יום שלישי, 13 במרץ 2001

רפואה עם שיניים - רוברס ג'. ג׳נקו, פרנק א. סקנאפייקו, הרולד צ'. סלאבקין


רפואת השיניים מעבירה בהדרגה את הדגש מקידוחים וסתימות לאנטיביוטיקה וטכנולוגיה.  העתיד מחייך למטופלים.  


בימי הביניים היה הביקור אצל רופא השיניים מופע ראווה ציבורי, כש׳׳מרפאת״ השיניים ממוקמת על במה מאולתרת בשוק המקומי. אחרי מופע החימום של הלהטוטן, היה עוקר שיניים נודד מפתה לבמה כמה מסכנים ומבטיח לעקור את שיניהם בלי להכאיב להם. תזמורת כלי הנשיפה הטביעה את זעקותיהם של המתנדבים האומללים; חלקם פיתחו מאוחר יותר סיבוכים קטלניים. מי שלא רצה בעקירת שיניים פומבית יכול היה לבוא, דואב, לגלב המקומי, שלעתים קרובות עקר שיניים בנוסף לקיצוץ ולגילוח. אין פלא, אפוא, שעוקרי השיניים כונו "שרלטנים״ ו״רופאי אליל". אפילו אבי רפואת השיניים המודרנית - הצרפתי בן המאה השמונה־עשרה פייר פושאר (Fauchard) - החזיק בכמה אמונות שכיום נראות מגוחכות. כמו רבים מבני זמנו, פושאר הציע להקל על כאבי שיניים באמצעות שטיפת הפה ב... שתן. נדמה כי גם מי שחולם לעתים לחזור במכונת זמן לעבר הרחוק, הרומנטי, על קטע זה היה מוותר בקלות.

המקור: Wikimedia commons

על רקע זה, לא נגזים אם נאמר שהשיפורים שחלו ברפואת השיניים במהלך המאה ה-20 היו מהפכניים: חומר ההרדמה המקומי לידוקאין מאלחש ביעילות את הכאב, ורופאי שיניים ממליצים היום לשטוף את הפה בפלואוריד ולא בשתן. שתי הצרות הדנטליות הנפוצות ביותר - חורים בשיניים ומחלות חניכיים - ניתנות לטיפול מוצלח ולעתים קרובות גם למניעה. אך עד היום הייתה עבודתו של רופא השיניים מכאנית בעיקרה - ניקוי, קידוח, עקירה, סתימה והחלפה של שיניים.

אלא שלאחר מאות שנים של התקדמות הדרגתית ואיטית, רפואת השיניים מצויה כיום על סיפו של שינוי אדיר. המקצוע מתרחק מסדר היום הקבלני של בניית גשרים וכתרים ומילוי חורים, ומתקדם לתחומן של הביולוגיה המולקולרית והביוטכנולוגיה. ההתקדמות בהנדסת הרקמות פותחת אפשרויות שפעם נתפשו כדמיוניות לחלוטין: במקום להתאים תותבות מלאכותיות, חולים יוכלו יום אחד לגדל אמייל, עצם, חניכיים ואפילו שיניים שלמות שיחליפו את הפגומות.

בה בעת מתפתחים אמצעי מניעה חדשניים שיאפשרו לאנשים לשמור על שיניהם במקום לאבדן. מיקרוביולוגים של הפה מפתחים הכרות טובה יותר של החיידקים שחיים בפה ותוקפים אותו. כך נולדו סוגים חדשים של אנטיביוטיקה, ועולה אף תקווה שיפותחו חיסונים נגד עששת ומחלות חניכיים. חוקרים נדהמו גם לגלות, שמצב השיניים והחניכיים קשור באופן הדוק לבריאותו של הגוף כולו. ממחקרים שנערכו לאחרונה התברר כי מחלות חניכיים עלולות לתרום למחלות לב, למקרי שבץ, לסוכרת, ללידה מוקדמת ולדלקת ריאות.

במחוזותיה החדשים של רפואת השיניים יגדל מרחב המחיה של הרופאים. רפואת השיניים הייתה פעם מבודדת משאר הרפואה - "הבת החורגת של שירותי הבריאות", כדברי אחד העוסקים בה; אך כיום היא זוכה לכבוד רב יותר. בעשורים הקרובים ייעשה הביקור במרפאת השיניים דומה יותר לביקור אצל רופא המשפחה: רופאי שיניים לא רק ינקו שיניים ויבצעו צילומי רנטגן! הם גם יחפשו מחלות לב וינסו לעזור לאנשים להפסיק לעשן. בריאות הפה תיתפש כמשקפת את בריאותו הכללית של האדם.

המקור: Wikimedia commons

היסטוריה בעל־פה
איש בן שבעים וחמש ובתו בת הארבעים מבקרים יחדיו אצל רופא השיניים. פיותיהם מספרים את סיפורה של רפואת השיניים במאה העשרים. האב סבל כל חייו מחורי עששת, מטיפולי שורש מכאיבים, מעקירות שיניים וממחלות חניכיים. כמו רבים מבני גילו, פיו מלא בפרותזות קוסמטיות - תותבות, גשרים ושתלים - ושארית הפליטה של שיניו הטבעיות היא מכרה זהב של כתרים. בתו, לעומת זאת, שומרת עדיין על כל שיניה, למרות שפיה ושם הן מנוקדות בסתימות כסופות. כמו אביה, גם היא סובלת ממחלת חניכיים, אך המקרה שלה אובחן וטופל מוקדם מספיק, ולפיכך לא סביר שתאבד את שיניה.

מהם חורים ומחלות חניכיים, וכיצד הוכנעו בשלושים וחמש השנים שמפרידות בין האב לבתו? עששת - והכאב העצום שהיא גורמת בהגיעה לעצב שבמוך השן - היא חולי עתיק. במשך מאות שנים ייחסו אותה בני־האדם לתולעים, למרה ולרוחות רעות, והתפללו לאפולוניה - הקדושה הפטרונית של הסובלים מכאבי שיניים. אך בראשית המאה העשרים החלו רופאי השיניים לחשוד שלא כוחות על־טבעיים גורמים לחורים, אלא חיידקים שמכסים את השיניים והחניכיים בשכבה דביקה הקרויה רובד שן (פלאק).

חיידקים אלה חיים ממשקעי הסוכר שנותרים סביב השן לאחר אכילת ממתקים או מאכלים עשירים בפחמימות כמו לחם ופסטה. הם מפיקים מן הסוכר אנרגיה בתהליך של תסיסה, שתוצר הלוואי שלו הוא חומצת חלב. חומצת החלב היא אכן חומצה והיא ממיסה את האמייל הקשה והלבן, ויוצרת חורים בשן. מחלת החניכיים, שהיא החולי הנפוץ האחר, היא דלקת עקשנית. גם לה גורמים החיידקים שברובד השן, אשר אם לא מסירים אותו בצחצוח ובחוט דנטלי מתקשה לחומר צהבהב המכונה אבן שן (טךטר). בשלביה הראשונים של המחלה, החיידקים שברובד השן גורמים לאודם ולנפיחות בחניכיים, וגורמים להם לדמם בקלות; בשלב מאוחר יותר, נוצרים כיסים במרווחים שבין החניכיים לשיניים, ואלה מאפשרים לחיידקים לחדור אל האזור שמתחת לקו החניכיים. שם גורמים החיידקים לנזק נוסף, והכיסים מעמיקים. לבסוף, מחלת החניכיים מכרסמת בעצם הלסת עד שאחיזתן של השיניים מתרופפת והן נופלות.

קרבות שן בשן
חיידקי הפה משחררים רעלנים שפוגעים ברקמות החניכיים, אך הנזק שהם גורמים ישירות הוא פעוט לעומת ההרס שהם גורמים לגוף להביא על עצמו. כשהפה נפגע, מתעוררת תגובה חיסונית, והגוף שולח תאים מתמחים של מערכת החיסון, כמו נויטרופילים ומאקרופאגים, כדי להרוג את החיידקים. תאים אלה מייצרים אנזימים מקבוצת הפרוטאזות, לאמור - חלבונים שמעכלים את חלבוני החיידק ולבסוף את החיידק עצמו. אך לעתים התהליך מלווה בתופעה מסוכנת: קולגנז - אנזים הנמנה על קבוצת הפרוטאזות - מפרק גם חלבון מבני חיוני המכונה קולגן, חלבון מבני שהוא רכיב מרכזי בעצמות, בסחוסים ובגידים. לפיכך, כאשר הזיהום בפה מתמשך, גופו של הקורבן מתחיל להרוס את רקמות הפה. מחלת החניכיים יכולה להיות חמורה יותר או פחות, בהתאם לחולה; אנשים בעלי נטייה גנטית בעייתית חשופים במיוחד לסכנותיה של מחלת החניכיים.

כיצד שמרה הבת בסיפורנו על שיניה? חלקית באמצעות צחצוח קפדני ושימוש יומי בחוט דנטלי; עד שבגרה, כבר הפנימה כראוי את חשיבות הטיפול הביתי במניעת מחלות שיניים. בנוסף, היא נהנתה, בניגוד לאביה, מאחת היוזמות המוצלחות ביותר של המאה האחרונה בנושא בריאות הציבור: הוספת פלואוריד למי השתיה. פרדריק מק׳קיי (McKay) - רופא שיניים בקולורדו ספרינגס, קולורדו, הבחין בתחילת המאה ה־20 ששיני המטופלים בכמה עיירות סמוכות היו מוכתמות ומנוקדות. הוא שיער שהמים עשויים להיות האחראים לכך. חוקרים אחרים גילו שהסיבה לשינוי הצבע היא שיעורי פלואוריד גבוהים, והבחינו שלרבים מאותם מטופלים היו חורים מעטים יחסית. פלואוריד, מלח מינרלי של היסוד פלואור, הוא רכיב מרכזי באמייל.

