Metabolic regulation of hematopoiesis
হেমাটোপোয়েটিক স্টেম সেলগুলির (এইচ. এস. সি) উচ্চ পুনরুৎপাদন ক্ষমতা রয়েছে এবং সমস্ত রক্ত এবং ইমিউন সিস্টেম কোষে পার্থক্য করতে সক্ষম। এই চিত্তাকর্ষক সম্ভাবনা থাকা সত্ত্বেও, এইচ. এস. সি-গুলির আরও বহুমুখী স্টেম সেল উৎপাদনের সীমিত সম্ভাবনা রয়েছে। এই সীমিত স্ব-পুনর্নবীকরণ সম্ভাবনা এইচ. এস. সি-তে একটি শান্ত অবস্থা রক্ষণাবেক্ষণের মাধ্যমে সুরক্ষিত করা হয়। এই শান্ত অবস্থায় রক্ষণাবেক্ষণ করা স্টেম কোষগুলি দীর্ঘমেয়াদী এইচএসসি (এলটি-এইচএসসি) নামে পরিচিত। শান্তির সময়, এইচ. এস. সিগুলি নিম্ন স্তরের বিপাকীয় ক্রিয়াকলাপ বজায় রাখে এবং বিভক্ত হয় না। এলটি-এইচএসসিগুলি প্রসারিত হওয়ার সংকেত দেওয়া যেতে পারে, যা মায়েলয়েড বা লিম্ফয়েড প্রজননক তৈরি করে। এই প্রজননকগুলির উৎপাদন বিনা মূল্যে হয় নাঃ যখন পরীক্ষাগারের এমন পরিস্থিতিতে চাষ করা হয় যা বিস্তারকে প্ররোচিত করে, তখন এইচ. এস. সিগুলি নতুন প্রজননকগুলিকে বিভক্ত এবং উত্পাদন করার ক্ষমতা হারায়। অতএব, এইচ. এস. সি-গুলিতে প্রলিফারেটিভ বা শান্ত অবস্থা বজায় রাখার পথগুলি বোঝা এইচ. এস. সি-গুলির সাথে জড়িত বিদ্যমান থেরাপিউটিক্সের উন্নতির জন্য নতুন পথ প্রকাশ করতে পারে। পটভূমি সমস্ত প্রাপ্তবয়স্ক স্টেম কোষ দুই ধরনের বিভাজনের মধ্য দিয়ে যেতে পারেঃ প্রতিসম এবং অসমমিত। যখন একটি কোষ প্রতিসম বিভাজনের মধ্য দিয়ে যায়, তখন এটি দুটি পৃথক কোষ বা দুটি নতুন স্টেম কোষ তৈরি করতে পারে। যখন একটি কোষ অসম বিভাজনের মধ্য দিয়ে যায়, তখন এটি একটি কান্ড এবং একটি পৃথক কোষ তৈরি করে। শরীরের মধ্যে এই জনসংখ্যা বজায় রাখার জন্য নতুন স্টেম কোষের উৎপাদন প্রয়োজন। সমস্ত কোষের মতো, হেমাটোপোয়েটিক স্টেম কোষগুলি বিকাশের সময় তাদের জৈব-শক্তির চাহিদা মেটাতে বিপাকীয় পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়। এই বিপাকীয় পরিবর্তনগুলি সংকেত, জৈববস্তুপুঞ্জ উৎপাদন এবং কোষকে ক্ষতি থেকে রক্ষা করতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। বিপাকীয় পরিবর্তনগুলি এইচ. এস. সি-র বিকাশকেও পরিচালিত করে এবং একটি এইচ. এস. সি শান্ত, প্রতিসমভাবে বিভক্ত বা অসমভাবে বিভক্ত থাকবে কিনা তা নির্ধারণের একটি মূল কারণ। উপরে উল্লিখিত