המעי מתמודד מדי יום עם מזון, חיידקים ורעלנים שמגיעים מהעולם החיצון. כדי להגן על הגוף ולשמור על פעילותו התקינה, כמעט כל שכבת התאים הפנימית המצפה אותו מתחלפת בתוך חמישה עד שבעה ימים בלבד. כעת, מחקר חדש מהאוניברסיטה העברית, שאותו הובילה דוקטורנטית מתוניסיה, חושף את הרשת הנסתרת שמסייעת לנהל את תהליך ההתחדשות המהיר הזה.
המחקר, שנערך בעכברים ופורסם בכתב העת Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology, התמקד בתאי תמיכה מיוחדים המכונים טלוציטים. החוקרים גילו כי התאים האלה אינם יוצרים רשת אחידה, כפי שאפשר היה לחשוב, אלא מתחלקים לארבע תת-אוכלוסיות שונות. כל אחת מהן נמצאת באזור אחר לאורך דופן המעי, מפעילה תוכנית גנטית שונה ומעבירה לתאים שסביבה אותות ייחודיים.
את המחקר הובילה אמל ג'רבי, דוקטורנטית בעלת אזרחות תוניסאית שבחרה לבצע את לימודיה המתקדמים באוניברסיטה העברית ולהצטרף למעבדה המתמחה בחקר הטלוציטים. עבור החוקרות והחוקרים, זהו גם סיפור על יכולתו של המדע ליצור גשר בין עמים ותרבויות.
המפעל המתחדש ביותר בגוף
לדברי ד"ר מיכל שושקס-כרמל, מובילת המחקר ומרצה בכירה במחלקה לביולוגיה התפתחותית וחקר הסרטן בפקולטה לרפואה של האוניברסיטה העברית, המעי הוא אחד האיברים המתחדשים ביותר בגוף. "כמעט כל שכבת התאים הפנימית שמצפה אותו מתחלפת פעם אחר פעם לאורך החיים. תהליך זה מתאפשר בזכות תאי גזע הנמצאים בבסיס הקריפטות - אזורים ברירית המעי שמהם נוצרים תאי האפיתל המשתתפים בפעילות העיכול".
במשך שנים הצטבר ידע רב על תאי הגזע ועל תאי האפיתל שהם מייצרים. "עם זאת, הרבה פחות היה ידוע על ה'נישה' התומכת בהם: שכבת תאי התמיכה שמכוונת את גורלם של תאי הגזע ומסייעת להם להתפתח לסוגי התאים המדויקים שהמעי זקוק להם", מסבירה ד"ר שושקס-כרמל.
במחקר החדש התמקדו החוקרים במה שניתן לכנות "שחקני המשנה" של המעי - תאים ארוכים במיוחד שמבטאים גורם שעתוק בשם Foxl1 ומכונים טלוציטים. גורם שעתוק הוא גורם המעורב בוויסות פעילותם של גנים.
כיצד המעי בונה את עצמו מחדש מדי שבוע? מחקר חושף רשת נסתרת
(צילום: Shutterstock)
"מספר הטלוציטים במעי קטן, אך לכל אחד מהם שלוחות ארוכות", מסבירה ד"ר שושקס-כרמל. "באמצעותן הם יוצרים מתחת לשכבת האפיתל רשת עדינה המכסה את כל הציר שבין הקריפטות לווילי - המבנים שלאורכם מתארגנת רירית המעי. הרשת נפרשת לאורך מאות מיקרונים ומלווה את תאי הגזע ואת התאים שנוצרים מהם במהלך התפתחותם".
לדבריה, במחקרים קודמים הראתה קבוצת המחקר כי רשת הטלוציטים חיונית לפעילות תקינה של תאי הגזע. הפעם ביקשו החוקרים להבין מאילו יחידות מורכבת הרשת והאם התאים המרכיבים אותה ממלאים תפקידים שונים בהתאם לצרכים של כל אזור ברקמה.
ארבע אוכלוסיות לאורך המעי
כדי להבין כיצד מאורגנת רשת הטלוציטים, מיפו החוקרים את התאים לאורך הציר שבין הקריפטות לווילי ובדקו אילו גנים פעילים בכל תא. לשם כך הם שילבו בין ריצוף גנטי של תאים בודדים לבין דימות מרחבי מתקדם. השילוב בין השיטות איפשר להם לזהות את "תעודת הזהות" הגנטית של כל קבוצת תאים, ובמקביל למקם אותה באזור המדויק שבו היא נמצאת ברקמה.
ד"ר מיכל שושקס-כרמלצילום: האוניברסיטה העבריתהממצאים הראו כי רשת הטלוציטים רחוקה מלהיות אחידה. החוקרים זיהו ארבע תת-אוכלוסיות: טלוציטים הנמצאים באזור הקריפטה, בבסיס הווילוס, באמצע הווילוס ובקצהו. כל קבוצה נמצאת ב"כתובת" אחרת לאורך הציר, מפעילה תוכנית גנטית שונה ועשויה להעביר לתאים שסביבה אותות אחרים. כך עשוי כל אזור במעי לקבל מערכת תמיכה המותאמת לצרכיו.