האור בקצה הפלואור
ה. טרנדלי דין (Trendley Dean) - רופא שיניים בשירות הציבורי בוושינגטון, בירת ארה״ב - הראה ב־1942 שבכמויות זעירות (חלק אחד למיליון) של פלואוריד מחזקות את האמייל כנגד חומצות החיידקים מבלי לגרום להכתמה המכוערת שמאפיינת שיעורי פלואוריד גבוהים יותר. כיום מוסיפים פלואוריד למי השתיה, למשחות שיניים ולמי פה, וכתוצאה מכך הדור שנולד בשנות החמישים והששים - כמו הבת בסיפורנו - יהיה כנראה הדור הראשון שישמור על שיניו עד לזקנה.

מספר החורים אמנם הולך ופוחת, אך לפי נתוני האיגוד הדנטלי האמריקני, מחלות חניכיים עדיין פוגעות בשלושה מכל ארבעה אמריקנים מעל לגיל שלושים וחמש. גם בשאר העולם מדובר בחולי נפוץ. אך תמונה זו הולכת ומשתנה. לאשה שבסיפורנו יש ילד בן עשר. העתיד הצפוי לו מחייך יותר - צפוי שהוא ישמור על בריאות שיניים טובה לאורך כל חייו כמעט.

הפה אולי חש נקי אחרי הצחצוח, אבל למעשה הוא עדיין רוחש פעילות. המרווח שבין השן לחניכיים - חם, בטוח ומלא בכל־טוב - הוא בית גידול אידיאלי ליצורים חיים מיקרוסקופיים. עולם החי המיקרוסקופי של הפה הוא כה מגוון, עד שכמה חוקרים השוו את הפה ליער טרופי. אך עד לאחרונה המערכת האקולוגית של הפה כמעט לא מופתה. כדי לזהות חיידקי פה היה צריך לגדלם בתרבית, אלא שהיצורים הזעירים החיים בפה מפונקים הם, ולא תמיד מוכנים להתרבות מחוץ לסביבתם הטבעית.

חיוך מלא חיידקים
בשנים האחרונות פיתחו המיקרוביולוגים שיטות זיהוי חדשניות, המבוססות על DNA. כמו ההרפתקנים וחוקרי הטבע של פעם, מגלים כיום מינים חדשים על כל צעד ושעל. במחקר שפורסם בסוף השנה שעברה, צוות בראשותו של המיקרוביולוג דייויד א. רלמן (Reiman) מאוניברסיטת סטנפורד, קליפורניה, בחן רובד שן שגורד מפיו של אדם. הצוות גילה לא פחות משלושים ושבעה מיקרואורגניזמים בלתי מוכרים! בסך הכל נספרו בפה של אדם למעלה מ־500 מינים של יצורים זעירים, וההנחה היא שהמספר בפועל גדול אף יותר.

רוב חיידקי הפה הם סתם אוכלי חינם בלתי מזיקים. חיידקים אחרים אפילו מועילים. אך יש גם קבוצה שלישית ומפחידה של חיידקים, שעלולים לגרום לנזק רציני. כתריסר יצורים מזיקים, שביניהם Porphyromonas gingivalis ו-Bacteroides forsythus אחראים למחלות חניכיים; Streptococcus mutans הוא הגורם העיקרי לעששת. אין זה פשוט להפריד את החיידקים ה״רעים״ מן התמימים, ולפיכך רופאי שיניים פשוט מנקים את שיני המטופלים, ולעתים, כדי לטפל בזיהומים חמורים, רושמים להם אנטיביוטיקה בעלת השפעה כללית. בעתיד, עם עליית זמינותן של בדיקות DNA, יוכלו הרופאים לזהות במדוייק את היצורים הזעירים שגורמים לזיהומי פה ולהילחם בהם בעזרת תרופות אנטיביוטיות ספציפיות (וראו: ״תרופות ממש מטריפות״ בגיליון זה). בינתיים פותחו כבר בדיקות לזיהוי גורמי מחלות (פתוגנים) מוכרים ב-DNA המופק מן הרוק של מטופלים. בשנים הבאות תהפוכנה בדיקות אלו לזולות ומקיפות בהרבה.

בנוסף לבחירה מדויקת יותר של אנטיביוטיקה, רופאי שיניים מתחילים להשתמש בתרופות אנטיביוטיות באופן מקומי, במנות שיכולות להיות חזקות במיוחד משום שאינן נספגות בגוף כולו. כך למשל נמצא היום בשימוש ג׳ל מכיל אנטיביוטיקה שמחדירים אותו ישירות לכיסים שבין השיניים לחניכיים. לאחר שממקמים אותו שם, הוא מתקשה ומשחרר את האנטיביוטיקה בהדרגה, במשך כשבוע. יש כיום גם טבליה מתמוססת שעם הכנסתה לכיסי החניכיים ומשחררת שם בהדרגה חומר קוטל חיידקים, כלורהקסידין גלוקונט, המחסל מגוון רחב של חיידקים.

גישה נוספת ללוחמה בחיידקי הפה מנסה לחקות את כוחות ההגנה הטבעיים של הרוק. הרוק מכיל חלבונים בעלי השפעה נוגדת־חיידקים, חומרי ריר, מוצינים, שגורמים לחיידקים להתגבש יחדיו ולהיבלע, וחומרים אנטי־פטרייתיים, שקוטלים שמרים ופטריות. חוקרים מנסים ליצור תחליף רוק סינטטי שיכלול אנלוגים של חלבונים מועילים כאלה ואחרים.

פה ללא פגע
המיקרוביולוגים של הפה מקווים גם שבאחד הימים, ניתן יהיה לחסן מטופלים כנגד חורים ומחלות חניכיים. החיסון האידיאלי יקטין את מספרם של חיידקי הפה הגורמים למחלות או יחסל אותם כליל. בה־בעת הוא יאפשר לחיידקים המועילים להמשיך ולהתקיים בפה. חיסון כזה יעורר תגובת משוב חיובית, משום שחיידקי הפה המועילים כנראה גם מונעים מאחיהם המזיקים להתבסס בפה.

האימונולוגים ג׳וליאן מא (Ma) ותומאס להנר (Lehner) מבית החולים גאי שבלונדון, זכו בכותרות ב־1998 בעקבות דיווח על פיתוחה של שיטה חיסונית ללוחמה בחורים. אותה מטרה. חיסונים גורמים לגוף להפיק נוגדנים שנלחמים בחיידקים ספציפיים; מא ולהנר יצרו נוגדן כנגד חיידק העששת S. mutans, שניתן להחדירו לפה. הנוגדן שלהם, שמופק מצמחים שהונדסו במיוחד למטרה זו, הרחיק את S. mutans למשך יותר מארבעה חודשים (זה מה שמכונה ״חיסון סביל״ - הוספה מבחוץ של נוגדן מוכן)/

חיסון כנגד מחלת החניכיים מצוי אף הוא בשלבי ייצור. המיקרוביולוגים אשו שרמה (Sharma) מאוניברסיטת ניו־יורק בבאפלו ו־וינסנט א. פיסקטי (Fischetti) מאוניברסיטת רוקפלר בניריורק, בשיתוף פעולה עם מיקרוביולוגים במעבדות המחקר SIGA בקורוואליס, אורגון, הינדסו גנטית חיידק פה בלתי מזיק שמעורר את מערכת החיסון כנגד P. gingivalis.

אדם מגדל לא מערכת אחת של שיניים אלא שתיים. השאלה שביולוגים רבים שואלים היא מה מונע מן השיניים לצמוח שוב? מדוע לא ניתן להחליף שיניים נגועות בעששת, בשיניים שנוצרו מחדש בתוך פיו של החולה עצמו? חוקרים במרכז מדעי הבריאות באוניברסיטת טקסס גידלו שיני עכברים בצלוחיות מעבדה, וייתכן שיום אחד ניתן יהיה לעשות דבר דומה עם שיניים אנושיות. אך כיום, העניין הדחוף ביותר הוא למצוא דרך לתקן אובדן עצם בלסתות שנפגעו ממחלת חניכיים מתקדמת. השיניים מעוגנות בתוך עצם הלסת, והריסתה ההדרגתית על ידי חיידקי הפה היא שגורמת לשיניים לנשור.

גורמי גדילה עצמיים
תקווה מציאותית לגידול מחודש של עצם הופיעה לראשונה בשנות ה־60 של המאה העשרים. צוות בראשותו של המנתח האורתופד מרשל יוריסט (Urist) מלוס־אנג׳לס, החדיר ב־1966 עצם מפוררת לתוך רקמת שריר, וגילה שהחלה לגדול עצם חדשה. יוריסט ועמיתיו הסיקו שחומרים מסויימים בתוך פירורי העצם הורו לתאים שסביבם לייצר עצם. חומרים אלה בודדו לבסוף וכונו חלבונים מחוללי עצם (BMPs). מדובר למעשה בסוג של גורמי גדילה - חלבונים שמעוררים את התחדשותן של רקמות קיימות. זוהו אף גורמי גדילה נוספים, למשל כאלה שמקורם בטסיות דם, ושמשמשים כבר לריפוים של כיבים הפוגעים ברגליהם של חולי סוכרת. ייתכן כי בשנים הקרובות חומרים מחוללי עצם וגורמי גדילה אחרים ישווקו במטרה לגדל מחדש את עצם הלסת.

אלא שגורמי הגדילה אינם נשארים זמן רב באזורים דלי עצם בלסת של החולה, ולפיכך חוקרים עורכים ניסויים גם בטיפולים גנטיים. המטרה היא לשלב את הגן של גורם הגדילה ישירות בכרומוזומים של תאי עצם או חניכיים, באופן שאותם תאים ייצרו בעצמם את גורם הגדילה הדרוש. כך, למשל, רופא השיניים והביוכימאי ויליאם ג׳יאנובילה (Giannobile) ממישיגן שילב את הגן האחראי לגורם גדילה של אפידרמיס אנושי בנגיף מנוטרל והזריק אותו לתוך פצעי חניכיים בחזירים. הנגיף עשה את דרכו ל-DNA של תאי החניכיים כשהוא נושא עימו את הגן של גורם הגדילה. כתוצאה מכך ייצרו החזירים את גורם הגדילה במשך ארבעה ימים.

גורמי גדילה הם רק אסטרטגיה אחת להחלפה של עצם ורקמות חיבור שנהרסו. שיטה נוספת היא לגדל את התאים הרצויים במעבדה, לזרוע אותם על פיגומים ביולוגיים שמתכלים באופן טבעי, ולהשתיל את המבנה החדש בתוך הפה. הקושי טמון בכך שתאי עצם, כמו רוב התאים בגופנו שכבר עברו התמחות, אינם מתחלקים. לפיכך, כדי לייצר עצם החוקרים צריכים לזהות תא־אב מתאים ולגרום לו לייצר תאי עצם. תאי גזע שנלקחים מעוברים וממח עצם הם מועמדים טובים לתאים מקדימים. תאים אלה נחקרים כעת, וחלק מן החוקרים אף מנסים להפוך תאי עור שטרם עברו התמיינות סופית לרקמת חניכיים.

המטרה הסופית היא לגדל עצמות, סחוס, אמייל, שינן (dentin - החומר דמוי העצם שממנו עשוי רובו של חומר השן), מלט שן (cementum - רקמה גרמית רכה יחסית שמקיפה את שורש השן), רצועות חניכיים ואפילו בלוטות רוק מלאכותיות - או בצלחות מעבדה או בפיו של המטופל. אך בינתיים, ייצור מחודש של רקמות הוא תחום מחקר ביולוגי יותר מאשר פתרון אמיתי לחולים. כיום, הטיפול המתוחכם ביותר לאובדן עצם בלסת הוא השתלה של עצם עם התחדשות מונחית של רקמות. רופא השיניים מנקה את האזור הפגוע וממלא את החורים בעצם הלסת בעצם מפוררת, או בתחליף סינתטי. רופאי השיניים מקימים מחסום מקרום מלאכותי, שמונע מרקמת החניכיים הגדלה במהירות לנדוד במורד החור ולסכל את התהליך האיטי בהרבה של גדילת השן. שיטה זו יכולה להיות יעילה כשאובדן העצם נגרם לאורך מכתשים עמוקים וצרים; היא אינה עובדת כאשר אובדן העצם הוא כללי.

עד שישוכללו השיטות לחידוש עצם, הפתרון הטוב ביותר הוא להאט או לעצור כליל את הרס הרקמות. מחקר שערכו לורן מ. גולוב (Golub) ועמיתיו מאוניברסיטת ניו־יורק סטייט הוביל לפיתוחה של תרופה הקרויה פריוסטאט (Periostat). מדובר בגלולה שמכילה דוקסיציקלין, אנטיביוטיקה לשימוש מקומי. גולוב גילה שדוקסיציקלין לא רק הורג חיידקים בפה אלא גם מעכב את ייצור הקולגנז. זוהי תכונה חשובה, משום שכזכור, במחלת חניכיים מתקדמת, תאי המערכת החיסונית של החולה עצמו משחררים את האנזים קולגנז אשר הורס רקמות אף יותר מאשר חיידקים פולשים. פריוסטאט, שאושרה לשימוש בשנת 1998 על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקני, מספקת דוקסיציקלין במנות נמוכות מאד ולאורך זמן, באופן שמקטין בהצלחה את פירוק הקולגן בעצמות ובחניכיים, מבלי לחשוף את החולים לכמויות מופרזות של אנטיביוטיקה.

במאי האחרון פרסם "הרופא הראשי" (Surgeon General) האמריקני - דייויד סאצ׳ר (Satcher) - תוצאות מחקר לפיהן מתברר שהפה "יכול לשמש כמערכת להתראה מוקדמת" (בדומה לקנריות במכרות פחם) ולאותת על בעיות רפואיות כלליות יותר. ואכן, במחקרים שנערכו לאחרונה מתבסס הקשר בין בריאות הפה לבריאות הגוף כולו.

ראשית, חוקרים גילו שמחלות ומצבים גופניים רבים עלולים להחמיר את מחלת החניכיים. לחולי איידס, למשל, יש מספר נמוך של תאי דם לבנים מסויימים, דבר הפוגע ביכולתם להילחם בחיידקי הפה. עישון סיגריות, מצבי עקה וסוכרת גם הם חושפים את החולים לסיכון גבוה יותר של מחלת חניכיים - אולי משום שהם פוגעים במידה מסויימת במערכת החיסונית, ומגבירים את הסיכון לדלקת כרונית. בריחת סידן (אוסטאופורוזיס) מסבכת גם היא את מחלת החניכיים, משום שהיא מדללת את העצם וחושפת את הלסת עוד יותר להרס של חיידקים.

אחד בפה ואחד בלב
אך מה שמפתיע יותר הוא הגילוי לפיו הקשר פה־גוף עובד גם בכיוון ההפוך: מחלות חניכיים עלולות לגרום להידרדרות בבריאותו הכללית של אדם. הסיבות לכך עדיין אינן ברורות לחלוטין, אך חוקרים רבים סבורים שכאשר החניכיים מדממים - למשל בעקבות ניקוי שיניים מקצועי או צחצוח נמרץ - חיידקים בפה עלולים לחדור לזרם הדם ולעורר בעיות בריאותיות במקומות אחרים בגוף. כך, לדוגמה, דלקת פנים הלב הנדירה (אנדוקרדיטיס) פוגעת לעתים באנשים זמן קצר לאחר שעברו טיפול שיניים; כתוצאה מכך, רופאי שיניים נותנים באופן שגרתי מנות מונעות של אנטיביוטיקה לחולים עם סוגים מסויימים של בעיות לב.

צוות בראשותו של הפנימאי קימו ג׳. מטילה (Mattila) מהלסינקי, פינלנד, חקר ב־1989 מאה נבדקים שסבלו מהתקפי לב, ומספר דומה של אנשים ללא היסטוריה של מחלת לב. הצוות מצא שבריאות השן של חולי הלב היתה גרועה באופן משמעותי מזו של הנבדקים בקבוצת הביקורת. הקשר נותר תקף גם לאחר ביצוע התאמות לגורמים כמו גיל, מעמד חברתי, הרגלי עישון ובעיות בריאות נוספות.

מחקרו של מאטילה עורר עניין רב, וביותר מחמישה־עשר מחקרים אפידמיולוגיים שנערכו מאז נתקבל אישור לקשר הקיים בין מחלות חניכיים למחלות לב (אמנם, במחקר שפורסם לאחרונה בבטאונה של ההסתדרות הרפואית האמריקנית לא נמצא קשר כזה).

אפידמיולוגים מצאו גם קשר בין מחלות חניכיים וארועי שבץ. כך, לדוגמה, האפידמיולוג טייג׳יאן וו (Wu) ועמיתיו מאוניברסיטת ניו־יורק בחנו ב־1999 נתונים רפואיים שנאספו במשך עשרים ואחת שנים ביותר מ־9,000 איש. לאחר שבוצעו התאמות לרבים מן הגורמים שלקח גם מטילה בחשבון, הגיע צוותו של וו למסקנה שלאנשים שלקו במחלת חניכיים היו סיכויים גדולים פי 2.2 ללקות בשבץ.

גם ארועי שבץ וגם מחלות לב מסויימות נגרמים כתוצאה מטרשת עורקים, מצב שבו מופיעים משקעים קשים מופיעים בתוך העורקים, וחוסמים לבסוף את זרימת הדם אל הלב או אל המוח. מחקרים כמו אלה של מטילה ו-וו אינם מוכיחים שדלקות חניכיים גורמות להתקפי לב או לשבץ; הם רק מראים מתאם סטטיסטי בין השניים. ואולם יש מחקרים שבהם נמצא גם רמז לסיבתיות. כך, למשל, התברר כי בכלי דם של עכברים שהודבקו ב-P. gingivalis נוצרו משקעים לעתים תכופות יותר מאשר בעכברים שלא הודבקו. עדות חזקה אף יותר הוצגה על ידי ג׳וזף ג׳. זאמבון (Zambon). הוא מצא שבין 30 ל־50 אחוז מן המשקעים שהוסרו מעורקיהם של חולי לב הכילו DNA שמקורו בחיידקי P. gingivalis ופתוגנים אחרים של הפה.

בריאות פה לקויה עלולה להשפיע גם על מצבים אחרים. כך למשל, החיידקים שגורמים לדלקת ריאות מופיעים לעתים במספרים גבוהים על שיניהם של חולים בבתי אבות וביחידות לטיפול נמרץ בבתי חולים. אם חיידקים אלה אינם מוסרים, הם עלולים להישאף אל הריאות ושם לגרום לדלקות בדרכי הנשימה - בעיקר אצל אנשים בעלי מערכת חיסונית חלשה.

הפריודונטית שרה ג. גרוסי (Grossi) גילתה כי כאשר מטפלים במחלת החניכיים של חולי סוכרת ניתן לשלוט ביתר קלות ברמות הגלוקוז בדמם. הפריודונט סטיבן אופנבאכר (Offenbacher) ועמיתיו הראו שלנשים הרות עם מחלות חניכיים סיכון גבוה יותר ללידה מוקדמת מאשר לנשים בעלות חניכיים בריאים. כיום נערכים מחקרים נוספים בניסיון לבחון את הקשר הזה, כמו גם את הקשר בין מחלות חניכיים למחלות כרוניות. אך כבר היום יש ראיות המצביעות על כך שבעתיד, טיפול במחלות חניכים ומניעתן עשוי להיות שלב חשוב בשמירה על הבריאות הכללית.

