שלוחות ענפות

כיצד מחליטים תאי עצב במוח מתי להצמיח שלוחה עצבית ומתי לפרק אותה? במחקר שהתפרסם בכתב-העת המדעי Cell מצאו מדעני מכון ויצמן למדע מעין "מתג מולקולרי", המפעיל או מפסיק את צמיחתן של שלוחות עצב. מחקר זה עשוי לסייע בהבנת תהליך רישות המוח בתהליך ההתפתחות. ייתכן כי בעתיד יזרו ממצאים אלה אור חדש על ניוון תאי עצב במחלת אלצהיימר, או במחלות מוח ניווניות אחרות, וכן על המנגנונים הבולמים את התחדשותם של תאי עצב לאחר פציעה במוח או בחוט השדרה.

 

כאשר המוח מתפתח, תאי עצב מסוימים מצמיחים תחילה שלוחות רבות וענפות, ובהמשך גורמים לחלק משלוחות אלה להתנוון כחלק מתהליך הקרוי "גיזום". בשלב מאוחר יותר עשויות שלוחות אלה לצמוח מחדש, ולהגיע למיקומן הנכון במוח הבוגר. חברי קבוצתו של ד"ר אורן שולדינר במחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא – תלמידת המחקר דאז ד"ר דנה רבינוביץ' ועמיתת המחקר ד"ר שירי יניב, יחד עם עידן אליגור – חקרו את צמיחתם של תאי עצב במערכת ייחודית שפותחה במעבדתו של ד"ר שולדינר: מוח של גולם זבוב פירות, הממשיך להתפתח בצלוחית. כאשר הוסיפו המדענים לצלוחית חומר אשר הפחית את רמת החנקן החמצני, הם ראו כי תאי עצב במוח הזבוב הצמיחו שלוחות חדשות במהירות גבוהה מהרגיל. באמצעות שינויים גנטיים במוח הזבוב המתפתח איששו המדענים את ההשערה, כי חנקן חמצני מתפקד כמעין מתג השולט על צמיחתן של שלוחות עצב בזבוב החי.

 

מהממצאים עולה, כי שינויים ברמות החנקן החמצני הם אלה המאפשרים לתאי העצב לעבור – תוך שעות ספורות – מניוון לצמיחה מחודשת. קיומו של מתג זה מבטיח, כי ניוון וצמיחה יתרחשו בזמנים שונים, ולעולם לא יפריעו זה לזה. תא העצב מצמיח את שלוחותיו כאשר רמות החנקן החמצני נמוכות, ומתבצע בהן גיזום כאשר רמותיו גבוהות. למעשה, נראה כי חנקן חמצני חיוני עבור הגיזום, מפני שתהליך זה אינו מתרחש אם החנקן החמצני אינו מופק בכמות מספקת.

 

בניסויים נוספים גילו המדענים, כי תאי העצב עצמם הם אלה המפיקים חנקן חמצני. בנוסף פיענחו המדענים את מנגנון הפעולה של מתג החנקן החמצני במוח המתפתח. רמותיו הגבוהות של החנקן החמצני חוסמות קולטן מסוים אשר חיוני לצמיחה מחודשת, אך כאשר רמות אלה יורדות, מתחבר הקולטן למולקולה נוספת, וחיבור זה מניע את הצמיחה מחדש.

 

ממצאים אלה פותחים כיווני מחקר חדשים ביחס למחלות מוח ניווניות והתחדשותם של תאי עצב בבני-אדם לאחר פציעה. ישנן ראיות עקיפות לכך שחנקן חמצני מעורב בשני המצבים. למשל, במוחות החולים באלצהיימר ובפרקינסון נמדדו רמות גבוהות של חנקן חמצני. מעבר לכך, נמצא במחקר הנוכחי כי חנקן חמצני מבקר את אותם אותות ביוכימיים אשר בעבר כבר נמצא כי הם חשובים לצמיחה מחודשת של תאי עצב לאחר פציעה.