Soluble TREM2 suppresses neuronal activity
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि घुलनशील TREM2 (sTREM2), CD73 से जुड़कर प्यूरीनर्जिक माइक्रोग्लिया-न्यूरॉन सिग्नलिंग को सक्रिय करने के लिए एक तीव्र, शारीरिक अवरोधक के रूप में कार्य करता है, जिससे यह एक्सिटोटॉक्सिसिटी (excitotoxicity) के विरुद्ध सुरक्षा प्रदान करता है और अल्जाइमर रोग एवं मिर्गी के लिए एक संभावित चिकित्सीय लक्ष्य प्रस्तुत करता है।
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मस्तिष्क विद्युत संकेतों का एक विशाल नेटवर्क है, जहाँ अरबों कोशिकाएं विचार, स्मृति और गति बनाने के लिए आपस में संवाद करती हैं। इस प्रणाली को कार्य करने के लिए, इन कोशिकाओं की गतिविधि को एक संकीर्ण, स्वस्थ सीमा के भीतर रखा जाना आवश्यक है। बहुत कम गतिविधि कार्यक्षमता की हानि की ओर ले जाती है, लेकिन बहुत अधिक गतिविधि खतरनाक हो सकती है, जिससे कोशिकाएं अत्यधिक कार्यभार के कारण क्षतिग्रस्त हो सकती हैं। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से जाना है कि मस्तिष्क में एक विशिष्ट प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिका, जिसे माइक्रोग्लिया (microglia) कहा जाता है, मलबे की सफाई करके और अनावश्यक कनेक्शनों को छाँटकर इस संतुलन को बनाए रखने में मदद करती है। ये माइक्रोग्लिया मस्तिष्क के रखरखाव दल (maintenance crew) की तरह कार्य करते हैं, जो लगातार वातावरण की निगरानी करते रहते हैं। हाल ही में, शोधकर्ताओं ने पाया कि ये कोशिकाएं एक विशिष्ट प्रोटीन अंश (fragment) का उत्पादन करती हैं, जो एक बड़े रिसेप्टर अणु का हिस्सा है, और यह मस्तिष्क की कोशिकाओं के आसपास के तरल पदार्थ में स्वतंत्र रूप से तैरता रहता है। हालांकि यह अंश अल्जाइमर जैसी बीमारियों के दौरान बढ़ते हुए देखा गया था, लेकिन एक स्वस्थ मस्तिष्क में इसके सटीक कार्य का रहस्य बना हुआ था। प्रश्न यह था कि क्या यह तैरता हुआ टुकड़ा केवल समस्या का संकेत मात्र है या क्या यह इस बात को नियंत्रित करने में सक्रिय भूमिका निभाता है कि मस्तिष्क की कोशिकाएं कितनी तीव्रता से कार्य करती हैं।
टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ म्यूनिख और कई अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने जीवित चूहों के मस्तिष्क में इस तैरते हुए प्रोटीन को सीधे डालकर इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने हिप्पोकैम्पस (hippocampus) पर ध्यान केंद्रित किया, जो स्मृति के लिए एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है, और एक विशेष सूक्ष्मदर्शी का उपयोग किया ताकि वे व्यक्तिगत मस्तिष्क कोशिकाओं को उनके विद्युत संकेतों को छोड़ते हुए चमकते हुए देख सकें। जब वैज्ञानिकों ने इस घुलनशील प्रोटीन, जिसे sTREM2 के रूप में जाना जाता है, को मस्तिष्क के ऊतकों पर लगाया, तो उन्होंने एक तत्काल और प्रतिवर्ती (reversible) परिवर्तन देखा। न्यूरॉन्स, जो स्वतःस्फूर्त रूप से सक्रिय थे, अचानक धीमे हो गए। गतिविधि पूरी तरह से समाप्त नहीं हुई, लेकिन इसमें काफी गिरावट आई, और जब प्रोटीन को हटा दिया गया, तो कोशिकाएं अपनी सामान्य लय में वापस आ गईं। इससे सिद्ध हुआ कि यह प्रोटीन मस्तिष्क की गतिविधि पर एक त्वरित ब्रेक की तरह कार्य करता है, जो मिनटों के भीतर मस्तिष्क की विद्युत गूँज (electrical chatter) के स्तर को कम करने में सक्षम है।
