הינך נמצא כאן

איזון עדין

28.11.2012

 
פרופ' ורד רום-קדר. תעלומה רפואית
 
 
מספר תעלומות רפואיות עשויות למצוא פתרון דווקא בזכות מתמטיקה. מודל מתמטי חדש מציע הסבר אפשרי לזיהומים מיסתוריים מסוימים, כולל אלה המופיעים לעיתים לאחר טיפול כימותרפי, ואף מצביע על דרכים להימנע מתופעה לא רצויה זו.
 
המחקר, אשר התפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Journal of Clinical Investigation, מהווה צעד חשוב בהתפתחות התחום הצעיר של רפואה מותאמת אישית. המחקר מלמד, כי לצורך הערכת הסיכון לזיהום, אין די בקביעת הכמות של תאי הדם החיסוניים, אלא יש לקבוע גם את איכותם, אשר משתנה מאדם לאדם, ולכן הוא עשוי להוביל לגישה אישית יותר לכימותרפיה. לדוגמה, לגבי חולים בסיכון גבוה יצטרכו הרופאים לנקוט אמצעים מוגברים כדי למנוע זיהום. מחולים בסיכון נמוך, לעומת זאת, אפשר יהיה לחסוך טיפולי מנע מיותרים. את המודל החדש פיתחו מתמטיקאים ממכון ויצמן למדע, בשיתוף עם רופאים מהמרכז הרפואי "מאיר" בכפר סבא וממרכז המחקר "הופמן לה-רוש" בבאזל, שווייץ.
 
המודל מסביר כיצד פועלת מערכת החיסון בתנאי נוטרופניה, כלומר רמה נמוכה של תאי דם לבנים, בעיקר מסוג נויטרופילים. במצב זה, הנוצר לעיתים קרובות לאחר כימותרפיה או השתלת לשד עצם, אך עשוי להיות גם מולד, עלולים להתפתח זיהומים חמורים אם מערכת החיסון אינה מצליחה לבצע את תפקידה החיוני: בליעה וחיסול של חיידקים.
 
המודל מראה, כי במצב של נוטרופניה, היחס הפשוט בין מספר התאים למספר החיידקים, או קביעת ערך סף מינימלי לכמות תאי החיסון, אינם מסבירים את יחסי הכוחות בין תאי החיסון לבין החיידקים. הסיבה לכך היא, שכאשר ספירת הנויטרופילים נמוכה, נכנסת מערכת החיסון של החולה למצב של איזון עדין – הקרוי, במונחים מתמטיים, "דו-יציבות". שינויים זעירים בריכוז החיידקים או במספר הנויטרופילים עשויים להפר מצב זה באופן דרמטי. גורמים נוספים אשר עשויים להשפיע במידה משמעותית על האיזון הם מידת היעילות של הנויטרופילים או מידת חדירות הרקמות לחיידקים – שעלולה לגדול בעקבות טיפולים כימותרפיים.
 
הדמיית זיהום בקטריאלי בשלושה חולים היפוטתיים הסובלים מנוטרופניה חמורה וזהה. בסיוען של תרופות, החולה בעל הנויטרופילים ה"חזקים" (P1) מסוגל להתגבר על הזיהום. לעומתו, החולה בעל הנויטרופילים ה"חלשים" (P4) אינו יכול להתגבר אפילו על זיהום חיידקי קל (כמו זיהום שמקורו במעיים)
 
כך, על-פי המודל, אצל אנשים בריאים אין חשיבות רבה לעובדה שתיפקוד הנויטרופילים משתנה מאדם לאדם. לעומת זאת, בחולים עם נוטרופניה עשויים הבדלים אלה לגרום להבדל בין חיים למוות. למשל, חולי סרטן מסוימים מפתחים זיהומים מסכני חיים אחרי כימותרפיה, למרות שהם מוחזקים בבידוד בתנאים סטריליים. מתברר, שאם הנויטרופילים שלהם "חלשים", די בכמות זעירה של חיידקים, כגון זאת הקיימת דרך קבע במעיים, כדי להטות את האיזון העדין לטובת החיידקים.
 
