מילון כלכליסט
     

    סוד הבריאות המופלאה של היונק המוזר מכולם

    מה יכול חולד עירום בן 20 לגלות לנו על ההתמודדות עם כאב, סרטן והזדקנות?

    תומאס ג'י. פארק ורושל בופנשטיין

    מאת: תומאס ג'י. פארק ורושל בופנשטיין, דה סיינטיסט

    כאשר חוקר הטבע הגרמני אדוארד רופל תיאר ב-1842 בפעם הראשונה את החולד העירום, הוא כתב כי חשד בתחילה שנתקל בחיה חולה מכיוון שהיא הייתה נטולת פרווה ובעלת שיניים בולטות. רק לאחר שנאספו עוד כמה דגימות התברר כי המראה המוזר, שלרוב מתואר ככזה המזכיר נקניקייה עם שיניים בולטות, או כסוס ים מיניאטורי, הוא למעשה המראה הטבעי שלה.

    וזה גם הדבר הכי פחות מוזר לגביה.

    בשנות ה-80 גילו מדענים כי צורת החיים של החולדים העירומים דומה לזו של הטרמיטים. זוהי מושבה המאורגנת סביב מלכה המביאה צאצאים ללא הרף ושלל עוזרים עקרים שלעולם לא עוזבים את המושבה המקומית שלהם. החולד העירום חי בתוך מבוך של מחילות תת קרקעיות. לרבות מהמחילות הללו יש תפקיד מובחן. חלק מהן, לדוגמה, משמשות לקינון. אחרות משמשות כחדרי שירותים. בעולם החיצוני החולדים מבקרים לעיתים רחוקות, וגם אז רק כדי להוציא החוצה את האדמה שחפרו. השאריות הללו מייצרות בסופו של דבר תלים בצורת הר געש קטן – הסימן היחיד מעל פני האדמה למושבות הגדולות מתחת לפני השטח. בהתחשב בכך שאת כל חייהם הם מעבירים מתחת לפני הקרקע, אין זה מפתיע שהחולדים פיתחו אוסף תכונות שמותאמת במיוחד לחיים במחילות חשוכות ולחות.

    בהעדר פרווה, חולדים עירומים אינם מסוגלים לווסת את טמפרטורות הגוף שלהם. עורם הוורוד קירח לגמרי, מלבד כמה שערות דקות בודדות הפזורות לאורך הגוף ומהוות מערך חיישנים רגיש שעוזר להם לנווט בחשכה. אבל הם קיבלו בתמורה אוסף של כוחות-על אחרים: הם עמידים באופן מרשים בפני רעלים שהיו הורגים בקלות יונקים אחרים, מחומצות רעילות ועד מתכות כבדות. הם גם יכולים לשרוד לאורך זמן ללא חמצן, בעוד שאצל מרבית היונקים מחסור כזה היה גורם לנזק מוחי בלתי הפיך.

    ויש להם עוד תכונה אחת שמסיבות מובנות מרתקת אותנו במיוחד: בניגוד ליונקים אחרים, הם לא חולים בסרטן. אף פעם.

    זה מרשים במיוחד לאור תוחלת החיים המופלגת שלהם. עכברים חיים בממוצע בין 2-4 שנים. החולד העירום, שאינו גדול מהם בהרבה, יכול לשרוד בבריאות מושלמת, תוך שמירה על תפקוד נורמאלי ורבייה, גם בשנות ה-30 לחייו.

    מה עושה אותו כל כך מיוחד?

    הסוד של החולד

    מוחם של מרבית היונקים, כולל בני אדם, מתחיל להינזק אחרי 3-4 דקות של מחסור בחמצן. הסיבה לכך היא שרקמות המוח לא אוגרות אנרגיה רבה, ואספקה קבועה של חמצן למוח נחוצה להמשך פעולתו התקינה. כאשר אספקת החמצן למוח מופחתת או נחסמת, האנרגיה אוזלת במהירות מתאי המוח, ואלו מתחילים כמעט מייד לספוג נזקים. זו הסיבה לכך שבמקרים של התקפי לב או שבץ, פגיעה מוחית נחשבת לאחת הדאגות הגדולות ביותר.

    רקמות המוח של החולד העירום, לעומת זאת, ממשיכות לתפקד גם ללא אספקת חמצן – והן עושות זאת זמן ארוך פי 3 ביחס לרקמות המוח של עכבר מעבדה. כאשר רמת החמצן חוזרת, תאי המוח של החולד העירום לרוב מחלימים לגמרי, גם לאחר מספר דקות ללא פעילות.

    היכולות המדהימה הזו נובעת ללא ספק מהאתגר שעומד בפני כל בעל חיים שמתגורר מתחת לקרקע: רמות חמצן נמוכות. אצל החולד העירום המצב אפילו גרוע יותר, מכיוון שהוא חי בקבוצות גדולות – כלומר, בעלי חיים רבים חולקים את אותה אספקת אוויר רעועה, ועיקר החלפת האוויר היא תודות לתנודות הנגרמות מבעלי החיים המתנועעים במנהרות. אם כך, כיצד שורד החולד העירום בתנאים מחניקים כל כך?

    החולד העירום הוא בעל מספר התאמות פיזיולוגיות שנועדו לעזור להישרדות שלו בסביבה נמוכה בחמצן. להמוגלובין בדם שלו יש משיכה גבוהה לחמצון - יותר מאשר אצל שאר בעלי החיים - כך שהדם שלו מצליח ללכוד היטב את מעט החמצן שיש. יש לו גם מספר גדול יותר, יחסית, של תאי דם אדומים. בנוסף, צריכת האנרגיה של החולד במנוחה היא רק 70% בהשוואה לשאר המכרסמים, כלומר הוא צורך חמצן בקצב נמוך יותר.

    אך בכל הקשור למוח, החולד העירום מגן על עצמו באמצעות השאלת אסטרטגיה המאפיינת מוחות של עוברים.

    עוברים של יונקים, כולל בני אדם, ידועים כבעלי סיבולת גבוהה יותר למחסור בחמצן מאשר ילדים או מבוגרים. מתברר כי סידן הוא גורם מרכזי בסיבולת הזו. יוני סידן ממלאים תפקידים חשובים בתאי המוח שלנו. בין היתר, הם לוקחים חלק בתהליך המייצר זיכרונות. אך מדובר באיזון עדין: כמויות קטנות של סידן חיוניות לתפקוד המוח, בעוד שיותר מדי סידן גורם לדברים לצאת משליטה. כאשר תאי עצב מורעבים מהיעדר חמצן, נגמרת להם האנרגיה לפקח על כניסת הסידן, כך שנוצר זרם של סידן עודף, שמרעיל את התאים. זוהי הסיבה העיקרית למוות עצבי בשל היעדר חמצן.

    בעשור האחרון, חוקרים גילו שבקרומי התא במוחות של מבוגרים ועוברים אפשר למצוא סוגים שונים של תעלות סידן. תעלות הסידן אצל העוברים נסגרות בעת מחסור בחמצן, ומגנות כתוצאה מכך על תאי המוח ממינון יתר של סידן בזמן שהותם ברחם - אז העובר מקבל כמות חמצן נמוכה. לאחר הולדתו של התינוק הוא מקבל חמצן בשפע - והתעלות הללו מוחלפות ברובן באחרות שנפתחות בתגובה למחסור בחמצן. אלו התעלות שלבסוף הורגות אותנו.

    מחקרים שבוצעו על חולדים מצאו שתעלות הסידן בתאי המוח שלהם פועלות באופן דומה לאלו של עוברים אנושיים. בהתאם, שיטות להדמיית מעבר סידן מראות כי מחסור בחמצן מוביל לכניסה נמוכה יותר של סידן לתוך תאי המוח של חולד עירום בוגר בהשוואה ליונקים בוגרים אחרים.

    הממצאים הללו מעלים אפשרות לאסטרטגיה חדשה שעשויה לעזור לבני אדם שעוברים התקף לב או שבץ: הוספת תעלות חמצן במוח, בדומה לאלה שיש לעוברים. אמנם בתאי מוח של אנשים בוגרים ישנן כבר כמה תעלות מסוג זה, אך לא בכמות שמספיקה כדי להגן עליהם בעת מחסור של חמצן. אם ניתן יהיה לתכנן תרופה שתוכל להאיץ את הייצור של אותן התעלות במוחות של קרבנות של התקפי לב או שבץ, היא תוכל להוות הגנה יקרת ערך בתקופה שבה האספקה הקבועה של דם עשיר בחמצן לא מגיעה למוח.