হিসাবে, শান্ত কোষগুলি নিম্ন স্তরের জারণকারী ফসফোরাইলেশন বজায় রাখে এবং প্রাথমিকভাবে শক্তি উৎপাদনের জন্য গ্লাইকোলাইসিসের উপর নির্ভর করে। ফ্যাটি অ্যাসিড বিটা-জারণ এইচ. এস. সি-তে ভাগ্যের সিদ্ধান্তগুলিকে প্রভাবিত করতে দেখা গেছে। এর বিপরীতে, প্রলিফারেটিভ এইচ. এস. সি প্রাথমিকভাবে অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের উপর নির্ভর করে। এই পরিবর্তনের সঙ্গে রয়েছে অন্তঃকোষীয় প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতির (আর. ও. এস) মাত্রা বৃদ্ধি এবং কোষে অ্যানাবলিক ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি। এলটি-এইচএসসিগুলি প্রাথমিকভাবে শক্তি উৎপাদনের জন্য অ্যানেরোবিক গ্লাইকোলাইসিসের উপর নির্ভর করে। অন্যান্য ধরনের এইচ. এস. সি-র মতো নয়, মাইটোকন্ড্রিয়াল অক্সিডেটিভ শ্বাস-প্রশ্বাস থেকে সামান্য শক্তি উৎপন্ন হয়। এর কারণ সম্ভবত দ্বিগুণঃ এলটি-এইচএসসি অস্থি মজ্জার হাইপোক্সিক কুলুঙ্গির মধ্যে থাকে এবং মাইটোকন্ড্রিয়াল শ্বাস-প্রশ্বাসের নিম্ন মাত্রা প্রশমিত কোষগুলিকে ক্ষতির প্ররোচিত আরওএস থেকে রক্ষা করে। যখন আরওএস-এর অত্যধিক মাত্রা উপস্থিত থাকে, তখন এলটি-এইচএসসিগুলি পৃথকীকরণ বা অ্যাপোপটোসিসের মধ্য দিয়ে যায়, যা তাদের স্ব-পুনর্নবীকরণের ক্ষমতা হারায়। এর থেকে বোঝা যায় যে গ্লাইকোলাইসিসের উপর নির্ভরতা কেবল একটি পরিবেশগত অভিযোজনই নয়, এলটি-এইচএসসিগুলির জন্য তাদের স্টেমনেস সংরক্ষণের প্রয়োজনীয়তাও রয়েছে। গ্লাইকোলাইসিসের জন্য এলটি-এইচএসসি পছন্দ ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর এমইআইএস1 দ্বারা এনকোড করা হয় এবং কম পরিমাণে, প্রোটিন সিবিপি/পি300-ইন্টারঅ্যাক্টিং ট্রান্সঅ্যাকটিভেটর 2 (সিআইটিইডি2) দ্বারা এনকোড করা হয়। উভয় এনজাইমই হাইপোক্সিয়া-ইনডিউসিবল ফ্যাক্টর 1α (HIF1α) নিয়ন্ত্রণ করে। হাইপোক্সিক অবস্থার অধীনে, গ্লাইকোলাইসিসের বর্ধিত হারের দিকে পরিচালিত করতে বেশ কয়েকটি গ্লাইকোটিক এনজাইমের অভিব্যক্তি বাড়াতে এইচ. আই. এফ1এ এইচ. আই. এফ1এবি-এর সাথে ডাইমেরাইজ করে। এইচ. আই. এফ1এ পাইরুভেট ডিহাইড্রোজেনেস কাইনেস (পি. ডি. কে) 2 এবং 4 সক্রিয় করে। এই উৎসেচকগুলি পাইরুভেট ডিহাইড্রোজেনেস (পিডিএইচ) প্রতিরোধ করে। পিডিএইচ পাইরুভেটকে