חוקרים מאוניברסיטת טקסס גילו שפעילות של המיטוכונדריה בתאי שריר הלב מונעת את חלוקתם. עקיפה של המנגנון הזה אצל עכברים הצליחה לחדש רקמת לב שנפגע מהתקף לב

התקף לב, או בשמו הרפואי אוטם שריר הלב, הוא מצב שבו רקמת הלב אינה מקבלת מספיק חמצן עקב חסימה בעורקים או בעיה אחרת באספקת הדם. במצב כזה עלול להיווצר נזק קשה ובלתי הפיך לרקמה, שיתבטא בהפרעות בקצב הלב, אי-ספיקה של הלב או קרע בשריר הלב.

הנזק הזה הוא בלתי הפיך, מכיוון שרקמת הלב הבוגרת אינה מתחדשת. אולם המצב שונה אצל עכברים בני פחות משבוע. במחקר שנעשה לפני כמה שנים מצאה קבוצת המחקר של הישאם צאדק (Sadek) מאוניברסיטת טקסס בדאלאס שפעילות המיטוכונדריה – האברון שמייצר אנרגיה בתא - מונעת את חלוקת תאי השריר אצל עכברים בגיל מבוגר יותר. במחקר חדש שפרסמו צאדק ועמיתיו בכתב העת Nature Metabolism הם מראים כעת שאפשר לעקוף את המנגנון הזה אצל עכברים בוגרים שעברו התקף לב, וכך לחדש את הרקמה הפגועה.

לב של אדם | איור: ANDRZEJ WOJCICKI/SCIENCE PHOTO LIBRARY
המטרה: לחדש את חלוקת התאים. לב של אדם | איור: ANDRZEJ WOJCICKI/SCIENCE PHOTO LIBRARY

מפעל לייצור אנרגיה

לתאים יש שתי דרכים עיקריות להפקת אנרגיה. הראשונה היא גליקוליזה, כלומר פירוק של מולקולת הסוכר גלוקוז למולקולות ATP, שתאי הגוף משתמשים בהן כדלק. הדרך השנייה היא שריפת חומצות שומן, בתהליך שנקרא חִמצוּן בֶּטָא. בתהליך הזה חומצות שומן מפורקות במיטוכונדריה והופכות בהמשך ליותר ממאה מולקולות ATP, על כן זוהי שיטה יעילה מאוד להפקת אנרגיה.

עם זאת, השימוש בחמצן בתהליך הזה גורם ליצירה של רדיקלים חופשיים של חמצן – מולקולות פעילות שעלולות לגרום נזק ל-DNA. צאדק ועמיתיו גילו שמיד לאחר המלטת הגורים מתחיל במיטוכונדריה של תאי הלב שלהם תהליך של חִמצון בטא. הנזק שנוצר גורם לעצירת מחזור חלוקת התאים בלב, ומונע את התחדשות הרקמה בהמשך החיים.

החוקרים ניסו לבדוק במחקר החדש מה קורה כשמונעים את הפעלת מנגנון חִמצון הבטא בתאי הלב. ראשית, הם האכילו גורי עכברים במזון נטול שומן ובדקו את היכולת של תאי השריר להתחלק. התאים המשיכו להתחלק אפילו שלושה שבועות לאחר הלידה, אך חדלו במועד הבדיקה הבא, עשרה שבועות אחרי הלידה. נראה לפיכך שתהליך שריפת השומנים הוא אכן זה שגורם לעצירת החלוקה של התאים שבוע אחרי הלידה, אך קיימים גם מנגנונים אחרים שמובילים לאותה תוצאה בשלב מאוחר יותר.

בהמשך יצרו החוקרים שינוי גנטי שגורם לתאי הלב של העכברים להעדיף הפקת אנרגיה באמצעות גליקוליזה על פני חִמצון בטא. המוטציה הזאת הופעלה באמצעים כימיים כשהעכברים הגיעו לגיל עשרה שבועות. כעבור שבועיים נוספים נמצא שבלבבות העכברים שעברו את הטיפול הייתה כמות גבוהה פי שישים של תאים מתחלקים בהשוואה לעכברים שלא טופלו. כמו כן, בכמה מדידות נפרדות נמצא שחלה ירידה בהיקף של פי 10-3 בנזקי החמצון ב-DNA.

לבסוף בדקו החוקרים אם אפשר להשתמש בשיטה הזאת לטיפול בחולים שחוו התקף לב. לשם כך גרמו לאוטם שריר הלב אצל עכברים. שבוע לאחר מכן הפעילו את המוטציה בגֵן ועקבו אחרי פעילות הלב של העכברים במשך שישה חודשים. החוקרים מצאו שיפור ניכר בפעילות הלב של העכברים המטופלים לעומת עכברי הביקורת: לדוגמה, רישום אק"ג (אלקטרוקרדיוגרמה), שמתעד את פעילות הלב, הראה ששריר הלב של עכברים שלא טופלו מתכווץ ברמה של 20 אחוז בלבד מהכיווץ התקין, לעומת 60 אחוז אצל אלה שעברו טיפול גנטי. 

 צילום במיקרוסקופ אלקטרונים: STEVE GSCHMEISSNER / SCIENCE PHOTO LIBRARY
תוכנית החלוקה. תאים תקינים של שריר הלב | צילום במיקרוסקופ אלקטרונים: STEVE GSCHMEISSNER / SCIENCE PHOTO LIBRARY

דרוש עוד מחקר

הממצאים מראים שמתן עדיפות לגליקוליזה בתאי השריר על פני חִמצון בטא גורמת לתאים ששרדו את התקף הלב לשוב ולהתחלק, וכך לתקן את הנזק שנגרם. לטענת החוקרים, הדבר מעיד שהגֵן המטופל הוא מטרה אפשרית לפיתוח תרופה שתסייע לרקמת לב פגועה להשתקם. המחקר הנוכחי מצטרף למחקר קודם שנערך במכון ויצמן למדע לפני כמה שנים, ובו מצאו פרופ' אלדד צחור ותלמיד המחקר אלעד בשט כי חלבון בשם אגרין שותף לתהליך התחדשות הלב אצל עכברים שזה עתה נולדו.

המחקרים הללו נעשו על עכברים ועדיין לא ידוע אם מנגנון דומה לעצירת מחזור חלוקת התא קיים גם אצלנו, בני האדם. כמו כן איננו יודעים אם תאי הלב של תינוקות אדם ממשיכים להתחלק אחרי הלידה כמו תאי העכברים. אצל חזירים, לדוגמה, חלון הזמן הוא יומיים בלבד מהלידה ובניגוד לעכברים, חִמצון בטא בתאי הלב שלהם, וגם של בני האדם, מתחיל כמה ימים לפני הלידה. על כן דרוש עוד מחקר רב לפני שנוכל לחדש את רקמת הלב של אנשים שחוו התקף לב.