बढ़ावा देती है, जो संभवतः AKT सिग्नलिंग पाथवे के नियमन के माध्यम से होता है।
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जब मस्तिष्क में रक्त का प्रवाह अचानक रुक जाता है, जैसा कि स्ट्रोक के दौरान होता है, तो क्षति तब भी नहीं रुकती जब प्रवाह वापस आ जाता है। वास्तव में, जैसे ही परिसंचरण बहाल होता है, एक अराजक रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है। वापस आने वाला रक्त प्रतिक्रियाशील अणुओं की एक लहर लेकर आता है जो कोशिकाओं पर तनाव डालते हैं, सूजन को ट्रिगर करते हैं, और अक्सर उन्हीं न्यूरॉन्स को मार देते हैं जिन्हें बचाने के लिए उपचार किया गया था। यह चोट की दूसरी लहर, जिसे रिपरफ्यूजन इंजरी (reperfusion injury) कहा जाता है, एक प्रमुख कारण है कि क्यों कई मरीज स्थायी विकलांगता का शिकार होते हैं, भले ही उनकी धमनियों को साफ कर दिया गया हो। मस्तिष्क कैसे ठीक होता है या ठीक होने में विफल क्यों होता है, इसे समझने के लिए वैज्ञानिक न्यूरोवैस्कुलर यूनिट (neurovascular unit) को देखते हैं। यह कोई एकल अंग नहीं है, बल्कि कोशिकाओं का एक कसकर जुड़ा हुआ समुदाय है: न्यूरॉन्स जो संकेत ले जाते हैं, सूक्ष्म रक्त वाहिकाएं जो ईंधन की आपूर्ति करती हैं, और एस्ट्रोसाइट्स (astrocytes) नामक सहायता कोशिकाएं जो देखभाल करने वालों के रूप में कार्य करती हैं। जब स्ट्रोक आता है, तो यह समुदाय टूट जाता है। न्यूरॉन्स मर जाते हैं, रक्त वाहिकाएं लीक होने लगती हैं, और जीवित रहने वाली सहायता कोशिकाएं घटनास्थल पर पहुँच जाती हैं। शुरुआती घंटों में, वे दरार को भरने की कोशिश करती हैं, लेकिन हफ्तों बाद, वे अत्यधिक बढ़ सकती हैं, जिससे एक मोटी, निशान जैसी बाधा बन जाती है जो नए तंत्रिका कनेक्शन बनने से रोकती है। इस विनाशकारी चक्र को बिना आवश्यक मरम्मत कार्य को रोके शांत करने का तरीका खोजना आधुनिक चिकित्सा की सबसे गंभीर चुनौतियों में से एक है।
शंघाई और हार्बिन के शोधकर्ताओं के एक हालिया अध्ययन ने एक विशिष्ट प्रोटीन की पहचान की है, जिसे PTRH2 कहा जाता है, जो इस क्षति को संचालित करता प्रतीत होता है। टीम ने पाया कि यह प्रोटीन इस बात पर निर्भर करता है कि इसे कब मापा जा रहा है और यह किस कोशिका प्रकार में मौजूद है। स्ट्रोक के पहले कुछ दिनों में, PTRH2 का स्तर मस्तिष्क की प्राथमिक संकेतक कोशिकाओं, यानी न्यूरॉन्स के भीतर तेजी से बढ़ता है। जैसे-जैसे समय बीतता है, प्रोटीन अपना ध्यान बदल लेता है, और मस्तिष्क के वातावरण का प्रबंधन करने वाली सहायता कोशिकाओं, यानी एस्ट्रोसाइट्स में सबसे अधिक प्रचुर मात्रा में हो जाता है। यह परीक्षण करने के लिए कि यह प्रोटीन वास्तव में क्या करता है, शोधकर्ताओं ने चूहों के मस्तिष्क में सीधे आनुवंशिक निर्देश पहुँचाने के लिए एक विशेष वायरस का उपयोग किया। उन्होंने दो परिदृश्य बनाए: एक जहाँ चूहों ने बहुत अधिक PTRH2 का उत्पादन किया, और दूसरा जहाँ प्रोटीन को शांत (silence) कर दिया गया। परिणाम स्पष्ट थे। जब न्यूरॉन्स को अतिरिक्त PTRH2 बनाने के लिए मजबूर किया गया, तो क्षति गंभीर थी। चूहों में मृत ऊतकों के बड़े क्षेत्र, अधिक सूजन, और ब्लड-ब्रेन बैरियर (blood-brain barrier) का टूटना देखा गया, जो वह सुरक्षात्मक ढाल है जो हानिकारक पदार्थों को मस्तिष्क से दूर रखती है। कोशिकाएं तेजी से मरीं, और रक्त वाहिकाओं तथा तंत्रिका कोशिकाओं के बीच के नाजुक संबंध टूट गए।
