הינך נמצא כאן

לחשוב מחוץ לשלד

מדעני מכון ויצמן למדע הראו כי קולטני חישה מכניים המצויים בשרירים (מערכת הפרופריוספציה) שומרים על התפקוד והמבנה של מערכת השלד ומסייעים באיחוי שברים
02.11.2017

skeletons

כיצד עצמות מגיעות ליעדן – כלומר "יודעות", בתהליך הגדילה, באיזו מידה עליהן להתארך ולהתחזק? חִשבו על הסיטואציה הבאה: נקלעתם לעיר זרה, ואתם מחפשים אחר כתובת. כדי להגיע ליעד, תוכלו להסתייע במפה, לבקש הכוונה מעובר אורַח, או להפעיל אפליקציית ניווט דוגמת Waze שתדריך אתכם במסע. אם התמזל מזלכם, אולי תיתקלו בתושב המקום שנוסע לאותו הכיוון, ותוכלו להתרווח במושבכם ולהניח לו להוביל אתכם ליעד בבטחה. אבל האם גם תאי עצם מנווטים באמצעות מפה גנטית מפורטת, או לפי הוראות ניווט מהמערכת ההורמונלית? ואולי בכלל הם "מאפשרים" לנהג אחר להוביל אותם בהתאם לפיתולי הדרך ומהמורותיה ללא תוכנית מוכנה מראש? שני מחקרים חדשים של מדעני מכון ויצמן למדע שופכים אור על התפקיד המשמעותי של השרירים בהכוונת מערכת השלד, בשמירה על המבנה שלה, ובהבאתה ליעדיה בשלום.

כעת עִצמו עיניים ונסו לגעת באף באמצעות האצבע המורה. רובנו מסוגלים לבצע תנועה זו בדיוק רב, אבל איך אנחנו יודעים לאתר את האף במרחב ללא חוש הראייה? ואיך אנו מצליחים לעקוב אחר מיקום הזרוע תוך כדי תנועה? תחושת המיקום שלנו במרחב נקראת פרופריוספציה (מהמילה הלטינית proprius – "שייך לי") ויש המכנים אותה גם "החוש השישי". בניגוד לחמשת החושים האחרים, החוש השישי אינו מופנה החוצה, אלא פנימה בלבד. זו חישה עצמית של תנוחת איברי גופנו ותנועתם. השרירים הם סוכן מרכזי של החוש השישי באמצעות שני קולטני חישה מכניים: כישור השריר (muscle spindle) – איברון המצוי בשרירים ומגיב לשינויים באורכם, ואיברון הגיד של שם גולג'י (Golgi tendon organ) – הממוקם באיזור החיבור בין השרירים לגידים, ומגיב למידת הכיווץ של השרירים. אבל כיצד משפיעים המתיחה והאורך של השריר על מערכת השלד ומנווטים אותה?

בכל ספר לימוד יהיה כתוב שהשרירים אחראים על התזוזה, והשלד אחראי על המבנה. אבל פה יש היפוך תפקידים, והשריר בעצם אחראי למבנה של העצם. זה שובר מוסכמות"

מימין: ד"ר רונן בלכר ופרופ' אלעזר זלצר. שיתוף פעולה בין אורתופד מנתח לביולוג התפתחותי

לפני מספר שנים גילו מדענים במעבדה של פרופ' אלעזר זלצר, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון, כי עצמות שבורות "יודעות" להתיישר במהירות, גם ללא התערבות רפואית וקיבוע באמצעות גבס. את המחקר הוביל ד"ר רונן בלכר, אורתופד ביחידה לניתוחי עמוד שדרה במרכז הרפואי אסף הרופא, שהצטרף ללימודי דוקטורט במכון במסגרת שיתוף פעולה בין בית החולים למעבדה של פרופ' זלצר. ממצא זה היה מפתיע, שכן ההנחה הרווחת הייתה שעצמות שבורות מתחברות בזווית, ורק לאחר מכן מתעצבות מחדש בתהליך הקרוי "מידול מחדש של העצם": עצם חדשה גדלה ומחליפה את העצם הישנה. החוקרים הבינו כבר אז, שהיכולת של העצם להתיישר קשורה לפעילות השרירים: לאחר שהזריקו בוטוקס לעכברים ושיתקו את שריריהם, העצמות השבורות אמנם התאחו, אך בזווית. במחקר הנוכחי, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Cell Reports, הראו החוקרים כי בעכברים מהונדסים גנטית שניטרלו בהם את אחד הגנים האחראים על פעילות קולטני החישה בשרירים –Runx3 או Egr3 – העצמות השבורות לא התיישרו. ממצאים אלה חושפים את התפקיד של "החוש השישי" בתיפקוד מערכת השלד ובאיחוי מוצלח של שברים.

