מתג חברתי

מדעני המכון גילו כי כאשר קיימת בדגים רק גרסה אחת של הגן, נגרמים שינויים בהתנהגותם החברתית ובתגובות החרדה שלהם. החוקרים הראו ש-Otp שולט על התפתחותם של תאי העצב שאחראים לייצור ההורמון אוקסיטוצין, ואלה פועלים כ"מתג" השומר על איזון בין תחושת דחק (סטרס) לבין חברותיות.

דגי הזברה הם חיות חברתיות. גם בטבע וגם בתנאי מעבדה הן שוחות יחד בקבוצות. אך במקרים מסוימים, ניכרים שינויים בנטייתם הטבעית של הדגים לחברותיות רבה. מה גורם לכך? מה הם המנגנונים המוחיים העומדים בבסיסי שינויי התנהגות אלה, ומהו הקשר להתנהגות חברתית בבני אדם? שאלות אלה עמדו במרכזו של מחקר חדש, אשר בוצע במעבדתו של פרופ' גיל לבקוביץ, מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא. המחקר עוקב אחר השפעותיו של החלבון Otp על תאי עצב במוחותיהם של דגי זברה, השפעות המִתַּרגמות לדגמי התנהגות חברתית. החוקרים זיהו קבוצה חדשה של תאי עצב אשר מייצרים שני הורמונים בעת ובעונה אחת, וייתכן כי פעולתם מסייעת לשמור על איזון בין תחושת דחק (סטרס) לבין חברותיות.

החלבון Otp הוא גורם שיעתוק אשר מעורב בהתפתחותם של תאי עצב מסוימים באיזור ההיפותלמוס במוח. חלבון זה חיוני להישרדותם של יונקים, ולכן, אלה שבגופם חסר הגן המקודד ל-Otp אינם שורדים לאחר הלידה. בניגוד ליונקים, דג הזברה נושא שני גנים נפרדים, אשר אחראים לייצורם של שני חלבונים כמעט זהים, Otpa ו-Otpb. משמעות הדבר היא, שלמוטציה בכל אחד מהגנים הללו יש השפעה מינורית בלבד על התפתחותם של הדגים, והם שורדים עד לבגרות. תופעה זו יצרה עבור קבוצת המחקר בראשות פרופ' לבקוביץ הזדמנות ייחודית לחקור את ההשפעות הפיסיולוגיות שיש לחלבון Otp על החיה הבוגרת, בתחום ההתנהגות החברתית והחרדה. הם גילו, כי על אף שהשפעותיו של החלבון מינוריות לכאורה, הוא מבקר מערכות שליקויים בהן קשורים בהפרעות נוירו-התפתחותיות כמו אוטיזם.

את המחקר הובילה תלמידת המחקר עינב וירצר, ולצדה השתתפו בו ד"ר ז'אנה בלכמן וד"ר נטליה בורודובסקי – כולן מקבוצת המחקר של פרופ' לבקוביץ. משתתפים נוספים הם ד"ר מיכאל צורי מהמחלקה למשאבים וטרינריים; פרופ' רוי אוליביירה מהמכון האוניברסיטאי ISPA ומכון גולבנקיאן בליסבון שבפורטוגל; והחוקרת הבתר-דוקטוריאלית, ד"ר ריטה נונייז, אשר חזרה באחרונה לפורטוגל אך ממשיכה לשתף פעולה עם המעבדה של פרופ' לבקוביץ.

ממצאי המחקר העלו, כי כאשר כל עותקי הגנים מסוג Otp חסרים, דגי הזברה אינם שורדים. אך גם כאשר חסרה רק גרסה אחת ממנו, יש לכך השפעה על התנהגותם החברתית של הדגים, ועל תגובתם לחרדה. "הדגים, שהם יצורים חברתיים בדרך כלל, מפגינים לפתע התנהגות פחות חברתית, וגם תגובת החרדה שלהם אינה תקינה", מסביר פרופ' לבקוביץ. "דג נורמלי ישחה לעבר 'איזור חברתי', כלומר לכיוונם של הדגים השוחים באקווריום צמוד. אך הדג המוטנטי, שחסר בו אחד הגנים של Otp, נוטה הרבה פחות לשחות בקרבת האיזור החברתי". שני סוגי הדגים נבדלים זה מזה גם בתגובתם לסביבה זרה. בעוד דגים שעותקי Otp בהם תקינים ישחו תחילה סביב מרכז האקווריום, וככל שיסתגלו לסביבתם יחלו לנוע לכיוון הדפנות, הרי שהדגים המוטנטים אינם מפגינים כל התנהגות "חרדתית" נורמלית כזו.

החוקרים הראו, ש-Otp שולט על התפתחותם של תאי העצב אשר אחראים לייצור ההורמון אוקסיטוצין. הורמון זה מעורב ביצירת קשרים חברתיים ואמון, וכן בהתנהגות מינית. "אוקסיטוצין נקרא לעיתים קרובות 'הורמון האהבה', בשל ההשפעות החברתיות שלו, אבל שֵם זה אינו משקף את פעילותו הרחבה", אומר פרופ' לבקוביץ. "לאוקסיטוצין תפקידים שונים בגוף, כולל הורדת מפלס הלחץ, ויסות התיאבון וחילוף החומרים".

המדענים איתרו קבוצת תאים לא מוּכרת בהיפותלמוס, אשר מייצרת רמות לא תקינות של אוקסיטוצין בדג הנושא מוטציה בגן המקודד לחלבון Otpa. כאשר הם השתמשו בלייזר, שכוּון בדיוק מרבי להרס תאים אלו בלבד (דבר המתאפשר בשל עורם השקוף של עוברי הדגים), התהוותה אצל דגים אלו התנהגות פחות חברתית. "כך הבנו מהו התפקיד של תאי העצב, וכן שקיומה של גרסה אחת בלבד של הגן פוגמת בתיפקודם של הדגים", מסביר פרופ' לבקוביץ.

בהמשך התגלה, שתאים אלו מעורבים לא רק בייצורו של אוקסיטוצין, אלא גם בייצורו של הורמון נוסף, CRH, שמזוהה בין היתר עם תגובת הגוף למצבי חרדה ולחץ. פרופ' לבקוביץ מסביר שתאי עצב אלה, השולטים בייצורם של שני ההורמונים, יכולים להיות ה"מתג" המחליף בין המצב ה"חברתי" לבין מצב ה"עקה". "אפשרות אחרת היא, שביכולתם של תאי העצב לייצר כמה רמות הורמונים שונות בעת ובעונה אחת, ופעילותם היחסית היא שמווסתת את שני המצבים", אומר פרופ' לבקוביץ.

בשלב הבא פיתחה וירצר שיטה גנטית לסימונם של תאי עצב בודדים בחלבון פלואורסנטי אדום, על רקע כל תאי העצב במוח הדגים. שיטה זו מאפשרת מעקב אחר כל אחד מהתאים שהתגלו – תאים שנמצאים ברשת צפופה של שלוחות תאי עצב המייצרות אוקסיטוצין (אשר סומנו בחלבון פלואורסנטי ירוק). לאחר שחזרה על הניסוי בכמה עשרות תאי עצב, התקבלה סדרה של תמונות, שבכל אחת מהן תא עצב אחד, צבוע אדום, בתוך רשת ירוקה של תאים. כך התברר, שלתאים שהתגלו בהיפותלמוס יש מבנה של שלוחות מסועפות (עצים דנדריטיים), השולחים שלוחה יחידה וארוכה (אקסון) אל גזע המוח וחוט השדרה. מבנה זה, אומר פרופ' לבקוביץ, אופייני לתאי עצב שמקבלים מידע תחושתי והופכים אותו לאות המועבר אל הגוף. אחדים מהאקסונים התארכו עד לקצות עמוד השדרה של הדגים, דבר המרמז על כך שהמידע התחושתי עשוי להיות מתורגם לדחף המתבטא בשחייה.

"המבנה האנטומי והרכבם הגנטי של תאי עצב אשר מייצרים אוקסיטוצין בדג דומים להפליא לאלו של האדם", אומר פרופ' לבקוביץ. "העובדה שמערכת זו נותרה בתצורה דומה במשך מיליוני שנים, ובאלפי מינים, היא עדות לחשיבותה האבולוציונית. סביר להניח, שלבני אדם יש אותם תאי עצב המתפקדים כ'מתגים' בדגים. אבל במוח האנושי, בעיקר בהיפותלמוס, אשר שולט בתיפקודים רבים, קשה יהיה לאתרם ולבחון את אופן פעולתם. בדגי הזברה אנחנו מתחילים להבין כיצד החלבון Otp מעורב בתפקידים של חברותיות וחרדה. גילוי זה יוכל לסייע לנו להבין כיצד מתפתחות מחלות נוירו-התפתחותיות, וכיצד הן גורמות בעיות התנהגות בבגרות".