மெத்திலீன் ப்ளூவும் மூளையின் ஆதரவு செல்களும்: ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகள், மைக்ரோக்ளியா மற்றும் அழற்சி

ஒரே நீலச் சாயத்தைக் கொண்டு இரண்டு பரிசோதனைகளைச் செய்து, ஊக்கமளிக்கும் இரண்டு முடிவுகளைப் பெறுகிறீர்கள் என்று வைத்துக்கொள்வோம். ஒரு வளர்ப்புப் பாத்திரத்தில், நட்சத்திர வடிவ ஆதரவு செல்கள் ஆக்சிஜனும் குளுக்கோஸும் இல்லாத நிலையிலும் உயிர்வாழ்கின்றன. மற்றொன்றில், மூளையின் நோயெதிர்ப்பு செல்கள் ஒரு பாக்டீரிய நச்சு இருந்தபோதும் அமைதியான, கிளைகளைக் கொண்ட வடிவத்தைத் தக்கவைக்கின்றன. இவ்விரண்டையும் சேர்த்து, அந்தச் சாயம் மூளை அழற்சியைத் தணித்து மூளையைப் பாதுகாக்கிறது என்ற ஒரே கூற்றாக மாற்றத் தோன்றலாம். அவற்றை இவ்வாறு இணைக்கும் இடத்தில்தான் கவனமான வாசகர்கள் நிதானிக்க வேண்டும்.

மூளையில் வெவ்வேறு பணிகளைச் செய்யும் இரண்டு ஆதரவு செல் குழுக்கள் உள்ளன. ஒவ்வொன்றிலும் மெத்திலீன் ப்ளூ வெவ்வேறு பரிசோதனைத் தூண்டுதலின் கீழ் ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகள் வளர்சிதை மாற்றத்துக்கு ஆதரவளிக்கும் செல்கள். அவை இரத்த நாளங்களுக்கும் நியூரான்களுக்கும் இடையில் அமைந்து, அதிகப்படியான குளூட்டமேட்டை அகற்றி, பொட்டாசியத்தின் அளவைச் சீராக வைத்திருந்து, கிளைகோஜனைச் சேமித்து, தேவை திடீரென அதிகரிக்கும்போது நியூரான்களுக்கு எரிபொருளை எடுத்துச் செல்கின்றன. மைக்ரோக்ளியா மூளையிலேயே வசிக்கும் நோயெதிர்ப்புக் கண்காணிப்புச் செல்கள். அவற்றின் நுண்ணிய நீட்சிகள் திசுக்களைக் கண்காணித்து, பாக்டீரியா மற்றும் சேதச் சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிகின்றன. எச்சரிக்கை எழும்போது, அவை சமிக்ஞை மூலக்கூறுகளை வெளியிட்டபடி, நகர்வதற்கும் பொருட்களை விழுங்குவதற்கும் ஏற்ற வட்டமான அமீபா போன்ற வடிவத்துக்குள் தங்கள் நீட்சிகளைச் சுருக்கிக்கொள்கின்றன. ஒரு செல் குழுவில் கிடைத்த முடிவு மற்றொன்றுக்கும் பொருந்தாது. ஒவ்வொரு பரிசோதனையிலும் பயன்படுத்தப்பட்ட அளவீடுதான் உண்மையில் என்ன காட்டப்பட்டது என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது.

