મિથિલિન બ્લુ અને સોજા સંબંધિત સંકેતન: ઇન્ફ્લેમાસોમ, IL-6 અને STAT3

ધારો કે ત્રણ પ્રયોગશાળાઓ જણાવે છે કે એક જ વાદળી સંયોજન સોજારોધક છે. એક મેક્રોફેજમાંથી ઓછું IL-1beta દર્શાવે છે. બીજી એ જ પ્રકારના કોષમાં ઓછો iNOS એન્ઝાઇમ દર્શાવે છે. ત્રીજી લોહીમાં ઓછું IL-6 અને મગજમાં ઓછી STAT3 પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે. આ ત્રણેયને એક દાવામાં ભેળવવાની લાલચ થાય છે. પરંતુ એવું કરવાથી મૂળ તારણ ઢંકાઈ જાય છે.

દરેક પરિણામ સંકેતનની અલગ પ્રક્રિયા સાથે સંબંધિત છે, જેમાં પોતાનું પ્રેરક, સંયોજનનો તબક્કો અને માપનીય પરિણામ હોય છે. મિથિલિન બ્લુ દરેક પ્રક્રિયાને જુદા બિંદુએ અસર કરે છે. આમાંથી કંઈ આરોગ્યના પરિણામમાં સુધારો કરે છે કે નહીં તે અલગ પ્રશ્ન છે, જેને અમે મિથિલિન બ્લુ અને સોજાના વિહંગાવલોકનમાં આવરી લીધો છે. આ પાનું સંકેતન માર્ગો પૂરતું મર્યાદિત છે.

માર્ગ 1: ઇન્ફ્લેમાસોમનું સંયોજન અને caspase-1

ઇન્ફ્લેમાસોમ એ માયેલોઇડ કોષની અંદર જરૂરિયાત મુજબ બનતું પ્રોટીનનું માળખું છે. તેના ભાગોમાં એક સંવેદક, ASC નામનું એડેપ્ટર અને caspase-1 નામનો કાર્યકારી એન્ઝાઇમ હોય છે. સંયોજન થયા પછી, caspase-1 pro-IL-1beta અને pro-IL-18ને કાપીને તેમના સ્રવિત સ્વરૂપોમાં ફેરવે છે અને પાયરોપ્ટોસિસને પ્રેરિત કરી શકે છે, જે સોજા સાથે સંકળાયેલ કોષમૃત્યુનું એક સ્વરૂપ છે. સંવેદક તેનો પ્રકાર નક્કી કરે છે: NLRP3 સ્ફટિકો અને છિદ્ર બનાવતાં વિષો, જેમ કે નાઇજેરિસિન અને ATP, પ્રત્યે પ્રતિભાવ આપે છે; NLRC4 બેક્ટેરિયાના ફ્લેજેલિન પ્રત્યે પ્રતિભાવ આપે છે; AIM2 કોષદ્રવ્યમાં રહેલા દ્વિસૂત્રિય DNA પ્રત્યે પ્રતિભાવ આપે છે; અને બિન-કેનોનિકલ માર્ગ કોષની અંદરના લિપોપોલિસેકેરાઇડ પ્રત્યે પ્રતિભાવ આપે છે.

સક્રિય થવા માટે બે સંકેતો જરૂરી છે. પહેલો સંકેત પૂર્વતૈયારીનો છે: ટોલ-લાઇક રિસેપ્ટરનો લિગેન્ડ NLRP3 અને pro-IL-1betaનું NF-kB આધારિત ટ્રાન્સક્રિપ્શન ચલાવે છે, જેથી જરૂરી ભાગો ઉપલબ્ધ થાય. બીજો સંકેત સંયોજનનો છે: બીજો પ્રેરક ASCને ઓલિગોમર બનાવી ટપકાં જેવા સમૂહોમાં ગોઠવે છે, caspase-1ને તેના p20 ખંડમાં કાપે છે અને પરિપક્વ IL-1beta p17ને મુક્ત કરાવે છે. માઇટોકોન્ડ્રિયાના પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રકારો અને સ્ફટિકોનું ગ્રહણ NLRP3 માટેના બીજા સંકેતમાં ફાળો આપતાં જાણીતા પરિબળો છે.

ઇન્ફ્લેમાસોમના વ્યાપક અવરોધન અંગેના 2017ના મેક્રોફેજ અભ્યાસે બંને સંકેતો પર મિથિલિન બ્લુનું પરીક્ષણ કર્યું. લિપોપોલિસેકેરાઇડથી પૂર્વતૈયાર કરાયેલા ઉંદરના અસ્થિમજ્જાના મેક્રોફેજમાં નાઇજેરિસિન, ATP અને મોનોસોડિયમ યુરેટના સ્ફટિકોએ દરેકે IL-1beta અને caspase-1નું મુક્ત થવું તથા ASC ટપકાંનું નિર્માણ પ્રેરિત કર્યું. 20 થી 200 micromolar મિથિલિન બ્લુએ કોષોને માર્યા વિના આ ત્રણેયને માત્રા પર આધારિત રીતે ઘટાડ્યાં. NLRC4 માટે ફ્લેજેલિન અને સાલ્મોનેલા, AIM2 માટે દ્વિસૂત્રિય DNA અને લિસ્ટેરિયા તથા બિન-કેનોનિકલ માર્ગ માટે ટ્રાન્સફેક્ટ કરાયેલ લિપોપોલિસેકેરાઇડ અથવા જીવંત E. coliએ સમાન પેટર્ન દર્શાવ્યું. એકલા સંયોજને મુક્ત થવાની પ્રક્રિયા પ્રેરિત કરી નહોતી, અને નિયંત્રણ પ્લેટોમાં કોઈ બેક્ટેરિયારોધક અસર જોવા મળી નહોતી, તેથી પરિણામ યજમાનના પ્રતિભાવ સાથે સંબંધિત છે.

આગળના તબક્કાઓમાં ત્રણ હસ્તક્ષેપો માપવામાં આવ્યા. રોટેનોનથી પ્રેરિત માઇટોકોન્ડ્રિયલ સુપરઓક્સાઇડ મિથિલિન બ્લુ સાથે ઘટ્યો, અને તેની સાથે રોટેનોનથી પ્રેરિત IL-1betaનું મુક્ત થવું પણ ઘટ્યું. ફ્લોરેસન્ટ મણકાઓનું ગ્રહણ ઘટ્યું, જે સ્ફટિકોની ઓળખ પહેલાં ફેગોસાઇટોસિસમાં ઘટાડા સાથે સુસંગત છે. બે NF-kB સ્થાન ધરાવતા NLRP3 પ્રમોટરથી સંચાલિત રિપોર્ટરે મિથિલિન બ્લુ સાથે ઓછી પ્રવૃત્તિ દર્શાવી, જ્યારે આ સ્થાનો વિનાના ટૂંકાવેલા પ્રમોટરે પ્રતિભાવ આપ્યો નહીં. કોષવિહીન ટ્યૂબમાં મિથિલિન બ્લુએ રિકોમ્બિનન્ટ માનવ caspase-1ની પ્રવૃત્તિ પણ સીધી ઘટાડી. સંયોજનને માત્ર પૂર્વતૈયારી વખતે અથવા માત્ર સક્રિયતા વખતે ઉમેરવાથી પણ IL-1beta, IL-18 અને caspase-1નું મુક્ત થવું ઘટ્યું, એટલે બંને તબક્કા સામેલ છે.

