הקשר בין תחלואה דנטלית, הרכב החיידקים בפה ואלכסנדר מוקדון - ישראל הרשקוביץ

פרספקטיבה ביוהיסטורית

בבני אדם, כמו בבעלי חיים אחרים שנילמדו עד היום, יחסי הגומלין בין המאחסן (host) והמיקרואורגניזמים המתארחים אצלו, משחקים תפקיד חשוב בבריאות וחולי, המורכבות של יחסי גומלין כאלה מקבלת את הביטוי הברור ביותר שלה בחלל הפה, המארח למעלה מ-500 מינים שונים של חיידקים. אף על פי שמרבית החיידקים אינם גורמים נזק (ואחרים אף מונעים התנחלות והתרבות של פיטריות שונות) כמה מהבקטריות של חלל הפה מעורבות בשתי המחלות השכיחות ביותר אצל בני האדם: עששת ומחלות חניכיים. אף על פי שקיומם של שתי מחלות אלו הודגמו כבר בהומינידים הקדומים, התאוריה הרווחת היא, שעד שהאדם לא ביית את הדגניים ולא אימץ לעצמו אורח חיים של עובד אדמה הייתה שכיחותם של שתי מחלות אלו נמוכה יחסית (בערך 4% - 8% מכלל הפרטים הבוגרים).

בעבודה זו החלטנו לבדוק את ההשערה הזו ולנסות ולברר מה חלקם של החיידקים בתמונה. בשלב ראשון בדקנו את שכיחות העששת ומחלות פרידנטליות בשתי אוכלוסיות של ארץ ישראל: האוכלוסיה הנטופית (8300-10,500 לפנה"ס) - אחרוני הציידים-לקטים של אזורינו כ-800 שיניים), והאוכלוסיה הניאוליתית הקדם-קראמית (6500-8300 לפנה"ס) - ראשוני החקלאים של ארץ ישראל (528 שיניים). התוצאות היו מפתיעות : שכיחות העששת בשתי האוכלוסיות נמצאה דומה (12% - 8%). לעומת זאת, שכיחות המחלות הפרידנטליות הייתה גבוהה באופן מובהק באוכלוסיה הניאוליתית. עתה, כשהיה ברור שהעליה בשכיחות מחלת עששת אינת קשורה עם ראשית הופעת החקלאות החלטנו לבדוק, באיזה שלב בהיסטוריה האנושית של האזור הזה הופכת מחלת העששת לשכיחה (למעלה משליש האוכלוסיה הבוגרת ניפגע)?

בדקנו מספר גדול של אוכלוסיות מהתקופות: הכלכוליתית, הברונזה, הברזל, ההלניסטית, הרומית-ביזנטית וערבית מאוחרת. מצאנו, שרק בתקופה הרומית, ורק אצל האוכלוסיה העירונית ישנה עליה דרמטית בשכיחות העששת. אצל האוכלוסיה הערבית המאוחרת (המאות 19,17), המורכבת בעיקרה מבדואים, שכיחות העששת דומה לזו שניצפתה באוכלוסיות הנטופיות והניאוליתיות כ-7%). מאחר וארץ ישראל אינה אלא פרבר של התרבויות העתיקות הגדולות ניבאנו, שהמגמה הניצפית הזו תופיע גם באוכלוסיות של הארצות השכנות. ואכן, ניתוח המימצאים ממצרים, סודן, סוריה ותורכיה מראה שרק בתקופה הרומית ישנה קפיצת מדרגה בשכיחות מחלת העששת. במרכז אירופה ובמערבה הקפיצה הזו נעשית כ-1,000 שנים מאוחר יותר, בתקופת ימי הביניים. כיצד נסביר אם כן שרק 6,000 שנה לאחר הופעת החקלאות הופכת מחלת העששת שכיחה? ישנן שתי אפשרויות שאינן בהכרח מנוגדות זו לזו. האחת, שאיבדנו בהדרגה את היכולת החיסונית שלנו ו/או לחילופין שהופיע חיידק חדש ואלים (או מוטציה של חיידק קיים), והשניה, שהופיע גורם חדש בסל המזון שלא הורגלנו בו קודם שאיפשר את פריחת החיידקים הפתוגנים.

כדי לבדוק את ההשערה הראשונה, הסרנו אבן שן (שן טוחנת שניה תחתונה, פן בוקלי) ממספר גדול של פרטים, מתקופות היסטוריות שונות, החל בתקופה הנטופית וכלה באוכלוסיות בנות זמננו. אבני השן נחתכו והוכנו (ציפוי בזהב וכסף) לצפיה במיקרוסקופ סורק אלטרוני (השיטה מתוארת בפרוטרוט אצל: Hershkovitz et al. 1977). זיהוי החיידקים (במיגבלות הקיימות) התבצע בכמה מישורים כפי שהוגדרו ע"י הכותב (Hershkovitz - 1998). דגש מיוחד הושם על מבנה אבן השן, אופן התארגנות החיידקים בתוכה, והרכב המושבה (תמונות 4-1). ניתוח השוואתי הראה שינויים בהרכב המושבות על רצף הזמן כשהאלמנט הדומיננטי הוא ריבוי חוטיים (filaments) על חשבון מתגים (rods). מאחר ולא ניתן לזהות חידקים מאובנים לרמת המין או המשפחה, המשמעות של המימצא הזה איננה ברורה. מה שמסתבר הוא, שהתנהגות אוכלוסית החיידקים בפה והרכבה הינו דינמי, ומשתנה על פני רצף הזמן בצורה ניכרת. סביר להניח שאבני שן השונים בצורה ניכרת בהרכב החיידקים שלהם שונים גם ביכולת לגרום להופעת מחלת שיניים.

תמונה מס' 1: אבן שן מהתקופה הרומית ביזנטית. החוטיים (filaments) שולטים במושבות (אתר עין-גדי)

תמונה מס' 2: אבן שן מהתקופה הרומית ביזנטית. המטריצה הבונה את אבן השן אינה הומוגנית. חוטיים ומתגים שולטים במושבה

תמונה מס' 3: אבן שן מהתקופה הנטופית (עינן) "כוורת" של מתגים.

תמונה מס' 4: אבן שן מהתקופה הנטופית (נחל אורן) מטריצה הומוגנית. מתגים שולטים במושבה.

באשר להשערה השניה, חקרנו ומצאנו שהעליה הדרמטית בשכיחות הופעת העששת סמוכה מאד לפעילותו של אלכסנדר השלישי (הגדול) מלך מקדוניה. בשנת 327 הוא פולש להודו, והוא וחייליו נחשפים לראשונה לקנה הסוכר. הוא מביא אתו חזרה את הצמח החדש ומצריים הופכת תוך זמן קצר לארץ מטעי הסוכר ויצור הסוכר. מאחר ודיאטה הכוללת סוכר היא הקריוגנית ביותר, ניתן אולי לשייך את העליה המהירה בשכיחות העששת באיזורינו (בעיקר באוכלוסיות העירוניות שיכולות לרכוש אותו) לעליה בצריכת סוכר מזוקק. כשפולשים הצלבנים לארך ישראל ומקימים בה את ממלכתם (1095-1291 לספירה) הם נחשפים לקני הסוכר ומביאים אותו לאירופה, שאינה מתאימה לגידולו. לכן, רק אחרי גילוי האמריקות (1492 לספירה) ויסוד מטעי הסוכר שם, הופך הסוכר למוצר נפוץ באירופה, מה שעשוי להסביר את העליה המאוחרת שם בשכיחות העששת (תמונה מס' 5).

תמונה מס' 5: תרשים המתאר את הקשר בין ארועים היסטוריים שונים והעלייה בשכיחות מחלת העששת בדרום הלבנט ובאירופה.