வளர்சிதை மாற்ற அழுத்தத்தில் ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகள்: நேரமே முக்கிய முடிவு

ஆஸ்ட்ரோசைட் பரிசோதனை ஆக்சிஜன் மற்றும் குளுக்கோஸ் கிடைக்காத நிலையுடன் தொடங்குகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் புதிதாகப் பிறந்த எலிகளின் பெருமூளைப் புறணியிலிருந்து ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகளை வளர்த்து, ஆறு மணி நேரத்துக்கு குளுக்கோஸையும் கிட்டத்தட்ட அனைத்து ஆக்சிஜனையும் அகற்றினர். பின்னர் இரண்டையும் இருபத்து நான்கு மணி நேரத்துக்கு மீண்டும் வழங்கினர். இது பக்கவாதத்தைத் தொடர்ந்து இரத்த ஓட்டம் மீளும் நிலைக்கான ஆய்வக மாதிரி. கிடைக்காமைக் கட்டத்தில் மெத்திலீன் ப்ளூ இருந்தபோது, செல்களின் உயிர்வாழ்வு மோசமடைந்தது. மீண்டும் ஆக்சிஜன் வழங்கும் கட்டத்தில் மட்டும் 0.1 மற்றும் 1 micromolar செறிவுகளில் அதைச் சேர்த்தபோது, கால்சீன் உயிர்த்தன்மைப் பரிசோதனையின்படி உயிர்வாழ்வு குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்பட்டது. எலி ஆஸ்ட்ரோசைட் ஆய்வு, சுவாசத் தரவுகளுடன் இந்த நேர வேறுபாட்டையும் தெரிவிக்கிறது.

இந்த வேறுபாடுதான் மிக முக்கியமான கண்டுபிடிப்பு. கிடைக்காமைக் கட்டத்தில் எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்ள ஆக்சிஜன் கிட்டத்தட்ட இருப்பதில்லை. எனவே எலக்ட்ரான்களைக் கடத்தும் அமைப்பு அவற்றை ஒப்படைக்க இடமில்லை. மீண்டும் ஆக்சிஜன் வழங்கும்போது செல்களின் இயந்திர அமைப்பு மீண்டும் இயங்கத் தொடங்குகிறது; அப்போது சாயத்துக்குச் செய்ய வேண்டிய பணி கிடைக்கிறது. மெத்திலீன் ப்ளூ வழங்கப்பட்ட ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகள் அதிக ஆக்சிஜனைப் பயன்படுத்தின, அதிக குளுக்கோஸை எடுத்துக்கொண்டன, அதிக ATP-ஐ உற்பத்தி செய்தன, கிளைகோஜன் இருப்புகளை மீண்டும் உருவாக்கின. ஹெக்சோகைனேஸ் செயல்பாடு அதிகரித்தது; மைட்டோகாண்ட்ரியல் சூப்பராக்சைடு அதிகரிக்கவில்லை. இதற்காக முன்வைக்கப்படும் விளக்கம், மைட்டோகாண்ட்ரியாவில் எலக்ட்ரான் கடத்தியாக மெத்திலீன் ப்ளூ செயல்படுவது பற்றிய விளக்கத்தில் கூறப்படும் அதே விளக்கம்தான்: சுவாசச் சங்கிலியின் தடைப்பட்ட இடங்களைத் தாண்டி எலக்ட்ரான்களைக் கடத்துவதன் மூலம், அவை கசிந்து வினைத்திறன் கொண்ட மூலக்கூறுகளை உருவாக்காமல் சுவாசம் சீராக மீண்டும் தொடங்க உதவுகிறது.

இது எவ்வகையான ஆதாரம் என்பதை கவனிக்கவும். தனிமைப்படுத்தப்பட்ட ஒரு செல் வகையில் கிடைத்த உயிர்வாழ்வு மற்றும் வளர்சிதை மாற்ற முடிவு இது. பயன் காணப்பட்ட காலக்கட்டமும் — கிடைக்காமைக் கட்டம் அல்ல, மீட்புக் கட்டம் — செறிவு வரம்பும் தெளிவாகக் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. நோயெதிர்ப்புச் சமிக்ஞைகள் பற்றியோ நடத்தை பற்றியோ இது எதையும் கூறவில்லை.

பாக்டீரிய எச்சரிக்கையின் கீழ் மைக்ரோக்ளியா: மறுநிரலாக்கப்படும் வளர்சிதை மாற்றம்

மைக்ரோக்ளியா பரிசோதனைகள் எதிர்மாறான தூண்டுதலுடன் தொடங்குகின்றன: ஊட்டப் பற்றாக்குறை அல்ல, போலியான தொற்று எச்சரிக்கை. பாக்டீரியாவின் வெளிப்புறச் சவ்வின் ஒரு பகுதியான லிப்போபாலிசாக்கரைடு, இயல்புநிலை நோயெதிர்ப்பு உணரிகளுடன் பிணைந்து, உயிருள்ள பாக்டீரியாக்கள் இல்லாதபோதும் நோய்க்கிருமிகள் வந்துவிட்டதாக மைக்ரோக்ளியாவை எதிர்வினையாற்றச் செய்கிறது. லிப்போபாலிசாக்கரைடு வழங்கப்பட்ட எலிகளிலும், வளர்க்கப்பட்ட மைக்ரோக்ளியா செல் வரிசையிலும், வழக்கமான அழற்சிச் செயல்திட்டம் தோன்றுகிறது: அழற்சியை ஊக்குவிக்கும் காரணிகள் அதிகரிக்கின்றன, மைக்ரோக்ளியா தீவிரமான M1 நிலையை நோக்கி மாறுகின்றன, அருகிலுள்ள நியூரான்கள் இறக்கின்றன, மேலும் கற்றல் மற்றும் நினைவாற்றல் பணிகளில் விலங்குகளின் செயல்திறன் குறைகிறது.

எலிகளில் இந்த எதிர்வினையை ஆராய்ந்த ஆய்வு, அதன் அடிப்படையில் ஆக்சிஜனை உணரும் ஒரு வழித்தடம் இருப்பதைக் கண்டறிகிறது: மூன்று புரோலைல் ஹைட்ராக்சிலேஸ் நொதிகளில் ஒன்றான PHD3-இன் மிகை வெளிப்பாட்டை, அதற்கு முன்னதாகச் செயல்படும் Siah2/Morg1 சங்கிலி வழியாக லிப்போபாலிசாக்கரைடு தூண்டுகிறது. அதே நேரத்தில், மைட்டோகாண்ட்ரியாவில் வினைத்திறன் கொண்ட ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகள் அதிகரிப்பதுடன், செல்கள் தங்கள் ஆற்றல் பயன்பாட்டை ஆக்சிஜன் உள்ள நிலையில் நடைபெறும் கிளைகோலிசிஸை நோக்கி மறுநிரலாக்குகின்றன. ஆக்சிஜன் பயன்பாட்டையும் செல்களுக்கு வெளியேயான அமிலமாதலையும் அளவிடும் Seahorse வளர்சிதை மாற்றப் பரிசோதனைகள் மூலம் இந்த மாற்றத்தை ஆசிரியர்கள் நேரடியாக அளந்தனர். மெத்திலீன் ப்ளூ, வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஏற்பட்ட இந்த மாற்றத்தையும் PHD3 மிகை வெளிப்பாட்டையும் மாற்றியமைத்தது; அழற்சிக் காரணிகளைக் குறைத்தது; நியூரான் இறப்பைக் குறைத்தது; நடத்தை மதிப்பெண்களை மேம்படுத்தியது. பாசிட்ரான் உமிழ்வு டோமோகிராபி கூடுதலாகப் படமெடுப்பு ஆதாரத்தை வழங்கியது: FDG-PET-இல், லிப்போபாலிசாக்கரைடு ஹிப்போகாம்பஸின் குளுக்கோஸ் எடுத்துக்கொள்ளலை அதிகரித்தது; சிகிச்சை அதை மீண்டும் குறைத்தது. இது உயிருள்ள மூளையில் அழற்சியுடன் தொடர்புடைய வளர்சிதை மாற்றம் தணிந்திருப்பதுடன் ஒத்துப்போகிறது.

ஆஸ்ட்ரோசைட் ஆய்வுடன் ஒப்பிடும்போது, இதில் விரிவான அளவீடுகள் உள்ளன: சைட்டோகைன்கள், வளர்சிதை மாற்றம், படமெடுப்பு, விலங்குகளின் நடத்தை. ஆனால் இவை வேறொரு தூண்டுதலுக்கும் வேறொரு செல் வகைக்கும் உரியவை. இரண்டையும் ஒப்பிடும் வாசகர்கள் அவற்றின் தூண்டுதல்களைத் தனித்தனியாகக் கருத வேண்டும்: ஒரு ஆய்வு ஊட்டப் பற்றாக்குறைக்கு உள்ளான ஆதரவு செல்களை மீட்புக் கட்டத்தில் காப்பாற்றுகிறது; மற்றொன்று நோயெதிர்ப்பு செல்களில் போலியான தொற்று எச்சரிக்கையைத் தணிக்கிறது.

நுண்ணோக்கியின் கீழ் மைக்ரோக்ளியா: அளவீடாகச் செல் வடிவம்

மூன்றாவது பரிசோதனை, அதே பாக்டீரிய எச்சரிக்கையைச் செல் வடிவத்தின் மூலம் மட்டும் ஆராய்கிறது. பெருவகை எலியின் பெருமூளைப் புறணியிலிருந்து பெறப்பட்ட க்ளியல் செல் வளர்ப்புகளில், IBA1 குறியீட்டுக்காகச் சாயமிடப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு மைக்ரோக்ளியா பல நுண்ணிய நீட்சிகளைக் காட்டுகின்றன. இது கிளைகளுடன் கண்காணிக்கும் வடிவம். 10 micrograms per milliliter செறிவில் லிப்போபாலிசாக்கரைடு வழங்கப்பட்டு இருபத்து நான்கு மணி நேரத்துக்குப் பிறகு, செல்கள் தட்டையான அமீபா போன்ற வடிவமாக மாறுகின்றன. அவற்றின் செல் உடல் பரப்பளவு அதிகரிக்கிறது; ஆனால் சுற்றளவு ஏறத்தாழ மாறாமல் இருக்கிறது. இது வட்டமாக மாறுவதற்கான வடிவியல் அடையாளம். நச்சுடன் சேர்த்து 1 micromolar செறிவில் வழங்கப்பட்ட மெத்திலீன் ப்ளூ, கிளை நீட்சிகளைப் பாதுகாத்து, செல் உடல் பரப்பளவையும் சுற்றளவையும் கட்டுப்பாட்டு மதிப்புகளுக்கு அருகில் வைத்திருந்தது. பெருவகை எலி செல் வளர்ப்பு ஆய்வு, செல் உடல் பரப்பளவு மற்றும் சுற்றளவு அளவீடுகள் மூலம் இந்த வடிவ மீட்பை அளவிடுகிறது.

இரண்டு விவரங்கள் இந்த ஆய்வை ஒரு சாதாரணப் படத்தைவிட அதிக மதிப்புடையதாக ஆக்குகின்றன. முதலில், ஒப்பீட்டுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்ட மெனாடையோன் என்ற மற்றொரு ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்கச் செயல்பாடுள்ள மூலக்கூறு, அதே செறிவில் செல் வடிவத்தை மீட்கவில்லை. தனியாக வழங்கப்பட்டபோதும் அது செல்களைச் செயல்படுத்தப்பட்ட வடிவத்தை நோக்கித் தள்ளியது. எனவே இந்த விளைவு, ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்கச் சுழற்சியில் ஈடுபடும் எல்லா மூலக்கூறுகளுக்கும் பொதுவான பண்பு அல்ல. இரண்டாவது, வினைத்திறன் கொண்ட மூலக்கூறுகளை நேரடியாக அகற்றுவதுடன் மட்டும் சாயத்தின் விளைவை ஆசிரியர்கள் தொடர்புபடுத்தவில்லை. ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு மற்றும் அழற்சி எதிர்ப்பு மரபணுக்களின் செயல்பாட்டை வழிநடத்தும் படியெடுப்புக் காரணியான Nrf2-இன் செயல்படுத்தலுடன் அதைத் தொடர்புபடுத்துகின்றனர். ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்கம் மற்றும் அழற்சிச் சமிக்ஞைகள் குறித்த தொடர்புடைய விளக்கங்கள், இந்த Nrf2 தொடர்பைப் புரிந்துகொள்வதற்கான பின்னணியை வழங்குகின்றன.