הפה - פתח לעתיד
במהלך השנים זכתה דמותם של רופאי השיניים לפנים רבות. הם שיחקו תפקיד ייחודי בחברה - של מרפאים ושל סרסורי כאב, של אמנים ושל טכנאים; כיום תפקידם משתנה והולך. ההבנה ההדרגתית של הגורמים למחלות חניכיים הרחיבה את תחומי פעילותו של רופא השיניים. כך, לדוגמה, מאחר שעישון אחראי ל־50 אחוז מן הסיכון למחלות חניכיים בארה״ב, רופאי שיניים עשויים להיות בעלי המקצוע המתאימים לשכנע מטופלים להירשם לתוכניות להפסקת עישון. יתכן גם שבעתיד רופאי שיניים ישתתפו בפיקוח על סוכרת, יסרקו חולים למחלות לב וישגיחו על רמות הסידן שלהם.

רופאי שיניים, ולא רופאים רגילים, עשויים להיות אלה שיתריעו מראש על מגוון רחב של תחלואים. אירווין ד. מנדל (Mandel) - פרופסור בדימוס מאוניברסיטת קולומביה שבניו-יורק - הראה שניתן למצוא ברוק רמזים לבריאות הגוף כולו, ולא רק לבריאות הפה. מחלות מערכתיות רבות מגבירות רמות של חלבונים או של תוצרים שונים בגוף, ותכופות ניתן למדוד את הסמנים הללו ברוק. בעתיד, בדיקת רוק פשוטה אצל רופא השיניים תאפשר לאבחן מחלת אלצהיימר, גידולים, דלקת כבד או את החיידק שמעורב בכיב קיבה.

בינתיים, כליו של רופא השיניים ממשיכים להשתפר. בחלק מן המרפאות קיימים כבר מכשירי רנטגן דיגיטליים שחושפים את המטופלים ל־10 אחוזים בלבד מכמות הקרינה שפלטו המכשירים הישנים. מקדחות לייזר יוכלו יום אחד להפוך את הכלי המאיים ביותר של רפואת השיניים לזיכרון מעורפל בלבד של כאב. מצלמות וידאו הכוללות סיבים אופטיים הופכות בהדרגה לנפוצות יותר: רופא השיניים מחדיר אותן לפיו של המטופל, ורואה תמונות מוגדלות של השיניים והחניכיים על צג המחשב. יותר ויותר צילומי רנטגן יישמרו על קבצי מחשב במקום על סרטי צילום; אחר כך, באמצעות האינטרנט, הם יהיו נגישים לחולים ולרופאים בכל זמן ובכל מקום שבו יידרשו לבצע טיפולי חירום (וראו: דוק בדוק ברשת, בגיליון זה).

בעוד שלושים שנה, כשהילד בן העשר בדוגמה שלנו יהיה בגילה של אמו, כאבי שיניים ואיבוד שיניים יהיו נחלת העבר - לפחות באותו חלק של העולם שבו אנשים יוכלו לשלם עבור טיפול שיניים מודרני. יום אחד, לאחר שיגדל, ייזכר הילד בחלחלה בסיפורים שסיפר לו סבו על הביקורים אצל רופא השיניים. הם ייראו לו איומים וזרים לא פחות מכפי שנראים לנו כיום הסיפורים על עקירת שיניים בכיכר העיר או במספרה.

תרגום: יניב פרקש

רוברט ג׳. ג׳נקו (Genco) הוא רופא שיניים ואימונולוג באוניברסיטת ניו-יורק סטייט בבאפלו ומנהל המרכז למחקר בבריאות הפה.
פונק א. סקנאפייקו (Scannapieco) הוא רופא שיניים ומיקרוביולוג באוניברסיטת ניו־יורק סטייט בבאפלו. הרולד צ׳. סלאבקין, רופא שיניים וביולוג התפתחותי, ניהל עד לאחרונה את המכון הלאומי למחקר דנטלי במכוני הבריאות הלאומיים האמריקאים. כיום הוא משמש כדיקן בית הספר לרפואת שיניים באוניברסיטת דרום קליפורניה בלוס־אנג׳לס.


פורסם ב"גליליאו", 44, מרץ-אפריל 2001

יום שישי, 23 בפברואר 2001

הטבע בשרות השרותים - א. טור סלע

 

"בתי רעי", מבנה אסתטי דמוי בקתה, בלב פארק קנדה


כל בעלי-החיים המתקיימים על 'קרקע יבשה', מטבע בריאתם עושים את צרכיהם על פני הקרקע, וראה זה פלא, הפרשותיהם נעלמות עם הזמן, והיו כלא היו. הפסולת שהופרשה מותמרת בתהליכים טבעיים והופכת למזון ומקורות אנרגיה ליצורים אחרים, וכך הלאה. האדם, משעה שהתפתחותו התרבותית הביאה אותו להתגורר בישובים גדולים יחסית, חיפש פיתרונות תברואתיים שונים לסילוק הפרשותיו למערכות איסוף שפכים והרחקתם ממקום מושבו.

השיטה המקובלת לשינוע ההפרשות האנושיות הנה המערכת 'הרטובה', אשר עושה שימוש במים באיכות מי שתייה להסעת ההפרשות במערכת ביוב אל מכוני הטיהור.

כל פעם שמדיחים את האסלה, נשפכים לתוכה 9-4.5 ליטר מים שפירים. המשמעות המצטברת הינה כש-40% מצריכת המים הביתית מופנית כמעט ישירות לביוב. לאור המחסור הגדול במים בעולם בכלל ובאזורנו בפרט, עלינו לחסוך במים. מעבר לכך, הצואה מכילה חומרי פסולת והפרשות שבהגיעם לקרקע, ואל מקורות המים, הם גורמים זיהום של מקורות מים נוספים.

לכולנו הזכות לחיות על פני האדמה הטובה הזאת, אך חשוב שנפעל לצימצום זיהום הסביבה ולמניעת ביזבוז משאבים חיוניים, על-מנת שנותיר משהו גם לצאצאינו. לכן עלינו לחפש דרך לשינוי שיטת הטיפול הבזבזנית בהפרשותינו.

דרך אפשרית לטיפול בשפכים היא איסופם במערכות סגורות, הפועלות בשיטה הדומה לתהליך הטבעי לפירוק המרכיבים האורגניים של הפרש. מערכות סגורות כאלה הנקראות קומפוסטרים, מופצות בישראל תחת השם בתי רעי. רעי בלשון המדרש והמשניות הנה מלה נרדפת לצואה, לכלי לעשות בו את הצרכים ולבית כיסא (בית שימוש).

מיתקנים אלה מספקים פיתרונות תברואתיים הן לבתי מגורים והן למקומות ציבוריים, כאלטרנטיבה לבתי-השימוש המסורתיים, ומבטלים את הצורך במערכת הולכת שפכים או כריית בורות ספיגה, שהשימוש בהם כיום אסור על-פי החוק.

בגלל היות בתי רעי בלתי תלויים באספקת מים או במערך לפינוי שפכים, הם הפיתרון העדיף לאתרים ומקומות, אשר לא ניתן או יקר לחברם למערכות הביוב כמו: פארקים, חניונים, חופי הים, מחנות צבא, עמדות שמירה, צדי דרכים ומקומות יישוב מרוחקים כמו מצפים, התנחלויות וכדומה.

כאמור, ניתן להתקין מערכות כאלה בבתים צמודי-קרקע במקומות בהם מערכות הביוב קיימות, ובכך לחסוך מים שפירים ולא לייצר שפכים.

שלוש שנים ללא פינוי
פעולתו של המיתקן פשוטה יחסית, אינה צורכת חשמל ומים, ומתבססת על ניצול 'כוחות הטבע'. הנוזלים מתנדפים ואילו החומרים האורגניים עוברים תהליך טבעי של פירוק ביולוגי על-ידי חיידקים. זהו למעשה תהליך קומפוסטציה של חומרים אורגניים.

מחלקו האחורי של תא הקומפוסטציה מתרוממת ארובה שבראשה מאוורר. דרכה נפלטים אדי המים, הגזים הנוצרים בתהליך הקומפוסטציה והריחות הלא-נעימים. כל זה ללא כל צורך באספקת חשמל.

הפעילות האיטית אך המתמשכת של החיידקים מביאה לכך, שמרבית החומר האורגני הופך לחמצן ולפחמן דו-חמצני הנפלטים לאוויר. עם הזמן, משקל הפרש המגיע למיתקן יורד לכדי 5%. במיקרים בהם הצואה מכילה גורמי מחלות כמו חיידקים, וירוסים או טפילי מעיים, הם נכחדים בתהליך הממושך של הפירוק, ואין סכנה של הדבקה במחלות.

את השאריות המצטברות יש לפנות אחת למספר שנים. הפינוי מתבצע באמצעות פתח מיוחד הקבוע בירכתי המיתקן. התוצר הסופי של התהליך הוא למעשה חומר דשן טוב.

המיתקן-לדוגמה שהוצב בפארק קנדה, פועל קרוב לשלוש שנים ועדיין לא היה צורך לפנות ממנו את הפסולת. מיתקנים נוספים של בתי רעי כבר פועלים במספר מקומות מרוחקים מרשת המים והביוב.

יתרונות מיתקני בתי רעי רבים:
  • המערכת סגורה ואטומה
  • אינה צורכת מים וחשמל
  • אין צורך בחיבור לביוב
  • איו שימוש בחומרים כימיים
  • ההפרשות אינן נגישות לזבובים או לבעלי-חיים
  • הוצאות תחזוקה מינימליות
  • המערכת אינה מזהמת את הסביבה ואת מי התהום
  • אין ריחות רעים

חיסכון כמותי במים שפירים והקטנת נפח השפכים הדורשים טיפול, יתאפשר, כאשר ניתן יהיה להחליף את האסלה הביתית הרגילה, באסלה יבשה דוגמת זו של בתי רעי.

כבר היום קיימים מודלים שבתיכנון אדריכלי נכון, ניתן לשלבם בבתים פרטיים. הדבר ידרוש הבנת העיקרון והיעילות של שירותים הפועלים בכוחות הטבע, כמו גם שינוי בהרגלים.

שינוי זה יתאפשר רק כאשר מהנדסים וארכיטקטים וכן עובדי משרדי ממשלה הנוגעים בדבר, יבינו את חשיבות הפיתרון לטיפול בשפכים ללא ביזבוז מים שפירים וללא יצירת שפכים שהטיפול בהם כה יקר.

