ממצא מפתיע במחקר על חיות מעבדה: כשהשתילו אצל עכברים חיידקי מעיים שנלקחו מבני אדם שנמצאים על הרצף האוטיסטי, התפתחו גם אצלם הפרעות התנהגות דומות

האם חיידקי המעיים עשויים לתרום לתסמינים של אוטיזם? במחקר שניסה לענות על שאלה זו, השתילו החוקרים אצל עכברים חיידקי מעיים שנלקחו מתורמים שנמצאים על הרצף האוטיסטי או מתורמים בני אותו הגיל שאינם על הרצף. התוצאות הראו שהשתלת החיידקים הובילה אצלם להתפתחות התנהגויות האופייניות לתסמונת האוטיסטית. החוקרים משערים שהחיידקים שינו את מאזן חומרי המזון בגוף, וכך השפיעו על פעילותם של תאי עצב במוח.

הקשר בין המיקרוביום, אוכלוסיות המיקרואורגניזמים שחיים בגוף האדם, לבין אוטיזם הוצע לפני כמעט שני עשורים. בשנת 2000 הבחינו חוקרים מארצות הברית כי טיפול אנטיביוטי הביא לשיפור  קצר טווח בתסמינים אצל קבוצה קטנה של ילדים על הרצף. מחקרים נוספים זיהו שהרכב חיידקי המעיים של אוטיסטים שונה מזה שקיים אצל רוב האוכלוסייה. 

למרות הראיות הללו, עד כה המחקרים לא הראו קשר ישיר בין חיידקים לתסמיני האוטיזם. כעת, במחקר שהתפרסם בכתב העת המדעי Cell, בדקו חוקרים מארצות הברית את הקשר בין השניים. הם לקחו דגימות צואה מילדים הנמצאים על הרצף האוטיסטי ומילדים שאינם על הרצף, והשתילו אותם אצל עכברים שגדלו מלידתם במתחם נקי מחיידקים, ולכן לא היו להם אוכלוסיות חיידקים משלהם.

החוקרים לא ציפו שהשתלת החיידקים מתורם שנמצא על הרצף תשפיע על עכברים בוגרים, כיוון שאוטיזם לא מתפתח בצורה ספונטנית אצל אנשים בגיל מבוגר. לכן שיערו שאם ההשתלה תוביל לתסמינים, אלו ייראו אצל הדור הבא: צאצאי העכברים בהם נעשתה ההשתלה, שקיבלו את החיידקים מהוריהם. לשם כך הכליאו בין זכרים ונקבות  שהכילו חיידקי מעיים מאותו תורם, ובחנו את דפוסי ההתנהגות של צאצאיהם.

עוד לפני כן, החוקרים לקחו דגימות צואה מהצאצאים והשוו את הרכב החיידקים שבהם להרכב החיידקים המקורי של התורמים. התוצאות הראו שהצאצאים אכן הכילו הרכב חיידקים דומה לזה של הוריהם, כלומר גם דומה לזה של התורמים - בין אם על הרצף או לא על הרצף.

בסדרה של מבחנים התנהגותיים שנערכו להם נבחנו מידות הלחץ והחרדה של העכברים, כישוריהם החברתיים ונטיותיהם לפתח התנהגות כפייתית; מאפיינים שנראים פעמים רבות אצל אנשים על הרצף האוטיסטי. התוצאות הראו שעכברים שבמעיהם היו חיידקים מתורם אנושי הנמצא על הרצף התנהגו באופן כפייתי, נעו פחות במרחב והתקשו לתקשר עם עכברים אחרים, בהשוואה לעכברים שהחיידקים במעיהם הגיעו מתורם שלא נמצא על הרצף.

כדי לשלול את האפשרות שהשוני ההתנהגותי נבע מכך שהתורמים העבירו לעכברים חיידקים שחוללו בעיות עיכול, כך שהתנהגות העכברים ביטאה רק מצוקה, בחנו החוקרים את משקל העכברים ואת תקינות מחסום המעיים שלהם. לא נמצאו הבדלים במדדים אלו בין קבוצות העכברים.

חיידקים, חילוף חומרים ופעילות עצבית

חיידקים יכולים להשפיע על הגוף בדרכים מגוונות, אחת מהן היא על ידי שינוי מאזן חילוף החומרים בגוף, ושינוי הרכב המטבוליטים, המולקולות הנוצרות בעקבות פירוק חומרי מזון. מטבוליטים חשובים למאזן האנרגיה בגוף, אך גם עשויים להשפיע על פעילות הגֵנים ואפילו על תפקוד תאי העצב במוח. כמה מחקרים קודמים חשפו הבדלים בהרכב המטבוליטים של אנשים שנמצאים על הרצף האוטיסטי ואלו שאינם על הרצף. ייתכן שהשוני נובע מאוכלוסיות החיידקים השונות המאכלסות את מעיהם.

כשהחוקרים השוו את הרכב המטבוליטים במעיים ובדמם של עכברים מהקבוצות השונות, הם גילו שאצל אלה שהחיידקים שלהם הגיעו מתורם על הרצף האוטיסטי היו רמות גבוהות יותר של חומצות אמינו, שהן אבני הבניין של חלבונים. ממצא דומה התגלה בעבר גם אצל בני אדם. בנוסף נמצאו אצלם רמות נמוכות של המולקולות 5AV וטאורין - מולקולות הנוצרות כתוצאה מפירוק של חומצות אמינו, החשובות לפעילות התקינה של תאי עצב. בנוסף, שתיהן יכולות להיווצר מפירוק חומרים על ידי חיידקים במעיים.

כדי לבדוק את חשיבות המטבוליטים הללו, הוסיפו אותם החוקרים לתזונת העכברים המושתלים ובחנו איך שינוי התזונה השפיע על התנהגות הצאצאים. הם גילו שהוספת המטבוליטים למשטר התזונה של ההורים הפחיתה אצל הצאצאים את התסמינים האוטיסטיים. כמו כן התברר שמתן התוספים הללו רק לאחר הלידה לא שיפר את התנהגות הצאצאים, אך אם נתנו אותם לאם כבר במהלך ההיריון – הם הועילו. הממצאים האלה מעידים שחיידקי המעיים יכולים לווסת התנהגויות מורכבות של עכברים באמצעות ייצור מטבוליטים המשפיעים על הפעילות התקינה של תאי עצב במוח.

הסקת מסקנות זהירה

אף שהמחקר מצא קשר מעניין בין חיידקי המעיים להתפתחות של תסמיני אוטיזם, חשוב לבחון את התוצאות בעין ביקורתית. אחת הבעיות היא שבבדיקה מדוקדקת נמצא שרק כ-60 אחוז מאוכלוסיות החיידקים שנלקחו מבני האדם הצליחו להשתרש גם בעכברים, כך שאוכלוסיית החיידקים של העכברים אינה זהה לזו של התורמים האנושיים. ייתכן מאוד גם שהשפעת החיידקים אינה זהה אצל עכברים ובני אדם.

היבט בעייתי נוסף הוא הפירוש שנעשה למבחנים ההתנהגותיים של העכברים. יש מדענים שטוענים שניסויים התנהגותיים כאלה אינם מדויקים מספיק כדי לזהות התנהגויות של לחץ או כפייתיות אצל עכברים, ושזני עכברים שונים עשויים להגיב אחרת לאותו מבחן. ניסויים התנהגותיים אלו אמנם מאוד מקובלים ושכיחים אך ישנה הרבה ביקורת בקהילה המדעית על אופן הפירוש והסקת המסקנות מהם, והאם בכלל ניתן לייחס התנהגויות שכאלו לתסמיני אוטיזם בעכברים.

כותבי המאמר עצמם הבהירו  שאף על פי שממצאיהם מראים ששינויים במיקרוביום האנושי יכולים לקדם התנהגויות המאפיינות אוטיזם בעכברים, אין להסיק מכך כי חיידקי המעיים הם הגורם הבלעדי והישיר לתסמינים האלה אצל בני אדם. הגנטיקה של המארח וגורמים סביבתיים, בשילוב עם ההרכב המדוייק - והמשתנה - של חיידקי המעיים, עשויים לשנות את הדרך בה אותם חיידקים משפיעים על המארח.

במקרה הזה עכברים משמשים מודל מחקרי יעיל שבודק את השפעת חיידקי המעיים על תסמיני אוטיזם, בלי לכלול את המורכבות והשוני הגנטי בין בני אדם - שכן עכברי מעבדה הם בעלי רקע גנטי זהה. כך אפשר להוציא את הגנטיקה מהמשוואה. מחקרים כאלה יכולים לשפוך אור על עקרונות מפתח חשובים,שאפשר לבדוק בהמשך על בני אדם.

תוצאות ראשוניות של מחקרים בהשתלת צואה של אנשים שאינם על הרצף אצל אנשים על הרצף האוטיסטי, או על שינויים בתזונה שלהם הראו שיפור בהתנהגות הנבדקים, דבר שמחזק את תוצאות המחקר הנוכחי. החוקרים מקווים שממצאיהם יובילו בעתיד לפיתוח טיפול להקלה בתסמיני האוטיזם על ידי שינוי מאזן המטבוליטים בגוף. את זה עוד צריך כמובן לבדוק במחקר מדעי מבוקר על בבני אדם.