இருப்பினும், மூன்று அளவீடுகளில் செல் வடிவமே மிகக் குறைவான தகவலை வழங்குகிறது. கிளைகளைக் கொண்ட செல் பொதுவாகக் கண்காணிக்கும் செல்; வட்டமான செல் பொதுவாகச் செயல்படுத்தப்பட்ட செல். ஆனால் வடிவம் ஒரு மறைமுகக் குறியீடுதான்; அது மரபணுப் படியெடுப்பைப் பதிவு செய்வதல்ல. இந்த செல் வளர்ப்பில் இரத்தத்திலிருந்து வரும் நோயெதிர்ப்பு செல்களோ, நரம்புச் சுற்றமைப்புகளோ, நடத்தை வெளிப்பாடுகளோ இல்லை.

மூன்று முடிவுகளையும் அருகருகே வைத்து வாசித்தல்

ஒவ்வொரு தூண்டுதலுக்கும் அதற்குரிய அளவீடும் அதற்குரிய பதிலும் இருப்பதே இந்த வரிசைகளில் காணப்படும் பொதுவான அமைப்பு. வளர்சிதை மாற்ற மீட்பு, வளர்சிதை மாற்றம் குறித்த கேள்விக்குப் பதிலளிக்கிறது. சைட்டோகைன் மற்றும் நடத்தைத் தரவுகள், அழற்சி குறித்த கேள்விக்குப் பதிலளிக்கின்றன. செல் வடிவம், வடிவம் குறித்த கேள்விக்குப் பதிலளிக்கிறது. இம்மூன்றில் எதுவும் தனியாக மற்றவற்றைப் பற்றிய முடிவை வழங்காது.

அமைதியாகத் தோன்றும் மைக்ரோக்ளியா நிரூபிக்காதவை

இந்த முழுத் தலைப்புக்கும் அவசியமான வாக்கியம் இதுதான்: குறைவாகச் செயல்படுத்தப்பட்டதாகத் தோன்றும் மைக்ரோக்ளியா, அல்லது மாற்றமடைந்த மைக்ரோக்ளியா வளர்சிதை மாற்றம், மூளையின் செயல்பாடு மேம்பட்டிருப்பதைத் தானாகவே நிரூபிப்பதில்லை.

செயல்பாட்டில் மாற்றம் இல்லாமலேயே வடிவம் மாறலாம். ஒரு செல் தனது கிளைகளைத் தக்கவைத்தபடியே சைட்டோகைன்களை வெளியிடலாம்; அல்லது பயனுள்ள கழிவு அகற்றலைச் செய்யும்போது வட்டமாக மாறலாம். வளர்சிதை மாற்ற அளவீடுகளுக்கும் இதே வரம்பு உண்டு: ஒரு Seahorse பதிவோ PET படமெடுப்போ ஆற்றல் எவ்வாறு கையாளப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது; அறிவாற்றலை அல்ல. வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் வடிவம் சார்ந்த அளவீடுகளை நடத்தைப் பரிசோதனைகளுடன் இணைத்த எலி ஆய்வு வலுவானதாக இருப்பதற்குக் காரணம், முடிவின் முழுப் பாரத்தையும் ஒரே அளவீட்டின் மீது வைக்காமல் பல நிலைகளிலான ஆதாரங்களை இணைத்ததுதான். அங்கும் வழக்கமான வரம்புகள் பொருந்தும்: லிப்போபாலிசாக்கரைடு உண்மையான தொற்றை அல்ல, உயிருள்ள கிருமிகள் இல்லாத எச்சரிக்கை நிலையை மாதிரியாக்குகிறது; எலிகள் மனிதர்கள் அல்ல; உயிரினங்களுக்கிடையிலான வேறுபாடுகளை ஆசிரியர்களே சுட்டிக்காட்டுகின்றனர். தொடராய்வைத் திட்டமிடுபவர்கள், இந்த வழித்தடம் மனிதத் திசுக்களிலும் ஒரே விதமாகச் செயல்படும் என்று கருதுவதற்கு முன், வெவ்வேறு மாதிரிகளில் மைக்ரோக்ளியா கண்டுபிடிப்புகள் எந்த அளவுக்குப் பொருந்துகின்றன என்பதை மதிப்பிட வேண்டும்.

