भौतिकविदों ने हेलिकोबैक्टर पाइलोरी बैक्टीरिया के तैराकी रहस्यों को उजागर किया: कैसे अल्सर- और कैंसर पैदा करने वाला रोगज़नक़ पेट से बच जाता है

जबकि दिल की तरह प्रेरक या मस्तिष्क जितना रहस्यमय नहीं है, पेट उतना ही प्रभावशाली है: पेशीय बोरी तेजाब से इतनी ताकत से मथती है कि वह धातु को भंग कर देगी-लेकिन यह अंग को खुद पचा नहीं पाती है. बलगम की परत से पेट अपने एसिड से खुद को बचाता है, एक युक्ति जो अल्सर के विरुद्ध हमेशा काम नहीं करती- और कैंसर पैदा करने वाला है हैलीकॉप्टर पायलॉरी, उस कठोर वातावरण में निवास करने वाला एकमात्र ज्ञात जीवाणु. एच. पाइलोरी किसी तरह एसिड से बच जाता है, बलगम की परत के माध्यम से तैरता है, और पेट की कोशिकाओं को संक्रमित करता है. एक अनुमान के अनुसार 50 मनुष्यों का प्रतिशत आश्रय है एच. पाइलोरी उनके पेट में, लेकिन उनमें से केवल कुछ में ही अल्सर या पेट का कैंसर विकसित होता है. तो समझिए कैसे एच. पाइलोरी यहां जीवित रहना उन बीमारियों को समझने की कुंजी है.

राम बंसिल, बोस्टन विश्वविद्यालय के प्रोफेसर भौतिक विज्ञान, और का पदार्थ विज्ञान & अभियांत्रिकी, जिन्होंने दो दशकों से अधिक समय तक पेट के बलगम का अध्ययन किया है, ने दो कारकों का खुलासा किया है जो जीवाणु को बढ़ावा देते हैं: इसके द्वारा स्रावित होने वाले रसायन और तैराकी में इसका कौशल. दोनों ही इसकी सफलता के लिए महत्वपूर्ण हैं.

बंसिल, जिनके काम को वित्त पोषित किया जाता है राष्ट्रीय विज्ञान संस्था, 1980 के दशक के अंत में पेट के बलगम के बारे में उत्सुक हो गए. “तब सवाल यह था: पेट एक दिन में लगभग आधा गैलन गैस्ट्रिक जूस का उत्पादन करता है, जो अम्लीय है और नाखूनों को पचा सकता है - तो यह पेट को क्यों नहीं पचाता?" वह कहती है. शोधकर्ताओं को संदेह था कि बलगम की पतली परत पेट को इस एसिड से बचाती है, लेकिन कोई नहीं जानता था कि यह कैसे काम करता है. बंसिल, जिनके अनुसंधान का क्षेत्र जैल और जैलेशन है, शुद्ध प्रोटीन म्यूसिन का अध्ययन शुरू किया, जो पेट के बलगम को जमने की क्षमता देता है. इस प्रारंभिक कार्य में, उन्होंने और उनके सहकर्मियों ने पाया कि यह केवल अत्यंत अम्लीय परिस्थितियों में ही जमता है, के pH से नीचे 4.

बाद में, उसने अपना ध्यान इस ओर लगाया एच. पाइलोरी. “मैंने फैसला किया कि हम वास्तव में कोशिश करेंगे और देखेंगे कि यह जीवाणु कैसे फैलता है, चूँकि यह परत संभवतः जेल जैसी है - या कम से कम निश्चित रूप से बहुत चिपचिपी है, मुलायम टूथपेस्ट या पेट्रोलियम जेली की तरह," वह कहती है. “ऐसे माध्यम से कोई चीज़ कैसे तैर सकती है?"

कुछ शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया था कि सर्पिल आकार का जीवाणु कॉर्कस्क्रू की तरह गाढ़े बलगम के माध्यम से अपना रास्ता बनाता है. लेकिन प्रयोगशाला प्रयोगों में, बंसिल और उनके सहयोगियों ने पाया, हैरानी की बात है, वह एच. पाइलोरी, जो घूर्णनशील कशाभिका के साथ स्वयं को आगे बढ़ाता है, जेल में बिल्कुल भी तैर नहीं सकता था. “भले ही यह जीवित है और इसकी कशाभिकाएँ घूम रही हैं, यह आगे नहीं बढ़ता. यह बस अपनी जगह पर ही रहता है," वह कहती है.

सर्पिल के आकार एच. पाइलोरी मानव पेट में निवास करने वाला एकमात्र जीवाणु है. एक अनुमान के अनुसार 50 मनुष्यों का प्रतिशत आश्रय है एच. पाइलोरी उनके पेट में, लेकिन केवल कुछ में ही अल्सर या पेट का कैंसर विकसित होता है. फोटो लुकाडप/आईस्टॉक द्वारा

पेट के बलगम में ऐसा नहीं है. वहाँ, एच. पाइलोरी यूरेस नामक एंजाइम स्रावित करता है, जो पेट में यूरिया को कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया में तोड़ देता है, संक्रमित लोगों की सांसों में अमोनिया की गंध देना. अमोनिया, एक आधार, पेट के बलगम के साथ प्रतिक्रिया करता है, इसका पीएच बढ़ाना और इसे द्रवीकृत करना. “इसने जेल को डी-जेल से मुक्त कर दिया, और यह प्रतिवर्ती जमाव इस जीवाणु को फैलने देने की कुंजी थी,बंसिल कहते हैं, जिन्होंने इस शोध को प्रकाशित किया राष्ट्रीय विज्ञान अकादमियों की कार्यवाही में 2009.

अगर एच. पाइलोरीइसके कॉर्कस्क्रू आकार ने बलगम को छेदने में मदद नहीं की, बंसिल और उसके साथियों को आश्चर्य हुआ, इसका ऐसा आकार क्यों था?? एक अन्य सर्पिल आकार का जीवाणु कहलाता है कैंपाइलोबैक्टर जेजुनी छोटी आंत के ऊपरी हिस्से को उपनिवेशित करने में सक्षम है, इसलिए किसी चीज़ के लिए आकार महत्वपूर्ण होना चाहिए. “हम इसका कारण जानना चाहते थे एच. पाइलोरी एक पेचदार शरीर है,” मायरा कॉन्सटेंटाइन कहती हैं (जीआरएस'17), एक पीएचडी उम्मीदवार जो बंसिल की प्रयोगशाला में शामिल हुआ 2014. “वहाँ क्या फायदा है?"

कई लोगों ने माना कि कॉर्कस्क्रू के आकार का शरीर बढ़ गया एच. पाइलोरीसामान्य तौर पर तैराकी की गति, क्योंकि कॉर्कस्क्रू आकृतियाँ जब घूमती हैं तो जोर पैदा करती हैं. अन्य समूहों के पिछले प्रयोगों ने इसका समर्थन किया, उस सर्पिल आकार का पता लगाना हेलिकोबैक्टर छड़ के आकार की तुलना में दो से तीन गुना अधिक तेजी से तैरते हैं इ. कोलाई. "लेकिन यह अच्छी तुलना नहीं है, क्योंकि आप वास्तव में दो भिन्न जीवों की तुलना कर रहे हैं,बंसिल कहते हैं. उसने सहयोग किया नीना सलामा, सिएटल में फ्रेड हचिंसन कैंसर रिसर्च सेंटर के एक सूक्ष्म जीवविज्ञानी जिन्होंने उत्परिवर्ती का प्रजनन किया था एच. पाइलोरी, मूल के समान लेकिन छड़ के आकार का.