    לא מרגישים כאב

    בנוסף להתמודדות עם רמות נמוכות של חמצן, השהות במנהרות תת קרקעיות צפופות פירושה גם שהחולד העירום חייב לדעת כיצד להתקיים בסביבות עשירות בריכוזים גבוהים של פחמן דו חמצני. בניגוד לריכוז הפחמן הדו חמצני הרגיל באטמוספרה, העומד על 0.03%, רמות הפחמן הדו חמצני במנהרות שבו חי החולד העירום קרובות יותר ל-2%, ועשויות אף לטפס לרמות של 5% ומעלה במחילות הקינון. רמות גבוהות של פחמן דו חמצני עשויות להכאיב לעיניים ולאף בשל היווצרות חומצה על המשטח של אותן רקמות – זהה לתחושת השיהוק דרך האף שמתקבלת לאחר ששותים משקה מוגז – אך החולד העירום הוא חסין לחלוטין לתופעה הזו. העור וסיבי העצב העליונים של מערכת הנשימה של החולד העירום עמידים גם בפני גורמי גירוי אחרים, כולל חומצות אחרות, אמוניה וקפסאיצין – החומר החריף בפלפלי צ'ילי. כאשר וקפסאיצין עובר דרך נחיריו של החולד, הוא אינו מראה שום סימן לגירוי או חוסר נוחות, בעוד שעכברים לאחר חשיפה זהה מגרדים בחוזקה את האפים שלהם.

    בניגוד לחולדות ועכברים, החולד העירום אינו כלל אינו מנסה להתחמק מאזורים האפופים באדי אמוניה חזקים. כאשר מניחים אותו בסביבה מלאה בספוגים רווים באמוניה או מים, החולד העירום מבלה כמות זמן זהה בסמוך לאמוניה כפי שהוא מבלה ליד המים. הוא גם לא מראה שום תגובה לקפסאיצין או לתמיסת מלח חומצית (שניתן למצוא במיץ לימון) כאשר הם מוזרקים ישר לעור, בעוד גירוי דומה גורם לגירודים ושפשופים אצל בני האדם, וליקוקים אצל העכברים והחולדות.

    ניסויים שנערכו לאחרונה חשפו כי סיבי עצב בשם C-fibers, שלרוב מגיבים לרמות גבוהות של פחמן דו חמצני וחומרי גירוי כימיים אחרים, הם בעלי רגישות מופחתת בחולד העירום בהשוואה ליונקים אחרים. יחד עם זאת, החולד העירום מגיב בצורה רגילה לצביטות וחום.

    הבנה מקיפה יותר של האופן בו החולד העירום מפעיל את מנגנון הכאב שלו יכולה לקדם את גם את המחקר האנושי בתחום. הדבר רלוונטי במיוחד לטיפול בכאבים כרוניים, כמו כאב לאחר ניתוח, כאבי פרקים ושרירים וכאב דלקתי.

    מנגנון גנטי לחיסול סרטן

    בניגוד לעכברים, שמפתחים בתדירות גבוהה יחסית גידולים, החולד העירום לא מפתח באופן טבעי סרטן. יתרה מכך, חשיפת חולד עירום לקרינת מייננת אינה גורמת נזק נוסף לדנ"א, כפי שקורה אצל חיות אחרות, וכן אינה מסתכמת בגידולים גם חמש שנים לאחר מכן. ניסיונות להפוך את התאים של החולד העירום לסרטניים באמצעות זריקות של אונקוגנים נכשלו גם כן. שיטוח זהות שנערכו על תאים של בני אדם, עכברים ופרות הסתכמו בהיווצרותם של תאים סרטניים אגרסיביים ופולשניים ביותר.

    במקום שהתאים של החולד העירום יתחילו להתרבות בלי שליטה, הם דווקא הפסיקו להתחלק לגמרי. תאי חולד עירום שטופלו עם רעלן או שפשוט אוחסנו בתנאים לא אופטימאליים הפסיקו להתרבות עד לשיפור התנאים.

    הממצאים הללו גרמו לחלק מהמדענים להעלות את ההשערה כי התאים של החולד העירום הם מטבעם קלסטרופוביים ולפיכך מפסיקים להתרבות ברגע שהם נוגעים בתאים אחרים. תאים סרטניים לא מקבלים כלל הזדמנות.

    עם זאת, מספר מעבדות שונות הצליחו להוכיח כי התאים של החולד העירום גדלים לרמות צפיפות גבוהות יותר מאשר אצל תאי עכברים הגדלים בתנאים אופטימאליים, והם לא נמנעים ממגע תאי בנסיבות הללו. מתברר שגופו של החולד העירום מצליח איכשהו לזהות תאים חריגים, לנטרל את מאפייני הגידול שלהם ולתקן את הדנ"א שלהם. במידה ומנגנון זה נכשל, התאים נדחפים אל מותם.

    הגנום של החולד העירום, שרוצף בהצלחה לאחרונה, מציע מספר תובנות חדשניות בנוגע לסיבה לחסינות שמפגין החולד העירום לסרטן. משפחות גנים רבות בגנום של החולד מעורבות בתהליכי תיקוני דנ"א וסילוק רעלים, והתבטאות הגנים הללו נותרת ללא שינוי בלי קשר לגילו של החולד. בהתחשב בכך שסרטן הוא אחד מגורמי המוות העיקריים בקרב בני אדם קשישים, תחזוקה קבועה של הגנים, ובמקביל חוסר פגיעות לסרטן, הם ככל הנראה הגורמים העיקריים התורמים לאריכות החיים יוצאת הדופן של החולד.

    צעיר לנצח

    אף שהחולד העירום לא גדול בהרבה מעכבר ושוקל בין 35-65 גרם בלבד, חייו – אפילו בשבי - ארוכים פי 9 משל מכרסמים אחרים. תוחלת החיים המקסימאלית שנרשמה עומדת על 32 שנים, כך שהם נחשבים למכרסמים מאריכי-החיים ביותר בטבע. יתרה מכך, נראה שהם מצליחים לשמור על בריאות טובה למשך מרבית החיים שלהם. בגיל המקביל ל-92 בחיי בני אדם, החולד העירום שומר על אותה רמת פעילות ושיעור מטבוליזם, וכן מסת שרירים קבועה, מסת שומן, צפיפות עצם, בריאות לב ומספר נוירונים.

    עם זאת, כמה מהחולדים המבוגרים ביותר (מעל גיל 26, שמקביל ל-105 בשנות אדם) אכן מראים כמה סימנים להתרופפות שרירים ובעיות בתפקודי הלב, שמדגימים כי גם החולדים העירומים מזדקנים בסופו של דבר כמו חיות אחרות. אולם בדרך כלשהי הם מצליחים לדחות את תחילת תהליך ההזדקנות ודוחסים את תקופת ההתנוונות לחלק קטן ביותר מכלל החיים שלהם.

    הממצאים הללו מהווים כאב ראש לא קטן לחוקרי הזדקנות. החולד העירום מהווה יוצא מהכלל לרבות מהתיאוריות הנוכחיות המנסות להסביר מדוע אנחנו מזדקנים. דוגמה נפוצה אחת היא תיאורית העקה החמצונית, שזכתה להכרה נרחבת. תיאוריה זו מייחסת את ההידרדרות ההדרגתית שלנו כפונקציה של הנזק שנגרם על ידי הרדיקלים החופשיים או כתוצר לוואי בלתי נמנע של נשימה חמצנית. החולד העירום, לעומת זאת, מציג רמות גבוהות ביותר של נזק חמצני כבר בגיל צעיר, אולם התפקוד של התא נותר ללא פגע, והחיות מצליחות לעמוד ברמות הגבוהות הללו של נזק חמצני למשך למעלה מ-20 שנה.

    תיאוריית הזדקנות נוספת טוענת שאורך הטלומר של אורגניזם, פיסת הדנ"א שחוזרת על עצמה בסופו של כל כרומזום, היא סמן ביולוגי להזדקנות ותהיה בעלת התאמה לתוחלת החיים של הזן. אולם בהשוואה לחיים הקצרים בהרבה של עכברי המעבדה, לחולד העירום דווקא יש טלומר קצר למדי  - כך שאורכו או תחזוקתו אינם יכולים להסביר את אריכות החיים שלו.

    בשנים האחרונות, מתברר שהמחקר אודות הביולוגיה הייחודית של היצורים האלה רלוונטי באופן ישיר למחקר הביו-רפואי של בני אדם. למעשה, חלק מהמחקרים כבר סיפקו לנו מידע קריטי בנוגע לאופן פעולתו של המוח, ולדרך שבה יונקים מגיבים להיעדר חמצן ואור. כעת, אנו מנסים ללמוד בעזרתם – בעיקר באמצעות ניתוח הגנום שלהם – כיצד ניתן להאט את תהליך ההזדקנות, להפחית כאב דלקתי ולמנוע סרטן אצל בני אדם. ייתכן שהתשובות הסתתרו כל הזמן הזה ממש מתחת לאדמה.

    תומאס ג'י. פארק הוא פרופסור לביולוגיה ומדעי המוח באוניברסיטת אילינוי שבשיקגו. רושל בופנשטיין היא פרופסור לפיזיולוגיה במכון ברשוף לאריכות חיים וחוקרת באוניברסיטת טקסס שבסן אנטוניו. 
    כתבה זו פורסמה במקור בגיליון יוני 2012 של מגזין דה סיינטיסט.
    תרגום: ליטל סמט

     

    פרסום ראשון: 20.09.12, 00:00

     

     
    זהו ערוץ פרסומי והידיעות הינן באחריות המפרסמים בלבד. לכלכליסט אין אחריות על תוכן הידיעות המפורסמות