অ্যাসিটাইল-কোএ-তে রূপান্তরিত করে, যা টিসিএ চক্রে মেটাবোলাইট প্রবেশ এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রথম পদক্ষেপ। যেহেতু এই সিস্টেমটি মাইটোকন্ড্রিয়াল বিপাককে বাধা দেয় এবং গ্লাইকোলাইসিসকে সক্রিয় করে, তাই মনে করা হয় যে এইচ. আই. এফ1α দ্বারা বিপাকীয় পুনঃপ্রোগ্রামিং এল. টি-এইচ. এস. সি শান্তির একটি প্রধান চালক। এইচ. আই. এফ1এ দ্বারা মেটাবলিক রিপ্রোগ্রামিং সবসময় পি. ডি. কে-তে কর্মের মাধ্যমে ঘটে না। এইচ. আই. এফ1এ সাইটোসোলিক প্রোটিন সি. আর. আই. পি. টি. ও-র অভিব্যক্তিও প্রচার করতে পারে। তারপর সি. আর. আই. পি. টি. ও তার কোষ পৃষ্ঠ রিসেপ্টর জিআরপি78-এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে গ্লাইকোলিক এনজাইম সক্রিয় করে। এক্সট্রাসেলুলার সাইটোকাইন এবং কেমোকাইনগুলি এইচ. আই. এফ1α ক্রিয়াকলাপেও অবদান রাখতে পারে, তবে এই সংকেতকারী অণুগুলির সঠিক অবদান ব্যাখ্যা করার জন্য আরও কাজ প্রয়োজন। এইচআইএফ1α ছাড়াও, এমইআইএস1 এইচআইএফ2α-এর প্রতিলিপি প্ররোচিত করে। যদিও এই উৎসেচকটি কাঠামোগতভাবে HIF1α-এর অনুরূপ, HIF2α-এর স্বতন্ত্র কার্যকারিতা রয়েছে। এইচ. আই. এফ2এ মাইটোকন্ড্রিয়াল আর. ও. এস উৎপাদন থেকে এইচ. এস. সি-কে রক্ষা করে বলে মনে করা হয়। এইচ. এস. সি-তে আর. ও. এস-এর সঞ্চয়ের ফলে এন্ডোপ্লাজমিক রেটিকুলামে চাপ সৃষ্টি হয়, যা শেষ পর্যন্ত অনাবৃত প্রোটিন প্রতিক্রিয়া এবং অ্যাপোপটোসিসকে প্ররোচিত করে। এইচ. আই. এফ2এ ক্যাটালেজ, গ্লুটাথিয়ন পারঅক্সিডেজ টাইপ 1 এবং সুপারঅক্সাইড ডিসমুটেস সহ আরওএস শমন করার সাথে জড়িত বেশ কয়েকটি জিন নিয়ন্ত্রণ করে কোষকে আরওএস জমা হওয়া থেকে রক্ষা করে। তাই শান্ত থাকার সময় কোষের স্বাস্থ্য বজায় রাখার জন্য এইচ. আই. এফ2α সক্রিয় করা প্রয়োজন। মাইটোকন্ড্রিয়াল মেটাবলিজম মাইটোকন্ড্রিয়াল শ্বাস-প্রশ্বাসের নিম্ন স্তর থাকা সত্ত্বেও, উদীয়মান প্রমাণ দেখায় যে সর্বোচ্চ পুনরুৎপাদনশীল সম্ভাবনাময় এলটি-এইচএসসি-গুলিতেও মাইটোকন্ড্রিয়ার সংখ্যা বেশি থাকে। তা সত্ত্বেও, শান্ত এইচ. এস. সি মাইটোকন্ড্রিয়ার ঝিল্লির সম্ভাবনা কম এবং জারণকারী ফসফোরিলেশনের হার কম। এটি আবার শক্তি উৎপাদনের জন্য গ্লাইকোলাইসিসের উপর এলটি-এইচএসসি-র নির্ভরশীলতাকে তুলে ধরে। তাদের নিষ্ক্রিয়তা সত্ত্বেও, অনেক মাইটোকন্ড্রিয়া থাকা ইঙ্গিত দিতে পারে যে একটি উপযুক্ত সংকেত পাওয়ার পরে শান্ত এইচএসসিগুলি বিস্তারের জন্য প্রস্তুত থাকে কোষের ভাগ্য সিদ্ধান্ত সম্প্রতি, এটি আবিষ্কৃত হয়েছে যে ফ্যাটি অ্যাসিড জারণ (এফএও) একটি প্রধান নির্ধারক যে একটি স্টেম সেল প্রতিসমভাবে বা অসমভাবে বিভক্ত হবে কিনা। মাইটোকন্ড্রিয়ায় ফ্যাটি অ্যাসিডের পরিবহন এবং তাদের পরবর্তী বিপাক অবশ্যই দক্ষ হতে হবে যাতে কোষগুলি স্ব-পুনর্নবীকরণের ক্ষমতা বজায় রাখতে পারে। এইচ. এস. সি-তে, প্রোমাইলোসাইটিক লিউকেমিয়া প্রোটিন (পি. এম. এল)/পেরোক্সিসোম বিস্তার-সক্রিয় রিসেপ্টর-গামা কো-অ্যাক্টিভেটর 1α (পি. জি. সি-1α)/পেরোক্সিসোম প্রসারক-সক্রিয়কারী রিসেপ্টর টাইপ δ (পি. পি. এ. আর. ডি.)-এর মাধ্যমে ফ্যাটি অ্যাসিড পরিবহন এবং β-জারণের সাথে জড়িত পারমাণবিক জিনের প্রতিলিপি সক্রিয়করণ এই প্রক্রিয়াগুলির দক্ষতার মধ্যস্থতা করে। এই পথটি এইচ. এস. সি স্ব-পুনর্নবীকরণের জন্যও প্রয়োজনীয় কারণ এটি স্টেম সেল জনসংখ্যার রক্ষণাবেক্ষণকে উৎসাহিত করে। এফ. এ. ও একটি পূর্বপুরুষ এবং একটি স্টেম সেল উৎপাদনের জন্য অসমমিত এইচ. এস. সি বিভাগকে উৎসাহিত করে। এফ. এ. ও-এর প্রতিরোধ পূর্বপুরুষ কোষের সংখ্যা বৃদ্ধি করতে দেখা গেছে, যার ফলে স্টেম সেলের সংখ্যা হ্রাস পায়। এফ. এ. ও এবং অসম এইচ. এস. সি বিভাগের মধ্যে সম্পর্ক থাকা সত্ত্বেও, এফ. এ. ও স্টেম সেলের ভাগ্যের সিদ্ধান্তগুলি পরিচালনা করে এমন সঠিক প্রক্রিয়াটি এখনও অস্পষ্ট। বিস্তারের সময় বিপাকতা এইচ. আই. এফ. 1 এবং মাইটোকন্ড্রিয়াল মেটাবলিজমে পরিবর্তন যদিও এইচ. এস. সি-গুলির স্ব-পুনর্নবীকরণ ক্ষমতা বজায় রাখার জন্য প্রশান্তি বজায় রাখা গুরুত্বপূর্ণ, তবে শরীরের জন্য রক্ত কোষ এবং ইমিউন কোষ পুনরুজ্জীবিত করার জন্য বিস্তার প্রয়োজন। বিভাজনের সময়, এইচ. এস. সিগুলি হাইপোক্সিক কুলুঙ্গি ছেড়ে চলে যায় এবং সঞ্চালন শুরু করে। এই স্বাভাবিক অবস্থার অধীনে, এইচ. আই. এফ1α প্রোলাইল হাইড্রক্সিলেস পিএইচডি1,2 এবং 3 দ্বারা হাইড্রক্সিলেটেড হয়। এই হাইড্রক্সিলেশন কোষকে ভন হিপ্পেল-লিন্ডাউ (ভিএইচএল) ইউবিকুইটিন লিগাজের মাধ্যমে এইচআইএফ1α-কে অবনমিত করতে প্ররোচিত করে। এইচ. আই. এফ. 1. এ-র অবক্ষয় এইচ. আই. এফ. 