यह समझने के लिए कि यह कैसे काम करता है, शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या प्रोटीन सीधे न्यूरॉन्स पर कार्य करता है या इसे माइक्रोग्लिया की सहायता की आवश्यकता होती है। उन्होंने कुछ चूहों से माइक्रोग्लिया को हटा दिया और फिर से प्रयोग किया। इन प्रतिरक्षा कोशिकाओं की अनुपस्थिति में, प्रोटीन का कोई प्रभाव नहीं पड़ा; न्यूरॉन्स अपने सामान्य वेग से सक्रिय रहे। इससे यह सिद्ध हुआ कि प्रोटीन सीधे न्यूरॉन्स को स्पर्श नहीं करता है। इसके बजाय, यह कार्य करने के लिए माइक्रोग्लिया पर निर्भर करता है। टीम ने पाया कि यह प्रोटीन माइक्रोग्लिया की सतह पर मौजूद एक विशिष्ट एंजाइम, जिसे CD73 कहा जाता है, से जुड़ जाता है। यह एंजाइम एक ऐसी श्रृंखला अभिक्रिया का हिस्सा है जो सक्रिय न्यूरॉन्स द्वारा छोड़े गए रासायनिक संकेत को एक अलग रसायन, एडेनोसिन (adenosine) में परिवर्तित करती है। एडेनोसिन एक प्राकृतिक पदार्थ है जो न्यूरॉन्स को शांत रहने का निर्देश देता है। CD73 से जुड़कर, यह प्रोटीन इस शांत करने वाले संकेत को बढ़ाने का कार्य करता है, जिससे प्रभावी रूप से न्यूरॉन्स को उनकी फायरिंग दर धीमी करने का निर्देश मिलता है।
शोधकर्ताओं ने फिर यह देखा कि जब यह प्रणाली टूट जाती है तो क्या होता है। उन्होंने उन चूहों का अध्ययन किया जिनमें इस प्रोटीन के लिए जिम्मेदार जीन पूरी तरह से अनुपस्थित था। इन जानवरों में सामान्य चूहों की तुलना में मस्तिष्क की उच्च स्तर की गतिविधि देखी गई, जिसमें कई न्यूरॉन्स अधिक बार सक्रिय हो रहे थे। जब वैज्ञानिकों ने इन चूहों में प्रोटीन लगाया, तो इसने उनकी गतिविधि को सफलतापूर्वक सामान्य स्तर पर ला दिया। इसके विपरीत, उन्होंने एक अन्य समूह बनाया जो स्वाभाविक रूप से अतिरिक्त मात्रा में प्रोटीन का उत्पादन कर रहा था। इन चूहों में सामान्य चूहों की तुलना में कम आधारभूत (baseline) गतिविधि थी, और जब वैज्ञानिकों ने अधिक प्रोटीन डालने का प्रयास किया, तो कोई अंतर नहीं पड़ा क्योंकि यह प्रणाली पहले से ही अपनी अधिकतम क्षमता पर थी। उन्होंने यह भी पाया कि यदि वे अतिरिक्त प्रोटीन बनाने वाले चूहों में प्रोटीन को रोक देते, तो मस्तिष्क की गतिविधि पुनः बढ़ जाती। इससे पुष्टि हुई कि मस्तिष्क में इस तैरते हुए प्रोटीन की मात्रा सीधे तौर पर न्यूरॉन्स की सक्रियता को निर्धारित करती है।
अध्ययन ने यह भी पता लगाया कि क्या यह तंत्र मस्तिष्क को खतरनाक अति-सक्रियता, जैसे कि दौरों (seizures) से बचा सकता है। जब शोधकर्ताओं ने एक रासायनिक ट्रिगर का उपयोग करके चूहों में दौरे उत्पन्न किए, तो अधिक प्रोटीन वाले चूहों में दौरों की घटनाएं कम हुईं और लक्षण कम गंभीर थे। इसके विपरीत, प्रोटीन की कमी वाले चूहों में अधिक बार और तीव्र दौरे पड़े। टीम ने पाया कि वे प्रोटीन-विहीन चूहों में दौरे की समस्या को शांत करने वाले रसायन 'एडेनोसिन' के अनुकरण करने वाली एक दवा देकर ठीक कर सकते हैं, जिससे यह सिद्ध हुआ कि यह प्रोटीन मस्तिष्क की रक्षा के लिए इसी विशिष्ट मार्ग के माध्यम से कार्य करता है। अंत में, उन्होंने परीक्षण किया कि क्या यह सुरक्षा अल्जाइमर रोग के शुरुआती चरणों में भी विस्तारित होती है, जहाँ विषाक्त प्रोटीन के गुच्छे न्यूरॉन्स को अनियंत्रित रूप से सक्रिय करने के लिए जाने जाते हैं। जब उन्होंने स्वस्थ मस्तिष्क के ऊतकों पर इन विषाक्त गुच्छों को लगाया, तो न्यूरॉन्स अत्यधिक सक्रिय हो गए। हालाँकि, यदि घुलनशील प्रोटीन उपस्थित था, तो इसने इस अति-सक्रियता को रोका और विषाक्त गुच्छों की उपस्थिति के बावजूद न्यूरॉन्स को शांत रखा।
ये निष्कर्ष बताते हैं कि यह तैरता हुआ प्रोटीन केवल बीमारी का एक निष्क्रिय संकेतक नहीं है, बल्कि स्थिरता का एक सक्रिय संरक्षक है। यह एक तीव्र-कार्यकारी नियामक के रूप में कार्य करता है जो मस्तिष्क की प्राकृतिक शांत करने वाली संकेतों को बढ़ाने के लिए मस्तिष्क की प्रतिरक्षा कोशिकाओं का उपयोग करता है। मस्तिष्क के प्राकृतिक शांत करने वाले संकेतों को बढ़ाकर, यह उन प्रकार के विद्युत तूफानों को रोक सकता है जो दौरों और अल्जाइमर के शुरुआती चरणों में देखी जाने वाली अति-सक्रियता का कारण बनते हैं। अनुसंधान इंगित करता है कि इस प्रोटीन के सही स्तर को बनाए रखना अत्यधिक गतिविधि के कारण होने वाले मस्तिष्क के नुकसान से बचाने के लिए एक प्रमुख रणनीति हो सकती है, जो इस बात पर एक नया दृष्टिकोण प्रदान करती है कि कैसे मस्तिष्क की प्रतिरक्षा प्रणाली और इसका विद्युत नेटवर्क स्वस्थ रहने के लिए मिलकर कार्य करते हैं।
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