क्या हम दिल को उम्र बढ़ने से रोक सकते हैं? यह मील का पत्थर आनुवंशिक अध्ययन एक शुरुआत है

दिल टूटने के लिए नहीं होते। फिर भी उम्र के साथ ऐसा होता है। यहां तक ​​कि एक स्वस्थ आहार और व्यायाम के साथ, जैसे-जैसे हमारी उम्र धीरे-धीरे बढ़ती जा रही है, वैसे-वैसे धमनियों के बंद होने, भंगुर रक्त वाहिकाओं और अंततः हृदय गति रुकने का खतरा बढ़ जाता है।

क्यों?

वैज्ञानिकों ने लंबे समय से इस रहस्य को सुलझाने की कोशिश की है कि कैसे उम्र बढ़ने से हृदय रोग का खतरा बढ़ जाता है, जो हमारे समय का एक प्रमुख हत्यारा है। यह एक कठिन समस्या है: कई जैविक पहलू, प्रकृति को पोषित करने के लिए, हृदय स्वास्थ्य को सूक्ष्म रूप से प्रभावित कर सकते हैं। रहस्य को सुलझाने के लिए, कुछ प्रयोग आधी सदी से अधिक समय तक चले और सैकड़ों हजारों लोगों तक पहुंचे।

अच्छी खबर? हमारे पास सुराग हैं। उम्र के साथ, हृदय कोशिकाएं अपने कार्य में काफी बदलाव करती हैं, अंततः अनुबंध और रिलीज के लिए संघर्ष करती हैं। एक नए अध्ययन से में प्रकाशित नेचर एजिंग ऐसा क्यों होता है, यह जानने के लिए आनुवंशिक कोड में गहराई से देखा।

0 से 82 साल की उम्र के एक दर्जन स्वयंसेवकों के साथ शुरुआत करते हुए, टीम ने 56 हृदय की मांसपेशियों की कोशिकाओं, या कार्डियोमायोसाइट्स के पूरे जीनोम का अनुक्रम किया। परिणाम वृद्ध हृदय में आनुवंशिक परिवर्तनों की पहली लैंडस्केप पेंटिंग है। जैसे-जैसे हमारी उम्र बढ़ती है, डीएनए स्तर पर दिल पर दोहरी मार पड़ती है। कोशिकाओं का आनुवंशिक कोड शारीरिक रूप से टूट जाता है, जबकि डीएनए की मरम्मत करने की उनकी क्षमता नष्ट हो जाती है।

बड़े आश्चर्य की बात है। मस्तिष्क की कोशिकाओं की तरह, कार्डियोमायोसाइट्स जैविक अंत का खेल हैं, जिसमें वे अब नई और छोटी संतानों में विभाजित नहीं हो सकते हैं। इस प्रकार की कोशिकाओं में आम तौर पर एक सुरक्षात्मक "कवच" होता है, जिसमें वे उत्परिवर्तन के लिए कम संवेदनशील होते हैं।

कार्डियोमायोसाइट्स के लिए ऐसा नहीं है। न्यूरॉन्स की तुलना में, कोशिकाएं उम्र के साथ डीएनए की चोट को तेजी से जमा करती हैं, और तीन गुना तेजी से, न्यूरॉन्स अत्यधिक जटिल और विशेष रूप से नाजुक प्रकार की कोशिका होने के बावजूद।

"जैसे-जैसे आपकी उम्र बढ़ती है और अधिक उत्परिवर्तन होते हैं, आप हानिकारक प्रभाव जोड़ रहे हैं जो हृदय को बीमारी में एक महत्वपूर्ण बिंदु से आगे बढ़ा सकते हैं," कहा अध्ययन लेखक डॉ. मिंग हुई चेन, बोस्टन चिल्ड्रेन हॉस्पिटल में हृदय रोग विशेषज्ञ। "यह उस बिंदु तक पहुंच सकता है जहां इतना डीएनए क्षतिग्रस्त हो जाता है कि दिल अब अच्छी तरह से नहीं धड़क सकता है।"

परिणाम हमें वृद्ध हृदय का विहंगम दृश्य प्रदान करते हैं। एक पहेली की तरह, वे "हृदय रोग पर उम्र बढ़ने के प्रभाव को समझने के लिए एक प्रतिमान प्रदान करते हैं," लेखकों ने लिखा।

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कार्डियोमायोसाइट्स सख्त जीव हैं। एक ऐसे पंप की कल्पना करें जो आपके पूरे शरीर को पोषक तत्वों से पानी देने के लिए, एक समझदार दबाव के साथ, स्वचालित रूप से और मज़बूती से रक्त की सही मात्रा में धार देता है। यदि आपने किसी प्रकार का प्लंबिंग कार्य किया है, तो यह कठिन है। फिर भी ये कोशिकाएँ आपके पूरे जीवनकाल के लिए, बिना किसी हिचकी के, सिंक में काम करती हैं। यह एक नाजुक संतुलन है: बहुत कम दबाव या गति आपके मस्तिष्क और रक्त के अन्य छोरों से वंचित कर देती है। बहुत अधिक, और यह तरल पदार्थों की एक बड़ी बाग़ की नली को उच्च दाब पर, एक स्टार्टर पॉट में अंकुरित एक छोटी जड़ी बूटी में डालने जैसा है।

रबर बाग़ की नली की तरह, कार्डियोमायोसाइट्स उम्र के साथ कम होते जाते हैं। दिल की विफलता के अधिकांश मामले 65 वर्ष से अधिक उम्र के लोगों में होते हैं, तब भी जब वे अपेक्षाकृत स्वस्थ होते हैं - यानी उच्च रक्त कोलेस्ट्रॉल, रक्तचाप, या किसी अन्य सामान्य जोखिम वाले कारकों के बिना। लेकिन सब नहीं।

लेखकों ने लिखा, "पारंपरिक जोखिम कारकों के आधार पर कम या मध्यवर्ती जोखिम वाले कुछ व्यक्ति अभी भी हृदय रोग का अनुभव करते हैं, यह सुझाव देते हुए कि अतिरिक्त, अज्ञात कारक महत्वपूर्ण हो सकते हैं।" वृद्ध आबादी में हृदय रोग को और क्या चला रहा है?

मेरे दिल के डीएनए को खोल दो

इस सवाल से निपटने के लिए, टीम ने एक शक्तिशाली आनुवंशिक उपकरण की ओर रुख किया: एकल-कोशिका अनुक्रमण, जो प्रत्येक विश्लेषण की गई कोशिका की डीएनए श्रृंखला को स्थानांतरित करता है। तकनीक व्यक्तित्व को पकड़ती है - उदाहरण के लिए, आनुवंशिक और अन्य परिवर्तन - जो अन्यथा एक साथ सैकड़ों कोशिकाओं का विश्लेषण और औसत करने पर अस्पष्ट हो जाएंगे।

एक कोशिका के जीनोम की विविधता अध्ययन डिजाइन में सामने और केंद्र में थी। अध्ययन लेखक डॉ. संगीता चौधरी ने कहा, "यह पहली बार है जब मानव हृदय में एकल-कोशिका स्तर पर दैहिक उत्परिवर्तन देखा गया है।"

टीम ने इस बात का सम्मान किया कि उम्र के साथ हृदय कोशिकाओं के डीएनए हस्ताक्षर कैसे बदलते हैं। इस प्रकार के उत्परिवर्तन को "दैहिक उत्परिवर्तन" कहा जाता है क्योंकि उन्हें अगली पीढ़ी तक पारित नहीं किया जा सकता है।

सभी कोशिकाओं का निर्माण समान नहीं होता है। कुछ, यकृत कोशिकाओं की तरह, अच्छी मात्रा में क्षति को संभाल सकते हैं और खुद को फिर से भर सकते हैं। अन्य, कार्डियोमायोसाइट्स की तरह, अब विभाजित नहीं हो सकते हैं, और किसी भी डीएनए क्षति को स्वयं लेने की आवश्यकता है। उम्र के साथ, ये कोशिकाएं आनुवंशिक उत्परिवर्तन जमा कर सकती हैं। वे मुश्किल हैं: अधिकांश का कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं है, लेकिन कुछ, एक डरावनी फिल्म खलनायक की तरह, चुपचाप कोशिकाओं को कैंसर बनने के लिए ट्रिगर कर सकते हैं, या उन्हें मार भी सकते हैं। इन उत्परिवर्तन को पहले कोरोनरी धमनी रोग से जोड़ा गया है, जो उम्र के साथ हृदय की समस्याओं का एक प्रमुख कारण है।

हृदय रोग की ओर ले जाने वाले उत्परिवर्तनीय हस्ताक्षरों को पकड़ने की कोशिश करते हुए, टीम ने बचपन से लेकर बुजुर्गों तक दान किए गए दिलों के जीन में एक गहरा गोता लगाया। नाभिक को अलग करना - गोल, खुबानी-बीज जैसी संरचना जिसमें डीएनए होता है - उन्होंने अपनी विधि का मूल्यांकन किया और फिर तीन अलग-अलग आयु समूहों के आनुवंशिक अनुक्रमों की तुलना की।

उन्होंने एक मुख्य अंतर पर ध्यान केंद्रित किया: एकल-न्यूक्लियोटाइड उत्परिवर्तन (जिसे एकल-न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता या एसएनपी भी कहा जाता है)। ये परिवर्तन सरल हैं: वे जीनोम में एक एकल-अक्षर स्वैप हैं, कहते हैं, एक पूरे खंड को उलट या डुप्लिकेट किया गया है। एसएनपी, जब समग्र रूप से मूल्यांकन किया जाता है, तो जानकारी का खजाना होता है। वे दैहिक उत्परिवर्तन का सबसे सामान्य रूप हैं।

जैसे दुनिया के नक्शे पर यात्रा को चिह्नित करने वाले पिन, पर्याप्त एसएनपी म्यूटेशन के साथ, एक संपूर्ण "नक्शा" या हस्ताक्षर बनाना संभव है, जो विशिष्ट जैविक प्रक्रियाओं या बीमारियों से जुड़ा हो। उदाहरण के लिए, धूम्रपान करने वाले तंबाकू या डीएनए की मरम्मत के साथ समस्याओं से जुड़े सेलुलर परिवर्तनों के लिए एक नक्शा है।

लेखकों ने कहा, "पारस्परिक हस्ताक्षर और उनके गठन के तंत्र को समझने से हमें उम्र बढ़ने वाले दिल में डीएनए क्षति और रोग की प्रगति के तंत्र की खोज हो सकती है।"

लगभग 60 नमूनों को अनुक्रमित करने के बाद, टीम ने डेटा को पार्स करने के लिए एल्गोरिदम पर काम किया, इसकी तुलना कॉस्मिक नामक एक प्रसिद्ध कैंसर हस्ताक्षर डेटाबेस से की गई। डीएनए संपादन उम्र के साथ बढ़ता गया, उत्परिवर्तन प्रकार चार अलग-अलग प्रकार के हस्ताक्षरों में फिट होते हैं। उदाहरण के लिए, हस्ताक्षर ए ने डीएनए अक्षरों सी और टी की अदला-बदली की। हालांकि यह ज्यादा नहीं लग सकता है, इस लेख में सभी सीएस को टी के साथ बदलने की कल्पना करें, या इसके विपरीत-यह पूरे पाठ को तोड़ देगा।

हस्ताक्षरों के आणविक आधार में आगे देखते हुए, टीम ने दिल की उम्र बढ़ने और शिथिलता के लिए एक संभावित अपराधी पाया: ऑक्सीडेटिव तनाव। एक कोशिका के सामान्य चयापचय का एक दुर्भाग्यपूर्ण उपोत्पाद, ये अणु छोटे तोप के गोले की तरह काम करते हैं, कोशिकाओं, डीएनए और उनकी झिल्लियों के अंदर कहर बरपाते हैं। जबकि युवा कोशिकाओं के पास आमतौर पर शातिर हमलों को रोकने का एक तरीका होता है, पुराने लोग धीरे-धीरे इस क्षमता को खो देते हैं। परिणाम सुंदर नहीं है। उदाहरण के लिए, हृदय कोशिकाएं क्षतिग्रस्त डीएनए अक्षरों के साथ समाप्त हो सकती हैं, साथ ही साथ उनके जीनोम-मरम्मत तंत्र को नष्ट कर सकती हैं।

एक तरह से, यह आश्चर्यजनक नहीं है, चेन ने कहा। "क्योंकि दिल हमेशा पंप करता है, यह बहुत अधिक ऊर्जा का उपयोग करता है," जो रसायनों का उत्पादन करता है जो डीएनए को नुकसान पहुंचा सकते हैं। एक झटके के रूप में जो आया वह था दिल की क्षति को दूर करने की विशेष क्षमता। कार्डियोमायोसाइट्स में अपने गुणसूत्रों को दोगुना करने की शक्ति होती है, जो उनके डीएनए पर अथक हमलों के खिलाफ बफरिंग करते हैं।

अभी के लिए, अध्ययन से केवल यह पता चलता है कि दैहिक उत्परिवर्तन उम्र के साथ बढ़ते हैं, जो क्षतिग्रस्त हृदय कोशिकाओं से संबंधित है। क्या डीएनए पत्र की अदला-बदली होती है कारण दिल की चोटों का पता लगाना बाकी है। लेकिन अध्ययन एकल-कोशिका स्तर पर बड़े पैमाने पर हृदय रोग को विच्छेदित करने वाला पहला है। यह शौकिया दूरबीन से जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप तक जाने जैसा है- अब हम उम्र बढ़ने वाले दिल के अंदर अपने डीएनए को पार्स करके, आकाश में एक स्टार की तरह हर एक कोशिका का विश्लेषण कर सकते हैं।

कार्डियोमायोसाइट्स एक तरफ, "हम दिल में विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं को भी देखना चाहते हैं," चौधरी ने कहा। "हमने केवल हिमशैल की नोक को छुआ है।"

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