הינך נמצא כאן

מפרקים את המיפרקים

01.06.2015

  מימין: אנסטסיה גאיסינסקי-קיפניס, ד"ר יסמין צרור, פרופ' יעקב קליין, ד"ר רונית גולדברג וד"ר ניר קמפף. מעטפת המִיוּם

אף חומר סיכה מלאכותי אינו מסוגל לספק את צורכיהם היום-יומיים של המיפרקים בגופנו. כאשר אנחנו הולכים או רצים, משטחי הסחוס במיפרקי הירך והברך מחליקים אחד על גבי השני – שוב ושוב, בכל יום, לאורך שנים. שני מחקרים חדשים של פרופ' יעקב קליין וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה, במחלקה לחומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, עשויים לאפשר לחוקרים להבין טוב יותר את סיכת המיפרקים, וייתכן שבעתיד ניתן יהיה לפתח שיטות טיפול בבעיות הנובעות מחיכוך באזורים אלה, ובייחוד דלקת המיפרקים הניוונית, שהיא הצורה הנפוצה ביותר של דלקת הפרקים.

"אחת הסיבות לכך שמערכת הסיכה במיפרקים לא נחשפה עד כה", אומר פרופ' קליין, "נובעת מכך שהיא אחראית להיווצרותה של שכבה דקה ביותר על פני הסחוס, ומאפייני שכבה זו אינם ידועים". במיפרקים קיימים חומרים רבים, ובעבר כבר התברר כי כמה מהם ממלאים תפקידים שונים בתהליך הסיכה. שלוש המולקולות העיקריות שזוהו כחומרי סיכה הן פוספוליפידים, היאלורונן ולובריסין. אך במשך חמישה עשורים של בדיקות וניסויים לא הצליח איש להוכיח שאחת מהן מסוגלת לתפקד באופן עצמאי כחומר סיכה, באותה הרמה של מערכת הסיכה של הגוף.

פרופ' קליין והחוקרת הבתר-דוקטוריאלית יסמין צרור העלו בהקשר זה השערה חדשה: שלוש המולקולות פועלות בשיתוף כדי לשמן את המיפרקים. בשיתוף עם ליניי זו, תלמידת מחקר אורחת מהאקדמיה הסינית למדעים, ד"ר רונית גולדברג, מתמחה בכירה מקבוצתו של פרופ' קליין, ופרופ' אנתוני דיי מאוניברסיטת מנצ'סטר, יצרו המדענים מודל של מערכת סיכה הבנויה משני חומרים (פוספוליפידים והיאלורוננים) שהונחו בין שני משטחים חלקים העשויים מהמינרל מיקה (נציץ). על משטחים אלה הם הפעילו לחצים שדימו את הלחץ אשר נוצר במיפרקים – כדי לראות כיצד יצליחו שני המשטחים להחליק כאשר הם נמצאים תחת לחץ.

מולקולות הפוספוליפידים מורכבות משני חלקים: שני זנבות "דוחי מים" מצד אחד, וראש "חובב מים" מצד שני. ראש המולקולה מושך אליו מולקולות מים, כיוון שיש לו גם מטען חיובי וגם מטען שלילי. גם מולקולות המים, H2O, מכילות שני סוגי מטענים: החמצן מכיל מטען שלילי, בעוד המימן מכיל מטען חיובי. כך יוצרות מולקולות המים מסביב לראש המולקולה מעין שכבה, הקרויה "מעטפת מִיוּם", ומעטפת זו היא שמשמשת לסיכה.

תוצאות ניסויים אלה הראו, שהשילוב בין שתי המולקולות, פוספוליפידים והיאלורונן, פעל, באופן מפתיע, כחומר סיכה שהתקרב ברמתו למערכת הסיכה של המיפרקים הטבעיים. המדענים סבורים, שכל אחת מהמולקולות ממלאת תפקיד אחר בהפחתת החיכוך בין פני המיפרקים. "על אף שמדובר במבנה עשוי מים", אומר פרופ' קליין, "מתברר שמעטפת המִיוּם מתַפקדת כמבנה חזק במיוחד, כיוון שהיא, בעת ובעונה אחת, בלתי-דחיסה בלחץ, אך גם נוזלית בהחלקה. במילים אחרות, מדובר בחומר סיכה מעולה".

מחקר זה, והמחקר השני שביצעו המדענים (בהמשך), עשויים לסייע לנו להבין טוב יותר את מערכת הסיכה המורכבת אשר מתַחזקת את המיפרקים, דבר שעשוי לסייע, בעתיד, במציאת טיפול לדלקת מיפרקים ניוונית.

רמת הצמיגות

במודל השני שפיתחו חברי קבוצתו של פרופ' קליין, מעטפת המִיוּם שעל ראש הפוספוליפידים היא זו שבסופו של דבר מפחיתה את החיכוך. אך עד כמה יעילה המעטפת הזאת? דרך אחת להבין את מנגנון הסיכה היא לבדוק את צמיגות החומר הנוזלי – כלומר, מה רמת ההתנגדות שלו לזרימה. כל מי שהחליף פעם שמן מנוע במכונית יודע, שמידה נכונה של רמת הצמיגות חשובה לתפעול תקין של המנוע. הדבר נכון גם כשמדובר במיפרקים: אם הנוזל אינו מספיק צמיגי (למשל, כמו מים רגילים), החומר לא יישאר במיפרקים; אם יהיה צמיגי מדי, כמו ג'לטין, תיתקע כל המערכת. לאור זאת, יתרונה של מעטפת המִיוּם נעוץ בכך שהיא מעט מורכבת יותר, שכן היא נשארת במקומה בסיועם של מטענים אשר מושכים את מולקולות המים. ועם זאת, השאלה נותרת בעינה: האם ייתכן שרמת הצמיגות של מעטפת המיום היא בדיוק במידה הנכונה, והאם בכך אפשר להסביר את מנגנון הסיכה?

כדי לענות על שאלה זו ביצעו פרופ' קליין וחברי קבוצתו – החוקרת הבתר-דוקטוריאלית לירן מה, תלמידת המחקר אנסטסיה גאיסינסקי-קיפניס, ועמית המחקר ד"ר ניר קמפף – מחקר נוסף, שבו בדקו את צמיגות המעטפות. המדענים יצרו מעטפות מיום פשוטות – יונים חיוביים המוקפים במולקולות מים. בהמשך הם לכדו את מעטפות המיום בין שני משטחים, ומדדו את רמת הצמיגות באמצעות הפעלת לחץ החלקת המשטחים זה לעומת זה, במהירויות שונות. ממצאיהם הראו, שהנוזל שממנו מורכבות המעטפות צמיגי פיכ-200 ממים, בערך ברמה של שמן מנוע או סירופ מייפל. צמיגות זו יכולה להסביר את צמצום החיכוך שראו המדענים במחקר השני.

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם