तंत्रिका कोशिकाओं को बहाल किया जा रहा है

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

लोकप्रिय अभिव्यक्ति "तंत्रिका कोशिकाएं ठीक नहीं होती हैं" बचपन से सभी को एक अपरिवर्तनीय सत्य के रूप में माना जाता है। हालाँकि, यह स्वयंसिद्ध एक मिथक से ज्यादा कुछ नहीं है, और नए वैज्ञानिक डेटा इसका खंडन करते हैं।

प्रकृति विकासशील मस्तिष्क में सुरक्षा का एक बहुत ही उच्च मार्जिन देती है: भ्रूणजनन के दौरान, बड़ी मात्रा में न्यूरॉन्स बनते हैं। उनमें से लगभग 70% बच्चे के जन्म से पहले मर जाते हैं। मानव मस्तिष्क जीवन भर जन्म के बाद न्यूरॉन्स खोना जारी रखता है। यह कोशिका मृत्यु आनुवंशिक रूप से क्रमादेशित है। बेशक, न केवल न्यूरॉन्स मर जाते हैं, बल्कि शरीर की अन्य कोशिकाएं भी मर जाती हैं। केवल अन्य सभी ऊतकों में उच्च पुनर्योजी क्षमता होती है, अर्थात उनकी कोशिकाएं विभाजित होती हैं, मृत की जगह लेती हैं।

पुनर्जनन प्रक्रिया उपकला और हेमटोपोइएटिक अंगों (लाल अस्थि मज्जा) की कोशिकाओं में सबसे अधिक सक्रिय है। लेकिन ऐसी कोशिकाएँ होती हैं जिनमें विभाजन द्वारा प्रजनन के लिए जिम्मेदार जीन अवरुद्ध हो जाते हैं। न्यूरॉन्स के अलावा, इन कोशिकाओं में हृदय की मांसपेशियों की कोशिकाएं शामिल होती हैं। यदि तंत्रिका कोशिकाएं मर जाती हैं और उनका नवीनीकरण नहीं किया जाता है, तो लोग बहुत बुढ़ापे तक बुद्धि को संरक्षित करने का प्रबंधन कैसे करते हैं?

संभावित स्पष्टीकरणों में से एक: तंत्रिका तंत्र में सभी न्यूरॉन्स एक साथ "काम" नहीं करते हैं, लेकिन केवल 10% न्यूरॉन्स। इस तथ्य को अक्सर लोकप्रिय और यहां तक कि वैज्ञानिक साहित्य में भी उद्धृत किया जाता है। मुझे अपने घरेलू और विदेशी सहयोगियों के साथ इस बयान पर बार-बार चर्चा करनी पड़ी है। और उनमें से कोई भी नहीं समझता है कि यह आंकड़ा कहां से आया है। कोई भी कोशिका एक ही समय में रहती है और "काम करती है"। प्रत्येक न्यूरॉन में, चयापचय प्रक्रियाएं हर समय होती हैं, प्रोटीन संश्लेषित होते हैं, तंत्रिका आवेग उत्पन्न होते हैं और प्रसारित होते हैं। इसलिए, "आराम" न्यूरॉन्स की परिकल्पना को छोड़कर, आइए हम तंत्रिका तंत्र के गुणों में से एक की ओर मुड़ें, अर्थात् इसकी असाधारण प्लास्टिसिटी।

प्लास्टिसिटी का अर्थ यह है कि मृत तंत्रिका कोशिकाओं के कार्यों को उनके जीवित "सहयोगियों" द्वारा लिया जाता है, जो आकार में वृद्धि करते हैं और खोए हुए कार्यों की भरपाई करते हुए नए कनेक्शन बनाते हैं। इस तरह के मुआवजे की उच्च, लेकिन असीमित दक्षता को पार्किंसंस रोग के उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है, जिसमें न्यूरॉन्स की क्रमिक मृत्यु होती है। यह पता चला है कि जब तक मस्तिष्क में लगभग 90% न्यूरॉन्स मर जाते हैं, तब तक रोग के नैदानिक लक्षण (अंगों का कांपना, गतिशीलता की सीमा, अस्थिर चाल, मनोभ्रंश) प्रकट नहीं होते हैं, अर्थात व्यक्ति व्यावहारिक रूप से स्वस्थ दिखता है। इसका मतलब है कि एक जीवित तंत्रिका कोशिका नौ मृत लोगों की जगह ले सकती है।

लेकिन तंत्रिका तंत्र की प्लास्टिसिटी एकमात्र तंत्र नहीं है जो परिपक्व बुढ़ापे में बुद्धि के संरक्षण की अनुमति देता है। प्रकृति में भी एक कमी है - वयस्क स्तनधारियों, या न्यूरोजेनेसिस के मस्तिष्क में नई तंत्रिका कोशिकाओं का उदय।

न्यूरोजेनेसिस पर पहली रिपोर्ट 1962 में प्रतिष्ठित वैज्ञानिक पत्रिका साइंस में छपी। लेख का शीर्षक था "क्या वयस्क स्तनधारियों के मस्तिष्क में नए न्यूरॉन्स बन रहे हैं?" इसके लेखक, पर्ड्यू विश्वविद्यालय (यूएसए) के प्रोफेसर जोसेफ ऑल्टमैन ने विद्युत प्रवाह की मदद से चूहे के मस्तिष्क (पार्श्व जीनिकुलेट बॉडी) की एक संरचना को नष्ट कर दिया और वहां एक रेडियोधर्मी पदार्थ इंजेक्ट किया जो नई उभरती कोशिकाओं में प्रवेश करता है। कुछ महीने बाद, वैज्ञानिक ने थैलेमस (अग्रमस्तिष्क का हिस्सा) और सेरेब्रल कॉर्टेक्स में नए रेडियोधर्मी न्यूरॉन्स की खोज की। अगले सात वर्षों में, ऑल्टमैन ने वयस्क स्तनधारियों के मस्तिष्क में न्यूरोजेनेसिस के अस्तित्व को साबित करने वाले कई और अध्ययन प्रकाशित किए। हालाँकि, फिर, 1960 के दशक में, उनके काम ने न्यूरोसाइंटिस्टों के बीच केवल संदेह पैदा किया, उनके विकास का पालन नहीं हुआ।

और केवल बीस साल बाद न्यूरोजेनेसिस को "फिर से खोजा गया", लेकिन पहले से ही पक्षियों के मस्तिष्क में।कई सोंगबर्ड शोधकर्ताओं ने देखा है कि प्रत्येक संभोग के मौसम के दौरान, नर कैनरी सेरिनस कैनरिया नए "घुटनों" के साथ एक गीत गाता है। इसके अलावा, वह अपने साथियों से नई तरकीबें नहीं अपनाता है, क्योंकि गाने अलगाव में भी अपडेट किए गए थे। वैज्ञानिकों ने मस्तिष्क के एक विशेष खंड में स्थित पक्षियों के मुख्य मुखर केंद्र का विस्तार से अध्ययन करना शुरू किया, और पाया कि संभोग के मौसम के अंत में (कैनरी में यह अगस्त और जनवरी में होता है), न्यूरॉन्स का एक महत्वपूर्ण हिस्सा मुखर केंद्र मर गया, शायद अत्यधिक कार्यात्मक भार के कारण … 1980 के दशक के मध्य में, रॉकफेलर यूनिवर्सिटी (यूएसए) के प्रोफेसर फर्नांडो नोटबूम यह दिखाने में सक्षम थे कि वयस्क नर कैनरी में, न्यूरोजेनेसिस की प्रक्रिया मुखर केंद्र में लगातार होती है, लेकिन गठित न्यूरॉन्स की संख्या मौसमी उतार-चढ़ाव के अधीन है। कैनरी में न्यूरोजेनेसिस का शिखर अक्टूबर और मार्च में होता है, यानी संभोग के मौसम के दो महीने बाद। यही कारण है कि पुरुष कैनरी के गीतों की "संगीत पुस्तकालय" नियमित रूप से अपडेट की जाती है।

1980 के दशक के उत्तरार्ध में, लेनिनग्राद वैज्ञानिक प्रोफेसर ए.एल. पोलेनोव की प्रयोगशाला में वयस्क उभयचरों में भी न्यूरोजेनेसिस की खोज की गई थी।

