מחדשים את הלב

מחלות לב וכלי דם הן מגורמי המוות הנפוצים ברחבי העולם, בין השאר מפני שתאי שריר הלב אינם מסוגלים להתחדש. בניגוד לתאים ברקמות אחרות בגוף – כמו תאי הדם, השיער והעור – תאי שריר הלב, הקרויים "קרדיומיוציטים", מפסיקים להתחלק זמן קצר לאחר הלידה. למעשה, הלב הבוגר בנוי מקרדיומיוציטים שנוצרו בעוּבָּר, ולאורך כל חיינו הבוגרים מתרחשת בתאי שריר הלב תחלופה מינימלית בלבד. בעיה זאת מתגלה במלוא חומרתה לאחר התקף לב, שכן בעקבותיו מת חלק נכבד מתאי שריר הלב, ובמקומם נוצרת רקמת צלקת הפוגעת בתיפקוד הלב, ולבסוף גורמת אי-ספיקת לב ואף מוות.

מחקר חדש, שבוצע במכון ויצמן למדע והתפרסם בכתב-העת המדעי Nature Cell Biology, העלה תובנות חדשות לגבי הסיבות להפסקת התחדשות תאי שריר הלב ביונקים. המחקר, שבוצע בעכברים, מראה כיצד אפשר לגרום לתאי הלב להתחדש בעקבות פציעה, ומציע כיוונים חדשים להתמודדות עם מחלות לב בבני-אדם.

פרופ' אלדד צחור, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, שיער שאי-התחדשות תאי שריר הלב קשורה להתפתחות הלב בעובר. ידוע שחלבון הקרוי ERBB2, אשר אחראי על שידור אותות לתא, ממלא תפקיד משמעותי בהתפתחות הלב: עכברים שאין להם החלבון הזה מתים במהלך ההתפתחות העוברית, פשוט מפני שליבם מפסיק להתפתח. ERBB2 פועל עם קולטן נוסף כדי לקשור גורם גידול הקרוי "נוירוגולין 1" (או NRG1), שנבחן כיום בניסויים קליניים לטיפול בחולים באי-ספיקת לב. 

ד"ר גבריאל ד'ווה, חוקר בתר-דוקטוריאלי במעבדתו של פרופ' צחור, רצה להבין כיצד בדיוק מעורבים NRG1 ו-ERBB2 בהתחדשות הלב. בעכברים, תאי שריר הלב ממשיכים להתחלק עד כשבוע לאחר הלידה; כלומר, עכבר שזה עתה נולד מסוגל לתקן נזק בלב כתוצאה מפציעה, בעוד שעכברים בני שבעה ימים ויותר כבר מאבדים יכולת זו. ד"ר ד'ווה ותלמידת המחקר אלה אהרונוב גילו, שתאי שריר הלב שטופלו ב-NRG1 המשיכו להתחלק ביום הלידה, אך השפעת טיפול זה פחתה באופן דרמטי לאחר שבוע, ככל הנראה כתוצאה מירידה ברמת ה-ERBB2 בתאי שריר הלב.

כדי לאשש השערה זו השתמשו המדענים בעכברים שהגן ERBB2 בתאי הלב שלהם הושתק. השפעותיה של השתקת הגן היו מרחיקות לכת: הלב בעכברים אלה היה דק ודמוי-בלון. מכאן הסיקו המדענים, שתאי שריר הלב אינם מסוגלים להתחלק ללא ERBB2. בהמשך בדקו המדענים מה קורה כאשר מפעילים את הגן הזה בלב של עכברים בוגרים, שתאי שריר הלב שלהם אינם מתחלקים יותר. תוצאות ניסוי זה היו הפוכות מאלה של הניסוי שבמסגרתו הושתק הגן: נוצרה התחלקות מוגברת של תאי שריר הלב, וכך נוצר לב עצום אשר אינו מסוגל לתפקד כראוי. "התברר שגם למחסור בחלבון זה וגם לעודף שלו עלולות להיות השלכות הרסניות על פעילות הלב", אומר פרופ' צחור.

בשלב הבא בדקו המדענים מה קורה אם ERBB2 יופעל לזמן מוגבל לאחר התקף לב – על מנת לגרום התחדשות של תאי הלב. ואכן, בעכברים שעברו התקף לב וביטאו את החלבון הפעיל ERBB2 אי-אפשר היה לראות סימנים של צלקת או של תיפקוד ירוד – ממש כמו בעכברי הביקורת, שלא ספגו פציעה. "בניגוד ללב הפגום שרואים בקבוצת הביקורת", אומר פרופ' צחור, "הלבבות שבהם פעל ERBB2 התחדשו לחלוטין, וחזרו למצבם הקודם".

בחינת תהליך ההתחדשות חשפה את המנגנון שעומד מאחורי ההצלחה: תאי שריר הלב חזרו למצב עוברי יותר, כלומר טרם תחילת תהליך ההתמיינות, ובמצב זה יכלו להמשיך להתחלק ולהתמיין לתאי לב חדשים. במילים אחרות, הפעלת ERBB2 הובילה את התאים למצב התפתחותי קדום, בעוד "כיבויו" בלם את תהליך ההתחדשות.

פרופ' צחור וחברי קבוצתו התחילו למפות את החלבונים האחרים בתוך התא אשר מגיבים לאותות של NRG1. "בראש הפירמידה בפירוש נמצא ERBB2", אומר פרופ' צחור, "כיוון שהראינו כי הוא מסוגל, לבדו, לגרום להתחדשות הלב באמצעות הוספת תאי לב חדשים. אבל עם הבנת תפקידיהם של שאר החלבונים בתא אולי נוכל למצוא מטרות חדשות לטיפול במחלות לב".

לטענת פרופ' צחור, מבחנים קליניים בחולים שיקבלו טיפול ב-NRG1 עשויים להיכשל אם רמות ה-ERBB2 לא יועלו בהתאם. הוא וחברי קבוצתו מתכננים להמשיך לחקור מנגנון זה, במטרה למצוא דרכים לשיפור התהליך, שעשוי בעתיד להצביע על דרכים להתחדשות תאי הלב בבני-אדם. כיוון ש-ERBB2 גם קשור לגידול של תאי סרטן, ולסיכויים להחלים ממנו, יידרשו מחקרים נוספים כדי להבין איך להפעיל אותו בתאי הלב בזמן הנכון ובכמות הנכונה.

השתתפו במחקר: פרופ' יוסי ירדן ופרופ' מיכל נאמן, גם הם מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע; פרופ' יונתן ליאור מהמרכז הרפואי על-שם חיים שיבא; ופרופ' ריצ'רד פ. הארווי ממכון המחקר על-שם ויקטור צ'אנג ומאוניברסיטת דרום ויילס, אוסטרליה.