יחסי הגומלין בי הרכב מושבות החיידקים בפה וצריכת סוכר דורש ברור ומחקר נוספים. יחד עם זאת, הניסיון שנעשה במחקר זה לספר את סיפור מחלת העששת (על כל הרלוונטיות שלה לאוכלוסיות בנות ימינו) מדגים את הצורך בגישה אינטרדיסציפלינרית כשבאים לדון בבעיות הקשורות בחברה האנושית. הכלים שמעמידים המדעים לרשות הארכאולוגים ולהפך הם רבים ומגוונים וביכולתם לסייע זה לזה בהעמקת ההבנה של התהליכים, חברתיים וביולוגים, שעמדו ברקע התהוותה של החברה האנושית.

תודות
המחקר בוצע בעזרת הסיוע הכספי של המרכז הלאומי לשיתוף פעולה בין מדעי הטבע וארכאולוגיה.

I. Hershkovitz (1998), The evolution of oral microbiota and the spread of dental diseases. In Digging for pathogens (CL. Greenblatt) Rehovot: Balaban Publishers, pp. 363-383.

I. Hershkovitz, Kelley, J., Latimer, B., Rothschild, B.M., Simpson S., Polak J., and Rosenberg M. (1997), Oral bacteria in Miocene Sivapitecus. Journal of Human Evolution 33: 507-512.

המחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה, ביה"ס לרפואה ע"ש סאקלר, אוניברסיטת תל אביב.

פורסם ב"ארכיאולוגיה ומדעי הטבע" 7, עמ' 16-11 (1999)

מרשם הרופא: כפית לכלוך, פעמיים ביום - צבי עצמון

King County, WA

בארצות המפותחות מסתמנת עלייה מדאיגה - ואולי מדויק יותר: מבהילה - במספר הסובלים מאלרגיות, עד לכדי מגיפה ממש; האחוז באוכלוסייה הוכפל במשך עשור השנים האחרון. גם מספר החולים במחלות אוטואימוניות (הנובעות מהתקפה של המערכת החיסונית על מרכיבי הגוף עצמו), ובמיוחד סוכרת-נעורים, טרשת נפוצה ודלקת פרקים, גדל במידה ניכרת. באירופה, נטייה זו בולטת במיוחד במדינות היותר צפוניות, שהן גם עשירות יותר. גם מחלת המעי הדלקתי הופכת יותר ויותר נפוצה. לא ברור אם מדובר במחלה אוטואימונית, בזיהום או בתגובה חריגה של מערכת החיסון לתכולת המעי, ומכל מקום היא נעשית יותר שכיחה.

כל התופעות הללו מצביעות לעבר השפעה חזקה של שינויים סביבתיים על תפקודה של מערכת החיסון באוכלוסייה. נוח, אופנתי, ואולי ממש מתבקש, להאשים את זיהום הסביבה הגובר. אך הנה ממצא מוזר: מקרי האלרגיה נפוצים יותר בערים אירופאיות נקיות יחסית מאשר בערי הגוש המזרחי לשעבר, שרמת הזיהום בהן מזעזעת במקרים רבים. וביפן: אלרגיה עונתית לאבקת הארז האדום מהווה ממש בעיה בארץ השמש העולה (והין בעקבותיה), אך מתברר כי התופעה מכבידה יותר על דיירי הערים מאשר על תושבי האזורים הכפריים, שפיסית הם קרובים יותר לארזים. ובאופן כללי בעולם: כפריים חשופים הרבה יותר מתושבי הערים לגרגרי אבקה ולשיער בעלי חיים, ובכל זאת אחוז הלוקים באלרגיות בקרבם נמוך יותר מאשר בקרב העירוניים. וממצא נוסף: בבתיהם של תושבי אסטוניה, הקרדיות הזעירות נפוצות יותר מאשר בבתיהם המצוחצחים של השוודים; ובכל זאת, אחוז הסובלים מאלרגיה ל"אבק בית" בשוודיה גבוה מזה שבאסטוניה. כל הפרדוקסים הללו מחזקים בגרהם רוק (Rook), פרופסור למיקרוביולוגיה רפואית מלונדון, את התפישה שהבעיה של המערכת החיסונית במדינות המפותחות היא עודף ב... היגיינה, ניקיון ובריאות; החיים על מרצפות מקורצפות פחות בריאים, מבחינת אלרגיות ומחלות אוטואימוניות, מהחיים עלי אדמה שורצת חיידקים.

