Carboxymethylcellulose ameliorates high-fat diet-associated colitis through the reduction of deoxycholic acid and restoration of mitochondrial complex I in macrophages

अल्सरेटिव कोलाइटिस (Ulcerative colitis) एक पुरानी स्थिति है जहाँ बड़ी आंत की परत में सूजन आ जाती है, जिससे दर्द, रक्तस्राव और बार-बार दस्त होने लगते हैं। हालांकि इसका सटीक कारण अभी भी एक पहेली बना हुआ है, वैज्ञानिक जानते हैं कि लोग क्या खाते हैं, यह इस बीमारी के व्यवहार में बड़ी भूमिका निभाता है। हाल के वर्षों में, उच्च वसा (high fat) वाले आहार को इस स्थिति के बढ़ते जोखिम और इसे और खराब करने से जोड़ा गया है। उच्च वसा वाला आहार गट (gut) को नुकसान पहुँचाने के तरीकों में से एक यह है कि यह आंत के भीतर रसायन विज्ञान को बदल देता है। विशेष रूप से, यह शरीर को 'डीऑक्सीकोलिक एसिड' (deoxycholic acid) नामक पदार्थ का अधिक उत्पादन करने के लिए प्रोत्साहित करता है। हालांकि यह पदार्थ पाचन का एक सामान्य हिस्सा है, लेकिन इसकी बहुत अधिक मात्रा आंत की परत के लिए जहर की तरह काम करती है, जिससे प्रतिरक्षा कोशिकाएं (immune cells) ऊतकों पर हमला करने के लिए उकसाती हैं और गंभीर सूजन पैदा करती है। इस एसिड को बिना अन्य समस्याओं के कम करने का तरीका खोजना डॉक्टरों के लिए एक कठिन चुनौती रही है।

सिचुआन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक सामान्य खाद्य योज्य (food additive) में छिपे एक आश्चर्यजनक समाधान की खोज की है। कार्बोक्सीमिथाइलसेलुलोज (Carboxymethylcellulose), या CMC, एक ऐसा पदार्थ है जो कई प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों में पाया जाता है, जिसका उपयोग उन्हें चिकना बनाने और उन्हें ताजा रखने के लिए किया जाता है। लंबे समय से, वैज्ञानिक इस बात को लेकर अनिश्चित थे कि क्या यह योज्य लोगों के गट रोगों में मदद करता है या नुकसान पहुँचाता है। कुछ अध्ययनों ने सुझाव दिया कि यह सूजन को बदतर बना सकता है, जबकि अन्य ने संकेत दिया कि यह हानिरहित हो सकता है। हालांकि, किसी ने भी इस बात पर गौर नहीं किया था कि जब कोई व्यक्ति उच्च वसा वाले आहार पर होता है, तो यह विशेष रूप रूप से कैसे काम करता है। टीम ने यह परीक्षण करने के लिए प्रयास किया कि क्या यह रोजमर्रा का घटक उच्च वसा स्तर होने पर गट को शांत कर सकता है। उन्होंने पाया कि CMC केवल पाचन तंत्र में बैठा नहीं रहता है; यह हानिकारक एसिड के उत्पादन को रोकने के लिए गट के भीतर के वातावरण को सक्रिय रूप से बदल देता है।

यह कैसे काम करता है, इसे समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने पहले वास्तविक अल्सरेटिव कोलाइटिस वाले लोगों को देखा। उन्होंने रोगियों से उनकी खाने की आदतों के बारे में पूछा और पाया कि जो लोग वर्तमान में फ्लेयर-अप (बीमारी के बढ़ने के दौर) से जूझ रहे थे, वे उन लोगों की तुलना में अधिक वसा खाते थे जो बेहतर महसूस कर रहे थे। इसने पुष्टि की कि वसा का सेवन इस बीमारी की सक्रियता से निकटता से जुड़ा हुआ है। इसके बाद वे प्रयोग करने के लिए चूहों पर आगे बढ़े। उन्होंने कुछ चूहों को उच्च वसा वाला आहार दिया और उन्हें एक ऐसा रसायन दिया जो कोलाइटिस का कारण बनता है। जैसा कि अपेक्षित था, उच्च वसा वाले आहार ने बीमारी को बहुत खराब कर दिया। चूहों का वजन कम हो गया, उनमें अधिक गंभीर सूजन देखी गई, और उनकी आंतें उच्च स्तर के डीऑक्सीकोलिक एसिड से भरी हुई थीं।

जब शोधकर्ताओं ने इन चूहों के पीने के पानी में CMC मिलाया, तो स्थिति नाटकीय रूप से बदल गई। योज्य प्राप्त करने वाले चूहे स्वस्थ रहे, उनका वजन बना रहा और उनके गट में बहुत कम सूजन थी। इस सुधार की कुंजी डीऑक्सीकोलिक एसिड का स्तर था। CMC प्राप्त करने वाले चूहों में, इस हानिकारक एसिड की मात्रा काफी कम हो गई। यह एक उच्च, नुकसानदेह स्तर से गिरकर बहुत कम, सुरक्षित स्तर पर आ गया। शोधकर्ता यह जानना चाहते थे कि क्या CMC केवल एसिड को स्पंज की तरह सोख रहा है या यह एसिड को बनने से ही रोक रहा है। उन्होंने लैब डिश में CMC को वसा के साथ मिलाकर इसका परीक्षण किया और पाया कि वसा की रासायनिक संरचना नहीं बदली। इसका अर्थ था कि CMC सीधे तौर पर एसिड को बेअसर नहीं कर रहा था। इसके बजाय, यह गट में रहने वाले सूक्ष्म बैक्टीरिया के माध्यम से काम कर रहा था।

गट ट्रिलियन बैक्टीरिया का घर है, और ये सूक्ष्मजीव सामान्य पित्त अम्लों (bile acids) को डीऑक्सीकोलिक एसिड जैसे माध्यमिक अम्लों में बदलने के लिए जिम्मेदार होते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि उच्च वसा वाले आहार ने 'बैक्टेरोइड्स एसिडिफैसिएन्स' (Bacteroides acidifaciens) नामक बैक्टीरिया के एक विशिष्ट प्रकार को बढ़ने का कारण बनाया। यह बैक्टीरिया हानिकारक एसिड का एक कारखाना है। जब चूहों को CMC दिया गया, तो इस विशिष्ट बैक्टीरिया की आबादी तेजी से गिर गई। इन बैक्टीरिया की संख्या कम होने के साथ, गट ने इतना अधिक डीऑक्सीकोलिक एसिड बनाना बंद कर दिया। शोधकर्ताओं ने चूहों को सीधे वह बैक्टीरिया देकर इसकी पुष्टि की; जिन्हें जीवित बैक्टीरिया मिले वे अधिक बीमार हो गए, जबकि जिन्हें बैक्टीरिया मिलने के बाद उन्हें गर्म करके मार दिया गया था, उन्हें कोई समस्या नहीं हुई। इससे सिद्ध हुआ कि जीवित बैक्टीरिया ही समस्या थे, और CMC उनकी संख्या को कम रखकर काम करता है।

लेकिन इस एसिड की कमी होने से गट को ठीक होने में क्यों मदद मिलती है? इसका उत्तर उन प्रतिरक्षा कोशिकाओं में छिपा है जो आंतों की निगरानी करती हैं। जब गट में सूजन होती है, तो मैक्रोफेज (macrophage) नामक एक प्रकार की श्वेत रक्त कोशिका अपना आकार और व्यवहार बदलकर एक हमलावर बन जाती है। ये हमलावर, जिन्हें M1 मैक्रोफेज के रूप में जाना जाता है, ऐसे रसायन छोड़ते हैं जो ऊतकों को नुकसान पहुँचाते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि उच्च डीऑक्सीकोलिक एसिड वाले चूहों में, ये हमलावर कोशिकाएं हर जगह थीं। हालांकि, जब CMC द्वारा एसिड के स्तर को कम किया गया, तो इन कोशिकाओं ने हमलावर के रूप में कार्य करना बंद कर दिया। वे एक शांत अवस्था में लौट आए।

