הינך נמצא כאן

בקרה, הבשלה והפרשה

23.02.2014

 
 
 
מימין: מירב כץ, ד"ר ערן אלינב, כריסטוף טהייס ומעין לוי. בתי חרושת
אחד מקווי ההגנה החשובים של הגוף מצוי במערכת העיכול. שכבת תאים דקה, תאי האפיתל, חוצצת בין החלל הפנימי של המעי, בו שוכנות אוכלוסיות חיידקים מהצפופות ביותר על כדור הארץ, לבין הרקמות הסטריליות המצויות מצִדן השני, מונעת חדירה של חיידקים וגורמי מחלות לתוך הגוף, ושומרת על שיווי המשקל במעי. תפקיד מרכזי בהגנה שמור ל"תאי הגביע", תאי אפיתל בעלי מבנה ותכונות ייחודיים, המפרישים חומרים שונים לשם הרחקת פולשים. במשך שנים ראו בהם מדענים תאים "טיפשים" למדי, המייצרים ומפרישים חומרים למעי ללא תכנון ובקרה. מחקר של צוות מדענים בין-לאומי, בהובלת חוקרים ממכון ויצמן למדע, מאוניברסיטת קולומביה הבריטית, ומאוניברסיטת ייל, גילה כעת לראשונה, כי בתאי הגביע פועל מנגנון בקרה מתוחכם המווסת את הפרשת החומרים מתוכם, ואיתר את השחקנים הראשיים בו. ממצאי המחקר, שהתפרסמו באחרונה בכתב העת Cell, חושפים את המנגנונים האחראים ליחסי הגומלין המורכבים בין אוכלוסיות החיידקים לבין הגוף המאחסן אותן.
 
צילום מכיוון חלל המעי אל פני השטח שלהם באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. ניתן לראות קבוצות של בועיות בולטות מפני השטח של תאי הגביע, בדרכן להשתחרר אל תוך חלל המעי. בעכבר נטול אינפלמזום הבועיות בולטות אך אינן מופרשות
 

חשיבותם של תאי הגביע לשמירת בריאות האדם אינה מוטלת בספק: ידוע כי עכברים שאינם מכילים תאי גביע נוטים לסבול ממחלות ומזיהומים חוזרים ונשנים. תאי הגביע, המהווים כעשירית עד חמישית מכלל תאי האפיתל, מפרישים לתוך חלל המעי חלבונים אנטי-חיידקיים, מעין אנטיביוטיקה טבעית, וכן מוקוס: חומר אנטי-מיקרוביאלי דמוי ג'ל אשר ממסך את דפנות המעי, ומונע חדירה של חיידקים לתוך הרקמות. למעשה, מדובר ב"בתי חרושת" יעילים, אשר מייצרים את החומרים החיוניים, אורזים אותם בבועיות, מובילים אותן אל קרום התא, ומשחררים את תוכנן החוצה. עובדות אלה ידועות כבר כ-100 שנה, אולם עד היום לא הצליחו מדענים לזהות את גורמי הבקרה אשר קובעים, לדוגמה, מתי ייכנסו מנגנוני ההפרשה לפעולה ואילו חומרים יופרשו.


המחקר הנוכחי, שנעשה בעכברים, ובו השתתפו תלמידי המחקר כריסטוף טהייס, מעין לוי ומירב כץ מקבוצתו של ד"ר ערן אלינב, מהמחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן למדע, קבוצתו של פרופ' ברט פינלי מאוניברסיטת קולומביה הבריטית, וקבוצתו של פרופ' ריצ'רד פלאוול מאוניברסיטת ייל, גילה כי בליבו של מנגנון הבקרה עומד צבר חלבונים ייחודי הקרוי אינפלמזום. מדובר ב"חיישן" המנטר את אוכלוסיית החיידקים: הוא נוצר בעקבות שורה של אותות מדויקים המועברים בתא, ומוציא לפועל תגובה דלקתית. בעבר גילה ד"ר אלינב את האינפלמזום הראשון המתבטא בתאי אפיתל, וכעת התברר כי התאים העיקריים בהם הוא נוצר הם תאי הגביע, וכי תפקידו הוא ויסות הפרשת הבועיות מתוך תאים אלה. כאשר יצרו המדענים תאי גביע שאינם מכילים אינפלמזום, החומרים נוגדי החיידקים אמנם נוצרו ונארזו בבועיות, אך הבועיות לא השתחררו לחלל המעי ולא יצרו שכבת הגנה תקינה.
 