המיתקן בפארק קנדה, מבט מהחזית ומאחור


פורסם ב"ירוק כחול לבן" 36, פברואר מרץ 2001, עמודים 47-46.

יום שבת, 17 בפברואר 2001

הכל בגלל גרגר קטן - נח ברוש


גרגיר קטן של גביש בתוך סלע, שנמצא באוסטרליה, הביא מדענים להרהר מחדש בסוגיית ראשית החיים על-פני כדור הארץ

גרגר זעיר' שנמצא בסלעים במערב אוסטרליה. הביא מדענים להרהר מחדש בסוגיית ראשית החיים על-פני כדור הארץ. מדובר בגביש זעיר של זירקון - חומר המשמש לתארוך סלעים שונים. הוא נמצא לכוד בתוך סלע, באזור המרוחק כ־600 ק"מ צפונית מפרת' שבקצה הדרומי-מערבי של אוסטרליה. זהו אחד המקומות המועטים בעולם שם מצויים סלעים עתיקים, ביניהם גo בני 3 מיליארד שנים.

ההפתעה שבתגלית: כמה מגבישי הזירקון הוערכו כבני 4.4 מיליארד שנים לפני זמננו והגרגרים נתגלו בסביבה שבה יש מים במצב נוזלי.

ידוע מכבר שהמרכיב העיקרי הנחוץ להיווצרותם וקיומם של חיים, הוא מים נוזליים. ראשית החיים על כדור הארץ לוט בערפל ועד כה לא עלה בידי החוקרים לשחזר בניסויי-מעבדה תא חי. הגם שבחנו בניסוייהם תסריטים אפשריים שונים לגבי ראשית החיים.

ההנחה הרווחת היא שנדרשת למעשה נוכחות מים במצב צבירה נוזלי, החל מראשית תהליך ההתפתחות של החיים ולכל אורכה, מיליארדי שנים. אבל תקופה זאת הוגבלה עד כה בחישובים לארבעה מיליארד שנה. מאחר שהגיאולוגים טענו כי במחצית מיליארד השנים הראשונות של קיומו. היה כדור הארץ חם מדי. מכדי שמים יהיו במצב נוזלי על פניו.

כדור הארץ נוצר מסלע מותך וסמוך להיווצרותו חווה התנגשות אדירה עם גוף שגודלו ככוכב הלכת מאדים. בין התוצאות של התנגשות זו: נוצר הירח שלנו. מנתזים שעפו מפני כדור הארץ.

ההתנגשות האדירה. כך נטען עד כה. השאירה וודאי את כדור-הארץ במצב לוהט. הגיאולוגים חשבו שנדרשה תקופה ארוכה יחסית. 500 מיליון שנה לפחות, כדי שפני כדור הארץ יתקררו דיים ויתפוגג הלהט שנוצר מהאירוע האלים.

אלא שהגילוי החדש. של שני צוותי חוקרים שונים, דוחף עתה את גיל כדור הארץ המוצק, אחורה בעוד כמה מאות מיליוני שנים.

השינוי החישובי נולד בעקבות תארוך גביש הזירקון ומדידת יחס האיזוטופים של חמצן הנמצאים בתוכו. הזירקון הוא מינרל המכיל את היסוד זירקון במבנה גבישי, עם סיליקון וחמצן. החומר הזה מופיע בסוגים רבים של סלעים געשיים. והוא מאוד שימושי לתארוך סלעים עקב תכונתו האופיינית לרכז אטומי אורניום בגביש, ולסלק ממנו אטומי עופרת.

כיוון שהאורניום רדיואקטיבי ומוצר ההתפרקות הגרעינית שלו הוא עופרת, מדידת היחס שבין אורניום לעופרת, בתוך הגביש, מאפשר לקבוע את מועד התגבשותו בדיוק רב. האפשרות למדוד את יחס האיזוטופים של חמצן. במשקל אטומי 16 ו־18 שבגביש שנתגלה, סייע לקבוע אם הסביבה שבה התגבש הזירקון והוברר שהיא הכילה מים נוזליים.

הגדלה ניכרת של גרגר הגביש (Jack Hills zircon crystals) שנתגלה כלוא בתוך סלע,  באוסטרליה
צילום: John Valley, University of Wisconsin, Madison


ואמנם, בגבישים העתיקים שנמדדו ושגילם 4.28 מיליארד ו-4.4 מיליארד שנה, נמצא יחס איזוטופים מתאים לקיום מים נוזליים.

הקשר עם תהליך היווצרות הירח, שעל-פי הערכה, דרש אירוע-התנגשות עם גוף הדומה למאדים של היום. הביא לתוצאה המפתיעה לפיה סבורים עתה החוקרים שההתנגשות לא גרמה בכלל לחימום משמעותי של פני הארץ. זאת משום שמועד זה מחושב כיום ל־4.5 מיליארד שנים לפני זמננו. כמאה מיליון שנה לפני התגבשות הזירקון העתיק בעולם.

במהלך ההתנגשות, טוענים החוקרים. כל הקליפה החיצונית של כדור הארץ הותכה וכל המים שהיו קיימים אז התנדפו ונעלמו. הגילוי החדש מאפשר מתן ארכה נוספת לתארוך תהליכי ההיווצרות של החיים על פני כדור הארץ.


המאמר מ-Mature - ינואר 2001


פורסם  ב"מעריב",  18 בפברואר 2001

https://images.maariv.co.il/cache/ART118019.html

יום שישי, 19 בינואר 2001

מי משוגע? - אביב שחק


"צריך להיות משוגע כדי לאכול פרה" כך זעקה לאחרונה כותרת באחד מאתרי האינטרנט בבריטניה. ולא רק בבריטניה. אירופה כולה סוערת עקב התפשטותה של מחלת "הפרה המשוגעת", אולי לממדי מגפה.


בעקבות העלייה במספר מקרי מחלת "הפרה המשוגעת" בצרפת אסרו מדינות רבות באירופה על יבוא בשר בקר צרפתי. בגרמניה, שהתגאתה עד לא מזמן בכך שהיא נקייה מהמחלה, התגלו בתחילת דצמבר מספר מקרים בעדרי הבקר, מה שהביא לצניחת מחירו של בשר הבקר.



טקסי פולחן, כבשים מתגרדות ופרות משוגעות
בשנות ה-50 עסקה קבוצת חוקרים בראשותו של הנוירולוג האמריקני קרלטון גידוצ'ק (Gajdusek) בחקר מחלה מוזרה הפוגעת בבני שבט הפורה (fore) בפפואה גינאה החדשה - מחלת הקורו (kuru; וראו: רות גביזון ואלברט טרבולוס - חידת הפריונים, גליליאו 15). סימניה הראשונים של המחלה הם כאבי פרקים וכאבי ראש, בהמשך אבדן תיאום התנועות, רעד וטירוף. המחלה מסתיימת במות החולה כשנתיים לאחר תחילתה. מדוע פוגעת המחלה בבני הפורה בלבד? גידוצ'ק הזריק מעט מרקמת המוח של אנשים שמתו מהמחלה לשימפנזים, והתברר שהמחלה מידבקת. בשבטים בהם נפוצה מחלת הקורו נהוג טקס פולחני, שבו אוכלים את בשרם של בני השבט שמתו. התברר שהמחלה מופיעה אצל אנשים שהשתתפו בטקסי פולחן כאלו, ובעיקר אצל נשים וילדים, האוכלים בדרך-כלל את מוחו של המת.

באותה תקופה לערך עסקו מדענים אחרים בחקר מחלת גרד הכבשים - סקרפי (scrapie). מחלה זו גורמת לכבשים להתגרד עד כדי איבוד הפרווה, ולהתנהגות מוזרה הנראית כשיגעון. גם מחלת הסקרפי היא מידבקת - כאשר הזריקו דגימה מרקמת המוח של כבשים חולות לכבשים בריאות הן פיתחו את סימני המחלה, לאחר תקופת דגירה ממושכת.

מחלת "הפרה המשוגעת" (BSE) התגלתה לראשונה באנגליה באמצע שנות ה-80 של המאה העשרים. המחלה מתבטאת בהתנהגות עצבנית של הפרות, איבוד משקל, בעיות בהליכה, רגישות יתר למגע ולקול ומסתיימת במוות.

מהו משותף לכל המחלות הללו? מלבד התסמינים הדומים, התברר כי בכולן ניתן להבחין במוח בכעין רקמה ספוגית, שתחילתה בחורים קטנים הנוצרים ברקמת המוח. כל המחלות נגרמות, ככל הנראה, על-ידי פריונים (prions) - חלבונים שבצורתם התקינה אינם גורמים כל נזק, אך אם חלבונים אלה עוברים שינוי מבני מופיעה המחלה (ראותיבה). מלבד שלוש המחלות המידבקות מוכרות גם מחלות פריונים תורשתיות שמופיעה בהן רקמת מוח ספוגית; הידועה בהן היא מחלת קרויצפלד-יעקב (CJD, מק"י).

פרות אוכלות כבשים?!
כאמור, המקרים הראשונים של מחלת "הפרה המשוגעת" נתגלו בבריטניה באמצע שנות ה-80. מכיוון שמחלת הסקרפי של הכבשים היא מחלה הידועה בבריטניה מאז 1800, מניחים שהמחלה הועברה מהכבשים לפרות כתוצאה מאכילת מזון נגוע. הכיצד? - והרי פרות אינן אוכלות כבשים?! ובכן, לא בהכרח. מתברר שבמשק החי המודרני נהוג להאביס חיות משק בתוספת של חלבון מהחי. תוספת חלבון זו מופקת מחלקי בשר שאינם נאכלים על-ידי אדם. בשנות ה-80 חל שינוי באופן ההכנה של תוספת החלבון מהחי שניתנה לפרות, וכתוצאה מכך, ככל הנראה, גורם המחלה לא הושמד והועבר מהכבשים לפרות.

