השאלה המקורית: מהי הסיבה לכך שהצמיחה מחדש של תאי עצב במערכת העצבים המרכזית האנושית היא מועטה ביותר בהשוואה לצמיחת העצבים במערכת העצבים ההיקפית או במערכת העצבים של בעלי חיים ירודים מבחינה פילוגנטית?
רויטל שלום, ותודה על שאלתך.
שאלתך מעסיקה את טובי המוחות שחוקרים את תהליכי הריפוי והצמיחה מחדש במערכת העצבים המרכזית.
בשנות השבעים עורר חוקר בשם קאו מהומה גדולה בקהילת חוקרי מערכת העצבים המרכזית. הוא השתיל עצב של מערכת העצבים ההיקפית בכלבים פגועי חוט שדרה (שהוא חלק ממערכת העצבים המרכזית) וטען שחוט השדרה הפגוע של הכלבים צמח מחדש על בסיס השתל ההיקפי. בלי לפרסם את תוצאותיו בכתבי העת המדעיים המקובלים ובלי לחכות לאישור הקהילה החל קאו לבצע את ההליך בבני אדם נפגעי חוט שדרה.
בקהילת החוקרים זעמו וקראו לו שרלטן חסר אחריות שמסכן חיי אדם. הוא לא הורשה לבצע את ניתוחיו בארה"ב ונאלץ לזמן חולים להתנתח במדינות דרום אמריקה. מאוחר יותר חזרו חוקרים אחרים על הניסויים של קאו והוכיחו שממצאיו נכונים.
הפרשה, שהסעירה את הרוחות בקהילת החוקרים ובקרב נפגעי חוט השדרה, העלתה את השאלה מה קיים באותו שתל עצב היקפי שלא קיים באופן טבעי במערכת העצבים המרכזית. מה בו אפשר את הצמיחה המחודשת של תאי העצב בחוט השדרה הפגוע?
מאז ועד היום חוקרי מערכת העצבים המרכזית מנסים ללמוד תהליכים מקבילים במערכת העצבים ההיקפית ובמערכות העצבים של בעלי חיים ירודים, על מנת להבין את ההבדלים בין המערכות. שאיפתם היא לגלות מה מונע צמיחה מחדש במערכת העצבים המרכזית, או לחלופין מה חסר בה. כאן נסקור כמה כיווני מחקר וממצאים שהתגלו בנושא הזה.
סביבה מעכבת צמיחה
גישה אחת מתמקדת דווקא בסביבה התומכת בתאי העצב, ולא בתאי העצב עצמם. התאים שתומכים בתאי העצב נקראים תאי גליאה. הם מספקים תמיכה מטבולית ואחראים על יצירת מעטפת המיאלין שמצפה את תאי העצב ומאפשרת הולכה יעילה של דחפים חשמליים והעברת מידע ברשת העצבית.
תאי האוליגודנדרוציטים ומעטפת המיאלין | איור: LadyofHats, ויקיפדיה
במערכת העצבים ההיקפית נמצאים תאי גליאה שנקראים תאי שוואן (Schwan cells) ובמערכת העצבים המרכזית אלה תאים שנקראים אוליגודנדרוציטים (Oligodendrocytes). בניגוד לתאי השוואן, שאינם מפריעים לצמיחה מחודשת של תאי עצב, האוליגודנדרוציטים מייצרים מרכיבים של מיאלין שמונעים מתאי העצב לצמוח.
בכמה מעבדות בעולם הצליחו המדענים לפתח נוגדנים שנקשרים למרכיבים האלה ומונעים מהם לעכב את צמיחת העצב. ניסויים בנוגדנים האלה על חיות מעבדה הראו הצלחה גדולה וכעת מנסים לתרגם את התוצאות לטיפול בבני אדם.
בנוסף, במערכת העצבים המרכזית קיימים תאי תמיכה והזנה שנקראים אסטרוציטים (Astrocytes). כשנפגעת רקמת מערכת העצבים המרכזית, התאים האלה יוצרים צלקת שעלולה גם היא לעכב צמיחה מחודשת אם לא תפורק בזמן.
סביבה שמעכבת צמיחה נובעת גם ממחסור בגורמי גידול שקיימים באופן טבעי במערכת העצבים ההיקפית ורמתם נמוכה במערכת העצבים המרכזית.
גורמים פנימיים בתא העצב
בעת שמערכת העצבים ההיקפית נפגעת, תאי העצב ההיקפיים מבטאים גנים שמעודדים צמיחה. הגנים האלה אינם מתבטאים בתאי מערכת העצבים המרכזית ולכן הצמיחה בהם ירודה יחסית.
בנוסף, בתאי מערכת העצבים המרכזית יש רמה נמוכה של פקטורים שמגבירים את יעילותו של חרוט הצמיחה – קצה תא העצב שמוביל אותו אל מטרתו. בה בעת יש בתאים האלה רמה גבוהה של קולטנים של מרכיבים מעכבי צמיחה.