איחוי עצמות טבעי (A) ובהיעדר מלא (b) או חלקי (a) של קולטני חישה מכניים

עד כאן תאמו הממצאים את השערות המחקר. עם זאת, בעכברים ללא קולטני חישה בשרירים התגלתה בעיה שלא נחזתה מראש. הודות למבט הרפואי של ד"ר בלכר, וליכולת שלו לפענח תצלומי רנטגן, הבחינו החוקרים כי בעכברים התפתחה בעיה דמויית עקֶמֶת נעורים: עמוד השדרה שלהם התעקם ללא סיבה ידועה או חריגות בשלד, כפי שקורה ברוב מקרי העקמת בבני אדם. ממצאים אלה, שהתפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Developmental Cell, מצביעים לראשונה על כך, שהפרופריוספציה מעורבת גם בשמירה על מנח נכון של עמוד השדרה. גישה זו מהווה חידוש משמעותי בהתייחסות לעקמת, שבמשך זמן רב נחשבה למחלה של עצמות. במסגרת מחקר זה שיתפו החוקרים פעולה עם המעבדה של פרופ' יורם גרונר, אשר חוקרת כבר שנים את משפחת הגנים Runx, ואת השפעתה על המערכת הפרופריוצפטיבית.

מנח תקין של עמוד השדרה (משמאל) והתפתחות עקמת בעקבות היעדר מלא (מימין) או חלקי (במרכז) של קולטני חישה מכניים

"בכל ספר לימוד יהיה כתוב שהשרירים אחראים על התזוזה, והשלד אחראי על המבנה. אבל פה יש היפוך תפקידים, והשריר בעצם אחראי למבנה של העצם. זה שובר מוסכמות", מסביר פרופ' זלצר את חשיבות המחקרים. "המשמעות היא, שחלק גדול מהמידע הנחוץ ליצירת השלד, ולשמירה עליו, לא נמצא בשלד עצמו, אלא באינטראקציה עם רקמות אחרות. אם יש שריר שמחובר לשלד והוא מושך, מעצם היותו שריר, העצם מגיבה ומייצרת מבנה שמתאים לעמוד מול השריר. אם העצם יודעת 'להאזין' לשריר, הרי שברגע שהשריר מפעיל עליה כוח, היא תדע כיצד לנהוג. אני לא יודע לומר כמה מזה מקודד גנטית וכמה נשלט מכאנית, אבל לצד המכאני יש השפעה גדולה מאוד".

מלבד החשיבות של הפרופריוספציה בפעולה תקינה של השלד, מסר נוסף שעשוי להתחדד בעקבות המחקר של פרופ' זלצר הוא החשיבות של חשיבה הוליסטית ובין-תחומית. כשם שהתשובות לשאלות לגבי מערכת השלד אינן נמצאות בהכרח בשלד עצמו, כך גם המפתחות למחקר מוצלח אינם נמצאים בהכרח אצל המדענים באופן בלעדי. אומר פרופ' זלצר: "אני ביולוג התפתחותי, ואני מבין מאוד טוב איך השלד נוצר, אבל אין לי הבנה ביחס למחלות ולפתולוגיות שרופאים רואים בבתי חולים. ולא רק זה – לרופאים יש נקודת הסתכלות שונה. חוקרים רגילים להתמקד בשאלות ספציפיות ולעבוד מסודר: יש אנשים שחוקרים שלד, יש אנשים שחוקרים שרירים, יש אנשים שחוקרים גידים, וכן הלאה. אבל יש הרבה פחות אנשים שחוקרים את המערכת – וזה גם הרבה יותר מסובך. אצל רופאים, לעומת זאת, ההסתכלות בדרך כלל רחבה הרבה יותר".

עקמת בעמוד השדרה מתגלה לרוב בגיל ההתבגרות ללא סיבה ידועה ושכיחותה באוכלוסייה היא של כ-3%. השכיחות של מקרי עקמת קשים (זווית של יותר מ-40 מעלות) בקרב נשים גבוהה בהרבה מאשר בקרב גברים.

#מספרי_מדע

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם