शोधकर्ताओं ने स्तनधारियों में उम्र बढ़ने का एक ऐसा कारण खोजा है जो संभवतः उलटा जा सकता है: आणविक घटनाओं की एक श्रृंखला जो कोशिकाओं के अंदर नाभिक और माइटोकॉन्ड्रिया के बीच संचार को सक्षम बनाती है।
जैसे-जैसे संचार बिगड़ता है, उम्र बढ़ने की गति तेज हो जाती है। मानव शरीर में प्राकृतिक रूप से उत्पादित एक अणु देकर, वैज्ञानिक बूढ़े चूहों में संचार नेटवर्क को बहाल करने में सफल रहे। बाद में लिए गए ऊतक के नमूनों में प्रमुख जैविक संकेत दिखे जो बहुत छोटे जानवरों के समान थे।
"हमने जो उम्र बढ़ने की प्रक्रिया खोजी है, वह एक विवाहित जोड़े के समान है - जब वे युवा होते हैं, तो वे अच्छी तरह से संवाद करते हैं, लेकिन समय के साथ, कई वर्षों तक साथ रहने के बाद, संचार बिगड़ जाता है," हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में आनुवंशिकी के प्रोफेसर और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक डेविड सिंक्लेयर ने कहा। "और एक जोड़े की तरह, संचार को बहाल करने से समस्या हल हो गई।"
यह शोध हार्वर्ड मेडिकल स्कूल, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑन एजिंग (NIA) और यूनिवर्सिटी ऑफ न्यू साउथ वेल्स, सिडनी, ऑस्ट्रेलिया के बीच एक संयुक्त परियोजना थी, जहाँ सिंक्लेयर के पास एक पद भी है।
संचार में खराबी
माइटोकॉन्ड्रिया को अक्सर कोशिका का "पावरहाउस" कहा जाता है, जो आवश्यक जैविक कार्यों को करने के लिए रासायनिक ऊर्जा का उत्पादन करता है। ये स्व-जागरूक अंग, जो हमारी कोशिकाओं के अंदर रहते हैं और उनके अपने छोटे जीनोम होते हैं, लंबे समय से उम्र बढ़ने में प्रमुख जैविक खिलाड़ियों के रूप में पहचाने जाते हैं।
लेकिन जैसे-जैसे वे समय के साथ कम कुशल होते जाते हैं, उम्र से संबंधित कई बीमारियाँ, जैसे अल्जाइमर रोग और मधुमेह, धीरे-धीरे विकसित होती हैं।
शोधकर्ता आमतौर पर इस विचार के बारे में संशय में रहे हैं कि उम्र बढ़ने को उलटा जा सकता है, मुख्यतः प्रचलित सिद्धांत के कारण कि उम्र से संबंधित बीमारियाँ माइटोकॉन्ड्रियल DNA में उत्परिवर्तन का परिणाम हैं - और उत्परिवर्तन उलटे नहीं जा सकते।
सिंक्लेयर और उनकी टीम ने कई वर्षों तक उम्र बढ़ने के मूल विज्ञान की जांच की है - जिसे मोटे तौर पर समय के साथ कार्य में क्रमिक गिरावट के रूप में परिभाषित किया गया है - मुख्य रूप से सिर्टुइन (sirtuins) नामक जीन के एक समूह पर ध्यान केंद्रित करते हुए। उनकी प्रयोगशाला के पिछले अध्ययनों से पता चला था कि इनमें से एक जीन, SIRT1, अंगूर, रेड वाइन और कुछ नट्स में पाए जाने वाले यौगिक रेस्वेराट्रोल द्वारा सक्रिय होता है।
अन्ना गोम्स, सिंक्लेयर की प्रयोगशाला में एक पोस्ट-डॉक्टरल वैज्ञानिक, ने उन चूहों का अध्ययन किया जिनमें यह SIRT1 जीन हटा दिया गया था। जबकि सटीक रूप से भविष्यवाणी की गई थी कि इन चूहों में उम्र बढ़ने के लक्षण दिखाई देंगे, जिसमें माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन भी शामिल है, शोधकर्ता यह जानकर आश्चर्यचकित रह गए कि कोशिका नाभिक से आने वाले अधिकांश माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन सामान्य स्तर पर थे; केवल माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन में कमी आई थी।
"यह साहित्य में सुझाए गए के विपरीत था," गोम्स ने कहा।
NAD को बहाल करके उम्र बढ़ने को उलटना
जैसे-जैसे गोम्स और उनके सहयोगियों ने संभावित कारणों की जांच की, उन्होंने घटनाओं की एक जटिल श्रृंखला की खोज की जो NAD नामक एक रसायन से शुरू होती है और एक प्रमुख अणु पर समाप्त होती है जो कोशिका के परमाणु जीनोम और माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम के बीच सूचना और गतिविधियों को स्थानांतरित करता है। कोशिकाएँ तब तक स्वस्थ रहती हैं जब तक जीनोम के बीच समन्वय प्रवाहित रहता है। SIRT1 की भूमिका एक मध्यस्थ के रूप में है, जो एक सुरक्षा गार्ड के समान है; यह सुनिश्चित करता है कि HIF-1 नामक एक परेशान करने वाला अणु संचार में हस्तक्षेप न करे।