 
 
  המדענים גילו, כי ללא אינפלמזום נפגעת יכולתו של הגוף להגן על עצמו באמצעות הפרשת מוקוס או חלבונים אנטיביוטיים. כתוצאה מכך, חיידקים גורמי מחלות מצליחים להיצמד בקלות לרקמת המעי ולחדור לתוכה, וכך עשויים לגרום מחלות. הפרת שיווי
צילום במיקרוסקופ אלקטרונים חודר: שני תאי גביע המפרישים את תוכנם לתוך חלל המעי
המשקל משפיעה גם על אוכלוסיות החיידקים שאינן גורמות בדרך כלל מחלות: העדרם של מנגנוני ההגנה מאפשר להן להתרבות, לבוא במגע ישיר יותר עם הגוף, ולהגדיל את הפגיעות למיגוון מחלות כמו דלקות מעי, השמנת יתר, סוכרת וסרטן.
 
בהמשך ביקשו המדענים לבדוק, כיצד בדיוק משפיע האינפלמזום על הפרשת בועיות מתאי הגביע. הם גילו, כי בתהליך הבקרה מערב מנגנון תאי מוכר, הקרוי אוטופאגיה. האוטופאגיה זוהה בתחילה כמנגנון המופעל בזמני הרעבה או עקה אחרת, ומאפשר לתא לנצל מחדש את מרכיבי התא כדי לשרוד – "לאכול את עצמו". בהמשך התברר, כי אותו מנגנון מעורב בתהליכי ההפרשה: הוא זה שגורם לבועיות להבשיל, וכתוצאה מכך הן מתחילות לעשות את דרכן אל קרום התא. כלומר, הממצאים מראים כי בתאי הגביע נשלטת הפרשת החומרים האנטי-חיידקיים בידי האינפלמזום, אשר פועל באמצעות השפעה על מנגנון האוטופאגיה.
 
 
צילום מכיוון חלל המעי אל פני השטח שלהם באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. ניתן לראות קבוצות של בועיות בולטות מפני השטח של תאי הגביע, בדרכן להשתחרר אל תוך חלל המעי. בעכבר נטול אינפלמזום הבועיות בולטות אך אינן מופרשות
ממצאי המחקר מגלים לראשונה כיצד פועל מנגנון בקרה חשוב המכתיב את יחסי הגומלין בין אוכלוסיות החיידקים במעי לבין תאי הגוף המאכסן אותן. יחסי גומלין אלו הם קריטיים לתיפקוד התקין של הגוף, והפרתם עשויה לגרום מיגוון מחלות. "בנוסף לכך", אומר ד"ר אלינב, "המחקר מראה כי תאי האפיתל של המעי, אשר באים באינטראקציה ישירה עם הסביבה החיצונית במעי, ובפרט תאי הגביע, הם למעשה תאים חיסוניים – חלק חשוב ובלתי-נפרד מהמערכת החיסונית המוּלדת. יש בכך כדי להרחיב את אופן תפיסתנו לגבי המערכת החיסונית. הבנת המנגנונים המולקולריים שבאמצעותם שולט הגוף באוכלוסיות החיידקים שבתוכו יכולה להביא לפיתוח טיפולים מוכוונים חדשים נגד מחלות נפוצות בבני אדם".
 
 
 
 
 
עכברים רגילים (משמאל) מייצרים שכבה פנימית עבה של מוקוס (פס ירוק עבה), ואילו עכברים חסרי אינפלמזום (מימין) אינם מייצרים אותה
 
 
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם