מסביב לשעון

 

ממצאים חדשים של ניסוי שבוצע בעכברים מראים, כי שינוי של זמני הארוחות בלבד עשוי להשפיע באופן משמעותי על רמות השומן מסוג טריגליצרידים בכבד. למחקר של מדעני מכון ויצמן למדע, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Cell Metabolism, עשויות להיות תוצאות יישומיות חשובות בתחום הטיפול במחלות מטבוליות, וכן השלכות רחבות יותר על המחקר בתחומים ביולוגיים שונים.

 

תהליכים ביולוגיים רבים מצייתים ללוח זמנים מוגדר, ורמת פעילותם עולה ויורדת באופן מחזורי לאורך היממה. מחזורים כאלה, המוכרים בשם "מחזורים צירקדיים", מוּנעים על-ידי שעונים תאיים, אשר מכוילים על פרקי זמן של כ-24 שעות – בהתאם למעגלי האור-חושך ולרמזים אחרים בסביבתו של היצור החי. הפרעה לתיזמון האופטימלי של המערכת – הן בחיות מודל והן בבני-אדם – גורמת חוסר איזון, אשר מוביל למחלות כמו השמנת יתר, תסמונת מטבולית, וכבד שומני. למשל, ידוע כי עובדים במשמרות לילה סובלים ממחלות אלה בשכיחות גדולה יחסית.

 

לצורך בחינת התפקיד של המחזור הצירקדי בהצטברות שומנים בכבד כימתה החוקרת הבתר-דוקטוריאלית, ד"ר יערית אדמוביץ, ביחד עם עמיתים ממעבדתו של ד"ר גד אשר, במחלקה לכימיה ביולוגית, ומדענים ממכון המחקר הרפואי סנפורד-בורנהם באורלנדו, מאות סוגי שומנים בכבד העכבר לאורך היממה. המדענים גילו, כי קבוצה מסוימת של שומנים – טריגליצרידים – מראה התנהגות צירקדית: רמתם בכבד עולה כשמונה שעות לאחר הזריחה. יחד עם זאת, המדענים הופתעו לגלות, כי תנודות יומיות ברמות הטריגליצרידים מופיעות גם בעכברים מהונדסים גנטית, שהשעון הביולוגי שלהם אינו מתפקד. בעכברים אלה הייתה העלייה ברמת הטריגליצרידים מאוחרת ב-12 שעות לעומת העכברים הרגילים. "התוצאות האלה היו הפתעה מוחלטת, משום שאפשר לצפות כי במקרה שבו השעון הפנימי אינו מתפקד, כלל לא תהיה הצטברות מחזורית של טריגליצרידים", אומרת ד"ר אדמוביץ.

 

אם לא תקתוק השעון הביולוגי, מה גורם לתנודות המחזוריות ברמות השומנים? "אחד ההסברים שעלו בדעתנו הוא, שמאחר שאוכל הוא המקור העיקרי לשומנים, ובפרט טריגליצרידים, ייתכן כי הרגלי האכילה של העכברים ממלאים כאן תפקיד". בדרך כלל צורכים העכברים כ-20% ממזונם בשעות היום, ואת היתר בשעות הלילה. המדענים הבחינו, כי העכברים חסרי השעון הביולוגי צורכים מזון ללא הפסקה במשך כל היממה. תצפית זו שללה את האפשרות שזמני ההאכלה הם שמכיילים את התנודות המחזוריות ברמות הטריגליצרידים. אולם, כאשר המשיכו המדענים ובדקו את השפעתם של זמני האכלה כפויים על עכברים רגילים, ציפתה להם הפתעה נוספת: כאשר צרכו העכברים כמות זהה של מזון אשר הוגבלה כולה לשעות הלילה, ירדה רמת הטריגליצרידים הכללית בכבד במחצית. תוצאות אלה מעלות את האפשרות, שרמת הטריגליצרידים בכבד, וכן העיתוי שבו הם מצטברים, נקבעים הן על-ידי השעון הביולוגי והן על-ידי זמני האכילה. עם זאת, המנגנון הפנימי הקובע את התנודות בכמותם של הטריגליצרידים נותר בגדר חידה.

 

"ההשפעה הדרמטית של הגבלת האכילה לשעות הלילה על הורדת רמת הטריגליצרידים בכבד, בתוך פרק זמן קצר כל כך – עשרה ימים – היא בעלת חשיבות רפואית", אומר ד"ר אשר. "עודף שומנים ועודף טריגליצרידים הם מחלות נפוצות המתאפיינות ברמות גבוהות של שומנים בדם ובתאי הכבד, המובילים למחלת הכבד השומני ולמחלות מטבוליות נוספות. שינוי זמני הארוחות הצליח להפחית את הצטברות השומנים בכבד של העכברים באופן יעיל ומהיר – טוב יותר מכל תרופה שפותחה עד היום, וזאת מבלי להתייחס לתופעות הלוואי הכרוכות בשימוש באותן תרופות". עכברים הם כמובן חיות ליליות, ולכן יש לבדוק תחילה את התופעה בלוח זמנים הפוך, ואז לאמת את הממצאים לגבי בני-אדם.

 

הזמן הוא מרכיב מרכזי בכל מערכת ביולוגית, ולכן עשויות להיות לממצאים אלה השלכות רחבות יותר על המחקר הביולוגי: השעון הצירקדי פועל אפילו בתאים המצויים במבחנה, ולכן, תוצאות ניסויים עשויות להיות תלויות בזמן בו נותחו הדוגמאות, או, במקרה של ניסויים בבעלי-חיים, במשטר ההאכלה. במילים אחרות, כשמדובר בתכנון ניסויים, על המדענים להיות מודעים לכך שהעיתוי קובע.