The senescence-linked factor Chi3L1 contributes to mesenchymal stromal cells dysfunction promoting joint aging and osteoarthritis progression
यह अध्ययन बुढ़ापे से जुड़े कारक CHI3L1 को उम्र बढ़ने वाले जोड़ों में मेसेनकाइमल स्ट्रोमल सेल (MSC) की शिथिलता के एक प्रमुख चालक के रूप में पहचानता है, जो यह प्रदर्शित करता है कि CHI3L1 को बेअसर करने से MSC की पुनर्योजी क्षमता बहाल हो जाती है और उम्र से संबंधित ऊतक गिरावट को उलटकर ऑस्टियोआर्थराइटिस का प्रभावी ढंग से उपचार किया जाता है।
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जैसे-जैसे हम बूढ़े होते हैं, हमारे जोड़ों की खुद को ठीक करने की क्षमता अक्सर कम हो जाती है, जिससे ऑस्टियोआर्थराइटिस नामक एक दर्दनाक स्थिति पैदा होती है। लंबे समय तक, डॉक्टरों और वैज्ञानिकों ने इसे केवल कार्टिलेज के घिसने के रूप में देखा, जैसे टायर का ट्रेड घिस जाना। हालांकि, आधुनिक शोध ने इस दृष्टिकोण को बदल दिया है। अब हम समझते हैं कि उम्र बढ़ने से जोड़ के भीतर का वातावरण ही बदल जाता है, जिससे वह एक ऐसी जगह बन जाता है जो ठीक होने का विरोध करती है। इस प्रक्रिया में एक प्रमुख खिलाड़ी 'मेसेनकाइमल स्ट्रोमल सेल' नामक कोशिका का एक प्रकार है। ये शरीर के प्राकृतिक मरम्मत करने वाले कार्यकर्ता हैं, जो नई हड्डी, कार्टिलेज या वसा में बदलने में सक्षम हैं, और वे आमतौर पर सूजन को शांत करने में मदद करते हैं। लेकिन एक उम्र बढ़ते जोड़ में, ये मरम्मत करने वाले कार्यकर्ता अपनी ऊर्जा और उद्देश्य खोते हुए प्रतीत होते हैं। वे वहां जाने में विफल रहते हैं जहां उनकी आवश्यकता होती है, वे सही ऊतक प्रकारों में बदलने में विफल रहते हैं, और वे सूजन को और भी बदतर बनाने लगते हैं। वह प्रश्न जिसने शोधकर्ताओं को उलझाए रखा, वह यह था कि: उम्र बढ़ते जोड़ में वास्तव में क्या इन सहायक कोशिकाओं को खराब करता है?
फ्रांस और बेल्जियम के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक विशिष्ट अपराधी की पहचान की है। उन्होंने पाया कि Chi3L1 नामक एक प्रोटीन, जो शरीर में एक सिग्नल फ्लेयर (संकेत देने वाली मशाल) की तरह कार्य करता है, उम्र बढ़ते और अर्थराइटिस वाले जोड़ों में जमा हो जाता है। यह प्रोटीन उन संकेतों के समूह का हिस्सा है जो उन कोशिकाओं द्वारा छोड़े जाते हैं जिन्होंने विभाजन करना बंद कर दिया है और जो स्थायी विश्राम की स्थिति में हैं, जिन्हें 'सेनेसेंस' (senescence) कहा जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब स्वस्थ, युवा मरम्मत कोशिकाओं को लंबे समय तक इस Chi3L1 प्रोटीन के उच्च स्तर के संपर्क में रखा जाता है, तो वे भ्रमित और अक्षम हो जाती हैं। वे अपनी संख्या बढ़ाने की क्षमता खो देती हैं, वे चोट वाली जगहों की ओर जाने में विफल रहती हैं, और वे प्रतिरक्षा प्रणाली को शांत करने की अपनी शक्ति खो देती हैं। अनिवार्य रूप से, यह प्रोटीन युवा, स्वस्थ कोशिकाओं को पुराने, टूटे हुए सेल्स की तरह व्यवहार करने के लिए प्रेरित करता है।
यह समझने के लिए कि यह कैसे होता है, टीम ने पहले मानव ऊतक के नमूनों और चूहों के अर्थराइटिस मॉडल का अध्ययन किया। उन्होंने पुष्टि की कि बीमारी बढ़ने के साथ Chi3L1 का स्तर तेजी से बढ़ता है और यह वृद्धि उन उम्र बढ़ती, सेनेसेंट कोशिकाओं की उपस्थिति से निकटता से जुड़ी हुई है। लैब में, उन्होंने युवा दाताओं से प्राप्त स्वस्थ बोन मैरो कोशिकाओं को इस प्रोटीन युक्त घोल में दो सप्ताह तक रखा। परिणाम चौंकाने वाले थे। प्रोटीन के संपर्क में आने वाली कोशिकाओं ने उतनी तेजी से विभाजित होना बंद कर दिया जितना उन्हें करना चाहिए था। उन्होंने उन रासायनिक संकेतों की ओर बढ़ने की अपनी क्षमता भी खो दी जो आमतौर पर उन्हें क्षतिग्रस्त ऊतकों तक निर्देशित करते हैं। शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि नए कार्टिलेज या हड्डी में बदलने की उनकी क्षमता कम हो गई, जबकि वे वसा कोशिकाओं (fat cells) में बदलने के प्रति अधिक प्रवृत्त हो गए। टीम ने यह भी पाया कि कोशिकाओं का आंतरिक रसायन विज्ञान बदल गया, जिसमें कार्य करने के लिए आवश्यक ऊर्जा अणुओं में गिरावट आई, जो स्वाभाविक रूप से उम्रदराज कोशिकाओं की मेटाबॉलिक स्थिति को दर्शाता है।
