மெத்திலீன் நீலமும் அழற்சி சமிக்ஞைப் பரிமாற்றமும்: இன்ஃபிளமசோம்கள், IL-6 மற்றும் STAT3

ஒரே நீல நிறச் சேர்மம் அழற்சி எதிர்ப்புத் தன்மை கொண்டது என்று மூன்று ஆய்வகங்கள் தெரிவிப்பதாக வைத்துக்கொள்வோம். ஒன்று மேக்ரோஃபேஜ்களிலிருந்து குறைவான IL-1beta வெளியாவதைக் காட்டுகிறது. மற்றொன்று அதே செல் வகையில் iNOS நொதி குறைவாக இருப்பதைக் காட்டுகிறது. இன்னொன்று இரத்தத்தில் IL-6 குறைவாகவும் மூளையில் STAT3 செயல்பாடு குறைவாகவும் இருப்பதைக் காட்டுகிறது. இந்த மூன்றையும் ஒரே கூற்றாக இணைக்கத் தோன்றலாம். ஆனால் அப்படி இணைப்பது கண்டறியப்பட்ட உண்மையை மறைத்துவிடுகிறது.

ஒவ்வொரு முடிவும் தனக்கெனத் தூண்டுதல், ஒருங்கிணைவுப் படிநிலை மற்றும் அளவிடப்படும் விளைவு கொண்ட வெவ்வேறு சமிக்ஞைப் பரிமாற்றக் கருத்தைச் சார்ந்தது. மெத்திலீன் நீலம் ஒவ்வொன்றிலும் வெவ்வேறு இடத்தில் செயல்படுகிறது. இவற்றில் ஏதேனும் உடல்நல விளைவை மேம்படுத்துகிறதா என்பது தனிக் கேள்வி; அதை எங்களது மெத்திலீன் நீலமும் அழற்சியும் பற்றிய கண்ணோட்டத்தில் விவாதிக்கிறோம். இந்தப் பக்கம் சமிக்ஞைப் பாதைகளில் மட்டுமே கவனம் செலுத்துகிறது.

பாதை 1: இன்ஃபிளமசோம் ஒருங்கிணைவும் caspase-1 நொதியும்

இன்ஃபிளமசோம் என்பது மைலாய்டு செல்லுக்குள் தேவைக்கேற்ப உருவாக்கப்படும் ஒரு புரதக் கட்டமைப்பு. அதன் கூறுகள் ஒரு உணரி, ASC எனப்படும் இணைப்புப் புரதம் மற்றும் caspase-1 எனப்படும் செயலாக்க நொதி ஆகியவை. அவை ஒருங்கிணைந்ததும், caspase-1 நொதி pro-IL-1beta மற்றும் pro-IL-18 ஆகியவற்றை வெட்டி, சுரக்கப்படும் வடிவங்களாக மாற்றுகிறது; மேலும் அழற்சியுடன் தொடர்புடைய செல் இறப்பு வடிவமான பைரோப்டோசிஸையும் தூண்டலாம். உணரியே அதன் வகையை வரையறுக்கிறது: NLRP3 படிகங்களுக்கும் நைஜெரிசின் மற்றும் ATP போன்ற துளைகளை உருவாக்கும் நச்சுகளுக்கும் பதிலளிக்கிறது; NLRC4 பாக்டீரியாவின் ஃபிளாஜெல்லினுக்குப் பதிலளிக்கிறது; AIM2 சைட்டோசாலில் உள்ள இரட்டை இழை DNA-வுக்குப் பதிலளிக்கிறது; வழக்கத்திற்கு மாறான பாதை செல்லுக்குள் உள்ள லிப்போபாலிசாக்கரைடுக்கு பதிலளிக்கிறது.

செயல்படுத்தலுக்கு இரண்டு சமிக்ஞைகள் தேவை. முதல் சமிக்ஞை ஆயத்தப்படுத்தல்: ஒரு டோல் போன்ற ஏற்பியின் பிணைப்பான், NF-kB சார்ந்த NLRP3 மற்றும் pro-IL-1beta படியெடுத்தலைத் தூண்டி, தேவையான கூறுகளை உருவாக்குகிறது. இரண்டாவது சமிக்ஞை ஒருங்கிணைவு: இரண்டாவது தூண்டுதல் ASC-ஐச் சிறு திரள்களாகப் பல்கூறு இணைவுறச் செய்கிறது, caspase-1-ஐ அதன் p20 துண்டாக வெட்டச் செய்கிறது, முதிர்ந்த IL-1beta p17-ஐ வெளியிடச் செய்கிறது. மைட்டோகாண்ட்ரியாவில் உருவாகும் வினைத்திறன் மிக்க ஆக்சிஜன் வகைகளும் படிகங்கள் உட்கொள்ளப்படுவதும் NLRP3-இன் இரண்டாவது சமிக்ஞைக்குப் பங்களிப்பவை என அறியப்பட்டுள்ளன.

பல்வேறு இன்ஃபிளமசோம்களின் தடுப்பு குறித்த 2017 மேக்ரோஃபேஜ் ஆய்வு இரண்டு சமிக்ஞைகளிலும் மெத்திலீன் நீலத்தைச் சோதித்தது. லிப்போபாலிசாக்கரைடால் ஆயத்தப்படுத்தப்பட்ட எலியின் எலும்பு மஜ்ஜை மேக்ரோஃபேஜ்களில், நைஜெரிசின், ATP மற்றும் மோனோசோடியம் யூரேட் படிகங்கள் ஒவ்வொன்றும் IL-1beta மற்றும் caspase-1 வெளியீட்டையும் ASC சிறு திரள் உருவாக்கத்தையும் தூண்டின. 20 முதல் 200 micromolar அளவிலான மெத்திலீன் நீலம், செல்களைக் கொல்லாமல், அளவைச் சார்ந்து இந்த மூன்றையும் குறைத்தது. NLRC4-க்கான ஃபிளாஜெல்லின் மற்றும் Salmonella, AIM2-க்கான இரட்டை இழை DNA மற்றும் Listeria, வழக்கத்திற்கு மாறான பாதைக்கான செல்களுக்குள் செலுத்தப்பட்ட லிப்போபாலிசாக்கரைடு அல்லது உயிருள்ள E. coli ஆகியவையும் இதே பாங்கைக் காட்டின. சேர்மம் மட்டும் வெளியீட்டைத் தூண்டவில்லை; கட்டுப்பாட்டு ஆய்வுத் தட்டுகளில் பாக்டீரியா எதிர்ப்பு விளைவும் காணப்படவில்லை. எனவே இந்த முடிவு உயிரினத்தின் எதிர்வினையுடன் தொடர்புடையது.

பாதையின் முந்தைய நிலைகளில் மூன்று தலையீட்டு விளைவுகள் அளவிடப்பட்டன. ரோட்டினோனால் தூண்டப்பட்ட மைட்டோகாண்ட்ரியா சூப்பராக்சைடு மெத்திலீன் நீலத்துடன் குறைந்தது; ரோட்டினோனால் தூண்டப்பட்ட IL-1beta வெளியீடும் அதனுடன் குறைந்தது. ஒளிரும் மணிகளின் உட்கொள்ளல் குறைந்தது; இது படிகங்கள் உணரப்படுவதற்கு முன்பே துகள் விழுங்கல் குறைந்திருப்பதுடன் ஒத்துப்போகிறது. இரண்டு NF-kB பிணைப்பு இடங்களைக் கொண்ட NLRP3 புரமோட்டரால் இயக்கப்படும் அறிக்கையாளர் அமைப்பு, மெத்திலீன் நீலத்துடன் குறைந்த செயல்பாட்டைக் காட்டியது. ஆனால் அந்த இடங்கள் இல்லாத, சுருக்கப்பட்ட புரமோட்டர் பதிலளிக்கவில்லை. செல்கள் இல்லாத சோதனைக் குழாயிலும், மறுசேர்க்கை முறையில் உருவாக்கப்பட்ட மனித caspase-1 செயல்பாட்டை மெத்திலீன் நீலம் நேரடியாகக் குறைத்தது. ஆயத்தப்படுத்தலின்போது மட்டும் அல்லது செயல்படுத்தலின்போது மட்டும் சேர்மத்தைச் சேர்த்தாலும் IL-1beta, IL-18 மற்றும் caspase-1 வெளியீடு குறைந்தது. எனவே இரண்டு படிநிலைகளும் இதில் பங்கெடுக்கின்றன.

எலிச் சோதனைகளும் இந்தத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட விளைவுடன் ஒத்துப்போயின. உயிர்க்கொல்லி அளவிலான லிப்போபாலிசாக்கரைடு கட்டுப்பாட்டுக் குழுவிலிருந்த எலிகளை சில மணிநேரங்களில் கொன்றது; மெத்திலீன் நீலம் உயிர் பிழைப்பை மேம்படுத்தியது. வயிற்றறை உறையைச் சார்ந்த திரவத்தில் IL-1beta குறைந்தது, ஆனால் அதே திரவத்தில் IL-6 குறையவில்லை. Listeria-வால் ஏற்படுத்தப்பட்ட வயிற்றறை உறை அழற்சி மாதிரியில், வயிற்றறைத் திரவத்தின் IL-1beta குறைந்தது; மொத்த செல் எண்ணிக்கை மாறவில்லை. மனித THP-1 மோனோசைட்டுகள் நான்கு இன்ஃபிளமசோம் வகைகளிலும் எலி மேக்ரோஃபேஜ்களைப் போலவே நடந்துகொண்டன. இன்ஃபிளமசோம் சார்ந்த முடிவு IL-1beta மற்றும் IL-18 முதிர்ச்சியை விளக்குகிறது; எல்லா சைட்டோகைன்களையும் அல்ல. இதனால்தான் மைக்ரோக்ளியா மற்றும் ஆஸ்ட்ரோசைட் பரிசோதனைகளில் மூளையின் நோய் எதிர்ப்பு செல்களின் வடிவம், புரதக் கட்டமைப்பு ஒருங்கிணைவு பற்றிய கேள்வியிலிருந்து வேறுபட்ட கேள்விக்குப் பதிலளிக்கிறது.

பாதை 2: NF-kB மற்றும் STAT1 பிணைப்பு வழியான iNOS படியெடுத்தல்

தூண்டப்படக்கூடிய நைட்ரிக் ஆக்சைடு சின்தேஸ், அல்லது iNOS, ஓய்வு நிலையில் மிகக் குறைவாகவே உள்ளது; தேவைக்கேற்ப படியெடுக்கப்படுகிறது. லிப்போபாலிசாக்கரைடு இதை முதன்மையாக IkB-alpha சிதைவு வழியாகத் தூண்டுகிறது; அதைத் தொடர்ந்து NF-kB பாஸ்போரிலேற்றமும் அணுக்கருவுக்குள் நுழைவும் நிகழ்கின்றன. இன்டர்ஃபெரான்-காமா இதை முதன்மையாக ஜானஸ் கைனேஸ் மூலம் STAT1 பாஸ்போரிலேற்றப்படுவதன் வழியாகத் தூண்டுகிறது; அதைத் தொடர்ந்து STAT1 அணுக்கருவுக்குள் நுழைகிறது. பின்னர் ஒவ்வொரு காரணியும் iNOS புரமோட்டரில் தனக்குரிய இடத்தில் பிணைகிறது. நொதிச் செயல்பாடும் மரபணுத் தூண்டலும் தனித்தனி கட்டுப்பாட்டுப் புள்ளிகள்; ஒரு மருந்து இவற்றில் ஏதேனும் ஒன்றிலோ இரண்டிலுமோ செயல்படலாம்.

மேக்ரோஃபேஜ்கள் மற்றும் இரத்தத்தில் எண்டோடாக்சின் கொண்ட எலிகளில் iNOS தூண்டல் குறித்த 2015 ஆய்வு இந்த விளைவைச் செய்தி RNA நிலையில் அடையாளம் கண்டது. RAW 264.7 செல்களிலும் எலியிலிருந்து நேரடியாகப் பெறப்பட்ட மேக்ரோஃபேஜ்களிலும், லிப்போபாலிசாக்கரைடு, இன்டர்ஃபெரான்-காமா அல்லது இரண்டையும் வழங்குவதற்கு 30 நிமிடங்கள் முன்பு அளிக்கப்பட்ட 1 micromolar மெத்திலீன் நீலம், 8 முதல் 24 மணிநேரங்களில் iNOS புரதத்தையும் mRNA-வையும் குறைத்தது. வளர்ப்பு ஊடகத்தில் நைட்ரைட் குறைந்திருந்தது; செல் உயிர்த்தன்மை இழப்பு இல்லை. 25 mg per kg லிப்போபாலிசாக்கரைடு அளிக்கப்பட்ட எலிகளில், ஒரு மணிநேரம் முன்னதாக அளிக்கப்பட்ட ஒரே 5 mg per kg மெத்திலீன் நீல அளவு, நுரையீரல், கல்லீரல் மற்றும் இதயத்தில் iNOS புரதத்தையும் mRNA-வையும் குறைத்தது.