यदि तंत्रिका कोशिकाएँ विभाजित नहीं हो रही हैं तो नए न्यूरॉन्स कहाँ से आते हैं? पक्षियों और उभयचरों दोनों में नए न्यूरॉन्स का स्रोत मस्तिष्क के निलय की दीवार से न्यूरोनल स्टेम सेल निकला। भ्रूण के विकास के दौरान, इन कोशिकाओं से तंत्रिका तंत्र की कोशिकाओं का निर्माण होता है: न्यूरॉन्स और ग्लियाल कोशिकाएं। लेकिन सभी स्टेम सेल तंत्रिका तंत्र की कोशिकाओं में नहीं बदलते हैं - उनमें से कुछ "छिपाते हैं" और पंखों में प्रतीक्षा करते हैं।

यह दिखाया गया है कि नए न्यूरॉन्स वयस्क जीवों की स्टेम कोशिकाओं और निचली कशेरुकियों से उत्पन्न होते हैं। हालांकि, यह साबित करने में लगभग पंद्रह साल लग गए कि स्तनधारी तंत्रिका तंत्र में भी इसी तरह की प्रक्रिया होती है।

1990 के दशक की शुरुआत में तंत्रिका विज्ञान में प्रगति ने वयस्क चूहों और चूहों के दिमाग में "नवजात" न्यूरॉन्स की खोज की। वे ज्यादातर मस्तिष्क के क्रमिक रूप से प्राचीन भागों में पाए गए: घ्राण बल्ब और हिप्पोकैम्पस प्रांतस्था, जो मुख्य रूप से भावनात्मक व्यवहार, तनाव प्रतिक्रिया और स्तनधारी यौन कार्यों के नियमन के लिए जिम्मेदार हैं।

पक्षियों और निचली कशेरुकियों की तरह, स्तनधारियों में, मस्तिष्क के पार्श्व वेंट्रिकल्स के पास न्यूरोनल स्टेम सेल स्थित होते हैं। न्यूरॉन्स में उनका परिवर्तन बहुत गहन है। वयस्क चूहों में, प्रति माह लगभग 250, 000 न्यूरॉन्स स्टेम सेल से बनते हैं, हिप्पोकैम्पस में सभी न्यूरॉन्स के 3% की जगह लेते हैं। ऐसे न्यूरॉन्स का जीवनकाल बहुत अधिक होता है - 112 दिनों तक। न्यूरोनल स्टेम सेल एक लंबा रास्ता तय करते हैं (लगभग 2 सेमी)। वे घ्राण बल्ब की ओर पलायन करने में भी सक्षम हैं, वहां न्यूरॉन्स में बदल जाते हैं।

स्तनधारी मस्तिष्क के घ्राण बल्ब विभिन्न गंधों की धारणा और प्राथमिक प्रसंस्करण के लिए जिम्मेदार होते हैं, जिसमें फेरोमोन की मान्यता भी शामिल है - पदार्थ जो उनकी रासायनिक संरचना में सेक्स हार्मोन के करीब हैं। कृन्तकों में यौन व्यवहार मुख्य रूप से फेरोमोन के उत्पादन द्वारा नियंत्रित होता है। हिप्पोकैम्पस मस्तिष्क गोलार्द्धों के नीचे स्थित होता है। इस जटिल संरचना के कार्य अल्पकालिक स्मृति के गठन, कुछ भावनाओं की प्राप्ति और यौन व्यवहार के निर्माण में भागीदारी से जुड़े हैं। चूहों में घ्राण बल्ब और हिप्पोकैम्पस में निरंतर न्यूरोजेनेसिस की उपस्थिति को इस तथ्य से समझाया गया है कि कृन्तकों में ये संरचनाएं मुख्य कार्यात्मक भार वहन करती हैं। इसलिए, उनमें तंत्रिका कोशिकाएं अक्सर मर जाती हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें नवीनीकृत करने की आवश्यकता है।

यह समझने के लिए कि हिप्पोकैम्पस और घ्राण बल्ब में कौन सी स्थितियां न्यूरोजेनेसिस को प्रभावित करती हैं, साल्क यूनिवर्सिटी (यूएसए) के प्रोफेसर गेज ने एक लघु शहर का निर्माण किया। चूहों ने वहां खेला, शारीरिक शिक्षा की, लेबिरिंथ से बाहर निकलने की तलाश की।यह पता चला कि "शहरी" चूहों में, नए न्यूरॉन्स उनके निष्क्रिय रिश्तेदारों की तुलना में बहुत अधिक संख्या में उत्पन्न हुए, जो एक विवरियम में नियमित जीवन में फंस गए थे।

मस्तिष्क से स्टेम कोशिकाओं को हटाया जा सकता है और तंत्रिका तंत्र के दूसरे हिस्से में प्रत्यारोपित किया जा सकता है, जहां वे न्यूरॉन्स बन जाते हैं। प्रोफेसर गेज और उनके सहयोगियों ने इसी तरह के कई प्रयोग किए, जिनमें से सबसे प्रभावशाली निम्नलिखित थे। स्टेम सेल वाले मस्तिष्क के ऊतकों के एक हिस्से को चूहे की आंख के नष्ट हुए रेटिना में प्रत्यारोपित किया गया। (आंख की प्रकाश-संवेदनशील आंतरिक दीवार में "तंत्रिका" उत्पत्ति होती है: इसमें संशोधित न्यूरॉन्स - छड़ और शंकु होते हैं। जब प्रकाश-संवेदनशील परत नष्ट हो जाती है, अंधापन सेट हो जाता है।) प्रत्यारोपित मस्तिष्क स्टेम कोशिकाएं रेटिनाल न्यूरॉन्स में बदल जाती हैं, उनकी प्रक्रियाएं ऑप्टिक तंत्रिका तक पहुंच गईं, और चूहे ने अपनी दृष्टि वापस पा ली! इसके अलावा, जब ब्रेन स्टेम सेल को एक अक्षुण्ण आंख में ट्रांसप्लांट किया गया, तो उनके साथ कोई परिवर्तन नहीं हुआ। शायद, जब रेटिना क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो कुछ पदार्थ उत्पन्न होते हैं (उदाहरण के लिए, तथाकथित विकास कारक) जो न्यूरोजेनेसिस को उत्तेजित करते हैं। हालांकि, इस घटना का सटीक तंत्र अभी भी स्पष्ट नहीं है।

वैज्ञानिकों को यह दिखाने के कार्य का सामना करना पड़ा कि न्यूरोजेनेसिस न केवल कृन्तकों में होता है, बल्कि मनुष्यों में भी होता है। इसके लिए, प्रोफेसर गेज के मार्गदर्शन में शोधकर्ताओं ने हाल ही में सनसनीखेज काम किया। अमेरिकी ऑन्कोलॉजिकल क्लीनिकों में से एक में, लाइलाज घातक नियोप्लाज्म वाले रोगियों के एक समूह ने कीमोथेराप्यूटिक ड्रग ब्रोमोडायऑक्यूरिडीन लिया। इस पदार्थ का एक महत्वपूर्ण गुण है - विभिन्न अंगों और ऊतकों की विभाजित कोशिकाओं में जमा होने की क्षमता। ब्रोमोडायऑक्सीयूरिडीन को मातृ कोशिका के डीएनए में शामिल किया जाता है और माँ की कोशिकाओं के विभाजित होने के बाद बेटी कोशिकाओं में जमा हो जाता है। पैथोलॉजिकल शोध से पता चला है कि ब्रोमोडायऑक्सीयूरिडीन युक्त न्यूरॉन्स मस्तिष्क के लगभग सभी हिस्सों में पाए जाते हैं, जिसमें सेरेब्रल कॉर्टेक्स भी शामिल है। तो ये न्यूरॉन नई कोशिकाएं थीं जो स्टेम सेल डिवीजन से निकलीं। खोज ने बिना शर्त पुष्टि की कि न्यूरोजेनेसिस की प्रक्रिया वयस्कों में भी होती है। लेकिन अगर कृन्तकों में न्यूरोजेनेसिस केवल हिप्पोकैम्पस में होता है, तो मनुष्यों में, यह संभावना है कि यह सेरेब्रल कॉर्टेक्स सहित मस्तिष्क के अधिक व्यापक क्षेत्रों पर कब्जा कर सकता है। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि वयस्क मस्तिष्क में नए न्यूरॉन्स न केवल न्यूरोनल स्टेम सेल से, बल्कि रक्त स्टेम सेल से भी बन सकते हैं। इस घटना की खोज ने वैज्ञानिक जगत में उल्लास पैदा कर दिया है। हालांकि, अक्टूबर 2003 में पत्रिका "नेचर" में प्रकाशन ने उत्साही दिमागों को कई तरह से ठंडा कर दिया। यह पता चला कि रक्त स्टेम कोशिकाएं वास्तव में मस्तिष्क में प्रवेश करती हैं, लेकिन वे न्यूरॉन्स में नहीं बदल जाती हैं, लेकिन उनके साथ विलीन हो जाती हैं, जिससे द्वि-परमाणु कोशिकाएं बनती हैं। फिर न्यूरॉन का "पुराना" केंद्रक नष्ट हो जाता है, और इसे रक्त स्टेम सेल के "नए" केंद्रक से बदल दिया जाता है। चूहे के शरीर में, रक्त स्टेम कोशिकाएं मुख्य रूप से सेरिबैलम की विशाल कोशिकाओं के साथ विलीन हो जाती हैं - पर्किनजे कोशिकाएं, हालांकि ऐसा बहुत कम होता है: पूरे सेरिबैलम में केवल कुछ मर्ज की गई कोशिकाएं पाई जा सकती हैं। न्यूरॉन्स का अधिक तीव्र संलयन यकृत और हृदय की मांसपेशियों में होता है। इसमें शारीरिक अर्थ क्या है यह अभी तक स्पष्ट नहीं है। परिकल्पनाओं में से एक यह है कि रक्त स्टेम कोशिकाएं अपने साथ नई आनुवंशिक सामग्री ले जाती हैं, जो "पुरानी" अनुमस्तिष्क कोशिका में प्रवेश करके अपने जीवन को लम्बा खींचती है।

