האם מקור מחלות פריונים באדם מבעלי חיים? - איתן ישראלי

 

מחלות ספגת המוח מופיעות בבעלי חיים בצורות שונות ואף באדם, כאשר מחלת קרויצפלד יעקב היא המוכרת ביותר. בשנים האחרונות תוגבר קצב מחקר מחלות אלה, וביחוד הודגש הקשר האפשרי בין מחלת הפרה המשוגעת למחלת קרויצפלד יעקב ־ הואריאנט החדש. 

פרה חולה במחלת הפרה המשוגעת - סימן אופייני, חוסר יכולת לעמוד.
המקור: משרד החקלאות של ארצות הברית - מוויקיפדיה

סוזט פריולה (Priola, אין קשר לשמה...), מומחית למחלות פריונים ממכוני הבריאות הלאומיים בארה׳׳ב, מעלה את הבעיה של מציאת קשר בין מחלות פריונים באדם ובחיה. ממצאים בעיקר מהשנתיים האחרונות, מציגים "זנים״ חדשים של מחלת הפרה המשוגעת המופיעים במקומות שונים בעולם, ומתאפיינים בגודל החלבון הפריונ׳ הפתולוגי, רמת הגליקולזילציה שלו, קונפורמציה, וכן שוני בתסמיני המחלה, כגון הופעת פלאקים במוח. זן "חדש" אחד נקרא BASE באשר המילה "עמילואידוטי" הוספה לשם הידוע של מחלת הבקר - BSE. 

על סמך הדימיון בין המאפיינים של פריון הפרה המשוגעת "הקלסי" לזה של חולי הואריאנט החדש של קרויצפלד יעקב, הוצע שיכול להיות קשר בין שתי המחלות וגורמן הוא פריון זהה. הממצאים האחרונים מצביעים שגם מקרי קרויצפלד יעקב ספורדיים מסוימים וגם הואריאנט החדש, דומים במבנה הפריונים שלהם זה לזה. דבר זה אף הוא יכול להצביע על מוצא משותף למחלות אלה באדם ובבקר. עם זאת, מדגישים החוקרים, שלא ניתן להסיק מסקנות חד משמעיות על מקור המחלה באדם מחיות, על סמך מבנה מולקולות הפריון בלבד. 

המאמר מ-363:201; Lancet

מחדשות ISM גליון 40, נובמבר 2004

אלמנט מבנה בנגיף של ארכיאונים: האם מדובר בנגיף-אב כללי? - אבשלום פלק

נגיף ממעין חם חומצי בפארק הלאומי ילוסטון שתוקף את התרמופיל Sulfolobus solfataricus מעל-ממלכת הארכיאונים (Archaea) נושא עליו מבנים ׳חודיים דמויי מגדלים עם תעלות בתוכן. מבנים מולקולריים דומים נמצאים על נגיפים שתוקפים מאכסנים משתי על-הממלכות האחרות ־ Bacteria ו-Eukarya, ומעלים את האפשרות שיש אב קדמון משותף לנגיפים.

אך על פי שקבוצת הנגיפים התוקפת ארכאונים נרחבת כנראה, זיהו החוקרים רק 36 נגיפים התוקפים ארכאונים מתוך 5,000 נגיפים ידועים. "לא השקיעו רבות על מנת למצוא ולאפיין אותם", אומר ג'ורג' רייס (Rice), סטודנט לתואר דוקטור באוניברסיטת מונטנה (MSU) בבוזמן. על מנת לתקן את המצב, הוא סרק את הגייזרים והמעיינות החמים בילוסטון ומצא ואיפיין שישה נגיפים שתוקפים מינים שונים של ארכאונים (1). 

מתוך מספר נגיפים של Sulfolobus, בחר רייס לחקור לעומק נגיף בעל מבנה איקוזהדרלי ומאפייני גידול ואינפקטיביות טובים. הנגיף כונה בשם Sulfolobus turreted icosahedral virus -  STIV, הגנום שלו עשוי DNA דו גדילי, מעגלי, ויש לגנים שלו הומולוגיה מעטה עם גנים מאורגניזמים אחרים, הנמצאים במאגרי הנתונים הפתוחים לכלל. הממצאים התפרסמו (2) בכתב העת PNAS.  

מבין התכונות הגנומיות והמבניות הייחודיות של הנגיף, יש אלמנטים דומים מאוד לאילו הקיימים בנגיפים מוכרים. הקפסיד של STIV מכיל גופים דמויי מגדלים, בקוטר של 24 ובגובה של 13 ננומטר מעל שטח פני הנגיף. רייס, המנחה שלו ועמיתים סבורים שלגופים אילו יש חשיבות בהכרת המאכסן. בנוסף, בכל אחד מה״מגדלים״ עוברת תעלה בקוטר של 3 ננומטר.  רייס ועמיתיו סבורים שהיא משמשת להעברת DNA נגיפי.

מבנה הנגיף STIV כפי שנקבע במקרוסקופ אלקטרונים
המקור: A2-33, Wikimedia Commons
.

המבנה הראשוני של הקפסיד של STIV דומה לזה של נגיפי אדנו הומניים והבקטריופאג׳ PRD1 שתוקף תאים מעל-ממלכות ה־Bacteria וה-Eukarya. גם המבנה השיניוני בנגיפים אילו דומה ־ בעיקר beta sheet עם קיפולים דמויי כריך. מבנים דומים בין נגיפים רחוקים מבחינות רבות מתאים לסברה לפיה יש להם מוצא משותף ־ נגיף קדמון שתקף אורגניזם אב מלפני הפיצול לשלוש על-הממלכות של ימינו, שהתרחש לפני יותר מ־3 מיליארד שנים. רייס ועמיתיו טוענים שהסבר זה יותר מתקבל על הדעת מההסבר החליפי לפיו הדמיון בין הנגיפים נובע מאבולוציה קונברגנטית.

לא כולם מקבלים את ההסבר הזה. נורמן פייס (Pace) מאוניברסיטת קולורדו טוען שהביוכימיה הכללית בשלוש הממלכות היא כה דומה, שאין כל דבר מפתיע בדמיון בין הנגיפים שלהן.

בנוסף להעלאת סברות כבדות משקל על מוצא הנגיפים, חושבים בקבוצה ב-MSU גם על יישומים ננוטכנולוגיים של קפסידים נגיפיים. לדוגמה, קפסידים נגיפיים יכולים לשמש כעטיפות לתרופות או אמצעי הדמייה שיכוונו אל קולטנים, שאתות, או תאים אחרים. לדברי רייס, יהיו אילו מעטפות יציבות במיוחד בהיותן מנגיפים ממעיינות חמים.

מקור:  2004 ,390 ,70.ASM NEWS

1.  13345-13341 98 PNAS 2001.

2.  PNAS 101:7716- 7720, 2004.

מחדשות ISM גליון 40, נובמבר 2004

נוגה - האומנם גיהנום נטול חיים? - יורם אורעד

 

ישנם חוקרים שאינם שוללים לחלוטין אפשרות של חיים על שכננו הלוהט

השם גיהנום מתאר היטב את כוכב הלכת נוגה. דבר זה ידוע בעולם המדע כבר מזה עשרות שנים. נוגה הוא כוכב לכת לוהט שטמפרטורת פני הקרקע (הממוצעת) שלו נעה בין מאה ושלושים לחמש מאות מעלות צלזיוס. שיטפונות גדולים של לבה רותחתנ מציפים את קרקעו של כוכב הלכת כל העת. עננים עבים המכילים חומצה גופרתית משלימים את תמונת הגיהנום הזה.

תיאור מצב זה מהווה אולי את הסיבה העיקרית לחוסר העניין של מדענים בחיפוש אחר חיים בנוגה, חוסר עניין שמקורו בביטחונם של חוקרי חלל בהיעדרם של תנאים לקיום חיים כלשהם על פניו.

פני השטח של מאדים (מכתש גייל)
NASA

ביטחון זה התערער מעט לאחרונה. מדענים סבורים שבעברו הרחוק ייתכן שנוגה היה מקום קריר יותר ורטוב והיווה קרקע פורייה לקיום חיים על פניו. אלא שבשלב מסוים תופעת החממה שהתרחשה בו גרמה לעלייה כה גדולה בטמפרטורה עד שייבשה את כוכב הלכת והעלתה אותה לשיעור של מאות מעלות צלזיוס, דבר שמנע את אפשרותם של חיים. יש אנשי מדע הטוענים שאילו תהליך שינוי האקלים של כוכב הלכת נוגה היה איטי מספיק, חיידקים היו מסוגלים להתקיים בו עד עצם היום הזה (בהנחה, כמובן, שהתקיימו עליו חיים עוד לפני הגיעה של תופעת החממה אל שיאה), בתוך העננים החומציים שלו, בגובה של עשרות קילומטרים מעל פני הקרקע. טמפרטורת העננים בנוגה בגובה של חמישים קילומטרים מעל פני הקרקע מגיעה לשיעור שבין חמישים לשבעים מעלות. זוהי אמנם טמפרטורה גבוהה, אך מספר סוגים של חיידקים על פני כדור הארץ מסוגלים לשרוד בה. יחד עם זאת, אחת הבעיות הכרוכות באפשרות קיומם של חיים כאלה היא הקרינה העל-סגולה העזה החודרת אל האטמוספירה של נוגה (למרות עובי האטמוספרה של נוגה, יש לזכור שקרבתה לשמש גדולה מזו של כדור הארץ, דבר המגביר את עוצמת הקרינה המגיעה אל נוגה בכלל ובתוכה את עוצמת הקרינה העל-סגולה).

נוגה, שלא ככדור הארץ, איננו מוקף בשכבת אוזון המגינה עליו מפני הקרינה העל-סגולה. הקרינה העל-סגולה עלולה לפגוע פגיעה אנושה ב-DNA ובחלבונים של אותם חיידקים, אם אכן הם קיימים.

דירק שולץ- מקוך (Schulze-Makuch) מאוניברסיטת טקסס ועמיתיו טוענים שיש בידם הסבר ליכולת הישרדותם של חיידקים כאלה (אם הם אכן קיימים) בענני נוגה. לטענתם, תבניות בליעת הקרינה העל-סגולה באטמוספירת נוגה מעידות על הימצאותן בשפע של מולקילות שכל אחת מהן היא טבעת המורכבת משמונה אטומי גופרית. מולקולות אלה קולטות קרינה על-סגולה והופכות אותה לקרינה בתחום הנראה. שולץ-מקוך ועמיתיו טוענים שבאופן כזה מהוות מולקולות אלו מעין מסנן קרינה שיכול להגן על אורגניזמים שאולי מצויים בשמי נוגה. שולץ-מקוך ועמיתיו הציעו לסוכנות החלל האמריקאית תכנון מסע חקר של חללית לנוגה שתקיף אותה ותשחרר מכל שידגום את האטמוספירה של כוכב הלכת. המכל יוחזר לכדור הארץ על מנת לבדוק אם אכן קיימים חיידקים באטמוספירה של נוגה.

עד כה הסתיימו עשרות שנים של מסעות חקר בחלל ללא עדויות המצביעות באופן חד משמעי על חיים. האם הבשורה תבוא אולי דווקא מן הגיהנום של נוגה?

פורסם ב"גליליאו" 75: נובמבר 2004

הקרנה נגד הרעלות מזון - איתן ישראלי

הרעלות מזון על רקע חיידקי נפוצות בכל העולם. דונלד תייאר (Thayer) סקר בכתבה את נושא הקרנת המזון למניעת זיהומים וממליץ להגביר את השימוש בטכניקה זו.

המזהמים הנפוצים הם Campylobacter, E. coli, Listeria, Salmonella ו-Staphylococcus. מפורסמים הזיהומים הנפוצים בבשר טחון ובבשר עופות והתפרצויות קשות הן חזיון נפרץ. 

המקור: Wikimedia commons

שיטת הקרנת המזון בקרני גאמא הולכת ותופסת את מקומה כאמצעי מניעת זיהומים ממזון. תבלינים המכילים מיליוני חיידקים לגרם, מוקרנים על בסיס קבוע בארץ ובעולם. השימוש הוצע כבר בתחילת המאה שעברה, ומשנות החמישים הואץ המחקר. מדענים הוכיחו שההקרנה אינה פוגעת באיכות המזון, ושאין סיכון מ״שאריות קרינה" שימצאו בו. 

עם זאת נמצא, שקרינה זו פוגעת בויטמינים במזון של בעלי חיים, התלויים באספקתם במקור זה בלבד. רק שני איזוטופים אושרו לשימוש בהקרנת מזון - קובלט 60 וצסיום 137. האנרגיות הניתנות בהקרנות מזון מוגבלות לסדר גודל של 10 מגה אלקטרון וולט. קרינה בעצמה זו אינה מסוגלת לייצר רדיואקטיביות. קרינה בעצמה זו מסוגלת לחדור עד כדי 4.5 ס"מ לתוך המוצר, ולכן יעילותה מוגבלת לאריזות מזון דקות. הקרינה הנספגת במזון יוצרת יוניזציה והיונים נקלטים ע"׳ מולקולות מים. המיקרואורגניזמים הנמצאים במזון נפגעים הן ע״י הפגיעה הישירה של הקרינה בחומר הגנטי, והן ע"׳ אפקט היונים הפוגעים בקרומים התאיים. 

