एक जोखिम भरी यात्रा सामान्य मस्तिष्क-निर्माण का हिस्सा लगती है
विकसित हो रहे मस्तिष्क में नए न्यूरॉन अपने अंतिम स्थानों तक सहजता से नहीं पहुंचते। सेरेब्रल कॉर्टेक्स के निर्माण में मदद करने के लिए, उन्हें घनी और यांत्रिक रूप से कठिन ऊतक के भीतर से होकर गुजरना पड़ता है, जहां वे अन्य कोशिकाओं और संरचनात्मक रेशों के बीच से दबते-सरकते हुए उन सर्किटों में शामिल होते हैं जो धारणा, गति और विचार को सहारा देते हैं। Nature में प्रकाशित एक नए अध्ययन के अनुसार, इस प्रवास के साथ एक अप्रत्याशित जैविक लागत जुड़ी होती है: इनमें से कई कोशिकाओं के डीएनए में डबल-स्ट्रैंड ब्रेक होते हैं, जो आनुवंशिक क्षति के सबसे गंभीर रूपों में से एक है।
इस खोज का सबसे चौंकाने वाला पहलू केवल यह नहीं है कि यह क्षति होती है, बल्कि यह है कि विकसित होते कॉर्टेक्स के सामान्य निर्माण के दौरान यह नियमित रूप से होती दिखाई देती है। क्योटो विश्वविद्यालय के इंस्टीट्यूट फॉर इंटीग्रेटेड सेल-मटेरियल साइंसेज़ के शोधकर्ताओं और उनके सहयोगियों की रिपोर्ट है कि प्रभावित न्यूरॉन इन ब्रेक्स की तेजी से मरम्मत कर लेते हैं, और ऐसा प्रतीत होता है कि स्थायी नुकसान होने से पहले ही यह हो जाता है। दूसरे शब्दों में, जिसे सामान्यतः एक कोशिकीय आपातस्थिति माना जाएगा, वह प्रारंभिक मस्तिष्क विकास की एक अंतर्निहित विशेषता भी हो सकती है।
यह बढ़ते मस्तिष्क में संवेदनशीलता के बारे में वैज्ञानिकों की सोच को नया रूप देता है। डीएनए डबल-स्ट्रैंड ब्रेक्स को आम तौर पर उत्परिवर्तन, कोशिका मृत्यु या रोग से जोड़ा जाता है। लेकिन इस मामले में, अध्ययन सुझाव देता है कि वे सामान्य विकास प्रक्रिया के उपोत्पाद के रूप में उभर सकते हैं, बशर्ते मरम्मत तंत्र उससे तालमेल बनाए रखे। यह काम यह नहीं कहता कि डीएनए क्षति हानिरहित है। बल्कि, यह यांत्रिक तनाव, कोशिकीय अनुकूलन और तेज मरम्मत के बीच एक नाज़ुक संतुलन की ओर इशारा करता है।
टीम ने गति को डीएनए क्षति से कैसे जोड़ा
शोधकर्ताओं ने उस भौतिक चुनौती पर ध्यान केंद्रित किया जिसका सामना नवजात न्यूरॉन्स को घने ऊतक से गुजरते समय करना पड़ता है। यह जांचने के लिए कि क्या यही यात्रा क्षति को ट्रिगर कर सकती है, उन्होंने प्रयोगात्मक रूप से ऐसी परिस्थितियां दोहराईं, जिनमें न्यूरॉन्स को माइक्रोचैनलों के माध्यम से निर्देशित किया गया जो विकसित होते मस्तिष्क में पाई जाने वाली संकरी जगहों की नकल करते थे। फ्लोरोसेंट मार्करों का उपयोग करते हुए, उन्होंने देखा कि कोशिकाओं के उन तंग स्थानों से गुजरते समय डबल-स्ट्रैंड ब्रेक्स दिखाई दिए और फिर कोशिकाओं के बाहर निकलने के बाद गायब हो गए।