மாறாமல் இருந்தவைதான் இங்கு குறிப்பிடத்தக்க விவரம். IkB-alpha சிதைவு, NF-kB பாஸ்போரிலேற்றம், STAT1 பாஸ்போரிலேற்றம் மற்றும் இரு காரணிகளும் அணுக்கருவில் திரள்வது ஆகியவை பாதிக்கப்படவில்லை. தடங்கல் அதற்கு அடுத்த படிநிலையில் ஏற்பட்டது: லிப்போபாலிசாக்கரைடுக்குப் பிறகு NF-kB தனது DNA கூறுடன் பிணைவது குறைந்ததையும், இன்டர்ஃபெரான்-காமாவுக்குப் பிறகு STAT1 பிணைப்பு குறைந்ததையும் அணுக்கருப் பிரித்தெடுப்புகள் காட்டின. செல்களுக்குள் iNOS புரமோட்டரில் இரு காரணிகளின் பிணைந்திருக்கும் அளவும் குறைந்ததை குரோமாட்டின் நோய் எதிர்ப்புப் படிவாக்கச் சோதனை உறுதிப்படுத்தியது. தனது புரமோட்டரில் NF-kB-ஐப் பயன்படுத்தும் கட்டி நசிவுக் காரணி ஆல்ஃபாவும் குறைந்தது. காரணிகள் செயல்படுத்தப்பட்டு அணுக்கருவை அடைந்தன; ஆனால் அவற்றின் இலக்கு DNA-வுடன் குறைவாகவே பிணைந்தன.

பாதை 1-இலிருந்து இது எவ்வாறு வேறுபடுகிறது என்பதைக் கவனிக்கவும். இது காரணி–DNA பிணைப்பைப் பற்றியது; STAT3-க்குப் பதிலாக STAT1-ஐப் பயன்படுத்துகிறது; ASC சிறு திரள்கள் மற்றும் caspase-1 துண்டுகளுக்குப் பதிலாக mRNA, புரதம் மற்றும் நைட்ரைட்டை அளவிடுகிறது. எங்களது செல் மாதிரிகளில் மெத்திலீன் நீலத்தின் இலக்குகளைக் காட்டும் வரைபடம், இந்தப் படியெடுத்தல் நிலையை நேரடி நொதி மற்றும் மைட்டோகாண்ட்ரியா அளவீடுகளிலிருந்து தனியாக வைத்திருக்கிறது.

பாதை 3: இரத்தச் சீரத்தில் IL-6 மற்றும் திசுக்களில் STAT3 செயல்படுத்தல்

IL-6, gp130 ஏற்பிக் குடும்பத்தின் வழியாக ஜானஸ் கைனேஸிலிருந்து STAT3 வரையிலான தொடர் செயல்முறைக்குச் சமிக்ஞை அனுப்புகிறது. பாஸ்போரிலேற்றப்பட்ட STAT3 இரட்டையாக இணைந்து, அணுக்கருவுக்குள் நுழைந்து, அழற்சி சார்ந்த செயல்பாடுகளை இயக்குகிறது. IL-6 தானும் NF-kB-இன் இலக்காக இருப்பதால், இவை இரண்டும் ஒரு பின்னூட்டச் சுழற்சியை உருவாக்குகின்றன; இது பொதுவாக IL-6 முதல் STAT3 வரையிலான அச்சு என்று அழைக்கப்படுகிறது. வழக்கமான அளவீடுகள் பாதையின் முந்தைய நிலையில் இரத்தச் சீரத்தின் IL-6, பாஸ்போரிலேற்றப்பட்ட STAT3-க்கும் மொத்த STAT3-க்கும் இடையிலான விகிதம், பிந்தைய நிலையில் iNOS மற்றும் COX2 போன்ற செயலாக்க நொதிகள் ஆகியவை.

லிப்போபாலிசாக்கரைடுக்குப் பிறகு IL-6 மற்றும் STAT3 குறித்த 2023 எலி ஆய்வு வெவ்வேறு உடல் பகுதிகளில் இந்த அச்சை அளவிட்டது. ஆண் C57BL/6 எலிகளுக்கு மூன்று நாட்களுக்கு தினமும் 1 mg per kg லிப்போபாலிசாக்கரைடு அளிக்கப்பட்டது; ஒவ்வொரு அளவுக்குப் பிறகும் 30 நிமிடங்களில் 5 அல்லது 10 mg per kg மெத்திலீன் நீலம் அளிக்கப்பட்டது. மூன்றாவது நாளில், லிப்போபாலிசாக்கரைடு மட்டும் பெற்ற குழுவைவிட இரண்டு மெத்திலீன் நீலக் குழுக்களிலும் இரத்தச் சீரத்தின் IL-6 குறைவாக இருந்தது. ஆனால் பரிசோதிக்கப்பட்ட தொகுப்பிலிருந்த மற்ற பெரும்பாலான சைட்டோகைன்கள் சிகிச்சையுடன் மாறவில்லை. பெருமூளைப் புறணி, ஹிப்போகாம்பஸ் மற்றும் காது தோலில் பாஸ்போரிலேற்றப்பட்ட STAT3-க்கும் மொத்த STAT3-க்கும் இடையிலான விகிதங்கள் குறைவாக இருந்தன. அத்துடன் Iba-1 மைக்ரோக்ளியா நிறமேற்றம், iNOS மற்றும் COX2 குறைந்திருந்தன; எடை இழப்பும் ஓரளவு தணிந்திருந்தது.