השיטה מופעלת גם על מוצר׳ מזון קפואים, אך שם יש לספק מנות גדולות יותר. המנה הדרושה להוריד את הזיהום החיידקי במזון בשלושה סדרי גודל נעה בטווחים של 0.48 עד 1.44 קילו גריי. המנה הדרושה להוריד 3 סדרי גודל של E. coli בבשר טחון תלויה בטמפרטורה והיא 0.9 ב-5 מ"צ לעומת 1.35 קילו גריי ב- 5 מ"צ. עופות המובאים למטבח הביתי מזוהמים בחיידקים ברמה גבוהה, בעיקר Salmonella ו-E. coli, אמנם חיידקים אלה יחוסלו בבישול, אך הם מזהמים אביזרים ומוצרי מזון אחרים שאינם עוברים בישול. הכותב טוען, שהרחבת השימוש בשיטה זו יפעל לטובת בריאות הציבור ובטיחות המזון.

המאמר - מ-NEJM  (350:1181)

מחדשות ISM גליון 40, נובמבר 2004

זיהומי Vibrio vulnificus - איתן ישראלי

 

Vibrio vulnificus הוא מתג גראם שלילי המצוי על שטח הפנים של בעלי חיים ימיים, כמו דגים, צדפות וסרטנים. יש מספר זנים, כאשר ביוטיפ I אלים לבני אדם. בארץ יש מספר מקרים של זיהומים בחיידק זה מדי שנה, הגורמים אלח דם, הלם רעל׳ וריקבון וחלקם מסתיים בקטיעת אברים או מוות. 

Vibrio vulnificus

CDC/Janice Haney Carr

הסין (Hsueh) וחב'  חקרו 84 מקרי זיהומים בחיידק זה בטאיוואן משנת 1995 עד 2000 ותעדו את האפידמיולוגיה של זני החיידקים שבודדו מהחולים. החוקרים מצאו שונות מרובה בין הזנים, אך 90% שוייכו לביוטיפ 1. החולים נחשפו לחיידק ע״׳ אכילת מוצרי מזון מן הים שלא בושלו או ע״׳ חשיפה עורית, בעיקר עור פצוע או דקירות סנפירים או עצמות. 

מעל מחצית הנפגעים היו חולים במחלות כרוניות קודמות, כמו צהבת B או C, סרטן כבד, סוכרת, או שהיו אלכוהוליסטים. מתוך 84 החולים, 57 שרדו את המחלה ו-25 נפטרו! רוב החולים טופלו בשילובים שונים של אנטיביוטיקה, 43 טופלו ע״י חיתוך וניקוז האזור הנגוע, ולששה נכרתו אברים. 

החוקרים ממליצים לפרסם את הסיכונים שבחיידק מגיח זה, ולאנשים החולים במחלות כרוניות כנ״ל, והמטפלים בבעלי חיים ימיים במקצועם, להגן על עצמם בפני חשיפה באמצעות כפפות.

המאמר מ-Emerging Infectious Diseases (10:1363)

nחדשות ISM גליון 40, נובמבר 2004

אמהות חולות קדחת והעברת AIDS לילוד - איתן ישראלי

 

קבוצת חוקרים, אייסי (Ayisi) וחב׳, ניסתה לברר האם נשים בהריון המודבקות בקדחת (מלריה) וב-AIDS, מעבירות לילוד את המחוללים בשכיחות גדולה או קטנה יותר. 

החוקרים בדקו 512 זוגות נשים נשאות H1V. מתוכם 128 נשאו טפילי קדחת בשיליה ו-102 ילודים נדבקו ב-AIDS סמוך ללידה. הממצאים הראו קשר ישיר בין הסיכון של הילוד להדבק בנגיף לריכוז הנגיף בדם האם, ריכוז גבוה של טפילי קדחת בשליה (גדול מ-10,000 טפילים למק״ל) וקריעת פי הטבעת בלידה. לעומת זאת ריכוז נמוך של טפילי קדחת בשליה (פחות מ-10,000 טפילים למק״ל) היה קשור עם הורדת ההסתברות להדבקת הילוד ב-AIDS בסמוך ללידה (פקטור סיכון 0.4). 

עובר בשיליה
המקור 

החוקרים מסבירים ממצאים אלה בכך, שהמצאות הטפילים בשליה בצורה מבוקרת ובריכוז נמוך, גורמת לערור המערכת החיסונית בטווח רחב וכך יש הגנה מסוימת בפני ההדבקה בנגיף ה-AIDS. לעומת זאת כאשר הריכוז גבוה, יש פגיעה במבנה השליה ואז יש הסתברות גבוהה יותר לילוד להדבק בנגיף.