ઉંદરમાં થયેલા પરીક્ષણો પણ આ પસંદગીયુક્ત અસર સાથે મેળ ખાતાં હતાં. લિપોપોલિસેકેરાઇડની જીવલેણ માત્રાએ નિયંત્રણ જૂથના ઉંદરોને કલાકોમાં મારી નાખ્યા, જ્યારે મિથિલિન બ્લુએ જીવિત રહેવાનું પ્રમાણ સુધાર્યું; પેરીટોનિયલ IL-1beta ઘટ્યું, પરંતુ એ જ પ્રવાહીમાં IL-6 ઘટ્યું નહીં. લિસ્ટેરિયાથી પ્રેરિત પેરીટોનાઇટિસના મોડેલમાં પેરીટોનિયલ IL-1beta ઘટ્યું, જ્યારે કુલ કોષસંખ્યા બદલાઈ નહીં. માનવ THP-1 મોનોસાઇટ્સે ચારેય પ્રકારના ઇન્ફ્લેમાસોમમાં ઉંદરના મેક્રોફેજ જેવો પ્રતિભાવ આપ્યો. ઇન્ફ્લેમાસોમનું પરિણામ IL-1beta અને IL-18ની પરિપક્વતા સમજાવે છે, દરેક સાયટોકાઇનને નહીં. આ જ કારણથી માઇક્રોગ્લિયા અને એસ્ટ્રોસાઇટના પ્રયોગોમાં મગજના પ્રતિરક્ષા કોષોનો આકાર, માળખાના સંયોજન કરતાં જુદા પ્રશ્નનો જવાબ આપે છે.

માર્ગ 2: NF-kB અને STAT1ના બંધન દ્વારા iNOSનું ટ્રાન્સક્રિપ્શન

ઇન્ડ્યુસિબલ નાઇટ્રિક ઓક્સાઇડ સિન્થેઝ, એટલે કે iNOS, આરામની સ્થિતિમાં લગભગ હાજર હોતું નથી અને જરૂરિયાત મુજબ તેનું ટ્રાન્સક્રિપ્શન થાય છે. લિપોપોલિસેકેરાઇડ મુખ્યત્વે IkB-alphaના વિઘટન અને ત્યારબાદ NF-kBના ફોસ્ફોરિલેશન તથા કોષકેન્દ્રમાં પ્રવેશ દ્વારા તેને પ્રેરિત કરે છે. ઇન્ટરફેરોન-ગામા મુખ્યત્વે જાનસ કાઇનેઝ દ્વારા STAT1ના ફોસ્ફોરિલેશન અને ત્યારબાદ STAT1ના કોષકેન્દ્રમાં પ્રવેશ દ્વારા તેને પ્રેરિત કરે છે. ત્યારબાદ દરેક પરિબળ iNOS પ્રમોટર પરના પોતાના સ્થાન સાથે બંધાય છે. એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ અને જનીનની પ્રેરણા અલગ નિયંત્રણ બિંદુઓ છે, અને દવા બંનેમાંથી કોઈ એક અથવા બંને પર કાર્ય કરી શકે છે.

મેક્રોફેજ અને એન્ડોટોક્સીમિયા ધરાવતા ઉંદરમાં iNOSની પ્રેરણા અંગેના 2015ના અભ્યાસે અસરને સંદેશાના સ્તરે દર્શાવી. RAW 264.7 કોષો અને ઉંદરના પ્રાથમિક મેક્રોફેજમાં લિપોપોલિસેકેરાઇડ, ઇન્ટરફેરોન-ગામા અથવા બંનેના 30 મિનિટ પહેલાં અપાયેલા 1 micromolar મિથિલિન બ્લુએ 8 થી 24 કલાક દરમિયાન iNOS પ્રોટીન અને mRNA ઘટાડ્યાં. માધ્યમમાં નાઇટ્રાઇટ પણ ઓછું હતું અને કોષોની જીવંતતામાં ઘટાડો થયો નહોતો. 25 mg per kg લિપોપોલિસેકેરાઇડ અપાયેલા ઉંદરમાં એક કલાક પહેલાં અપાયેલી 5 mg per kgની એક માત્રાએ ફેફસાં, યકૃત અને હૃદયમાં iNOS પ્રોટીન અને mRNA ઘટાડ્યાં.

