קשר דם

בתרבויות מסוימות, המשפחה שאליה נולדת קובעת במידה רבה את עתידך. מדעני מכון ויצמן למדע חשפו באחרונה כי לשושלת המשפחתית יש משקל מיוחד גם כאשר מדובר בכלי הדם שלנו. "גילינו כי על מנת לבצע תפקדים מיוחדים כהלכה, כלי הדם צריכים להיוולד להורים הנכונים – הם כאילו 'זוכרים' מנין באו", אומרת ראש צוות המחקר, פרופ' קרינה יניב מהמחלקה לאימונולוגיה ורגנרציה ביולוגית במכון ויצמן למדע. ממצאים פורצי דרך אלה המתפרסמים היום בכתב-העת המדעי Nature, נחשפו בעקבות תצפיות על התפתחות כלי דם באיבר ייחודי: סנפיריהם של דגי זברה צעירים.  

כלי דם הם הצינורות אשר משרתים את כלל התאים והרקמות ומגיעים לכל נקודה בגופנו. אף שמדובר באותה מערכת הובלה, המבנה והתפקוד של כלי הדם באיברים שונים נבדלים זה מזה באופן משמעותי. כך למשל, בעוד התאים של כלי הדם בכליות מחוֹרָרים, כדי לאפשר סינון ומעבר של חומרים שונים, ואלה בריאות מותאמים לחילוף גזים – הדפנות של כלי הדם במוח אטומות כמעט לגמרי (תופעה הידועה כ"מחסום הדם-מוח"), וזאת כדי להגן על המוח מפני השפעות בלתי-רצויות.

על-אף חשיבותה העצומה של מערכת הדם במצבי בריאות וחולי, האופן שבו נוצרים הבדלים אלה בין כלי הדם השונים אינו מובן דיו. מה שכן ידוע לכאורה הוא שכלי דם צומחים באחת משתי דרכים: הם מסתעפים מכלי דם קיימים או נוצרים "יש מאין" מתאי אב אשר מבשילים ומתמיינים לתאים המרכיבים את דופנות כלי הדם. ואולם במחקר החדש גילו המדענים, בהובלת ד"ר רודרה נאייאן דס ממעבדתה של פרופ' יניב, כי כלי דם יכולים להיווצר בדרך נוספת ומפתיעה במיוחד: באמצעות המרה של כלי לימפה לכלי דם. הממצאים התקדימיים התגלו בסנפיריהם של דגי זברה צעירים הודות לשיטות מתקדמות של סימון פלואורסצנטי, שאפשרו לעקוב אחר התפתחות כלי הלימפה והדם בסנפיר. בעת המעקב, הבחינו החוקרים כי כלי לימפה, המשתייכים למערכת החיסונית של הגוף, היו הראשונים שהופיעו באיבר גרמי זה – עוד לפני הופעתה של רקמת עצם; בהמשך איבדו חלק מכלי הלימפה את תכונותיהם האופייניות ועברו הסבה לכלי דם.

כיצד ניתן להסביר את הבחירה הכביכול בזבזנית ויוצאת הדופן? על פניו, היה פשוט וחסכוני בהרבה לו נוצרו כלי הדם בסנפיר באמצעות הסתעפות מכלי דם גדולים יותר שכבר קיימים בקרבת מקום. כדי לפתור את התעלומה עקבו החוקרים אחרי דגים מהונדסים, שאין באפשרותם לייצר כלי לימפה כלל. הם גילו כי בהיעדרם של אלה, כלי הדם בסנפיר אכן הסתעפו מכלי דם סמוכים, אך איבר הניווט של הדג צמח בצורה פגומה – עצמותיו היו מעוותות והוא התאפיין בכמה מוקדים של דימום פנימי. יתרה מכך, כאשר השוו החוקרים בין התפקוד של כלי הדם בסנפירים תקינים לסנפירים שהתפתחו באופן משובש, הם ראו כי בסנפירים הפגומים כלי הדם, שנוצרו מכלי דם גדולים יותר, הזרימו לאיבר המתפתח כמויות גדולות של כדוריות דם אדומות, בעוד בסנפירים שהתפתחותם הייתה תקינה, כלי הדם שעברו המרה מכלי לימפה, הזרימו כדוריות אדומות באופן מתון ומבוקר.