המאמר מ-Emerging Infectious Diseases (10:643)

מחדשות ISM גליון 40, נובמבר 2004

חיידקים כחוליים (Nostoc) בבסיס מחלת מוח מוזרה באי גואם - אבשלום פלק

חיידקים כחוליים סימביוטיים החיים בשורשי עצים ממלאים תפקיד במחלת מוח קשה וקטלנית הפוגעת בבני עם ה-Chamorro בגואם, כפי שמסרה סנדרה בנק (Banack), אקולוגית מאוניברסיטת קליפורניה בפולרטון, בהרצאה שנשאה בכינוס הכללי ה-104 של ה-ASM  בניו אורלינס, לואיזיאנה, בשנה שעברה.

אנשים מעם ה-Chamarro באי גואם לקו בשנים עברו במחלת עצבים ניוונית קטלנית. המחלה, שפגעה לעתים בשליש מהתושבים בכפרים כלשהם, נודעה בשם  amylotropic lateral sclerosis/parkinsonism-dementia complex - 

(ALS-PDC), היות והסימפטומים היוו תערובת של מחלות עצבים ניווניות אחדות. הסימפטומים כללו איטיות מוטורית, הליכה לא יציבה, ופנים קפואות וחסרות הבעה.

זרעים של עץ הציקס (Cycas micronesica). 
צילום: Chamorroplants671, Wikimedia commons

הסברים אפשריים לגורם המחלה הוצעו אך נידחו - מחולל זיהומי, תורשה, ומספר מזהמים סביבתיים. אבל החוקרים זיהו במזון המקומי, קמח מזרעי עץ מקבוצת הציקסים, רעלן עצבים (נירוטוקסין), שיכול להיות מועמד כגורם למחלה. 

הזרעים מכילים מספר רעלנים בעלי משקל מולקולרי נמוך, אולם הם נמצאים בקמח בכמויות זעומות. יתרה מזאת, בני 

ה-Chamorro מכינים את הקמח בשיטות שמפחיתות עוד יותר את תכולת הרעלנים. רוב הכפריים צורכים מזון שהוכן עם הקמח הזה, אבל המחלה ALS-PDC פוגעת באופן סלקטיבי בגברים בשנות ה־60 לחייהם. 

נמצא שתזונת בני ה-Chamorro בעבר הקרוב כללה מעדן מיוחד במינו - עטלף השועל המעופף (Pteropus marianus) ־ שהיה חביב במיוחד על גברים קשישים. הם נהגו לבשל את החיה בשלמותה בחלב קוקוס, בעוד שיתר תושבי הכפרים נהגו לאכול את שרירי החזה בלבד. 

ראיה נוספת לבשר העטלפים כמקור ל־ALS-PDC הוא שהעטלפים, האוכלים-את זרעי הציקס, מרכזים ברקמות גופם את המרכיב הנירוטוקסי  בזרעים - β-N-methyl-amino-L-alanine (בר"ת BMAA). המקור הראשוני של הרעל הוא בחיידקים כחוליים (מהסוג Nostoc) החיים כסימביוטים בשורשי העץ.

החיידקים כחוליים מייצרים בעצמם כמויות קטנות של BMMA, בערך 0.3 mg/g בגידול בתרבית נקיה. בבואן במגע עם שורשי הציקס, התפוקה עולה פי 100 כמעט. ברקמות העץ הרעל מתרכז עוד ומגיע עד לריכוזים גבוהים מ־1000 mg/g בשכבה החיצונית ביותר של הזרע. ברקמות העטלפים האוכלים את הזרעים עשויים הריכוזים להגיע לרמות כמו 3,556 mg/g. 

בגלל הציד הרב של השועלים המעופפים בגואם, הם הוכרו כמין בסכנת הכחדה, ופירוש הדבר שכיום מספרם מועט והם נאכלים פחות מבעבר. אין זה מפתיע שיחד עם השינויים באורחות התזונה ירדה גם התחלואה ב-ALS-PDC. 

אבל, צוות המחקר זיהה BMMA ברקמת המוח של חולה אלצהיימר מקנדה שנפטר. זה מראה על קיום מספר מסלולים לצבירה ביולוגית של BMMA במערכות אקולוגיות ביבשה או במים. על כן, צוות המחקר ממשיך לבדוק אם BMMA מתוצרת החיידקים כחוליים אחראי לתחלואה נירודגנרטיבית בעולם כולו.

לקריאה נוספת

Susan J. Murch, Paul Alan Cox, and Sandra Anne Banack (2004): A mechanism for slow release of biomagnified cyanobacterial neurotoxins and neurodegenerative disease in Guam. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101: 12228-12231.

על-פי ידיעה ב- ASM NEWS .70, 354 - 355, 2004

פורסם בחדשות ISM, גליון 40, נובמבר 2004