उन कारणों से जो अभी भी स्पष्ट नहीं हैं, जैसे-जैसे हमारी उम्र बढ़ती है, प्रारंभिक रसायन NAD का स्तर गिर जाता है। पर्याप्त NAD के बिना, SIRT1 HIF-1 पर नज़र रखने की अपनी क्षमता खो देता है। HIF-1 का स्तर बढ़ जाता है और जीनोम के बीच सुचारू संचार को नुकसान पहुँचाने लगता है। समय के साथ, शोध दल ने पाया, संचार का यह नुकसान कोशिका की ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता को कम कर देता है, और उम्र बढ़ने और बीमारी के लक्षण स्पष्ट हो जाते हैं।
"उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के इस घटक का पहले कभी वर्णन नहीं किया गया था," गोम्स ने कहा।
जबकि इस प्रक्रिया के ढहने से माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन में तेजी से गिरावट आती है, उम्र बढ़ने के अन्य लक्षणों को प्रकट होने में अधिक समय लगता है। गोम्स ने पाया कि एक आंतरिक यौगिक देकर जिसे कोशिकाएँ NAD में बदल देती हैं, वह टूटे हुए नेटवर्क की मरम्मत कर सकती है और संचार और माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन को जल्दी से बहाल कर सकती है। यदि यौगिक पर्याप्त जल्दी दिया जाता है - अत्यधिक उत्परिवर्तन जमा होने से पहले - तो कुछ ही दिनों में, उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के कुछ पहलुओं को उलटा जा सकता है।
HIF-1 और उम्र बढ़ने और कैंसर के बीच संबंध
दो साल पुराने चूहों की मांसपेशियों की जाँच करते हुए, जिन्हें केवल एक सप्ताह के लिए NAD-उत्पादक यौगिक दिया गया था, शोधकर्ताओं ने इंसुलिन प्रतिरोध, सूजन और मांसपेशियों के शोष के संकेतकों की खोज की। तीनों मामलों में, चूहों के ऊतक छह महीने के चूहों के समान थे। मानव वर्षों में, यह ऐसा होगा जैसे 60 वर्ष का व्यक्ति इन विशिष्ट क्षेत्रों में 20 वर्ष का हो जाए।
इस खोज का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण पहलू HIF-1 से संबंधित है। एक आक्रामक अणु से अधिक जो संचार को विफल करता है, HIF-1 आमतौर पर तब सक्रिय होता है जब शरीर ऑक्सीजन से वंचित होता है। अन्यथा, यह निष्क्रिय रहता है। हालाँकि, यह ज्ञात है कि कैंसर HIF-1 को सक्रिय और हाईजैक कर लेता है। शोधकर्ता अभी भी कैंसर के विकास में HIF-1 की सटीक भूमिका का परीक्षण कर रहे हैं।
"यह खोजना बहुत महत्वपूर्ण है कि कई प्रकार के कैंसर में सक्रिय होने वाला अणु उम्र बढ़ने के दौरान भी सक्रिय होता है," गोम्स ने कहा। "अब हम देखना शुरू कर रहे हैं कि कैंसर का शरीर विज्ञान कुछ मायनों में उम्र बढ़ने के शरीर विज्ञान के समान है। शायद यह समझा सकता है कि कैंसर का सबसे बड़ा जोखिम उम्र क्यों है।"
"यहाँ स्पष्ट रूप से अभी भी बहुत काम किया जाना बाकी है, लेकिन यदि ये परिणाम मान्य हैं, तो उम्र बढ़ने के कुछ पहलू प्रतिवर्ती हो सकते हैं यदि उन्हें प्रारंभिक अवस्था में पकड़ लिया जाए," सिंक्लेयर ने कहा।
शोधकर्ता अब चूहों में NAD-उत्पादक यौगिक के दीर्घकालिक परिणामों और यह पूरे चूहे को कैसे प्रभावित करता है, इसका परीक्षण कर रहे हैं। वे यह भी परीक्षण कर रहे हैं कि क्या इस यौगिक का उपयोग दुर्लभ माइटोकॉन्ड्रियल रोगों या टाइप 1 और टाइप 2 मधुमेह जैसी अधिक सामान्य बीमारियों के सुरक्षित उपचार के लिए किया जा सकता है। लंबी अवधि में, सिंक्लेयर यह परीक्षण करने की योजना बना रहा है कि क्या यह यौगिक चूहों को लंबा और स्वस्थ जीवन देगा।
शोध का वित्तपोषण
सिंक्लेयर की प्रयोगशाला को नेशनल इंस्टीट्यूट ऑन एजिंग (NIA/NIH), ग्लेन फाउंडेशन फॉर मेडिकल रिसर्च, अमेरिकन फेडरेशन फॉर एजिंग रिसर्च, एलिसन मेडिकल फाउंडेशन, SENS रिसर्च फाउंडेशन और पॉल एफ. ग्लेन सेंटर फॉर बायोलॉजी ऑफ एजिंग रिसर्च द्वारा वित्त पोषित किया जाता है।
मानव स्वास्थ्य पर संभावित प्रभाव
सिंक्लेयर और उनके सहयोगियों का अभूतपूर्व शोध नई दवाओं के विकास को जन्म दे सकता है जो उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को धीमा या उलट भी सकती हैं। ये दवाएँ उम्र से संबंधित बीमारियों, जैसे हृदय रोग, मधुमेह, अल्जाइमर और कैंसर को रोकने या उनका इलाज करने में मदद कर सकती हैं।
हालाँकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि शोध अभी भी प्रारंभिक चरण में है, और इन खोजों को मनुष्यों में प्रभावी उपचार में बदलने से पहले और अधिक शोध की आवश्यकता है।
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