अध्ययन ने रिकवरी के बाद के चरणों को भी देखा, जिसमें एस्ट्रोसाइट्स पर ध्यान केंद्रित किया गया। जब शोधकर्ताओं ने विशेष रूप से इन सहायता कोशिकाओं में PTRH2 के स्तर को बढ़ाया, तो परिणाम समान रूप से नकारात्मक था, लेकिन एक अलग कारण से। मस्तिष्क की मदद करने के बजाय, अतिरिक्त प्रोटीन ने एस्ट्रोसाइट्स को आक्रामक रूप से बढ़ने के लिए प्रेरित किया। उन्होंने एक घना, मोटा निशान (scar) बना लिया जिसने तंत्रिका तंतुओं के पुनर्जन्म को भौतिक रूप से बाधित कर दिया। यह ग्लियल स्कार (glial scar), हालांकि चोट को घेरने के इरादे से बना था, एक ऐसी दीवार बन गया जिस पर नई नसें चढ़ नहीं सकीं। शोधकर्ताओं ने पाया कि प्रोटीन एक विशिष्ट सिग्नलिंग पाथवे से भी जुड़ा था जिसे AKT के रूप में जाना जाता है, जो सामान्य रूप से कोशिकाओं को जीवित रहने में मदद करता है और सूजन को कम करता है। क्षतिग्रस्त मस्तिष्क में, उच्च स्तर के PTRH2 ने इस सुरक्षात्मक मार्ग को बंद करने का काम किया, जिससे कोशिकाएं मृत्यु और सूजन के प्रति असुरक्षित हो गईं। इसके विपरीत, जब शोधकर्ताओं ने PTRH2 के स्तर को कम किया, तो इसके विपरीत प्रभाव देखे गए। चूहों में क्षति के छोटे क्षेत्र, रक्त वाहिका अवरोधों का बेहतर संरक्षण और कम निशान देखे गए। सहायता कोशिकाएं शांत रहीं, और वातावरण तंत्रिका मरम्मत के लिए अधिक अनुकूल हो गया।
टीम ने इन परिवर्तनों के पीछे के तंत्र का पता लगाया, यह देखते हुए कि प्रोटीन सूजन संबंधी संकेतों के उत्सर्जन और तंत्रिका वृद्धि को रोकने वाले पदार्थों के उत्पादन को प्रभावित करता है। प्रारंभिक चरण में, मरते हुए न्यूरॉन्स में प्रोटीन की उपस्थिति कोशिका मृत्यु को तेज करती है और रक्त वाहिकाओं की दीवारों को कमजोर करती है। बाद के चरण में, एस्ट्रोसाइट्स में इसकी उपस्थिति निशान बनाने को प्रेरित करती है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि प्रोटीन का प्रभाव एक समान नहीं था; यह कोशिका प्रकार और रिकवरी के चरण के आधार पर अलग-अलग तरह से कार्य करता था। हालांकि अध्ययन अभी तक यह साबित नहीं कर पाया है कि PTRH2 आणविक स्तर पर AKT पाथवे के साथ वास्तव में कैसे परस्पर क्रिया करता है, लेकिन साक्ष्य दृढ़ता से सुझाव देते हैं कि यह प्रोटीन एक महत्वपूर्ण स्विच है जो सुरक्षात्मक तंत्रों को विनाशकारी तंत्रों में बदल देता है। यह दिखाते हुए कि PTRH2 को हटाने या कम करने से प्रारंभिक चोट को सीमित किया जा सकता है और अवरोधक निशान बनने से रोका जा सकता है, यह कार्य उपचार के लिए एक संभावित नए लक्ष्य की ओर संकेत करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि यदि डॉक्टर भविष्य में इस प्रोटीन को नियंत्रित कर सकें, तो वे स्ट्रोक के बाद के महत्वपूर्ण घंटों के दौरान मस्तिष्क के नाजुक बुनियादी ढांचे की रक्षा कर सकते हैं और रिकवरी के हफ्तों के बाद सुधार का मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं।
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