חיים בהשהיה
היכולת לשמר את גוף האדם בהמתנה יכולה להגן על פצועים קשה או לשמר איברים להתרמה בזמן הובלתם. האם היכולת לעצור את השעון הביולוגי שלנו ולהפעילו מחדש טמונה בתוכנו? כתבה ראשונה
סופרי מדע בדיוני רותקו זה מכבר מן האפשרות לשמר חיי אנוש במצב של תרדמה זמנית (suspended animation). בסיפורי מדע בדיוני הטכניקה מאפשרת לגיבורי העלילה "לישון" מאות שנים בעת מסע בין-כוכבי או בזמן אסונות טבע, ואז להתעורר מבלי שהזמן שחלף ישפיע עליהם. אמנם סיפורים אלו מהנים, אבל הנחות היסוד הביולוגיות שלהם קלושות. במציאות, אנו בני האדם, איננו מסוגלים כנראה לשנות את הקצב שבו חולפים חיינו. איננו יכולים לעצור את פעילותם השוקקת של תאינו כמו שאיננו מסוגלים להפסיק לנשום יותר מכמה דקות בלי לגרום נזק חמור לאיברים חיוניים.
אך עולם החי שופע יצורים המסוגלים להשהות את תהליכי החיים החיוניים שלהם, במקרים מסוימים אף למספר שנים. מדענים מכנים תופעות אלו במגוון מונחים, אך כולם מייצגים דרגות שונות של תרדמה, כלומר של ירידה ניכרת בייצור אנרגיה (חילוף חומרים) ובצריכת אנרגיה (פעילות תאית). יתר על כן, יצורים השרויים במצב של תרדמה מראים עמידות יוצאת דופן לעקות סביבתיות, כגון טמפרטורות קיצוניות, מחסור בחמצן ואפילו פגיעה פיזית.
אם נתעלם לרגע מסיפורי המדע הבדיוני ויהיה אפשר להכניס את גוף האדם למצב של תרדמה, יהיו לכך השלכות רפואיות עצומות. לדוגמה, איברים אנושיים המיועדים להשתלה, כמו לב וריאות שורדים מחוץ לגוף שש שעות בלבד. איברים אחרים, כמו הלבלב והכליות, לא שורדים יותר מיום. השתלות מוצלחות של איברים תלויות אם כן בגורם הזמן.
פירוש הדבר שיש מקרים שבהם אין אפשרות לבצע השתלה, פשוט משום שאין די זמן להוביל את האיבר מבלי שייפגע. אף שעשרות אלפי השתלות מתבצעות מדי שנה בהצלחה בארה"ב, הדחיפות הנדרשת גורמת לעתים לטעויות שהיה אפשר למנוע אותן אם היה יותר זמן.
להכניס איברים לתרדמה
לו היה ניתן להכניס איברים יקרי ערך אלו למצב של תרדמה, היה אפשר לשמר את חיוניותם למשך ימים ואף שבועות. צוותי רפואת חירום היו יכולים להשתמש בשיטה זו גם כדי "להרוויח זמן" בשביל פצועים קשה. הכנסת פצועים כאלו למצב של תרדמה תוכל לדחות את הידרדרות מצב הרקמות שלהם בעת שרופאים מטפלים בפציעותיהם.
מחקרים עדכניים שנעשו במעבדתנו במכון לחקר הסרטן על שם פרד הצ'ינסון בסיאטל ועל ידי חוקרים אחרים הראו שאפשר לגרום למצב דמוי תרדמת חורף בחיות שאינן מורגלות לכך מטבען. יתר על כן, נראה שחיות אלו מוגנות מההשפעות הרגילות של אובדן דם, כמו מחסור בחמצן, בזמן שהן במצב של תרדמה.
מחקרים אלו מעלים את האפשרות המלהיבה שיהיה אפשר לגרום למצב של תרדמה גם בבני אדם. אכן, השיטות שקבוצתנו השתמשה בהן כדי לגרום למצב של תרדמה בחיות מעבדה וברקמות אנושיות רומזות כי ייתכן שהיכולת להיכנס למצב של תרדמה חבויה ביצורים רבים, ושהמנגנון העומד בבסיס יכולת זו מקורו בזמנים הקדומים ביותר של חיים חיידקיים על פני כדור הארץ.
הישרדות האיטיים
היצורים המסוגלים לעצור את פעילות תאיהם בדרגה כזו או אחרת עושים זאת בדרך כלל בתגובה לעקה סביבתית, ונשארים במצב זה כל עוד העקה הסביבתית נמשכת. למשל, זרע של צמח יכול להישאר רדום באדמה במשך שנים עד שמתקיימים תנאים הולמים לנביטה. באופן דומה, עוברים של זן מסוים של חסילון ימי, ארטמיה פרנסיסקנה, המכונה קופיף ים, יכולים להתקיים יותר מחמש שנים בלי מזון, מים או חמצן, בכך שהם נכנסים למצב דמוי זרע הנקרא quiescence, שבו הפעילות התאית פוסקת למעשה. כשהם נחשפים שוב לסביבתם הטבעית, הם ממשיכים להתפתח לבוגרים.