לדברי ד"ר שושקס-כרמל, הממצאים עשויים להסביר כיצד נשמרת חלוקת התפקידים לאורך המעי. "הארגון של המעי לפי אזורים ותפקידים עשוי להיות מבוקר, לפחות בחלקו, על ידי הטלוציטים", היא מסבירה. "מצאנו התאמה גבוהה בין תת-האוכלוסיות השונות של הטלוציטים, התפקידים האפשריים שלהן והפעילות של תאי האפיתל שנמצאים מעליהן. ייתכן שכל קבוצת טלוציטים מספקת לאזור שלה את התמיכה המתאימה לתפקידו".
מה קורה כשהאיזון במעי מופר?
הממצאים מעלים את האפשרות ששינויים ברשת הטלוציטים יהיו מעורבים במצבים שבהם נפגע האיזון התקין של המעי. "זה עשוי להיות רלוונטי למחלות מעי, לפגיעות ברקמה, לסרטן ולמעשה לכל מצב שבו משתבש האיזון התקין של המעי", אומרת ד"ר שושקס-כרמל. "עם זאת, המחקר הנוכחי לא בחן מצבי מחלה. הוא התמקד במעי במצב תקין ומאוזן, ולכן בשלב זה מדובר באפשרות שעדיין צריך לבדוק".
מעי אדם: טלוציטים (ירוק), אפיתל המעי (אדום), תאי חיסון (לבן)
(צילום: מוריה שמואל והדר הורוביץ)
גם השפעתם של גיל, תזונה, תרופות, זיהומים או דלקת ממושכת על רשת הטלוציטים עדיין אינה ידועה. "אנחנו מניחים שגורמים כאלה עשויים להשפיע על הרשת, אבל לא בדקנו זאת במחקר הנוכחי", היא מדגישה. "מה שהראינו הוא שבמצב התקין קיימת התאמה בין אוכלוסיות הטלוציטים, התפקידים האפשריים שלהן והפעילות של תאי האפיתל באזורים השונים. המפה הזאת תאפשר לנו לבחון בעתיד מה משתנה בעקבות גיל, תזונה, טיפול תרופתי או מחלה".
כיצד המעי שומר על האיזון?
הגילוי מוסיף שכבה חדשה להבנת האופן שבו המעי מצליח לשמור על איזון בין שני צרכים שונים: התחדשות מהירה מאוד של תאים מצד אחד, ושמירה על יציבות ותפקוד תקין מצד אחר.
"אם כל אזור לאורך דופן המעי מקבל שילוב ייחודי של אותות משכבת תאי התמיכה שמתחתיו, ניתן להבין טוב יותר כיצד אותו קו של תאי גזע מסוגל לייצר תאים שונים בהתאם למיקומו", אומרת ד"ר שושקס-כרמל. "הממצאים עשויים גם לסייע בהבנת הדרך שבה שכבת האפיתל מגיבה באופן מדויק לפציעה או לדלקת".
בטווח הארוך, המפה שיצרו החוקרים עשויה לשמש בסיס לחקר המנגנונים השומרים על פעילותו של מעי בריא, וכן לבחינת השינויים שמתרחשים במחלות מעי דלקתיות, בזיהומים או בעקבות נזק כרוני. עם זאת, בשלב זה מדובר במחקר בסיסי שנערך בעכברים, ועדיין נדרשת עבודה נוספת כדי לבדוק אם אותם דפוסים מתקיימים גם בבני אדם.
הרשת שהתגלתה במעי של עכברים עשויה לשנות את הבנת ההתחדשות שלו
(צילום: Shutterstock)
השלב הבא: לשנות כל קבוצת תאים בנפרד
לאחר שמיפו וזיהו מבחינה גנטית כל אחת מארבע תת-האוכלוסיות, החוקרים מבקשים לעבור מתיאור הרשת לבחינה ישירה של תפקידה. "השלב הבא יהיה פיתוח מודלים שיאפשרו לכבות או לשנות באופן סלקטיבי כל אחת מקבוצות הטלוציטים ולבחון כיצד המעי מגיב", אומרת ד"ר שושקס-כרמל.
בין השאלות שהחוקרים מבקשים לבדוק: האם פגיעה בקבוצה מסוימת תפגע ביכולתו של המעי להחלים מפציעה, והאם היא תשנה את תגובת מערכת החיסון. במקביל, הם מתכננים להשוות את המפה שנבנתה בעכברים לדגימות אנושיות ולבדוק אם ניתן לזהות בבני אדם דפוסים דומים במצבי בריאות וחולי.
לצד הפוטנציאל הרפואי, המחקר מציג גם תמונה של האופן שבו רקמה מורכבת מאורגנת. ארבע קבוצות הטלוציטים, שלכל אחת מהן מיקום ותפקיד ייחודיים, משתלבות יחד למערכת אחת. הגיוון בין התאים והקרבה ביניהם הם שמאפשרים לרקמה כולה לתפקד באופן תקין.