בשנות ה-80 ובתחילת שנות ה-90 של המאה העשרים, כאשר התגלו המקרים הראשונים של מחלת "הפרה המשוגעת", עדיין לא ראו בכך סיבה לדאגה. היתה זו, אחרי הכל, מחלה של פרות. אולם, באמצע שנות ה-90 התגלו חולים בסוג חדש של מחלת קרויצפלד-יעקב (ובראשי תיבות: סחמק"י, new variant Cruitzfeldt-Jacob Disease). בניגוד למחלה המוכרת, שהיא מחלה תורשתית ברוב המקרים והפוגעת בעיקר במבוגרים מעל גיל 40, סחמק"י פוגעת בעיקר בילדים ובצעירים. המחלה מזכירה במידה רבה את מחלת הקורו. רק אז החלו לבדוק ברצינות את החשש שמא הגורם למחלת "הפרה המשוגעת" עלול להדביק גם בני-אדם.

הניסוי הראשון נערך על-ידי הפתולוגית מוירה ברוס (Bruce) מהמכון לבריאות בעלי-חיים באדינבורו. ברוס הזריקה לעכברים בריאים דגימות ממוח של פרות שמתו ממחלת "הפרה המשוגעת", ממוחות של בני אדם שמתו מסחמק"י וממוחם של קורבנות קרויצפלד-יעקב. בשני המקרים הראשונים פיתחו העכברים סימפטומים של המחלה, ובמוחם נמצאה אותה רקמה ספוגית אופיינית. לעומת זאת, העכברים שלהם הזריקו מעט רקמת מוח שמקורה חולי קרויצפלד-יעקב שמתו, עכברים אלה נותרו בריאים.

ניסוי אחר נערך על-ידי ג'ון קולינג (Collinge) מלונדון. הוא השתמש בעכברים מהונדסים גנטית, הנושאים גן המקודד יצירה של חלבון הפריון האנושי. לעכברים אלו הוזרקה דגימה ממוח של פרות נגועות ב"פרה משוגעת" או ממוח של קורבנות סחמק"י. כעבור שנתיים בערך החלו העכברים לגלות את סימני המחלה, ונמצא אצלם אותו פריון מן הבקר שעבר שינוי, הדומה במבנהו לחלבון הפריון של חולי סחמק"י. ניסויים אלו מראים שגורם המחלה יכול לעבור בין מינים-ביולוגיים שונים, ובכך הם מחזקים את הסברה שסחמק"י נגרמת על-ידי הפריון הגורם למחלת "הפרה המשוגעת", שעבר לבני-אדם כתוצאה מאכילת בשר בקר.

מהם הפריונים?
המלה פריון (prion) נגזרת מהמונח Infectious Protein Particles. פריונים הגורמים למחלה הם למעשה חלבון המכונה PrP, שעבר שינוי. הסתבר שבעוד ש-PrP תקין עשיר במבנים סליליים, החלבון הגורם למחלה בנוי כעין משטח. באופן כלשהו גורם פריון שהשתנה למחלה; כאשר מופיע פריון כזה הוא משפיע על פריונים תקינים ומשרה בהם שינוי, כעין "מגפה" של שינוי במבנה החלבון.

המבנה התלת-ממדי של פריון תקין (מימין) ושל פריון שהשתנה (משמאל). (התמונה מעבודתם של Huang, Prusiner & Cohen).

פרה משוגעת - (בינתיים?) לא אצלנו!

האם לנו בישראל יש סיבה לדאוג ממחלת הפרה המשוגעת? ד"ר עודד ניר, מנהל השירותים הווטרינריים במשרד החקלאות, טוען שלא במיוחד. לדבריו, עד עתה לא התגלה בארץ אף מקרה של מחלת "הפרה המשוגעת". בישראל נהוג, אמנם, לתת תוספת חלבון מן החי למזונן של חיות המשק, אך בפועל מאז 1970 (ובאופן מוסדר על-פי חוק משנת 1996) מוסיפים מוצרי עופות ולא שאריות יונקים. מאז 1989, זמן קצר לאחר שהתגלתה המחלה בבריטניה ננקטו מספר צעדי מניעה: איסור יבוא בשר בקר מבריטניה, איסור על יבוא קמחי יונקים ואיסור שימוש בשאריות יונקים. גיל השחיטה לבקר הוגבל (שכיחות מחלת "הפרה המשוגעת" גבוהה יותר, כאמור, בקרב פרות מבוגרות), והשירותים הווטרינריים מקיימים ניטור שוטף של מוחות לבדיקת סימני המחלה (בעיקר של בהמות שמתו לאחר מחלה עם סימנים עצביים).

דובר משרד הבריאות, שגם את תגובתו ביקשנו, מוסיף שבארץ לא התגלו מקרים כלשהם של מחלת הסוג החדש של קרויצפלד-יעקב. עוד מוסיף הדובר שלאחרונה נאסר יבוא בשר בקר לארץ גם מצרפת.


תחילתה של מגיפה?
הממצאים עוררו גל של בהלה ביבשת אירופה בשנת 1996. כתוצאה מכך אסרו ארצות רבות יבוא בשר בקר מאנגליה. בבריטניה נשחטו אלפי פרות שנמצאו נגועות במחלה. למעשה נקטה ממשלת בריטניה באמצעים לצמצום מחלת "הפרה המשוגעת" כבר קודם לכן: למשל, ב-1988 נאסר על תוספת חלבון מן החי למזונן של הפרות. אולם, בגלל משך הדגירה הארוך של המחלה, המשיך מספר מקרי "הפרה המשוגעת" בבריטניה לגדול ממקרים בודדים ב-1985 ועד לכ-37,000 מקרים (מתוך כ-11 מיליון ראשי בקר) ב-1992. מאז 1992 נמצא מספר מקרי "הפרה המשוגעת" בבריטניה בירידה ובשנת 2000 התגלו עד כה "רק" כ-960 מקרים.

גל הבהלה הנוכחי נובע בעיקרו מהגידול שחל השנה במספר הפרות שחלו במחלת "הפרה המשוגעת" בצרפת. בגרמניה ובדנמרק התגלתה המחלה לראשונה השנה, ובשוויץ ופורטוגל נרשמה בשנתיים האחרונות עלייה במספר הפרות הנגועות. במקביל, מאז 1995, עולה בהדרגה מספר החולים בסחמק"י, בעיקר בבריטניה, אך גם בארצות אחרות באירופה. תמונותיו של נער צרפתי העומד למות מהמחלה, ששודרו בתחנות טלוויזיה רבות, אב שתיאר בראיון לרשת ה-BBC את מהלך מחלתה ומותה של בתו - אלה ואחרים עוד הגבירו את הבהלה.

באירופה, ובעיקר בבריטניה, מאשימים כעת את הפוליטיקאים בכך שמאמצע שנות ה-90 ניסו להרגיע את הציבור, תוך התעלמות מהממצאים המעידים על הקשר בין מחלת "הפרה המשוגעת" לבין סחמק"י, באי-אכיפת ההוראות האוסרות תוספת חלבון מן החי למזון הפרות ובהאשמות נוספות. רק עם פרוץ המשבר הנוכחי החליטו מדינות האיחוד האירופי לפעול במשותף בעניין המחלה. בסוף נובמבר הוחלט לאסור על שיווק בשר פרות שגילן מעל 30 חודשים (שהן בעלות סיכון גבוה להיות חולות) אלא אם כן נבדקו קודם לכן. ממשלת צרפת, שלפני כשנה תבעה מהאיחוד האירופי לאסור יצוא בשר בקר מאנגליה, דרשה בדיקה מקיפה אף יותר שתכלול את כל עדרי הבקר. יש התוהים האם פעולת האיחוד האירופי איננה בבחינת מעט מדי ומאוחר.

לקריאה נוספת:

רות גביזון ואלברט טרבולוס, חידת הפריונים, גליליאו 15 (1996).

מרית סלוין, הפריונים המתעתעים, גליליאו 26 (1998).

Karrow, J, Stopping Prions From Going Mad, Scientific American, May 2000.

אביב שחק הוא מוסמך האוניברסיטה העברית למדעי החקלאות. מלמד במכללה האקדמית יהודה ושומרון באריאל.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 43, עמ' 5-4, ינואר-פברואר 2001.

יום חמישי, 18 בינואר 2001

חיסון כלוא בבועית - מרית סלוין


השפעת בדרך אלינו ומקצת האוכלוסייה כבר חוסנה כנגד הנגיף גורם המחלה. רוב תרכיבי החיסון נגד שפעת המשמשים היום מכילים נגיף שפעת מומת או חלבוני המעטפת של הנגיף אשר הנוגדנים ותאי מערכת החיסון הפועלים נגדו נקשרים אליהם. ואולם, נגיפי השפעת, המופיעים במספר רב של זנים ותת־זנים, עוברים שינויים גנטיים תכופים, וחלבוני המעטפת שלהם משתנים גם הם כתוצאה מכך. על כן, מדי שנה יש צורך בחיסון חדש נגד אותם הזנים העתידים לגרום לתחלואה באותה השנה.


צילום במקרוסקופ אלקטרונים סורק של נגיפי שפעת (ספרדית).
צולם ב-2005 - לאחר גידול הנגיף בתרבית תאים.
CDC/Cynthia Goldsmith

תרכיבי החיסון נגד שפעת המשמשים היום אינם יעילים דיים דווקא בקבוצות הסיכון החשופות למחלה, ביניהם מבוגרים מעל גיל 65, שמערכת החיסון שלהם יעילה פחות, חולי איידס או חולים המקבלים טיפולים המדכאים את מערכת החיסון, תינוקות, חולים במחלות כרוניות מסוימות ואחרים. באוכלוסייה הרגילה יעילותם של תרכיבי החיסון מגיעה ל-90%-60, ואילו בקבוצות הסיכון ההגנה שהם מספקים נגד מחלת השפעת אינה עולה על 50%. גם משך ההגנה נמשך רק חודשים אחדים והחיסון יעיל רק נגד אותם הזנים הייחודיים של הנגיף שנכללו בתרכיב החיסון.


לפני כשנתיים הוקם באוניברסיטה העברית מוקד מחקר ובו מתנהל מחקר משולב בתמיכת הקרן הלאומית למדע, שמטרתו לפתח תרכיבי חיסון יעילים בטכנולוגיות חדשות. במחקר השפעת משתתפים הפרופסורים יחזקאל ברנהולץ, אלי קידר, זכריה רונס ואריה בן-יהודה מבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית והדסה. החוקרים מנסים לשפר את יעילות תרכיב החיסון המצוי בשוק ובמקביל לנסות לפתח תרכיב שיקנה חיסון נגד מגוון זנים רחב של הנגיף.

הרעיון שהנחה את צוות החוקרים היה לארוז את הנגיף השלם או את חלבוני הנגיף המשמשים לחיסון בבועיות שומן זעירות המכונות ליפוזומים. הליפוזומים, שקוטרם כאלפית המילימטר, מורכבים משומנים והם יכולים לכלוא בתוכם תרופות וחומרים ביולוגיים או לקשור אותם אל שטח הפנים שלהם. לשימוש בליפוזומים יש יתרונות בולטים לעומת תרכיב החיסון הרגיל. הם מתבייתים על תאי מערכת החיסון, החומר הכלוא בהם משתחרר באופן איטי ומבוקר והגוף נחשף לו פרק זמן ממושך - כך מתקבלת תגובה החיסונית חזקה וארוכת טווח.

חוקרי המרכז כלאו בתוך הליפוזומים את שני החלבונים העיקריים של מעטפת הנגיף - המאגלוטינין ונוראמינידז. שני החלבונים האלה הם המשתנים העיקריים במעטפת הנגיף, ותנגודת יעילה להם מחסלת את הנגיפים החודרים לגוף. כדי לשפר את התגובה החיסונית, החדירו החוקרים אל תוך הליפוזומים גם את החלבון אינטרלוקין-2, שמגביר את פעולת מערכת החיסון, או חלבונים נוספים המשפרים את התגובה החיסונית.

התרכיב הליפוזומי המשולב - ״אינפלוזום-ואק״, המכיל את שני חלבוני הנגיף ואינטרלוקין-2, נוסה תחילה בעכברים, ונתקבלו נוגדנים ברמה גבוהה פי 100 עד פי 1000 מן הרמה שמעורר תרכיב החיסון המסחרי; התגובה הייתה מהירה יותר, והזמן שנמשכה היה ארוך פי חמישה. יתרה מזו, התרכיב המסחרי אינו יעיל בעכברים זקנים ובעכברים שעברו טיפולים מדכאי חיסון ואילו התרכיב הליפוזומי היה יעיל גם בהם. התרכיב הקנה גם הגנה חלקית כנגד מגוון רחב של נגיפי השפעת, גם כאלה שאינם נכללים בתרכיב החיסון.

לפני כשנה בדקו החוקרים את יעילות תרכיב החיסון שלהם במתנדבים בהשוואה לתרכיבים מסחריים המצויים בשוק. בצעירים בגילאים 40-18, התרכיבים המסחריים עוררו נוגדנים ברמה המספקת הגנה בקרב 70%-50 ממקבלי החיסון, ואילו תרכיב ה״אינפלוזום-ואק״ סיפק הגנה ל-100%-80 מן הנבדקים. באוקטובר השנה ערכו החוקרים ניסוי בקשישים שגילם הממוצע 81, בארבעה בתי אבות בירושלים. מקצת הקשישים קבלו את תרכיב החיסון הליפוזומי ומקצתם קבלו את התרכיב המסחרי. התוצאות הראו כי התרכיב הליפוזומי היה יעיל יותר באופן מובהק כנגד שני זני נגיף השפעת גורמי המחלה העיקריים באדם, אך לא כנגד זן שלישי.

לאחרונה נעשים ניסויים במטרה לאפשר את מתן תרכיב החיסון דרך האף ועל ידי כך להגביר עוד יותר את יעילותו בהגנה על דרכי הנשימה. כמו כן מתוכננים ניסויים נוספים על מספר גדול יותר של מתנדבים. במידה והניסויים יוכתרו בהצלחה, מתכוונים החוקרים למסחר את התרכיב.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 43, עמ' 5-4, ינואר-פברואר 2001.

יום שבת, 13 בינואר 2001

המרוץ אחר הריבוזומים - מרית סלוין

במשך כעשרים שנה התייחסה קהילת המדענים בספקנות לעבודתה של עדה יונת על חשיפת מבנה הריבוזמים. היום, כשהשיטות שפיתחה עובדות, יש לה הרבה שותפים.

לפני כעשרים שנה, עת פרסמה עדה יונת - המשמשת כיום פרופסור במחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן - תוצאות ראשונות שהתבססו על שיטה שפיתחה לבירור מבנה הריבוזום, הרימו עמיתיה גבה והתייחסו לתוצאות בספקנות רבה. בירור מבנה הריבוזום נראה אז כשאלה בלתי ניתנת לפתרון.

הריבוזומים הם בתי החרושת לייצור החלבונים בתא, רכיב תאי מורכב ביותר. בריבוזומים נעשה תרגום הצופן הגנטי שב-DNA לחלבונים. החלבונים הם החומרים העיקריים המבצעים את תהליכי החיים ופעילותם תלויה בהרכב הכימי ובמבנה המרחבי שלהם.

הריבוזומים מייצרים את החלבונים במהירות גבוהה, המוכתבת על-פי צורכי התא, ובדיוק מפתיע, על פי המידע הצפון בגנים. יצירת החלבונים בריבוזום היא אחד מתהליכי החיים המסקרנים ביותר, שפענוחו יסייע בהבנת מחלות הנובעות מפגם בתהליך התקין.

הריבוזומים הם צברים גמישים הבנויים ממספר רב של חלבונים וחומצות גרעין המאורגנים בשתי יחידות משנה - יחידה גדולה ויחידה קטנה. חלוקת התפקידים בין שתי תת-היחידות דומה לזו של מפעל ייצור תעשייתי: היחידה הקטנה מייצגת את ה"מוח" - בה מתחיל ומסתיים תהליך ייצור החלבונים. תת-יחידה זו מקבלת את הוראות הבניה של החלבונים, בוררת את חומצות האמינו, ובה מתקיים תהליך תרגום הצופן הגנטי שבחומצות הגרעין לחלבון. בתת-היחידה הגדולה נעשה חיבור חומצות האמינו לחלבון.

מדענים רבים במקומות שונים בעולם מנסים מזה עשרות שנים לפענח את מבנה הריבוזום ודרך פעילותו אך בשנות ה-80 ואפילו במחצית שנות ה-90 נראתה המשימה בלתי אפשרית. כדי לגלות את המבנה המרחבי של מולקולות ביולוגיות, ומבנים מיקרוסקופיים אחרים, יוצרים מהם המדענים גבישים. את הגבישים האלה הם מקרינים בקרני X (רנטגן). מדידת הקרינה המתפזרת מהגביש, בתוספת מידע על כיווני הפיזור והפעלת שיטות מתמטיות מתקדמות, שילוב כל אלה מאפשר פענוח המבנה המרחבי. טכנולוגיה זו קרויה "קריסטלוגרפיה בקרני X". גודל הריבוזומים, מורכבות המבנה שלהם, הגמישות הפנימית וחוסר יציבותם מנעו כל אפשרות גיבוש, והיו צפויים לגרום קשיים ניכרים במדידות הקריסטלוגרפיות, ולכן חוקרי הריבוזומים היו משוכנעים כי אין כל אפשרות לקבוע את מבנם המדויק.


פרופסור עדה יונת


עדה יונת החליטה להתמודד עם המשימה. לנגד עיניה עמדו דובי הקוטב שנכנסים לתנומת חורף. הריבוזומים של הדובים השרויים בשנת חורף מסודרים בתא במבנה דמוי גביש, וכך הם נשמרים במשך תקופה ארוכה. "דובי החורף הם שהביאו אותי להחלטה לנסות את הבלתי אפשרי, ולמצוא דרכים לגבש את הריבוזומים", היא מספרת, ומוסיפה "הייתי מלאת התלהבות והחלטתי להתמודד עם האתגר. חיפשתי מקורות לקבלת ריבוזומים מסוגים שונים בכמות מספקת ובאיכות גבוהה". בכנס מדעי פגשה יונת את פרופ' הנס גינתר ויטמן, שהיה אז מנהל מכון מקס פלנק לגנטיקה מולקולרית בגרמניה, שסיפר לה כי החומר אותו היא מחפשת נמצא אצלם בכמויות גדולות. "הוא פשוט היה מונח במקפיא בהמתנה שמישהו יתחיל להשתמש בו" היא נזכרת. היא החלה לעבוד בגרמניה ומצאה את תנאי העבודה שאפשרו לה לגבש את הריבוזומים. עברו יותר מעשר שנים עד שהצליחה לקבל את התמונה הראשונה של ריבוזום בהפרדה (רזולוציה) מתקבלת על הדעת.
עמיתיה לא השתכנעו. מקצתם פקפקו באמינות הדיווח שלה, והיו שאמרו שאין סיכוי שהגבישים שבודדה יצליחו לפזר קרני רנטגן, כך שניתן יהיה לפענח את מבנה הריבוזום. תוחלת החיים הקצרה של הגבישים הציבה בעיה קשה: היה צורך בקרינת X חזקה על מנת לקבל תמונה קריסטלוגרפית, אך גבישי הריבוזומים שנחשפים לקרינה כה חזקה מתפרקים כמעט מייד. יונת התגברה גם על זה. היא פיתחה טכניקה המאפשרת לקרר במהירות את גבישי הריבוזומים עד למינוס 180 מעלות צלזיוס, וכך האטה את התפרקות הגביש. טכניקה זו המכונה "קריו-קריסטלוגרפיה", שולטת עד היום בקרב הקריסטילוגרפים הביולוגיים. שיפור נוסף בשיטות העבודה הכניסה יונת כאשר בחרה לעבוד עם חיידק ממעיינות חמים, העמיד לטמפרטורות גבוהות, ועם חיידק מים המלח שעמיד בריכוזי מלח גבוהים. "מאחר שכל ריבוזום יודע לקרוא את כל הצופנים הגנטיים ידענו שנוכל לקבל תשובות אמינות גם בעבודה בחיידקים", אומרת יונת. ההנחה היתה כי בחיידקים החיים בתנאים קיצוניים, הריבוזומים יותר יציבים מאלה של חיידקים החיים בתנאים רגילים.