טווח המצבים דמויי התרדמה יכול לנוע ממצב שבו החיים אכן נעצרו, כלומר התאים הנראים מבעד למיקרוסקופ אינם נעים כלל, ועד למצב שבו הפעילות התאית נמשכת, אך בקצב איטי ביותר. מגוון של חיות בוגרות, למשל, יכולות להוריד במידה ניכרת ולזמן ממושך את הצורך במזון ובאוויר באמצעות תרדמת חורף. קצב הלב והנשימה שלהן מואט עד כי קשה להבחין בו, טמפרטורת הגוף שלהן יורדת כמעט עד לנקודת הקיפאון, והתאים שלהן צורכים מעט מאוד אנרגיה. סנאים ועשרות יונקים אחרים מעבירים את חודשי החורף הקרים במצב זה מדי שנה, בעוד חיות אחרות, ובכללן מיני צפרדעים, סלמנדרות ודגים, נמלטים מחודשי הקיץ החמים אל מצב דומה הנקרא תרדמת קיץ (estivation).
באמצעות ההפחתה הניכרת בצריכת האנרגיה וייצורה, יצורים אלו מרוויחים את היכולת להתגבר על מחסור ממושך בחמצן, בניגוד מוחלט למצבם הטבעי של בני האדם. אנו תלויים לגמרי באספקה סדירה של חמצן משום שתאינו זקוקים לו לצורך ייצור מתמיד של אנרגיה. כשרמת החמצן ברקמות יורדת מתחת לסף מוגדר, התאים סובלים מנזק איסכמי (מחסור באספקת דם) המוביל למוות של רקמות. לכן, איסכמיה היא לעתים קרובות הסיבה למוות עקב התקף לב, שבץ או טראומה פיזית אחרת המונעת מהרקמות אספקת דם, ובעטיה גם אספקת חמצן, אפילו לפרקי זמן קצרים.
חלק מהתהליכים המולקולריים הגורמים נזק לרקמות עקב איסכמיה עדיין אינם מובנים דיים, אך מדענים תמימי דעים שמנגנון אחד מרכזי הוא הגורם לאובדן היכולת של תאים לספק את האנרגיה הדרושה להם לצורך קיום פעולות תחזוקה הכרחיות. מקורה של רוב האנרגיה שתאים צורכים הוא במולקולות של החומר אדנוזין טריפוספט (ATP), המיוצרות בעיקר באברוני המיטוכונדריה בתא בתהליך תלוי-חמצן הנקרא זִרחוּן חמצוני (oxidative phosphorylation). כשרמת החמצן יורדת, קצב הזרחון החמצוני מואט ורמות ה-ATP יורדות. מכיוון שבדרך כלל התא צורך מולקולות ATP שניות אחדות לאחר ייצורן, הסברה היא שנזק איסכמי נגרם כשלתאים חסרי החמצן פשוט "נגמר הדלק".
הנזק יכול להחמיר כשתהליכים תאיים מסוימים הדורשים פחות אנרגיה, אך החיוניים בה במידה, נמשכים וגורמים למערכת התאית לצאת מאיזון. לבסוף, זרחון חמצוני בפני עצמו יכול להזיק לתא. כשרמת החמצן יורדת מתחת לערך אופטימלי, תהליך הזרחון החמצוני נעשה יעיל פחות ויכול לשחרר אנרגיה לפני הזמן בצורת מולקולות פעילות במיוחד הנקראות רדיקלים חופשיים. תוצרי לוואי אלו התפרסמו כמאיצי הזדקנות, מכיוון שהם פוגעים בדנ"א ובמבנים תאיים אחרים. בזמן איסכמיה, פעילותם אף היא פוגעת ביכולתו של התא לבצע פעילויות חיוניות בהיעדר חמצן.
אם כן, המטרה של החייאה ושל שיטות מקובלות אחרות למניעת נזק איסכמי בפצועים, היא לחדש את זרימת הדם לרקמות, ובכך לחדש את אספקת החמצן במהירות המרבית האפשרית. מכיוון שהתאים שלנו זקוקים כל כך לאספקת חמצן, נדמה שזו האסטרטגיה היחידה. אך כפי שראינו, בעלי חיים המצויים במצבים דמויי תרדמה עמידים להפליא לנזק איסכמי עקב מחסור בחמצן בשל הירידה הניכרת בפעילות התאית שלהם. קבוצת המחקר שלנו סבורה שאפשר להימנע מנזק איסכמי בזמן מחסור בחמצן אצל בני אדם באמצעות הכנסתם למצב דומה של תרדמה. לפיכך פתחנו במחקר שנועד להבין טוב יותר את המנגנון המאפשר ליצורים "לכבות את עצמם" בתגובה למחסור בחמצן.