""גילינו כי על מנת לבצע תפקדים מיוחדים כהלכה, כלי הדם צריכים להיוולד להורים הנכונים – הם כאילו 'זוכרים' מנין באו"

החוקרים משערים כי הכמות הקטנה יחסית של כדוריות דם אדומות בסנפירים התקינים מבטיחה סביבה דלת חמצן – תנאי חשוב להתפתחות תקינה של רקמת עצם; לעומת זאת, עודף כדוריות דם אדומות בדגים המהונדסים לא אִפשר תנאים דלי חמצן, ומכאן נבעו ככל הנראה הפגמים שנצפו בניסוי. במלים אחרות, רק כלי הדם בעלי הייחוס המשפחתי הנכון התאימו למשימה הייחודית: התפתחות תקינה של הסנפיר המהווה חלק חשוב ממערכת התנועה והניווט של הדג.

יכולתם המופלאה של דגי זברה להצמיח מחדש איברים, אפשרה לחוקרים לבחון גם מה קורה בדגים בוגרים לאחר פציעת סנפיר. הם ראו כי אותו תהליך שזיהו בדגים צעירים חזר על עצמו גם בעת התחדשות האיבר בדגים בוגרים: תחילה הופיעו כלי לימפה ובהמשך הם הפכו לכלי דם.

"היה ידוע בעבר שכלי דם יכולים להצמיח כלי לימפה, אך במחקר הראינו לראשונה כי גם התהליך ההפוך יכול להתקיים, וזאת במסגרת התפתחות תקינה", אומר ד"ר דס. "ממצאים אלה מאששים את ההשערה שכלי דם נוצרים באופנים שונים ומסוגי תאים שונים, בהתאם לתפקוד הנדרש מהם".

ממצאי המחקר עשויים להיות רלוונטיים לא רק לדגים אלא גם לחולייתנים אחרים, ובהם בני-אדם. "עד כה, כל מה שגילינו על דגים התגלה כנכון גם ביונקים", מדגישה פרופ' יניב ומוסיפה: "ברמה כללית יותר, אפשר לומר שהראינו כאן קשר בין ה'ביוגרפיה' של התא שמרכיב את כלי הדם ובין תפקודו באורגניזם בוגר. מצאנו כי זהות התא מעוצבת לא רק על-ידי מקום 'מגוריו', זאת אומרת, סוג האותות שהוא מקבל מהרקמה הסמוכה, אלא גם על-ידי זהותם של הוריו".

הגילויים החדשים פותחים שלל כיווני מחקר חדשים ברפואה ובחקר התפתחות עוברית. כך למשל, רפואת העתיד צפויה להסתמך על הנדסת רקמות וגידול איברים להשתלה, ומיפוי אילן היוחסין של כלי הדם עשוי להתגלות כחיוני, אם ברצוננו לספק לכל רקמה ואיבר את סוג כלי הדם הנחוצים להם. כמו כן, הבנה טובה יותר של ההבדלים בהיווצרות כלי הדם עשויה לתרום למאבק במחלות שכיחות: אם נזהה את האפיונים הייחודיים של כלי הדם הכליליים בלב, ייתכן שנוכל למנוע התקפי לב או לטפל בהם ביתר קלות; בנוסף, ייתכן שנוכל לפתח טיפולים חדשים אשר ישבשו את אספקת הדם לגידולים סרטניים או ללמוד כיצד לעקוף את מחסום הדם-מוח כדי להוביל תרופות בצורה יעילה יותר לאיבר חשוב זה.

מכיוון שמעבדתה מתמחה בחקר כלי לימפה, פרופ' יניב שמחה במיוחד על הגילוי החדש: "נהוג להתייחס לכלי הלימפה כאל 'קרובי המשפחה העניים' של כלי הדם, אך אולי ההפך הוא הנכון, לפעמים להם הבכורה".   

במחקר השתתפו יערה טבת, סתיו ספריאל, נגה משה, ג'וזפינה למביאסה, ד"ר איוון באסי, ד"ר חוליאן ניסנבוים וד"ר רועי אברהם מהמחלקה לאימונולוגיה ורגנרציה ביולוגית של המכון; ד"ר יאנצ'או האן ופרופ' קנת פוס מבית ספר לרפואה של אוניברסיטת דיוק; מתיאס ברוקנר ופרופ' ויבקה הרצוג מאוניברסיטת ארלנגן-נירנברג ומכון מקס פלנק לביורפואה מולקולרית; ודאנה הירש ד"ר רעיה עילם מהמחלקה למשאבים וטרינריים של המכון.