અહીં વિશિષ્ટ વિગત એ છે કે શું બદલાયું નહીં. IkB-alphaનું વિઘટન, NF-kBનું ફોસ્ફોરિલેશન, STAT1નું ફોસ્ફોરિલેશન અને બંનેમાંથી કોઈ પણ પરિબળનું કોષકેન્દ્રમાં એકઠું થવું યથાવત્ રહ્યું. અવરોધ એક તબક્કો પછી આવ્યો: કોષકેન્દ્રના અર્કમાં લિપોપોલિસેકેરાઇડ પછી NF-kBનું તેના DNA તત્ત્વ સાથે ઓછું બંધન અને ઇન્ટરફેરોન-ગામા પછી STAT1નું ઓછું બંધન જોવા મળ્યું. ક્રોમેટિન ઇમ્યુનોપ્રેસિપિટેશને પુષ્ટિ કરી કે કોષોની અંદર iNOS પ્રમોટર પર બંને પરિબળોની હાજરી ઓછી હતી. ટ્યુમર નેક્રોસિસ ફેક્ટર આલ્ફા, જેના પ્રમોટરમાં પણ NF-kBનો ઉપયોગ થાય છે, તે પણ ઘટ્યો. પરિબળો સક્રિય થયાં અને પહોંચ્યાં, પરંતુ પોતાના લક્ષ્ય DNA સાથે નબળી રીતે જોડાયાં.

માર્ગ 1 સાથેનો તફાવત ધ્યાનમાં લો. આ પરિબળ અને DNA વચ્ચેના જોડાણને લગતું છે, તેમાં STAT3ને બદલે STAT1 વપરાય છે અને ASC ટપકાં તથા caspase-1 ખંડોને બદલે mRNA, પ્રોટીન અને નાઇટ્રાઇટ માપવામાં આવે છે. અમારો કોષ મોડેલોમાં મિથિલિન બ્લુનાં લક્ષ્યોનો નકશો ટ્રાન્સક્રિપ્શનના આ સ્તરને સીધા એન્ઝાઇમ અને માઇટોકોન્ડ્રિયલ માપનોથી અલગ રાખે છે.

માર્ગ 3: સીરમ IL-6 અને પેશીઓમાં STAT3નું સક્રિયકરણ

IL-6 gp130 રિસેપ્ટર પરિવાર દ્વારા જાનસ કાઇનેઝથી STAT3 સુધીની સંકેતન શ્રેણીમાં સંકેત મોકલે છે. ફોસ્ફોરિલેટેડ STAT3 દ્વિલક બનાવે છે, કોષકેન્દ્રમાં પ્રવેશે છે અને સોજા સંબંધિત કાર્યક્રમો ચલાવે છે. બીજી તરફ, IL-6 પોતે NF-kBનું લક્ષ્ય છે, તેથી બંને એક પ્રતિસાદ ચક્ર બનાવે છે, જેને ઘણીવાર IL-6થી STAT3 અક્ષ કહેવામાં આવે છે. પ્રમાણભૂત માપનીય પરિણામોમાં શરૂઆતના તબક્કે સીરમ IL-6, ફોસ્ફોરિલેટેડ STAT3નું કુલ STAT3 સાથેનું ગુણોત્તર અને પછીના તબક્કે iNOS તથા COX2 જેવા કાર્યકારી એન્ઝાઇમોનો સમાવેશ થાય છે.

લિપોપોલિસેકેરાઇડ પછી IL-6 અને STAT3 અંગેના 2023ના ઉંદર અભ્યાસે જુદા વિભાગોમાં આ અક્ષનું માપન કર્યું. નર C57BL/6 ઉંદરોને ત્રણ દિવસ સુધી દરરોજ 1 mg per kg લિપોપોલિસેકેરાઇડ આપવામાં આવ્યું, અને દરેક માત્રાના 30 મિનિટ પછી 5 અથવા 10 mg per kg મિથિલિન બ્લુ આપવામાં આવ્યું. ત્રીજા દિવસે માત્ર લિપોપોલિસેકેરાઇડ મેળવનારા જૂથની સરખામણીએ મિથિલિન બ્લુ મેળવનારા બંને જૂથોમાં સીરમ IL-6 ઓછું હતું, જ્યારે પેનલમાંની મોટાભાગની અન્ય સાયટોકાઇન્સ સારવાર સાથે બદલાઈ નહોતી. કોર્ટેક્સ, હિપ્પોકેમ્પસ અને કાનની ત્વચામાં ફોસ્ફોરિલેટેડ STAT3નું કુલ STAT3 સાથેનું ગુણોત્તર ઓછું હતું. સાથે Iba-1 માઇક્રોગ્લિયલ સ્ટેઇનિંગ ઓછું હતું, iNOS અને COX2 ઓછાં હતાં અને વજનમાં થતો ઘટાડો આંશિક રીતે ઓછો થયો હતો.