למערכת החיסון, טוען רוק, יש מספר תכונות מהותיות דומות לאלו של המוח. בשני המקרים מדובר במערכת מורכבת ביותר, שהגנים מעצבים רק את יסודות תכונותיה, בעוד שאינטראקציה עם הסביבה מעצבת אותה לקראת תפקוד הולם ויעיל, וזאת בתנאי שהאינטראקציה נעשית בפרק זמן מתאים במהלך ההתפתחות, ב"חלון זמן" קריטי. חשך בגירויי ראיה, מזכיר רוק עובדה ידועה, מונע יצירת קשרי עין-מוח מתאימים. כך, טוען רוק, "חשך חיידקי" בתקופת הילדות מונע התפתחות תקינה של מערכת החיסון, וגורר את רכיבי מערכת החיסון להתנהגות חריגה, כמו למשל לתגובת יתר לגרגרי אבקה "תמימים", כלומר - לאלרגיה (Science and Medicine, יולי-אוגוסט 1999). כדוגמה למנגנון ספציפי שעלול להשתבש עקב עודף ניקיון - כלומר, עקב אי-חשיפה לגורמים סביבתיים שהמערכת החיסונית מתוכנתת להיחשף אליהם בגיל צעיר ולהגיב עימם - מציין רוק תאי T סייעים (TH). תאי T סייעים "בתולים", שטרם נחשפו לאנטיגן, מפרישים קשת רחבה מאוד של ציטוקינים, חלבונים המווסתים תגובות שונות של מערכת החיסון. לאחר חשיפה לאנטיגן הופך התא TH לתא ספציפי יותר, המשרה פעילות חיסונית מוגדרת. לפיכך, מניעת חשיפה לגורמים שמערכת החיסון מצפה לקיומם בסביבה עלולה לגרום לעיוות בתפקוד העתידי של מערכת החיסון. בעניין מערכת החיסון של ילדים רכים נדרשת, אם כן, שיטת "הפוך על הפוך", או, אם תרצו, כעין "חוסך לכלוכו - שונא בנו". ואכן, גורמים הקשורים סטטיסטית להקטנת הסיכון להופעת תופעות אלרגיות בילד הם: רמה סוציאלית נמוכה(!) של ההורים; אחים גדולים (המביאים לכלוך הביתה; וראו: "השומר אפצ'י אנוכי? - על אחים ואלרגיה", מדע ל"ד, 1990, עמ' 107); אח-זכר גדול (מן הסתם ילד מביא כרגיל הביתה יותר לכלוך מילדה); גדילה בכפר ולא בעיר. אני מרשה לעצמי להעלות כאן השערה שאינה נזכרת במאמר של רוק: גם שניים-שלושה כלבים ולפחות חתול אחד בבית יעילים, יש להניח, גם הם בתהליך עיצובה של מערכת החיסון (ואולי גם של המערכת המקבילה - המוחית-התנהגותית) של הילד.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 37, עמ' 9, נובמבר 1999.