1. এস-এর সাথে ডাইমেরাইজেশন প্রতিরোধ করে, গ্লাইকোটিক জিনের প্রতিলিপিতে বাধা দেয়। এইচ. আই. এফ1α-কে অবনমিত করা পি. ডি. কে2 এবং 4-এর সক্রিয়করণকেও বাধা দেয়, এইভাবে মাইটোকন্ড্রিয়ায় পি. ডি. এইচ-এর কার্যকারিতা পুনরায় শুরু হয়। যেহেতু কোষটি এখন অ্যাসিটিল-কোএ উৎপাদনকে অনুঘটক করতে সক্ষম, তাই মাইটোকন্ড্রিয়াল বিপাক পুনরায় শুরু করতে সক্ষম হয়। এই মাইটোকন্ড্রিয়াল বিপাকের পুনরুদ্ধার কোষ চক্রে পুনরায় প্রবেশের মাধ্যমে সমন্বিত হয়। মাইটোকন্ড্রিয়াল বিপাকের পুনর্বিন্যাসের সাথে সাথে অ্যানাবলিক ক্রিয়াকলাপের সাথে জড়িত কোষ চক্রের জিন এবং জিনের প্রতিলিপিতে একটি নিয়ন্ত্রণ। প্রত্যাশিত হিসাবে, উচ্চ মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লি সম্ভাব্যতা সহ এইচ. এস. সি-গুলিতে কোষ চক্র এবং বিপাক সম্পর্কিত জিনের জন্য অভিব্যক্তির হার বেশি থাকে। এই ক্রমবর্ধমান এইচ. এস. সি-গুলিতে আর. ও. এস-এর মাত্রা বৃদ্ধি আংশিকভাবে এইচ. এস. সি-গুলির পৃথকীকরণকে চালিত করতে পারে, তবে এই প্রক্রিয়ায় আর. ও. এস-এর ভূমিকা সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যা করার জন্য আরও কাজ প্রয়োজন এইচ. আই. এফ1α দ্বারা চালিত প্রক্রিয়াগুলির সাথে প্রোটিন টাইরোসিন ফসফেটেজ মাইটোকন্ড্রিয়াল 1 (পি. টি. পি. এম. টি 1) এনজাইম নিষ্ক্রিয় করার মাধ্যমে মাইটোকন্ড্রিয়াল অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন সক্রিয় করা হয়। পি. টি. পি. এম. টি-1 এইচ. এস. সি-কে প্রজননে পৃথকীকরণের জন্য অপরিহার্য, এবং এই উৎসেচকের ক্ষতির ফলে ইঁদুরের মধ্যে রক্ত কোষ তৈরি করতে ব্যর্থ হয়। পি. টি. পি. এম. টি-1-এর লক্ষ্যগুলির মধ্যে রয়েছে ফসফ্যাটিডিলিনোসিটল ফসফেট (পি. আই. পি)। যখন পি. আই. পিগুলি পি. টি. পি. এম. টি-1 দ্বারা পরিচালিত হয়, তখন মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লির সম্ভাবনা হ্রাস পায়। এই হ্রাস টি. সি. এ চক্রে গ্লুকোজের প্রবেশ এবং ইলেক্ট্রন পরিবহন শৃঙ্খলের মাধ্যমে পরবর্তী এ. টি. পি উৎপাদনে বাধা দেয়। সুতরাং, এইচ. এস. সি-গুলিকে আলাদা করার জন্য পি. টি. পি. এম. টি-1 কার্যকলাপ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। মাইটোকন্ড্রিয়াল ক্যারিয়ার হোমোলগ 2 (এম. টি. সি. এইচ 2) হল মাইটোকন্ড্রিয়াল বিপাকের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ দমনকারী। এম. টি. সি. এইচ. 2-এর হ্রাস অক্সিডেটিভ ফসফোরাইলেশন বৃদ্ধি করে এবং এইচ. এস. সি পার্থক্যকে ট্রিগার করে। যেমনটা আশা করা হয়েছিল, জারণকারী ফসফোরিলেশনের এই বৃদ্ধি আরওএস মাত্রা, এটিপি মাত্রা এবং মাইটোকন্ড্রিয়াল আকার বৃদ্ধি করে। এই ফেনোটাইপগুলি এইচএসসি ভাগ্য পরিচালনায় এমটিসিএইচ2-এর গুরুত্বকে তুলে ধরে। প্রলিফারেটিভ এইচ. এস. সি-তে গ্লাইকোলাইসিসের নিয়ন্ত্রণ মাইটোকন্ড্রিয়াল সক্রিয়করণের উপর রেডক্স ভারসাম্য বজায় রাখতে পেন্টোজ ফসফেট পথ (পি. পি. পি) চালাতে পারে। পিপিপি নিকোটিনমাইড অ্যাডেনিন ডাইনিউক্লিওটাইড ফসফেট (এনএডিপিএইচ) তৈরি করে, যা একটি শক্তিশালী সেলুলার হ্রাসকারী এজেন্ট। এন. এ. ডি. পি. এইচ-এর উৎপাদন কোষগুলিকে আর. ও. এস-এর সঞ্চয়ের বিরুদ্ধে রক্ষা করতে পারে কারণ এটি গ্লুটাথিয়ন-রিডাক্টেজ ব্যবস্থার একটি মূল উপাদান। উপরন্তু, নিউক্লিক অ্যাসিড এবং লিপিড সংশ্লেষণের জন্য এনএডিপিএইচ প্রয়োজন। সুতরাং, উচ্চ অন্তঃকোষীয় এনএডিপিএইচ এইচএসসি-র জন্য জৈববস্তুপুঞ্জ উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় হতে পারে কারণ তারা কোষ চক্রে পুনরায় প্রবেশ করে। এক্স-ভিভো এইচএসসি সম্প্রসারণ ব্যবস্থায় কাজ এই ধারণাকে সমর্থন করে, তবে ভিভো অন্যান্য সিগন্যালিং পাথওয়েতে পিপিপির ভূমিকা চিহ্নিত করার জন্য আরও কাজ করা প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ, পিউরিন বিপাক নিয়ন্ত্রিত হয় এবং এইভাবে পি38এমএপিকে পথে সংকেতের মাধ্যমে কোষ চক্রে প্রবেশকে উৎসাহিত করে। ই. আর. কে এবং এম. টি. ও. আর, অন্যান্য প্রধান সংকেত পথগুলিও কোষ চক্র প্রবেশের সময় সক্রিয় হয়। অন্যান্য ক্রিয়াকলাপের মধ্যে, এই পথগুলি প্রোটিন, নিউক্লিওটাইড এবং লিপিড সংশ্লেষণকে উৎসাহিত করে। সক্রিয় ই. আর. কে এবং এম. টি. ও. আর পথগুলি এইচ. এস. সি-তে পুষ্টির গ্রহণ বৃদ্ধি করে। এই জৈব সংশ্লেষিত ভূমিকা ছাড়াও, এম. টি. ও. আর কোষে এ. টি. পি উৎপাদনের হারও বাড়াতে পারে। আরও দেখুন হেমাটোপোয়েটিক স্টেম সেল হেমাটোপোয়েটিক স্টেম সেল ট্রান্সপ্লানটেশন মেটাবলিজম টি. সি. এ চক্র গ্লাইকোলাইসিস রেফারেন্স হেমাটোপোয়েসিস মেটাবলিজম