נא לשמור על הסדר: איך נשמר האיזון בגוף?

הגוף הוא מכונה מופלאה. בכל רגע ורגע מתקיימים בו אירועים שנראים במבט ראשון כמו ערב-רב של התרחשויות בלתי קשורות. תאים מתחלקים ומתים, נעים ומתמקמים מחדש, כשברקע אוטוסטרדה בלתי פוסקת של חילופי שדרים ואותות. איך נשמר הסדר בבלגן הזה?

חלק גדול מהרקמות בגופנו מתחדשות כל הזמן והתאים שמרכיבים אותן מתחלקים או מוחלפים בחדשים. למרות הדינמיקה הסבוכה הזאת, הרקמות מצליחות לשמור על יחס קבוע בין סוגי התאים שמרכיבים אותן. השמירה על שיווי המשקל העדין בין התאים השונים ברקמה היא עניין חיוני, שכן אם הוא מופר עלולות להופיע מחלות ניווניות שבהן תאים מתים יותר מהדרוש, או מתחלקים ללא שליטה כפי שקורא בגידולים סרטניים.

חוקרים מהמעבדה של אורי אלון ממכון ויצמן למדע, בשיתוף חוקרי המעבדה של רוסלן  מדז'יטוב (Medzhitov) מאוניברסיטת יל, ניסו להבין במחקר חדש איך סוגי תאים שונים מצליחים לשמור על איזון ביניהם בתוך הרקמות. שיתוף הפעולה נולד בעקבות תגלית מפתיעה שבה הבחינו כי שני סוגי תאים – מקרופאג'ים ופיברובלסטים – שגדלו באותה צלחת מעבדה הגיעו תמיד הצליחו ליחס שווה ביניהם בלי קשר למספרם ההתחלתי בראשית הניסוי.

שני סוגי התאים הללו נפוצים מאוד בגוף. המקרופאג'ים שייכים למערכת החיסון והפיברובלסטים חשובים למבנה החוץ-תאי של רקמות. כדי להבין איך הם מצליחים לשמור על איזון ביניהם פיתחו החוקרים מודל מתמטי שמתאר את יחסי הגומלין בין התאים. את המודל הם ביססו על הידיעה שאחת הדרכים שבהן תאים מתקשרים זה עם זה היא באמצעות חלבונים שנקראים "גורמי גידול", שהם מפרישים ושולחים זה לזה. החלבונים הללו חיוניים להישרדות התאים, ובהעדרם הם מפסיקים להתחלק ומתים.

בסיס להבנת מנגנונים השומרים על שיווי משקל ברקמות הגוף. מירי אדלר | צילום: איתי בלסון, מכון ויצמן למדע

איזון הדדי

בתרחיש אחד של המודל, כל סוג תא מפריש גורם גידול שחשוב להתחלקות של אוכלוסיית התאים השנייה. בתרחיש חלופי, התאים מפרישים גורמי גידול שחשובים להתחלקות של עצמם. כדי שהאיזון בצלחת יישמר צריך גם להגביל את הנגישות של התאים לגורמי הגידול, אחרת תיווצר חלוקה לא מבוקרת שתוביל לפיצוץ אוכלוסין – כלומר פוטנציאל לגידול סרטני.

אחת הדרכים שבהן תאים מצליחים להוריד את כמות גורמי הגידול בסביבתם היא על ידי קליטתם לתוך התא בתהליך שנקרא אנדוציטוזה (Endocytosis). במנגנון הזה גורם הגידול נקשר לקולטן על פני תא, ואז שניהם ביחד נבלעים בתא. במחקר נוסף שהתפרסם במקביל, הראו חוקרים ממעבדתו של אלון כי זה אחד המנגנונים העיקריים שעוזרים לתאים לשמור על איזון ועל יציבות ברקמה.

המודל המתמטי שבנו החוקרים כלל 144 תרחישים שונים של החלפת גורמי גידול בצלחת, אבל רק ב-48 מהם הובילה התוצאה הסופית לשיווי משקל בין שתי האוכלוסיות. באמצעות אלגוריתם מתמטי הם זיהו את התנאים המינימליים שנדרשים ליציבות המערכת ואימתו זאת באופן ניסויי בצלחת. תוצאות המחקר, שהתפרסמו בכתב העת Cell, מראות כי אוכלוסיית תאים אחת מוגבלת על ידי גורמי חיצוניים כמו זמינות משאבים, חמצן ומקום פיזי, ואת השנייה מגבילה הזמינות של גורמי הגידול בסביבתה. 

תלמידת המחקר מירי אדלר ממעבדתו של אלון, שהייתה בין מובילי המחקר, מסבירה כי "את המודל שפיתחנו יהיה אפשר ליישם בעתיד על רקמות נוספות ועל עוד סוגים של תאים. בנוסף יהיה מעניין להסתכל על יותר משני סוגי תאים, שכן ברקמה טיפוסית יש בדרך כלל לפחות ארבעה סוגים שונים. אנחנו מקווים שהמחקר שלנו יספק בסיס להבנת המנגנונים ששומרים על שיווי משקל ברקמות ויוכל לשפוך אור על מה קורה במצבי מחלה שבהם האיזון בין התאים מופר".