מדעני מכון ויצמן למדע גילו: קשר הדוק בין השעונים הביולוגיים בגופנו, לבין חילוף חומרים ותזונה

מה הקשר בין הזדקנות לבין האטה של השעונים הביולוגיים שלנו? ואיך התופעה הזאת קשורה לתזונה? מדעני מכון ויצמן למדע גילו באחרונה את התשובות לשאלות אלה. מתברר, שקבוצה של חומרים המעורבים בחילוף חומרים (מטבוליטים), אשר פוחתים בתאים מזדקנים, קשורים לתיפקוד השעונים הצירקדיים בגופנו (השעונים הצירקדיים הם מנגנונים המקוּדדים במטען הגנטי, והם שומרים על זמני המחזור של היום והלילה). מתוצאות המחקר, אשר התפרסמו בכתב-העת המדעי Cell Metabolism, עולה כי החומרים המטבוליטיים שנבחנו, המצויים במזונות רבים, עשויים לסייע בשמירת הקצב של השעונים הפנימיים שלנו.

ד"ר גד אשר וחברי קבוצת המחקר שלו, במחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, חוקרים שעונים צירקדיים במטרה להבין כיצד הם מסייעם להסדיר תהליכים שונים, החל מתזונה ועד לחילוף חומרים, וכיצד הם מושפעים מהם. ד"ר אשר ותלמיד המחקר זיו צויגהפט עקבו אחר רמזים לקיומו של קשר שעשוי להתקיים בין חומרים מטבוליטים מסוימים, המכונים פוליאמינים, לבין תיפקוד השעונים הצירקדיים. "אנו מקבלים פוליאמינים מהמזון, אולם גם התאים שלנו מייצרים אותם", אומר צויגהפט. ידוע כי חומרים אלה מסדירים כמה תהליכים חיוניים בתא, לרבות גדילה והִתרבות. נוסף על כך, התגלה כי רמות הפוליאמינים בתאי גופנו נוטות לרדת ככל שאנו מזדקנים.

בניסויים בעכברים ובתרביות תאים גילו המדענים, כי באנזימים הנדרשים לצורך ייצור פוליאמינים מתרחשים מחזורים הקשורים הן לתזונה והן לקצב הצירקדי של יום ולילה. תנודות אלה לא התקיימו בעכברים אשר הונדסו כך שבוטל תיפקודו של השעון הצירקדי שלהם.

בהמשך גילו המדענים מעין משוב מחזורי, אשר גורם לכך שהשעונים הצירקדיים המסדירים את ייצור הפוליאמין מושפעים מרמתו של החומר, דבר שגורם שינויים בפעולתם. בתרביות תאים גרמה תוספת של פוליאמינים פחות או יותר להשבתה של הקצב הצירקדי, בעוד ששמירה על רמות נמוכות גרמה להאטה של השעון בערך בשעתיים. "הפוליאמינים הם למעשה חלק מובנה מן המנגנון של השעון הצירקדי", אומר ד"ר אשר.

לאחר מכן שאלו המדענים, כיצד מתבטא התהליך הזה בעכברים צעירים ומבוגרים יותר, בעלי רמות טבעיות גבוהות או נמוכות יותר של פוליאמין. ידוע כי השעונים הצירקדיים של עכברים מבוגרים פועלים לאט יותר, וכי מתלווה לכך ירידה ברמות הפוליאמינים. המדענים גילו, שאפשר להאט את השעונים בעכברים צעירים באמצעות מתן תרופה המונעת יצירת פוליאמינים בתאים. לעומת זאת, הוספת פוליאמין למֵי השתייה של עכברים מבוגרים גרמה לשעונים שלהם לפעול מהר יותר בהשוואה לעכברים אחרים בקבוצת הגיל שלהם, ולמעשה השיבה להם את תיפקודם באופן דומה לזה של עכברים צעירים.

ד"ר אשר וחברי קבוצתו ממשיכים לחקור את תיפקודם של פוליאמינים במערכות צירקדיות. "גילוי זה ממחיש את הקשר ההדוק בין שעונים צירקדיים לבין חילוף חומרים", אומר צויגהפט. "הממצאים העכשוויים שלנו מבוססים על ניסויים בעכברים", מוסיף ד"ר אשר, "אך אנו סבורים ומקווים שהם נכונים גם לגבי בני-אדם. אם יתברר בהמשך שאֵלֶה אכן פני הדברים, תהיינה לכך השלכות רפואיות נרחבות. היכולת לתקן את השעון הביולוגי שלנו בדרך פשוטה, באמצעות התערבות תזונתית בדמות תוסף פוליאמין, היא מרתקת, וברור שהיא בעלת פוטנציאל רפואי רב".

מידע נוסף ותמונות אפשר לקבל במשרד הדובר, מכון ויצמן למדע:

 news@weizmann.ac.il 08-9343856