तो, वयस्क मस्तिष्क में भी स्टेम कोशिकाओं से नए न्यूरॉन्स उत्पन्न हो सकते हैं। इस घटना का पहले से ही व्यापक रूप से विभिन्न न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों (मस्तिष्क में न्यूरॉन्स की मृत्यु के साथ रोग) के इलाज के लिए उपयोग किया जाता है। प्रत्यारोपण के लिए स्टेम सेल की तैयारी दो तरह से प्राप्त की जाती है।पहला न्यूरोनल स्टेम सेल का उपयोग है, जो भ्रूण और वयस्क दोनों में मस्तिष्क के निलय के आसपास स्थित होते हैं। दूसरा दृष्टिकोण भ्रूण स्टेम सेल का उपयोग है। ये कोशिकाएं भ्रूण के निर्माण के प्रारंभिक चरण में आंतरिक कोशिका द्रव्यमान में स्थित होती हैं। वे शरीर में लगभग किसी भी कोशिका में बदलने में सक्षम हैं। भ्रूण कोशिकाओं के साथ काम करने में सबसे बड़ी चुनौती उन्हें न्यूरॉन्स में बदलना है। नई प्रौद्योगिकियां ऐसा करना संभव बनाती हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका के कुछ अस्पतालों ने पहले ही भ्रूण के ऊतकों से प्राप्त न्यूरोनल स्टेम कोशिकाओं के "लाइब्रेरी" का गठन किया है, और रोगियों में प्रत्यारोपित किया जा रहा है। प्रत्यारोपण के पहले प्रयास सकारात्मक परिणाम दे रहे हैं, हालांकि आज डॉक्टर ऐसे प्रत्यारोपण की मुख्य समस्या को हल नहीं कर सकते हैं: 30-40% मामलों में स्टेम कोशिकाओं के बड़े पैमाने पर गुणन से घातक ट्यूमर का निर्माण होता है। इस दुष्प्रभाव को रोकने के लिए अभी तक कोई उपाय नहीं खोजा जा सका है। लेकिन इसके बावजूद, स्टेम सेल प्रत्यारोपण निस्संदेह न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों जैसे अल्जाइमर और पार्किंसन के उपचार में मुख्य दृष्टिकोणों में से एक होगा, जो विकसित देशों के लिए अभिशाप बन गया है।