இங்கு இரண்டு எச்சரிக்கைகள் பொருந்துகின்றன. இரத்தச் சீரத்தில் IL-6 குறைவதும் திசுக்களில் STAT3 பாஸ்போரிலேற்றம் குறைவதும் இந்த அச்சின் மாற்றத்துடன் ஒத்துப்போகின்றன; ஆனால் முதன்மையான செயல்பாட்டுப் புள்ளியைத் தனியாக அடையாளம் காணவில்லை. ஏனெனில் பாதையின் முந்தைய நிலையில் சைட்டோகைன் குறைதல், ஏற்பிச் சமிக்ஞைப் பரிமாற்றம் குறைதல் அல்லது பாஸ்படேஸ் செயல்பாடு மாறுதல் ஆகிய ஒவ்வொன்றும் அதே விகிதத்தை உருவாக்கக்கூடும். மேலும், மூன்று நாட்கள் நீடித்த தீவிரத் தூண்டுதலின்போது அளவிடப்பட்ட எடை என்பது முழு விலங்கையும் சார்ந்த அளவீடு; அறிகுறி அல்லது நோய்த்தணிவு மதிப்பெண் அல்ல. இது பிளாட் சோதனையைத் தாண்டிய சூழலை வழங்குகிறது; ஆனால் சமிக்ஞைப் பரிமாற்ற முடிவைச் சிகிச்சைக் கூற்றாக மாற்றாது. மைட்டோகாண்ட்ரியாவின் ஆக்சிஜனேற்ற–ஒடுக்கச் செயல்முறைகளைக் கையாளும் தனித்த வேதியியல் இந்தச் சைட்டோகைன் விளக்கத்துக்கு இணையாக நடைபெறுகிறது; அதை இதனுடன் இணைக்கக்கூடாது.

பாதைகளின் ஒப்பீடு: தலையீட்டுப் புள்ளிகளும் அளவிடப்பட்ட விளைவுகளும்

இந்த அட்டவணை மூன்று செல்லாத முடிவுப் பரிமாற்றங்களைத் தடுக்கிறது. ASC சிறு திரள் குறித்த முடிவு, STAT3 குறித்த முடிவை நிரூபிக்காது. STAT1–iNOS புரமோட்டர் குறித்த முடிவும் STAT3 குறித்த முடிவை நிரூபிக்காது; இரண்டு புரதங்களும் STAT குடும்பத்தைச் சேர்ந்தவையாக இருந்தாலும் இது பொருந்தும். இரத்தச் சீரத்தின் IL-6 குறித்த முடிவு, இன்ஃபிளமசோம் ஒருங்கிணைவு குறைந்ததை நிரூபிக்காது: வயிற்றறைப் பரிசோதனையில் IL-1beta குறைந்தது, ஆனால் IL-6 குறையவில்லை. ஒவ்வொரு வரிசைக்கும் தனக்குரிய தூண்டுதலும் அளவிடப்பட்ட விளைவும் தேவை. இதனால்தான் மெத்திலீன் நீலம் குறித்த செல், விலங்கு மற்றும் மருத்துவ ஆய்வுகளைப் படிக்கும்போது, ஒவ்வொரு கூற்றையும் அது அளவிடப்பட்ட நிலைக்குப் பொருத்திப் பார்க்க வேண்டும்.

இவற்றில் எதுவும் மனிதர்களில் பயன்படுத்த வேண்டிய அளவு, பாதுகாப்பு அல்லது பயனை நிறுவவில்லை. லிப்போபாலிசாக்கரைடு மாதிரிகள் ஒரு செயல்முறையைச் சோதிப்பதற்கான கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தூண்டுதல்கள்; நீடித்த நோய்களின் பிரதிகள் அல்ல. தூண்டுதலுடன் சேர்த்து அளிப்பது, தூண்டப்பட்ட மாற்றத்தைத் தடுப்பதைச் சோதிக்கிறது; ஏற்கெனவே நிலைபெற்ற நோயை மாற்றியமைப்பதை அல்ல. இந்தச் செயல்முறை விளக்கத்தை நோயாளிகளின் விளைவுகளிலிருந்து தனியாக வைத்திருங்கள்; எந்த உடல்நலக் கூற்றையும் அதன் பின்னுள்ள நோயாளி ஆய்வின் அடிப்படையில் மதிப்பிடுங்கள்.