અહીં બે સાવચેતીઓ જરૂરી છે. ઓછું સીરમ IL-6 અને પેશીઓમાં ઓછું STAT3 ફોસ્ફોરિલેશન અક્ષમાં થતા ફેરફાર સાથે સુસંગત છે, પરંતુ તે પ્રાથમિક બિંદુને અલગ તારવતું નથી. કારણ કે શરૂઆતના તબક્કે ઓછી સાયટોકાઇન, ઓછું રિસેપ્ટર સંકેતન અથવા બદલાયેલી ફોસ્ફેટેઝ પ્રવૃત્તિમાંથી દરેક સમાન ગુણોત્તર આપી શકે છે. ઉપરાંત, તીવ્ર પ્રેરણાના ત્રણ દિવસ દરમિયાનનું વજન આખા પ્રાણીનું માપનીય પરિણામ છે, લક્ષણ કે રોગશમનનો સ્કોર નથી. તે સંકેતનના પરિણામને સારવારના દાવામાં ફેરવ્યા વિના બ્લોટથી આગળનો સંદર્ભ ઉમેરે છે. માઇટોકોન્ડ્રિયલ રેડોક્સ પ્રક્રિયાઓની અલગ રસાયણિક ક્રિયાઓ આ સાયટોકાઇન વર્ણનની સમાંતર ચાલે છે અને તેમને તેની સાથે ભેળવવી જોઈએ નહીં.

માર્ગોની સરખામણી: હસ્તક્ષેપનાં બિંદુઓ અને માપનીય પરિણામો

આ કોષ્ટક ત્રણ અમાન્ય તારણોને અટકાવે છે. ASC ટપકાંનું પરિણામ STAT3ના પરિણામને સાબિત કરતું નથી. STAT1થી iNOS પ્રમોટર સુધીનું પરિણામ STAT3ના પરિણામને સાબિત કરતું નથી, ભલે બંને પ્રોટીન STAT પરિવારના સભ્યો હોય. સીરમ IL-6નું પરિણામ ઇન્ફ્લેમાસોમના સંયોજનમાં ઘટાડો સાબિત કરતું નથી: પેરીટોનિયલ પ્રયોગમાં IL-1beta ઘટ્યું, જ્યારે IL-6 ઘટ્યું નહીં. દરેક પંક્તિ માટે તેનો પોતાનો પ્રેરક અને માપનીય પરિણામ જરૂરી છે. તેથી જ મિથિલિન બ્લુના કોષ, પ્રાણી અને ક્લિનિકલ અભ્યાસો વાંચતી વખતે દરેક દાવાને તેના માપવામાં આવેલા સ્તર સાથે મેળવવો જરૂરી છે.

આમાંથી કંઈ પણ માણસોમાં માત્રા, સલામતી કે લાભ સ્થાપિત કરતું નથી. લિપોપોલિસેકેરાઇડના મોડેલો કોઈ પ્રક્રિયા ચકાસવા માટેના નિયંત્રિત પ્રેરકો છે, લાંબા ગાળાની બીમારીની પ્રતિકૃતિઓ નથી. પ્રેરકની સાથે માત્રા આપવાથી પ્રેરિત ફેરફારને અટકાવવાનું પરીક્ષણ થાય છે, સ્થાપિત રોગને પાછો ફેરવવાનું નહીં. પ્રક્રિયાના આ વર્ણનને દર્દીઓનાં પરિણામોથી અલગ રાખો અને આરોગ્ય સંબંધિત કોઈ પણ દાવાનું મૂલ્યાંકન તેની પાછળના દર્દી અભ્યાસના આધારે કરો.