यह देखने के लिए कि यह कैसे हुआ, वैज्ञानिकों ने कोशिकाओं के भीतर देखा। उन्होंने पाया कि उच्च स्तर का डीऑक्सीकोलिक एसिड प्रतिरक्षा कोशिकाओं के पावर प्लांट, जिन्हें माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) कहा जाता है, को नुकसान पहुँचा रहा था। ये पावर प्लांट ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। जब वे क्षतिग्रस्त होते हैं, तो कोशिकाएं ऊर्जा बनाने के कम कुशल तरीके पर स्विच कर देती हैं, जो उन्हें क्रोधित हमलावर बनने के लिए प्रेरित करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब CMC ने एसिड के स्तर को कम किया, तो प्रतिरक्षा कोशिकाओं के पावर प्लांट की मरम्मत हो गई। वे फिर से कुशलतापूर्वक काम करने लगे, और इस तरह से ऊर्जा का उत्पादन करने लगे जिससे कोशिकाएं शांत रहीं और उन्होंने गट की परत पर हमला करने से रोक दिया।

टीम ने यह साबित करने के लिए एक कदम आगे बढ़ाया कि इस ऊर्जा मरम्मत (energy repair) का होना आवश्यक था। उन्होंने ऐसे चूहे बनाए जिनमें उनकी प्रतिरक्षा कोशिकाओं में पावर प्लांट मशीनरी का एक विशिष्ट हिस्सा गायब था। इन चूहों में, भले ही CMC ने एसिड के स्तर को कम कर दिया था, फिर भी प्रतिरक्षा कोशिकाएं अपने पावर प्लांट की मरम्मत नहीं कर सकीं। परिणामस्वरूप, CMC ने चूहों को ठीक होने में मदद नहीं की; वे अभी भी गंभीर कोलाइटिस से पीड़ित थे। इससे पता चला कि कोशिका के ऊर्जा उत्पादन को ठीक करने की क्षमता ही वह महत्वपूर्ण चरण था जिसने CMC को काम करने में सक्षम बनाया।

अध्ययन ने CMC की तुलना 'कोलेस्टिरामाइन' (cholestyramine) नामक एक मानक चिकित्सा दवा से भी की, जिसका उपयोग पित्त अम्लों को बांधने के लिए किया जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि CMC ने उच्च वसा वाले आहार के कारण होने वाली सूजन को कम करने में इस दवा के समान ही काम किया। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि CMC एक खाद्य योज्य है जिसे आमतौर पर सुरक्षित माना जाता है, जबकि दवा के दुष्प्रभाव हो सकते हैं और इसे हमेशा सहन नहीं किया जा सकता। ये निष्कर्ष बताते हैं कि उच्च वसा वाले आहार लेने वाले लोगों के लिए, यह सामान्य योज्य वास्तव में बैक्टीरिया के समुदाय को नया आकार देकर और हानिकारक एसिड के स्तर को कम करके गट की रक्षा करने में मदद कर सकता है।

हालांकि यह अध्ययन चूहों और मानव रोगियों पर किया गया था, परिणाम भोजन और गट स्वास्थ्य के बारे में सोचने का एक नया तरीका प्रदान करते हैं। यह दिखाता है कि किसी खाद्य योज्य का प्रभाव पूरी तरह से इस बात पर निर्भर कर सकता है कि अन्य चीजें क्या खाई जा रही हैं। एक सामान्य आहार में, CMC के अलग प्रभाव हो सकते हैं, लेकिन उच्च वसा वाले आहार में, यह एक ढाल के रूप में कार्य करता है। गट बैक्टीरिया के माध्यम से एक विशिष्ट एसिड के स्तर को कम करके, यह प्रतिरक्षा प्रणाली को शांत होने और शरीर पर हमला करने से रोकने में मदद करता है। यह खोज उन लोगों में कोलाइटिस के प्रबंधन के लिए एक संभावित मार्ग प्रदान करती है जो उच्च वसा वाले आहारों के साथ संघर्ष कर रहे हैं, जिससे एक साधारण सामग्री को उपचार के उपकरण में बदल दिया गया है।