SPARC is associated with vascular smooth muscle cell senescence and vascular remodeling in intracranial aneurysms
यह अध्ययन SPARC को इंट्राक्रैनील एन्यूरिज्म (intracranial aneurysms) में वैस्कुलर स्मूथ मसल सेल सेनेसेंस (vascular smooth muscle cell senescence) और वैस्कुलर रिमॉडलिंग के एक प्रमुख नियामक के रूप में पहचानता है, जो यह प्रदर्शित करता है कि SPARC की कमी और सेनोलाइटिक उपचार (senolytic treatment) दोनों ही माउस मॉडल में एन्यूरिज्म की घटनाओं को महत्वपूर्ण रूप से कम करते हैं।
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मानव शरीर राजमार्गों के एक नेटवर्क की तरह है, जिसमें धमनियां शरीर के हर कोने तक जीवन देने वाला रक्त ले जाती हैं। कभी-कभी, इन वाहिकाओं की दीवारें कमजोर होकर बाहर की ओर फूल जाती हैं, जिससे गुब्बारे जैसी एक थैली बन जाती है जिसे इंट्राक्रैनील एन्यूरिज्म (intracranial aneurysm) कहा जाता है। जबकि इनमें से कई थैलियां हानिरहित रहती हैं, अन्य फट सकती हैं, जिससे मस्तिष्क में घातक रक्तस्राव हो सकता है जो अक्सर मृत्यु या गंभीर विकलांगता का कारण बनता है। दशकों से, इन खतरनाक उभारों से निपटने का एकमात्र तरीका सर्जरी के दौरान उन्हें शारीरिक रूप से क्लिप करना या उनमें कॉइल डालना रहा है। एक बार एन्यूरिज्म बनने के बाद, उसकी दीवार को मजबूत करने के लिए कोई गोली या दवा नहीं है। उपचार का यह अंतर इसलिए मौजूद है क्योंकि वैज्ञानिक पूरी तरह से उन जैविक प्रक्रियाओं को नहीं समझ पाए हैं जो वास्तव में धमनी की दीवार को कमजोर करती हैं।
धमनी की मजबूती बनाए रखने में एक प्रमुख खिलाड़ी 'वैस्कुलर स्मूथ मसल सेल' (vascular smooth muscle cell) नामक एक प्रकार की मांसपेशी कोशिका है। ये कोशिकाएं वाहिका के संरचनात्मक मचान (scaffolding) के रूप में कार्य करती हैं, जिससे यह तंग और लचीली बनी रहती है। जैसे-जैसे लोग बूढ़े होते हैं, ये कोशिकाएं "सेनेसेंट" (senescent) हो सकती हैं, यानी ऐसी अवस्था जहाँ वे विभाजित होना बंद कर देती हैं और ऐसे रसायन स्रावित करने लगती हैं जो सूजन पैदा करते हैं और आसपास के ऊतकों को कमजोर करते हैं। इन उम्रदराज कोशिकाओं को मशीन के पुराने, जंग लगे बोल्ट के रूप में सोचें; वे अब संरचना को थामे रखने के बजाय आसपास के हिस्सों को नुकसान पहुँचाने लगती हैं। एक अन्य महत्वपूर्ण कारक SPARC नामक प्रोटीन है, जो कोशिकाओं को उनके वातावरण के साथ बातचीत करने और ऊतकों की मरम्मत करने में मदद करता है। हालांकि वैज्ञानिक जानते थे कि उम्रदराज कोशिकाएं और SPARC दोनों ही विभिन्न संवहनी रोगों (vascular diseases) में शामिल हैं, लेकिन यह स्पष्ट नहीं था कि क्या वे मस्तिष्क के एन्यूरिज्म का कारण बनने के लिए मिलकर काम कर रहे हैं।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन कड़ियों को जोड़ने के लिए यह सवाल उठाया कि क्या SPARC इन मांसपेशी कोशिकाओं के उम्र बढ़ने की प्रक्रिया से जुड़ा है और क्या इस प्रक्रिया को रोकने से एन्यूरिज्म बनने से रोका जा सकता है। उन्होंने मानव ऊतक नमूनों का अध्ययन करके शुरुआत की, जिसमें एन्यूरिज्म वाले रोगियों की धमनियों की तुलना स्वस्थ नियंत्रण धमनियों से की गई। उन्नत जीन-रीडिंग तकनीक का उपयोग करते हुए, उन्होंने पाया कि एन्यूरिज्म के नमलों में SPARC का स्तर काफी अधिक था। जब उन्होंने इसे उम्रदराज कोशिकाओं में सक्रिय रहने वाले ज्ञात जीनों की सूची के साथ क्रॉस-रेफरेंस किया, तो SPARC एक प्रबल दावेदार के रूप में उभरा। डेटा ने सुझाव दिया कि एन्यूरिज्म की दीवारों में, मांसपेशी कोशिकाएं न केवल उम्रदराज हो रही थीं; बल्कि वे अपना व्यवहार भी बदल रही थीं, जिससे उनकी सिकुड़ने और वाहिका को थामे रखने की क्षमता कम हो रही थी और वे अधिक सूजन संबंधी (inflammatory) हो रही थीं।