अध्ययन के अनुसार, अधिकांश क्षति 24 घंटों के भीतर ठीक हो गई, और स्रोत लेख में कहा गया है कि उस अवधि में न्यूरोनल कार्य पर कोई स्थायी प्रभाव नहीं देखा गया। यह तेज़ सुधार पत्र के महत्व का केंद्रीय बिंदु है। यह संकेत देता है कि विकसित हो रहा मस्तिष्क केवल अनिवार्य चोट के संपर्क में नहीं है, बल्कि एक महत्वपूर्ण निर्माण चरण के दौरान बार-बार होने वाले खतरे को संभालने का तरीका विकसित कर चुका है।
शोधकर्ताओं ने इन ब्रेक्स को टोपोआइसोमेरेज़ IIβ नामक एंजाइम से जोड़ा, जो सामान्यतः डीएनए में टॉरशनल तनाव को कम करने में मदद करता है। रोजमर्रा की कोशिकीय गतिविधि में, डीएनए मुड़ और तनावग्रस्त हो सकता है, और यह एंजाइम उस तनाव को कम करने के लिए नियंत्रित कट लगाता है, जिसके बाद स्ट्रैंड्स को फिर से जोड़ा जाता है। हालांकि, यांत्रिक तनाव के तहत, अध्ययन में पाया गया कि एंजाइम मध्य-प्रक्रिया में फंस सकता है, और साफ़ मरम्मत चक्र पूरा करने के बजाय पीछे टूटे हुए डीएनए सिरों को छोड़ सकता है।
फिर उन टूटे सिरों को nonhomologous end joining नामक मरम्मत तंत्र द्वारा फिर से जोड़ा जाता है। यह मार्ग एक प्रकार की आपातकालीन पुनर्स्थापन प्रणाली की तरह काम करता है, जो यांत्रिक तनाव बीत जाने के बाद सिरों को वापस जोड़ देता है। अध्ययन का मुख्य तर्क यह है कि यह मरम्मत गौण नहीं है। यही वह चीज़ है जो सामान्य न्यूरोनल प्रवास को एक सामान्य विकासात्मक घटना को व्यापक विकार में बदले बिना आगे बढ़ने देती है।
मूल जीवविज्ञान से आगे इसका महत्व क्यों है
यह निष्कर्ष न्यूरोलॉजिकल जोखिम के बारे में एक व्यापक प्रश्न खोलते हैं। यदि स्वस्थ विकसित हो रहा मस्तिष्क नियमित रूप से गंभीर डीएनए घाव उत्पन्न और मरम्मत करता है, तो उस मरम्मत क्षमता की सीमाएं अत्यंत महत्वपूर्ण हो सकती हैं। एक ऐसी प्रणाली जो सामान्य परिस्थितियों में काम करती है, वह मरम्मत में देरी, अपूर्णता या आनुवंशिक बाधा की स्थिति में कहीं अधिक महत्वपूर्ण हो सकती है।
इसी कारण यह काम विकासात्मक तंत्रिका-विज्ञान से परे भी प्रतिध्वनित हो सकता है। स्रोत लेख में प्रमुख शोधकर्ता Mineko Kengaku के हवाले से कहा गया है कि मस्तिष्क की सहनशीलता की सीमाओं को समझना और यह समझना कि मरम्मत अधूरी रहने पर क्या होता है, वैज्ञानिकों को विभिन्न न्यूरोलॉजिकल स्थितियों को समझने के करीब ला सकता है। अध्ययन किसी विशिष्ट विकार से प्रत्यक्ष संबंध स्थापित नहीं करता, लेकिन यह इस बारे में पूछने के लिए एक संभाव्य ढांचा देता है कि कैसे विकासात्मक तनाव, डीएनए मरम्मत की कमियां, या असामान्य ऊतक परिवेश बाद की समस्याओं में योगदान दे सकते हैं।
यह सामान्य विकासात्मक तनाव और रोगजनक क्षति के बीच का अंतर भी अधिक स्पष्ट करता है। डीएनए ब्रेक का वही वर्ग संदर्भ, समय और कोशिका की उबरने की क्षमता के आधार पर बहुत अलग परिणाम दे सकता है। विकसित हो रहे कॉर्टेक्स में, अध्ययन सुझाव देता है कि न्यूरॉन प्रवास के दौरान क्षति की अस्थायी वृद्धि को सहने के लिए तैयार हैं। अन्य जैविक स्थितियों में, जिनमें कैंसर भी शामिल है, स्रोत के अनुसार, इसी तरह की प्रवास-संबंधी क्षति बहुत अलग तरीके से विकसित हो सकती है।
यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि यह रेखांकित करता है कि डीएनए क्षति की एक ही कहानी नहीं होती। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसका अर्थ इस बात पर निर्भर करता है कि उसे किसने उत्पन्न किया, क्या उसे उलटा जा सकता है, और आगे क्या होता है। विकसित होता मस्तिष्क इन ब्रेक्स को स्वयं के निर्माण का एक प्रबंधनीय परिणाम मानता प्रतीत होता है। जब यह प्रबंधन विफल होता है, तब रोग शुरू हो सकता है।
विकासात्मक लचीलेपन पर एक नया दृष्टिकोण
इस अध्ययन के सबसे महत्वपूर्ण निहितार्थों में से एक वैचारिक है। मस्तिष्क विकास को अक्सर बेहद सुनियोजित कहा जाता है, लेकिन यह काम दिखाता है कि वह समन्वय कितना भौतिक रूप से कठिन हो सकता है। कोशिकाएं केवल सुरक्षित वातावरण में आनुवंशिक निर्देश नहीं पढ़ रहीं। वे तंग जगहों से गुजर रही हैं, यांत्रिक बलों का सामना कर रही हैं, और उन आणविक प्रणालियों पर निर्भर हैं जिन्हें बहाल होने से पहले विफलता तक धकेला जा सकता है।
इससे विकसित हो रहा कॉर्टेक्स एक स्थिर खाके से कम और एक सक्रिय निर्माण स्थल जैसा दिखता है, जहां क्षति नियंत्रण भी काम का हिस्सा है। शोधकर्ताओं के माइक्रोचैनल प्रयोग इस बात को और मजबूत करते हैं, क्योंकि वे दिखाते हैं कि केवल ज्यामिति और सीमित स्थान ही ब्रेक्स को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त हो सकते हैं। खतरा रास्ते में ही अंतर्निहित है।
आगे के शोध के लिए, स्पष्ट अगला कदम यह निर्धारित करना है कि यह मरम्मत प्रणाली कब अपर्याप्त होने लगती है। वैज्ञानिक यह जानना चाहेंगे कि क्या कुछ न्यूरॉन आबादियां दूसरों की तुलना में अधिक जोखिम में हैं, क्या गर्भावस्था के दौरान समय-निर्धारण जोखिम को बदलता है, और क्या पर्यावरणीय या आनुवंशिक कारक एक मरम्मत योग्य प्रक्रिया को हानिकारक में बदल सकते हैं। उतना ही महत्वपूर्ण, वे यह भी पूछ सकते हैं कि क्या वही तंत्र मानव विकास में भी उतनी ही व्यापकता से काम करते हैं जितना वे अध्ययन के मॉडल सिस्टम में प्रतीत होते हैं।
फिलहाल, यह काम प्रारंभिक मस्तिष्क निर्माण की एक अधिक स्पष्ट और सूक्ष्म तस्वीर प्रस्तुत करता है। नवजात न्यूरॉन गंभीर डीएनए विघटन को इसलिए नहीं सहते कि विकास गलत हो गया है, बल्कि इसलिए कि अपने स्थान तक पहुंचना स्वाभाविक रूप से जोखिम भरा है। आश्चर्य यह है कि मस्तिष्क इस खतरे के लिए तैयार प्रतीत होता है, और ब्रेक्स की इतनी तेज़ मरम्मत करता है कि निर्माण समय पर चलता रहे।
यह लेख Medical Xpress की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
Originally published on medicalxpress.com
