האם אפשר לדעת בן כמה כלב באמת – לא לפי תאריך הלידה שלו, אלא לפי החיידקים שחיים במעי שלו? מחקר בינלאומי חדש, שאותו הוביל פרופ' אלחנן בורנשטין מהפקולטה למדעי הרפואה והבריאות ע"ש גריי ומבית הספר למדעי המחשב ובינה מלאכותית ע"ש בלווטניק באוניברסיטת תל אביב, מיפה את המיקרוביום של 922 כלבים וגילה כיצד הוא משתנה לאורך החיים. החוקרים אף פיתחו מודל מבוסס בינה מלאכותית שמסוגל להעריך את גילו של הכלב על סמך אוכלוסיית החיידקים במעי – צעד ראשון בדרך ל"שעון ביולוגי" חדש, שעשוי בעתיד לשפוך אור גם על תהליכי הזדקנות בבני אדם.
המחקר פורסם בכתב העת Nature Communications. את העבודה המחקרית הובילו שלושה תלמידי דוקטורט ממעבדתו של פרופ' בורנשטין: טל במברגר, אפרת מילר, וידיד אלגאוי.
החוקרים הסבירו כי בשנים האחרונות הולך ומתברר כי אוכלוסיית חיידקי המעי – המיקרוביום – ממלאת תפקיד מרכזי במגוון רחב של תהליכים בגוף, ובהם עיכול, פעילות מערכת החיסון, חילוף החומרים ואף תהליכי הזדקנות. אולם בעוד שמחקרים רבים התמקדו בבני אדם, כלבי מחמד מהווים מודל מחקר ייחודי: הם חיים לצד בני אדם, חולקים עמם סביבת מגורים, תזונה והרגלי חיים דומים, אך מזדקנים בקצב מהיר יותר. שילוב זה מאפשר לחוקרים לחקור תהליכי הזדקנות בפרק זמן קצר יחסית ולהשוות אותם לתהליכים דומים בבני אדם.
המחקר העלה כי גיל הכלב הוא אכן אחד הגורמים המשמעותיים ביותר המשפיעים על הרכב המיקרוביום. ככל שהכלבים התבגרו, מגוון חיידקי המעי שלהם הלך ופחת, והרכב אוכלוסיית החיידקים השתנה בהדרגה. החוקרים זיהו עשרות מיני חיידקים שאוכלוסייתם משתנה עם הגיל, בדומה למגמות שנצפו גם במחקרים בבני אדם.
בהמשך פיתחו החוקרים מודל המבוסס על למידת מכונה, המאפשר להעריך את גילו הביולוגי של הכלב על סמך הרכב חיידקי המעי שלו. המודל אומן על בסיס נתוני הכלבים שנכללו במחקר, ולאחר מכן נבחן גם על קבוצת כלבים חיצונית – וגם שם הצליח לנבא את גילם בצורה מובהקת. לדברי החוקרים, מדובר בצעד ראשון לקראת פיתוח "שעון ביולוגי" המבוסס על המיקרוביום.
(צילום: Shutterstock)
המחקר מצא גם כי לתזונה יש השפעה משמעותית על אוכלוסיית חיידקי המעי. נמצאו הבדלים ברורים בין כלבים שניזונו ממזון מסחרי לבין כלבים שניזונו ממזון ביתי, וכן נמצאה השפעה של התנהגויות מסוימות - ובהן אכילת צואה (Coprophagy) – על הרכב המיקרוביום. בנוסף, זוהו קשרים בין חיידקי המעי לבין מגוון מדדים בבדיקות דם ושתן. אף שההשפעות שנמצאו היו מתונות, הן היו עקביות, ובמקרים רבים הסביר המיקרוביום חלק גדול יותר מהשונות במדדי המעבדה מאשר גורמים כמו גזע הכלב, מינו או משקלו.
לדברי החוקרים, לממצאים עשויות להיות השלכות משמעותיות הן על וטרינריה והן על רפואה. הבנה טובה יותר של השינויים במיקרוביום לאורך חיי הכלב עשויה בעתיד לסייע בזיהוי מוקדם של תהליכי הזדקנות, בהתאמת תזונה וטיפולים אישיים ואף בפיתוח גישות חדשות לשיפור איכות החיים וההזדקנות הבריאה של כלבים. בנוסף, מאחר שכלבי מחמד חולקים עם בני האדם סביבה, אורח חיים וחשיפות סביבתיות דומות, החוקרים מקווים כי התובנות שיופקו מהמחקר יתרמו בעתיד גם לחקר מחלות הקשורות לגיל ולפיתוח אסטרטגיות לקידום הזדקנות בריאה באוכלוסייה האנושית.
פרופ' אלחנן בורנשטין צילום: חן גליליפרופ' אלחנן בורנשטין סיכם: "כלבי מחמד הם מודל מחקר יוצא דופן להבנת הקשר בין חיידקי המעי להזדקנות. המחקר שלנו יוצר לראשונה מפת ייחוס רחבת היקף של חיידקי המעי בכלבים, ומאפשר להבין כיצד הם משתנים לאורך החיים. בעתיד, ידע כזה עשוי לסייע הן בפיתוח כלים חדשים לשמירה על בריאותם של כלבים והן בהבנת תהליכי הזדקנות בבני אדם".
החוקרים מדגישים כי מדובר רק בשלב הראשון של הפרויקט. מפני שהכלבים ממשיכים להיות מלווים לאורך שנים במסגרת Dog Aging Project, ניתן יהיה בעתיד לעקוב אחר השינויים במיקרוביום לאורך חייהם ולבחון כיצד הם קשורים להתפתחות מחלות, להזדקנות בריאה ולאריכות ימים. המאגר שנבנה במסגרת המחקר, הכולל גם מידע גנטי, מטבולי ואפיגנטי, צפוי לשמש חוקרים, וטרינרים ומומחי הזדקנות ברחבי העולם, ולהעמיק את ההבנה של יחסי הגומלין בין המיקרוביום, הבריאות וההזדקנות – הן בכלבים והן בבני אדם.