חרוט צמיחה בקצה תא עצב | תמונה: NIH, ויקיפדיה
את בוודאי שואלת את עצמך: מדוע מערכת העצבים המרכזית התפתחה עם מרכיבים מעכבי צמיחה כאלה, חיצוניים ופנימיים? החוקרים סבורים שהחומרים הללו מבטיחים שצמיחת תאי העצב תהיה מבוקרת ומדויקת ולא ייווצרו חיבורים לא מתאימים בתוך הרשת העצבית. על כך, הם מעריכים, מערכת העצבים המרכזית "משלמת" מחיר יקר שמונע ממנה לצמוח צמיחה מואצת במקרה של פגיעה.
מעורבות מערכת החיסון
גישה נוספת גורסת שלמערכת החיסון שלנו יש השפעה עצומה על תהליכי ריפוי ושיקום במערכת העצבים המרכזית. על פי הגישה, שפותחה על ידי פרופ' מיכל שוורץ מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, מערכת החיסון ממלאת תפקיד חיוני בניקוי האזור הפגוע משברי תאים וחומרים רעילים, בהסרת רקמת הצלקת וביצירת סביבה שתתמוך בצמיחה מחודשת של תאי עצב.
מערכת העצבים המרכזית אינה נגישה יחסית לתאי מערכת החיסון. בשונה מרוב האיברים בגוף (שמקבלים הוראות ממערכת העצבים ההיקפית) המוח וחוט השדרה מבודדים מזרם הדם ומתאי מערכת החיסון באמצעות מחסומי דם-מוח ומנגנונים נוספים שמאפשרים פעילות תקינה של הרשת העצבית בלי תלות בשינויים שמתרחשים בדם. גם כאן מערכת העצבים המרכזית "משלמת" מחיר שבא לידי ביטוי בפעילות נמוכה יותר של תאי מערכת החיסון, ולכן תהליכי הצמיחה מחדש מוגבלים.
מדוע איבדנו את היכולת להצמיח מחדש תאי עצב?
יצורים נחותים מאתנו מבחינה הקירבה האבולוציונית (פילוגנטית), כגון חיידקים, תולעים, תמנונים ואפילו צפרדעים וסלמנדרות, יכולים להצמיח זרועות, זנב ואיברי גוף שונים. במהלך האבולוציה היכולת הזו הלכה והתנוונה. מדוע?
סלמנדרה, בעלת יכולת צמיחה מחדש | תמונה: Cristo Vlahos, ויקיפדיה
נכון להיום המדענים אינם יודעים בדיוק מדוע איבדנו את היכולת להצמיח איברים, ובפרט את תאי העצב של מערכת העצבים המרכזית. חלקם סבורים שמכיוון שיונקים הם יצורים בעלי מערכות ביולוגיות מורכבות, הצמחה מחדש של איבריהם, ובפרט של מערכת העצבים, דורשת בקרה מורכבת. מנגנוני הבקרה האלה מגבילים את יכולת הצמיחה מחדש. הסבר אחר לקיומם של מנגנונים אלו הוא הצורך למנוע ולעכב תהליכים סרטניים שמתבצעת בהם חלוקה בלתי מבוקרת של תאים היוצרת גידולים.
מנגנוני הבקרה האלה כוללים דיכוי או אי הפעלה של גנים שקשורים בצמיחה מחדש ובהכוונה של קצוות תאי העצב, עיכוב בקליטת אותות שמעודדים צמיחה וירידה ביכולת לפרק מבנים קיימים כדי לעצב מחדש את הרקמה ולאפשר ליצור ולחבר מחדש את הרשת העצבית.
בנוסף יש מי שסבורים שבבעלי חיים מפותחים, שיש בגופם מחסומים שמפרידים בין הדם למערכת העצבים המרכזית, הנגישות של מערכת החיסון מצומצמת ולכן הם אינם יכולים ליהנות מתמיכת מערכת החיסון בצמיחה מחודשת של תאי העצב. בעלי חיים נחותים מבחינה פילוגנטית הם יצורים פשוטים למדי שאינם מכילים מחסומי דם-מוח, לכן הם יכולים לנצל את מערכת החיסון לצורך צמיחה מחדש.
כמו כן יש חוקרים שטוענים שבמהלך האבולוציה יונקים שנפגעו במערכת העצבים המרכזית לא שרדו די זמן כדי לאפשר למנגנון צמיחה מחדש להתפתח ולא העמידו צאצאים, כך שמנגנון כזה לא הצליח להתקבע.
בומרנג – בחזרה אליך
האם תאי עצב חדשים לגמרי נוצרים במערכת העצבים המרכזית? אם כן, היכן ובאילו מצבים?
בברכה,
ד"ר ענת לונדון
המחלקה לנוירוביולוגיה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
אתר דוידסון אונליין עוסק במתן מידע מדעי בלבד ואין לראות בכתוב בו תחליף לייעוץ רפואי או תזונתי. אין לצטט חלקים מכתבה זו, אלא רק את הכתבה בשלמותה.