מסע קפוא בזמן - אמיר עדן

באמצע ספטמבר התכנסו בקיימברידג', אנגליה, כשבעים מדענים מרחבי העולם בכדי לדון בעתידה של אחת הפינות היותר נידחות בעולמנו. מדובר באגם ווסטוק, אגם מים מתוקים המצוי בעומק של כארבעה קילומטרים מתחת לקרחון הנצחי של אנטארקטיקה. האגם אינו קופא למרות הקרחון שמעליו בזכות נביעות גאותרמיות המחממות את הקרחון מלמטה ויוצרות מעין כיס של מים. האגם התגלה עוד בבדיקות ראדאר שנערכו לפני כשלושים שנה אך רק ב-1966 התבררו גודלו וגילו. על-פי הערכות המומחים גילו של האגם עשוי להגיע לכמה מיליוני שנים, שטחו 14,000 קמ"ר ועומקו מגיע עד 500 מטר.

זיהוי האגם עורר התעניינות והתלהבות רבה בשל הסיכוי לקיום חיים באגם. כיוון שידועים מינים רבים של חיידקים המתקיימים ללא חמצן וכאלה הגדלים בנביעות חמות בקרקעית האוקיינוס, אין לפסול את האפשרות שלמרות התנאים הקיצוניים קיימים באגם יצורים חיים. מעבר לסקרנות הכללית ולמשמעות של ממצא כזה לשאלת קיומם של חיים על כוכבים אחרים, מרתקת את החוקרים האפשרות שהחיים באגם התפתחו במנותק משאר עולם החי במשך מיליוני שנים בזכות מעטה הקרח העבה.

העלות האדירה של קידוח בעומק כזה בתנאים הקשים של אנטארקטיקה, העלתה את הנושא בכינוס שעסק בשאלת הצידוק המדעי לפרוייקט כזה. הטיעונים שנמנו הובילו להחלטה לבצע קידוח כזה למטרות מחקר. בימים אלו הסתיים השלב הראשון בפרוייקט, בסיוע של מאמצים והשקעות בינלאומיים.

הקידוח נעצר כ-120 מטר מעל לאגם, לאחר שנתקל בגוש קרח שנוצר ממי האגם שקפאו חזרה. דגימת קרח נלקחה לבדיקה ובכינוס האחרון הוצגו ממצאי בדיקות שנערכו במספר מכונים ברחבי העולם לזיהוי חיים בקרח. חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה הציגו תמונות מיקרוסקופ אלקטרוני של חיידקים מליבת הקרח. תמונות דומות התקבלו באופן בלתי תלוי גם במוסקבה ובמתקני NASA באלבמה. חוקרים מהוואי דיווחו על עדויות לקיום מולקולות ביולוגיות ופעילות ביוכימית. בכוונת החוקרים לנסות להפיק DNA מגוש הקרח ולנסות לאפיין מבחינה גנטית את החיידקים שקפאו.

לא במקרה נעצר הקידוח מעל האגם. הוועדה המדעית לחקר אנטארקטיקה מבקשת לפתח הליך שיבטיח שמי האגם לא יזדהמו מנוזלי הקידוח או מיצורים שמקורם בפני השטח. בכינוס גובשו הצעדים להשגת מטרה זו. בשלב ראשון ייערך סקר גאופיסי שימפה בצורה יסודית את האגם. בשלב שני תוחדר מעין קופסית שתכיל מכשירי מדידה, מצלמה ואולי גם צוללת רובוטית. כדי להבטיח שלא ייגרם זיהום, תפלס הקופסית את דרכה לאגם על-ידי המסת הקרח. הקרח ישוב ויקפא אחרי מעבר הקופסית ויאטום את הפירצה. רק בשלב השלישי ייעשה ניסיון לשאוב מים מן האגם. לפי שעה לא ברור איך ניתן לבצע זאת ללא זיהום האגם והאם יימצא תקציב לכך. נראה שלמרות להיטותם ייאלצו החוקרים להמתין עוד שנים עד שיוכלו לבחון את החיים בפינה נידחת זו.

פורסם ב"גליליאו"  37, עמ' 4-3, נובמבר-דצמבר  1999