פריצת הדרך האמיתית בחקר הריבוזומים היתה ב-1995. עד אז התמונות שהושגו נתנו הצצה מוגבלת לעולמו של הריבוזום, כי הצליחו לחשוף פרטים מעטים בלבד מן המבנה הסבוך, ולא היה ניתן למצוא אפילו נקודת התחלה בתוך שלל המידע, שממנה אפשר יהיה להתקדם הלאה. יונת קבעה "נקודות התייחסות" בריבוזום בכך שסימנה אותן בסמנים המאותתים היכן מצויים בהם האתרים הפעילים. היא הצליחה לקבל תמונות של חלקיקי הריבוזומים בשלבי פעולה שונים. כאשר מניחים את התמונות זו לצד זו, תהליך סינתזת החלבונים מתקבל כמו בסרט קולנוע, ואולם עדיין היה צורך בשיפור הרזולוציה.




המבנה המדויק של תת-היחידה "החושבת" של הריבוזום,
המבנה פוענח במחלקה לביולוגיה מבנית במכון וייצמן בשיתוף עם מכוני מקס פלנק בהמבורג.
בתמונה שרשרת החומצה הגרעינית צבועה בכתום.
החלבונים (20 במספר) מיוצגים כסלילים ושרוכים וצבועים בצבעים שונים.



בשלבים אלה כבר היו ליונת הרבה שותפים-מתחרים - עמיתים שאך עשר שנים קודם לכן לא התייחסו ברצינות לשיטה, עלו על העגלה הדוהרת, והחלו להשתמש בשיטות שפיתחה לגיבוש ריבוזומים ובדיקת המבנה שלהם; אפילו השתמשו, כמוה, בחיידקים החיים בתנאים קיצוניים. בכך החל מרוץ לבירור מבנה הריבוזומים. באוגוסט 1999 הופיעו שני מאמרים בכתב העת נייצ'ר של שתי קבוצות מתחרות, שניהם דנים במבנה תת-היחידות של הריבוזום. ארבעה שבועות אחר-כך פורסם בכתב העת Science מחקר שדן במבנה הריבוזום כולו. בכל המחקרים האלה רמת ההפרדה לא היתה מספקת על מנת להבחין בפרטים הקטנים. מספר שבועות אחר-כך פרסמה יונת בכתב העת "רשומות האקדמיה הלאומית למדעים" תוצאות יותר מדויקות. בחודש אוגוסט האחרון התפרסמה עבודת הקבוצה המתחרה מאוניברסיטת ייל בכתב העת Science (ראו: "עולם ה-DNA, גליליאו 42 עמ' 4). בתחילת ספטמבר 2000 פרסמה יונת בכתב העת Cell מחקר שבו דיון מפורט במבנה תת-היחידה הקטנה של הריבוזום ברמת הפרדה גבוהה אף יותר, המאפשרת הבחנה במרכז שבו נעשה פיצוח הקוד הגנטי, ובסוף ספטמבר הצטרפה למעגל הקבוצה המתחרה מקיימברידג' שפרסמה את תוצאותיה ב-Nature.

מכל העבודות האלה ברור כי הריבוזום הוא אנזים הבנוי מ-RNA, כלומר - כל הפעולות האנזימטיות, ובכללן קריאת הקוד הגנטי, "בחירת המשתתפים", תרגום הקוד ובניית הקשר החלבוני - מתבצעות על-ידי RNA. התברר גם שהריבוזום הוא מכונה מופלאה שיודעת להעביר מסרים למרחקים ארוכים. בנוסף, התגלו בריבוזומים אלמנטים מבניים חדשים ומיוחדים בארכיטקטורה שלהם ובהתאמתם לצורכי הפעילות הביולוגית.

פריצת הדרך נעשתה והמחקרים נמצאים בעיצומם. פענוח המבנה המרחבי של הריבוזום נכלל בין עשר התגליות החשובות של שנת 1999 על ידי כתב העת Science. תרומתה המכרעת של יונת ופיתוחיה שאפשרו להגיע להישגים אלה כבר זיכו אותה בפרסים רבים.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 43, עמ' 45-44, ינואר-פברואר 2001.

יום שלישי, 9 בינואר 2001

(לא) עצמאי בשטח - אורן שולדינר


"סימביוזה הדדית" פירושה מצב בו שני יצורים חיים שונים יוצרים סביבה משותפת שבה כל אחד מהם תורם את חלקו ושניהם מרוויחים מהקשר המשותף. דוגמה מוכרת לסימביוזה הדדית שכזו היא המקרה של שושנת הים ודג השושנון. הדג מרוויח את ההגנה שמעניקה לו השושנה הרעילה ואילו היא, ככל הנראה, מרוויחה שאריות מזון. במקרים רבים לא ניתן להבחין בקלות בתרומה וברווח של יצורים שונים החיים בצורות שיתוף שונות. כאשר שני יצורים חייבים האחד את תרומת השני על מנת לשרוד ולהתפתח, נקראת התופעה "שיתוף הדדי הכרחי". דוגמה מרהיבה לכך היא השיתוף שבין כנימה ובין חיידק שחי בתוכה. כמעט כל מיני הכנימות על פני כדור הארץ מאכסנים בתוכם מין של חיידק הנקרא בוצ'נרה (Buchnera). חיידקים אלו מצויים בתוך תאים מיוחדים בכנימה הנקראים בקטריובלסטים והם מועברים מדור לדור דרך האימהות לביצים. הסימביוזה בין שני המינים קיצונית עד כדי כך שהיא הכרחית לקיומם. מחקר שהתפרסם בכתב העת Nature (ב-7.9.2000) חושף לראשונה את הבסיס המולקולרי לשיתוף הפעולה בין הכנימה לחיידק.

קבוצת המחקר בראשותם של סקקי ו-אישקווה (Ishikawa, Sakaki) מאוניברסיטת טוקיו חשפה את הרצף המלא של מין מסוים של Buchnera החי בתוך כנימת האפון (Acyrthosiphon pisum). החיידק הוא קרוב משפחה קרוב של החיידק המוכר E. coli שנמצא גם במערכת העיכול שלנו. הגנום של הבוצ'נרה קטן פי 7 מזה של E. coli - חוקרים זיהו בו 583 גנים לעומת 4400 בחיידק הקולי. בהשוואת הרצפים של הבוצ'נרה לרצפים של חיידקים אחרים התברר כי הגנום שלו הוא חלק מהגנום של חיידק הקולי וכי הוא איבד, במהלך האבולוציה המשותפת שלו עם הכנימה, מספר רב של גנים.

חיידקי Buchnera בתא של כנימת האפון
J. White and N. Moran, University of Arizona 


מרבית החיידקים, בכללם E. coli, יכולים ליצור לבדם את כל 20 חומצות האמינו המשמשות כאבני בניין של החלבונים שהם מייצרים. לעומתם, חיידק ה-Buchnera שחי בתוך הכנימה איבד את הגנים שאחראים ליצור חומצות אמינו מסויימות. מתברר כי הוא איבד את היכולת ליצור אותן חומצות אמינו שהכנימה יכולה לייצר בעצמה, כמו פרולין וגלוטמט, ולעומת זאת הוא שמר על יכולתו ליצור את חומצות האמינו שאינן נוצרות על ידי הכנימה, כמו ארגינין וליזין. תופעה זו מדגישה את יחסי הסימביוזה בין החיידק לכנימה ומראה כי הם יצרו מערכת חסכנית של שיתוף פעולה בייצור של חומצות האמינו. בנוסף, מכיוון שסביבת החיים של החיידק השותף קבועה ויציבה, הוא איבד גנים רבים האחראים על יכולת העמידות של חיידקים בתנאים של חוסר חמצן ומליחות משתנה. לבסוף, חיידק הבוצ'נרה איבד אפילו גנים שאחראים ליצירת ליפידים הבונים את הקרומית העוטפת אותו, והוא מתבסס, לכן, על אספקת ליפידים משותפתו הכנימה.

החוקרים החלו בחשיפת הבסיס המולקולרי לסימביוזה ההדדית ההכרחית שבין כנימת האפון וחיידק ה-Buchnera. הסימביוזה הייחודית הזאת מאפשרת לצפות בשינויים אבולוציוניים שהתרחשו במהלך 250 מיליון שנה. החיידק, שהוא כאמור קרוב משפחה של E. coli, איבד במהלך האבולוציה את עצמאותו והוא תלוי בכנימה מסיבות שונות. עם זאת, הוא עצמו גם תורם לכנימה, כך שגם הכנימה תלויה בו לקיומה. עובדות אלו מציבות את החיידק כמעין אברון בדומה למיטוכונדריון או הכלורופלסט, שהיו פעם - על פי התיאוריה - ישויות עצמאיות, יצרו סימביוזה עם התא והפכו במהלך האבולוציה לחלק ממנו. ייתכן שחיידק ה-Buchnera מהווה מצב ביניים בין חיידק לאברון. עבודה זו מחזקת את הסברה כי האברונים השונים שקיימים בעולם החי, כגון המיטוכונדריה והכלורופלסטים, היו פעם חיידקים וכי הפיכתם לאברונים מהווה בעצם סימביוזה הכרחית בין התא לאברון. מעניין יהיה לחשוף את הרצף המלא של הכנימה ולגלות בכך מה הבסיס לתלות שלה בחיידק.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 43, עמ' 5-4, ינואר-פברואר 2001.