இதிலிருந்து வழங்கும் நேரம் குறித்த நடைமுறை சார்ந்த ஒரு விளைவு தென்படுகிறது. ஆஸ்ட்ரோசைட் முடிவில், ஆரம்பத்தில் வழங்குவது பாதிப்பை ஏற்படுத்துகிறது; மீட்புக் கட்டத்தில் வழங்குவது பயனளிக்கிறது. மைக்ரோக்ளியா முடிவுகள், அழற்சித் தூண்டுதல் நிகழும் நேரத்தைச் சுற்றி வழங்கியதிலிருந்து கிடைக்கின்றன. நிஜ வாழ்க்கையில் மூளைக் காயம், ஆற்றல் செயலிழப்பையும் நோயெதிர்ப்பு எச்சரிக்கையையும் ஒரே நேரத்தில் கலக்கிறது; இந்த நிலை பல மணி நேரங்களில் மாறிக்கொண்டே இருக்கிறது. ஒரு கட்டத்தை மட்டும் தனிமைப்படுத்தும் பரிசோதனை, இரண்டும் சேர்ந்த நிலைக்கான வழங்கல் அட்டவணையை நிர்ணயிக்க முடியாது. அதனால்தான் வழங்குவதற்கான காலக்கட்டங்கள் குறித்த விவாதங்களில், ஆக்சிஜன் மற்றும் குளுக்கோஸ் கிடைக்காமையின் காலவரிசையும் அழற்சியின் காலவரிசையும் தனித்தனியாகக் கருதப்படுகின்றன.

நேர்மையான சுருக்கத்தை ஒரு பத்தியிலேயே கூறலாம். தனிமைப்படுத்தப்பட்ட ஆஸ்ட்ரோசைட்டுகளில், மீண்டும் ஆக்சிஜன் வழங்கும் கட்டத்தில் கொடுக்கப்படும் மெத்திலீன் ப்ளூ சுவாசத்தை மீண்டும் தொடங்கச் செய்து செல்களைக் காப்பாற்றுகிறது. பாக்டீரியாவின் ஒரு பகுதியால் தூண்டப்பட்ட மைக்ரோக்ளியாவில், குறிப்பிட்ட PHD3 வழித்தடத்தின் மூலம் அழற்சி சார்ந்த வளர்சிதை மாற்றச் செயல்திட்டத்தை மாற்றியமைத்து, ஓய்வுநிலை வடிவத்தைப் பாதுகாக்கிறது. ஒவ்வொரு முடிவும் அதன் பரிசோதனை அமைப்புக்குள் உண்மையானது; ஆனால் அவற்றில் எதுவும் மூளை அழற்சி பற்றிய பொதுவான தீர்ப்பு அல்ல. இந்த இரண்டு கதைகளும் ஒன்றாகக் கலந்துவிடுவதைத் தடுப்பதால்தான் க்ளியல் செல்களின் இந்த ஒப்பீடு பயனுள்ளதாக இருக்கிறது.