फिर उन्होंने उन्हें फिल्माया, एक समय में सैकड़ों, म्यूसिन और कल्चर शोरबा में तैरना, यह देखने के लिए कि कौन तेजी से तैरता है. वीडियो की तुलना, उन्होंने वह पाया, औसतन, पेचदार बैक्टीरिया के बारे में थे 10 प्रति 15 अपने छड़ के आकार के रिश्तेदारों से प्रतिशत अधिक तेज़. उन्होंने अपने परिणाम प्रकाशित किये आणविक सूक्ष्म जीव विज्ञान में 2015.

लेकिन वे नतीजे औसत ही थे. कॉन्स्टेंटिनो विश्लेषण को और आगे ले जाना चाहते थे, एकल बैक्टीरिया की गति और आकार का फिल्मांकन करके, एक श्रमसाध्य प्रक्रिया. तेज़ गति से वीडियो लेकर, 200 चित्र हर क्षण में, वह गति रिकॉर्ड करने में सक्षम थी, ROTATION, और व्यक्तिगत बैक्टीरिया के शरीर का आकार. उन्होंने और उनके सहकर्मियों ने पाया कि तैरते समय दोनों प्रकार के जीवाणु घूमते हैं, के बारे में 10 प्रति 15 प्रति सेकंड शरीर की लंबाई - "एक बहुत अच्छा कदम।",लेकिन हेलिक्स थोड़ा तेज़ तैर गया, बंसिल कहते हैं. ठीक-ठीक समझने के लिए कि ऐसा क्यों है, बैंसिल और कॉन्स्टेंटिनो ने सहकर्मी हेनरी फू को डेटा भेजा, मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में एक एसोसिएट प्रोफेसर यूटा विश्वविद्यालय, और उनके छात्र मेहदी जब्बारज़ादेह, जिन्होंने इसका सैद्धांतिक मॉडल बनाने के लिए उपयोग किया एच. पाइलोरी तैरना. यूटा के वैज्ञानिकों ने पाया कि अधिक फ्लैगेल्ला होने से शरीर के आकार की तुलना में गति में अधिक योगदान होता है; पेचदार आकार ने योगदान दिया, अधिक से अधिक, 15 बैक्टीरिया के प्रणोदक जोर का प्रतिशत, यह पुष्टि करना कि वैज्ञानिकों ने पहले क्या पाया था. “द 15 प्रतिशत अंतर बहुत बड़ा नहीं दिखता, लेकिन यह पर्याप्त लाभ हो सकता है कि पेचदार रॉड पर लंबे समय तक जीत हासिल करेगा,बंसिल कहते हैं.

परिणाम, और वीडियो साक्ष्य, नवंबर में प्रकाशित हुए थे 2016 में विज्ञान उन्नति. बंसिल और उनके साथी अब पढ़ाई कर रहे हैं एच. पाइलोरी एक कैंसर रोगी से, साथ ही रोगी के पेट में बलगम भी होता है, म्यूसिन के साथ जीवाणु की विशिष्ट अंतःक्रिया में सुराग की तलाश.

बैंसिल का काम विज्ञान के दूसरे क्षेत्र में भी उपयोगी साबित हो सकता है: दवा वितरण. “कई दवाएं बलगम को पार नहीं कर पातीं. केवल बहुत छोटी दवाएं ही प्रवेश कर सकती हैं, या वे जो बलगम को तोड़ सकते हैं," वह कहती है. इसे प्रस्तुत करना कठिन नहीं है एच.पीयलोरी आनुवंशिक हेरफेर द्वारा हानिरहित, और अगर इसे कैप्सूल की तरह लोड किया जा सके, साथ, कहो, एक कीमोथेरेपी दवा, इसके बाद जीवाणु बलगम में प्रवेश करने और उपचार को आगे बढ़ाने की अपनी जन्मजात क्षमता का उपयोग कर सकता है, और जहां इसकी आवश्यकता हो वहां पहुंचाएं. “यह किसी लक्षित दवा को मौखिक रूप से वितरित करने का एक बहुत ही चतुर तरीका हो सकता है,बंसिल कहते हैं.

स्रोत: www.bu.edu, द्वारा बारबरा मोरन