अध्ययन ने यह देखने के लिए आगे बढ़ाया कि क्या यह प्रोटीन इन कोशिकाओं के प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ होने वाले व्यवहार को भी बदल रहा है। सामान्यतः, ये मरम्मत कोशिकाएं शांतिदूत के रूप में कार्य करती हैं, जो अत्यधिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को दबाती हैं जो दर्द और सूजन का कारण बनती हैं। हालांकि, Chi3L1 के संपर्क में आने वाली कोशिकाओं ने यह शांत करने की क्षमता खो दी। इसके बजाय, वे ऐसे संकेत छोड़ने लगीं जो सूजन को बढ़ावा देते हैं। जब शोधकर्ताओं ने प्रेरित अर्थराइटिस वाले चूहों में इन परिवर्तित कोशिकाओं का परीक्षण किया, तो परिणाम स्पष्ट थे। चूहों के घुटनों में इंजेक्ट की गई स्वस्थ कोशिकाओं ने सफलतापूर्वक क्षति और सूजन को कम किया। लेकिन जब शोधकर्ताओं ने Chi3L1 के संपर्क में आई कोशिकाओं को इंजेक्ट किया, तो उन्होंने कोई सुरक्षा प्रदान नहीं की। जोड़ उसी तरह खराब होते रहे जैसे बिना किसी उपचार के होते। इससे सिद्ध हुआ कि प्रोटीन स्वयं कोशिकाओं को उनकी उपचार शक्ति छीनने के लिए पर्याप्त था।
शोधकर्ताओं ने फिर यह पूछा कि क्या वे एक उम्र बढ़ते सिस्टम में इस क्षति को उलट सकते हैं। वे एक पुराने चूहे के मॉडल की ओर मुड़े, जहाँ जोड़ स्वाभाविक रूप से समय के साथ खराब होते हैं, जो मानव स्थिति की नकल करता है। इन पुराने चूहों में, केवल नई स्वस्थ कोशिकाओं को इंजेक्ट करना प्रभावी नहीं था क्योंकि उम्र बढ़ता वातावरण बहुत प्रतिकूल था। इसी तरह, केवल एंटीबॉडी के साथ Chi3L1 प्रोटीन को ब्लॉक करने से जोड़ों की स्थिति पूरी तरह से बहाल नहीं हुई। हालांकि, जब टीम ने दोनों दृष्टिकोणों को मिलाया—Chi3L1 प्रोटीन को बेअसर करके वातावरण को साफ करना और फिर ताज़ा, स्वस्थ कोशिकाओं को इंजेक्ट करना—तो परिणाम परिवर्तनकारी थे। उपचारित चूहों में कार्टिलेज की हानि काफी कम देखी गई, जोड़ की परत में सूजन कम हुई, और हड्डियों की संरचना मजबूत हुई। वे अनुपचारित पुराने चूहों की तुलना में अधिक तेजी से और अधिक सहजता से चले।
जोड़ों के परे, उपचार का पूरे शरीर पर प्रभाव पड़ता हुआ दिखाई दिया। शोधकर्ताओं ने उपचारित चूहों के रक्त का विश्लेषण किया और पाया कि विभिन्न प्रोटीनों का स्तर युवा, स्वस्थ जानवरों में देखे जाने वाले पैटर्न की ओर स्थानांतरित हो गया। इसमें वे कारक भी शामिल थे जो हड्डी के स्वास्थ्य और स्टेम कोशिकाओं के रखरखाव का समर्थन करते हैं। अध्ययन बताता है कि Chi3L1 प्रोटीन न केवल बीमारी का एक मार्कर है, बल्कि शरीर की मरम्मत प्रणाली के पतन का एक सक्रिय चालक भी है। इस प्रोटीन को रोककर, शोधकर्ता शरीर के वातावरण को रीसेट करने में सक्षम हुए, जिससे नई कोशिकाएं फिर से ठीक से कार्य कर सकीं। यह कार्य उम्र से संबंधित बीमारियों के इलाज के लिए एक महत्वपूर्ण सबक को उजागर करता है: समस्या को ठीक करने के लिए न केवल नए पुर्जों को जोड़ने की आवश्यकता है, बल्कि उस वातावरण को भी ठीक करने की आवश्यकता है जिसमें वे पुर्जे काम करने चाहिए। ये निष्कर्ष एक संभावित नए मार्ग की पेशकश करते हैं जो भविष्य में उन विशिष्ट संकेतों को लक्षित करके वृद्ध वयस्कों की गतिशीलता को बहाल करने और दर्द को कम करने में मदद कर सकते हैं जो हमारी प्राकृतिक मरम्मत टीमों को विफल करते हैं।
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