यह समझने के लिए कि वास्तव में यह कैसे हो रहा था, शोधकर्ताओं ने सिंगल-सेल आरएनए सीक्वेंसिंग (single-cell RNA sequencing) नामक तकनीक का उपयोग करके व्यक्तिगत कोशिकाओं के स्तर पर गहराई से जांच की। इसने उन्हें हजारों कोशिकाओं को छांटने और यह देखने की अनुमति दी कि कौन सी कोशिकाएं उम्रदराज या क्षतिग्रस्त कोशिकाओं की तरह व्यवहार कर रही हैं। उन्होंने खोजा कि एन्यूरिज्म के ऊतकों में, मांसपेशियों की कोशिकाओं का एक विशिष्ट समूह हानिकारक प्रोफाइल बना रहा था: वे मजबूती के लिए आवश्यक प्रोटीन का उत्पादन कम कर रहे थे और सूजन बढ़ाने वाले प्रोटीन का अधिक उत्पादन कर रहे थे। ये "सेनेसेंस-एसोसिएटेड" (senescence-associated) कोशिकाएं उच्च स्तर के SPARC से निकटता से जुड़ी हुई थीं। शोधकर्ताओं ने एक कोशिका के उम्र बढ़ने के संकेतों और उसकी मजबूती के संकेतों के बीच संतुलन को मापने का एक तरीका विकसित किया, जिसमें पाया गया कि उच्चतम 'एजिंग स्कोर' वाली कोशिकाएं ही एन्यूरिज्म में सबसे अधिक संख्या में थीं।
यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह संबंध एक कारण था या केवल एक संयोग, टीम ने चूहों का सहारा लिया। उन्होंने एक ऐसा मॉडल बनाया जहाँ चूहों में उच्च रक्तचाप और एक विशिष्ट एंजाइम इंजेक्शन के कारण मस्तिष्क एन्यूरिज्म विकसित होने की संभावना थी। एक समूह में, उन्होंने SPARC का उत्पादन करने वाले जीन को हटा दिया। दूसरे समूह में, उन्होंने चूहों को दो दवाओं के संयोजन से उपचारित किया जिन्हें सेनोलिटिक्स (senolytics) कहा जाता है, जो उम्रदराज कोशिकाओं को साफ करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। परिणाम चौंकाने वाले थे। अनुपचारित चूहों में, अधिकांश को एन्यूरिज्म विकसित हुआ। हालांकि, जिन चूहों में SPARC नहीं था, उनमें एन्यूरिज्म बनने की दर नाटकीय रूप से गिर गई। इसी तरह, दवा के संयोजन से उपचारित चूहों में भी एन्यूरिज्म में उल्लेखनीय कमी देखी गई। जब शोधकर्ताओं ने संरक्षित चूहों की धमनियों की जांच की, तो उन्होंने देखा कि वाहिका की दीवारें बरकरार थीं, इलास्टिक फाइबर सुरक्षित थे, और मांसपेशी कोशिकाओं ने अपना स्वस्थ, संकुचनशील आकार बनाए रखा था।
अध्ययन ने यह भी देखा कि क्या ये निष्कर्ष उम्र बढ़ने के संदर्भ में भी लागू होते हैं। हालांकि रुझान समान था, जिसमें SPARC-विहीन चूहों में धमनियों की दीवारें बेहतर तरीके से संरक्षित थीं, लेकिन वृद्ध समूह में एन्यूरिज्म की दर में अंतर सांख्यिकीय रूप से उतना स्पष्ट नहीं था। यह सुझाव देता है कि हालांकि यह तंत्र शक्तिशाली है, लेकिन जीव की आयु इस बात को प्रभावित कर सकती है कि वह कितनी मजबूती से प्रतिक्रिया देता है। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि चूहों पर उनके काम ने यह साबित नहीं किया कि ये दवाएं पहले से एन्यूरिज्म वाले मनुष्यों पर काम करेंगी, और न ही इसने यह सिद्ध किया कि SPARC ही एकमात्र कारक है। प्रयोगों ने दिखाया कि SPARC को हटाने या उम्रदराज कोशिकाओं को साफ करने से मॉडल में समस्या को शुरू होने से रोका जा सका, लेकिन इसने यह परीक्षण नहीं किया कि क्या ये विधियाँ पहले से मौजूद एन्यूरिज्म को ठीक कर सकती हैं।
अंततः, यह शोध मस्तिष्क एन्यूरिज्म से जुड़े एक जैविक मार्ग का एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है। यह SPARC को एक प्रोटीन के रूप में पहचानता है जो मांसपेशी कोशिकाओं की क्षतिग्रस्त और उम्रदराज अवस्था से जुड़ा है, जिसके कारण धमनी की दीवार कमजोर हो जाती है। यह दिखाकर कि इस प्रोटीन को हटाने या उम्रदराज कोशिकाओं को साफ करने से चूहों में वाहिका की दीवार को बचाया जा सकता है, यह अध्ययन भविष्य के अनुसंधान के लिए एक नया दिशा प्रदान करता है। हालांकि यह अभी तक कोई इलाज नहीं है, लेकिन यह क्षेत्र को एक ऐसी औषधीय उपचार (pharmacological treatment) की संभावना के करीब ले जाता है जो धमनी की दीवार को मजबूत कर सके और खतरनाक उभारों को बनने से रोक सके।
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