המחקר מסביר גם מדוע חולים מסוימים מפתחים זיהום חמור לאחר כימותרפיה או השתלת לשד עצם,  אפילו כאשר מספר הנויטרופילים שלהם חוזר לרמה נורמלית יחסית. כאמור,  הכימותרפיה גורמת לא רק להפחתה במספר הנויטרופילים ולהחלשת התיפקוד שלהם, אלא גם מגבירה את חדירותן של רקמות החולים לחיידקים. המודל מראה, כי כתוצאה מכך, בחולים מסוימים, עולה ריכוז החיידקים במהירות גבוהה כל כך,  עד כי אפילו חזרת הנויטרופילים לערכים הנורמליים אינה מצליחה להתגבר על החיידקים – אשר הספיקו בינתיים להתרבות בפראות. תסריט זה עשוי להסביר בעתיד גם את המקרים הנדירים בהם מתפתחים זיהומים חמורים בבני אדם בעלי מערכת חיסון רגילה. על-פי המודל, במקרים אלה עלולה התרבות מהירה של חיידקים אלימים במיוחד לגבור על פעילותם של הנויטרופילים, אפילו אם מספרם ויעילותם תקינים.
 
המודל מציע פתרון אפשרי לשני מקרים שנותרו עד עכשיו ללא הסבר. תינוק שטופל במרכז הרפואי מאיר בעקבות נוטרופניה מולדת הבריא, למרות שספירת הנויטרופילים שלו הייתה נמוכה מ-200 תאים למיקרוליטר דם. לעומת זאת, חולה סרטן בוגר נפטר כאשר ספירת הנויטרופילים שלו לאחר כימותרפיה עמדה על 380. המודל מסביר כיצד יכלו פרמטרים קליניים, כגון איכות ירודה של הנויטרופילים, להוביל למות החולה הבוגר, למרות העדיפות במספר הנויטרופילים שלו.
 
 
 
בנוסף, המודל עשוי לסייע בהבנת התפתחותם של זיהומים חמורים חוזרים בחולים מסוימים. רופאים מהמרכז הרפואי מאיר הצליחו לקבוע אבחון רק בשליש מתוך כאלף חולים שהופנו אליהם בעקבות זיהומים חמורים. המודל המתמטי של מדעני מכון ויצמן מציע, כי לפחות חלק מהמקרים הלא-פתורים נבע כנראה מצירוף של מספר פגמים אימוניים, כמו הבדלים בתיפקוד הנויטרופילים ותאים אימוניים אחרים.
 
המחקר התבסס על בדיקות שנערכו בדמם של ארבע מתנדבים בריאים. כדי ליישם את המודל בפרקטיקה יש לערוך ניסוי קליני מקיף. "המודל המתמטי שלנו גילה מנגנונים חדשים האחראים להבדלים במידת הפגיעות לזיהומים בין חולי נוטרופניה", אומרת ראש קבוצת המחקר, פרופ' ורד רום-קדר, מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן.
 
את המחקר ביצעו חוקרים המשלבים תחומי התמחות באופן לא שגרתי. המתמטיקאית פרופ' רום-קדר מתמחה בחקר מערכות דינמיות. המחבר הראשון, ד"ר רועי מלכה, הוא מהנדס חשמל שביצע את המחקר במסגרת לימודי הדוקטורט שלו במכון ויצמן, וכיום מבצע מחקר בתחום דומה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד. את הרעיון למחקר הגה ד"ר אליעזר שוחט, אונקולוג בכיר, גם הוא בעל תואר דוקטור במתמטיקה ממכון ויצמן. כעת הוא עובד במרכז מחקר של חברת התרופות "הופמן לה-רוש" בבזל שבשווייץ. במחקר השתתפה קבוצה מהמרכז הרפואי "מאיר": פרופ' ברוך וולך, ראש המעבדה לתיפקוד לויקוציטים וראש הקתדרה לאימונולוגיית ילדים בפקולטה לרפואה על שם סאקלר באוניברסיטת תל אביב, ומנהלת המעבדה, רונית גבריאלי, שביצעה את הניסויים.
 
פרופ' וולך: "מהמחקר עולה, כי כדי להגיע לתוצאות אופטימליות בכימותרפיה או בטיפול בחולים עם זיהומים חוזרים, רצוי לבדוק גם את איכות הנויטרופילים של החולים ואת ריכוז החיידקים בהם. בדיקות כאלה יסייעו בהפחתת תחלואה ומוות, וכמו כן בהפחתת הוצאות אישפוז ומתן תרופות יקרות. יתרה מזאת, ייתכן כי בדרך זו אפשר יהיה לצמצם את השימוש באנטיביוטיקה, ובכך להפחית את התפתחותם של זני חיידקים העמידים לתרופות".   
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם