גילוי מפתיע: לריאות יש תפקיד נוסף פרט לנשימה

ניסוי שכלל החדרת מצלמות מיקרוסקופיות לריאותיהם של עכברים חיים גילה שלריאות יש תפקיד בייצור הדם בגוף – דבר שעד כה לא היה ידוע למדע. המחקר שהתפרסם לראשונה בשבוע שעבר בכתב העת המקוון Nature, מגלה שהריאות מייצרות מחצית מכמות הטסיות הקיימת בגופם של העכברים. הטסיות הן רכיב בדם שאחראי על קרישה ומונע דימומים. גילוי מפתיע נוסף שהתרחש במחקר הוא של מאגר של תאי גזע של מערכת הדם (Blood stem cells) שביכולתם לשחזר את פעילות ייצור הדם, במקרה שתאי מח העצם (שנחשבו בעבר למוקד הבלעדי של ייצור הדם בגוף) מדולדלים מסיבה זו או אחרת.

"הממצאים הללו מצביעים חד משמעית על תפיסה קצת יותר מתוחכמת של הריאות – שהן אינן מיועדות רק לנשימה, אלא שהן שותפות מרכזיות בייצור מרכיבים קריטיים של הדם", אומר ד"ר מרק לוני, מומחה לריאות ומרצה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת סן פרנסיסקו (UCSF) ומי שהוביל את המחקר החדש. "הממצאים שבהם חזינו בעכברים, מצביעים בצורה מאוד חזקה על כך שלריאות תפקיד חשוב גם בייצור הדם בגוף האנושי", הוסיף.

עוד בנושא:
אישה שרדה 6 ימים ללא ריאות בגופה
מדענים הצליחו לייצר רקמת לב פועם מעלי תרד
למה יותר ויותר צעירים שלא מעשנים חולים בסרטן ריאות?

למחקר עשויות להיות השלכות מהותיות להבנת מחלות שגורמות לספירת טסיות נמוכה או טרומבוציטופניה, מצב שממנו סובלים מיליוני בני אדם ברחבי בני אדם ומגדיל את הסיכון לדימומים בלתי נשלטים. בנוסף, הממצאים מעלים שאלות לגבי האופן שבו תאי הגזע של מערכת הדם שמצויים בריאות עשויים להשפיע על חולים שעברו השתלת ריאות.

המחקר החדש התבסס על שיפורים בטכניקת דימות קיימת שמכונה two-photon intravital imaging שאותם ביצעו ד"ר לוני ועמיתו למחקר ד"ר מת'יו קרומל, מומחה לפתולוגיה. הטכניקה הייחודית איפשרה לחוקרים לבצע את המשימה העדינה והמורכבת של דימות התנהגותם של תאים בודדים בתוך כלי הדם הזעירים בריאותיהם של עכברים חיים.

ד"ר לוני וצוותו השתמשו בטכניקה הזאת כדי לבחון את האינטראקציה בין המערכת החיסונית והטסיות במערכת הדם בריאות של עכברים מזן מהונדס גנטית, שהטסיות שלהם פולטות אור ירוק זרחני. במהלך המחקר הם הבחינו פתאום בריכוז גבוה של תאי ייצור טסיות המכונים מגה-קריוציטים (megakaryocytes) בתוך מערכת כלי הדם של הריאות. אף שבעבר כבר נצפו תאי מגה קריוציטים בריאות, הסברה הרווחת עד כה היתה שמקום מושבם העיקרי והמקום שבו הם מבצעים את ייצור הטסיות הוא בתוך מח העצם.

"כאשר הבחנו באוכלוסייה הגדולה של מגה קריוציטים שחיה בריאות, הבנו שאנחנו חייבים לעקוב אחר הממצא הזה", אמרה ד"ר אמה לה-פרנסז אחת החוקרות שלקחה חלק בניסוי. בצפיות חוזרות ודקדקניות יותר הצליחו החוקרים לראות תאי מגה קריוציטים במהלך ייצור של למעלה מ-10 מיליון טסיות לשעה, בתוך מערכת כלי הדם של ריאות העכברים. דבר שמצביע על כך שיותר ממחצית מייצור הטסיות בגופם של עכברים מתבצע בריאות, ולא במח העצם כפי שסברו מדענים לפני כן.

הגילוי של של המגה קריוציטים ושל תאי הגזע הדמיים בריאות מעלה תהיות לגבי האופן שבו נעים התאים הללו בין הריאות למח העצם. על מנת לענות על השאלות הללו, ערכו החוקרים סדרה של ניסויים בהשתלת ריאה:

בניסוי הראשון, החוקרים השתילו ריאה מעכבר רגיל בעכבר מהזן המהונדס (שהמגה קריוציטים שלו פולטים אור זרחני), וגילו שלאחר זמן קצר החלו להופיע תאים זרחניים מהעכבר הנתרם בתוך מערכת כלי הדם של הריאה המושתלת. מכך הסיקו החוקרים שהמגה קריוציטים המייצרים את הטסיות הגיעו במקור ממח העצם של העכבר הנתרם.

"זה מרתק לגלות שמגה קריוציטים נודדים כל הדרך ממח העצם אל הריאות כדי לייצר טסיות", אמרה אחת החוקרות. "ייתכן שהריאות מהוות מעין כור ביולוגי אידיאלי לייצור טסיות בגלל הכוח המכני של הדם, או בשל איזשהו איתות מולקולרי שטרם זיהינו".

בניסוי אחר, השתילו החוקרים ריאות מעכבר עם מגה קריוציטים זרחניים בגופם של עכברים שעברו מוטציה גנטית שגרמה להם לספירת טסיות נמוכה. בעקבות ההשתלה התרחשו התפרצויות גדולות של טסיות זרחניות שהשיבו במהירות את רמת הטסיות בדמם של העכברים המושתלים לנורמה – ואפקט זה נשמר לאורך חודשים ספורים שבהם ביצעו החוקרים מעקב טסיות – פרק זמן שהוא משמעותית ארוך יותר מתוחלת החיים הממוצעת של תאי מגה קריוציטים או של טסיות. עבור החוקרים, משמעותו של ממצא זה היא שתאי מגה קריוציטים מקוריים מהריאות המושתלות הופעלו על ידי רמת הטסיות הנמוכה של העכברים המושתלים, וגרמו לייצורם של תאי מגה קריוציטים חדשים ובריאים על מנת להשיב את ספירת הטסיות לרמה נורמלית.

לבסוף, השתילו החוקרים ריאות בריאות שבהן כל התאים היו בעלי תיוג זרחני בתוך גופם של עכברים שבמח העצם שלהם היו חסרים תאי גזע דמיים נורמלים. ניתוח מח העצם של העכברים לאחר ההשתלה הראה שתאים זרחניים שמקורם בריאות המושתלות נדדו תוך זמן קצר אל מח העצם הפגום ותרמו לא רק לייצור הטסיות, אלא גם לייצורם של מגוון תאי דם, בהם תאים חיסוניים כמו ניוטרופילים, תאי B ותאי T.

הניסויים הללו מצביעים על כך שהריאות מכילות מגוון רחב של תאי אב וגזע של מערכת הדם, שמסוגלים לתקן ולהחליף מח עצם פגוע ולחדש את ייצורם של מרכיבים רבים של הדם. "למיטב ידיעתנו, זהו התיעוד הראשון של תאי אב של מערכת הדם בתוך הריאות, והדבר מעלה לא מעט שאלות בעלות משמעות קלינית רלוונטית עבור מיליוני חולי טרומבוציטופניה ברחבי העולם", אמר מוביל המחקר לוני.

באופן ספציפי, המחקר מציע שחוקרים שסבורים שיש לטפל במחלות הקשורות לרמת טסיות באמצעות מגה קריוציטים מהונדסים יבחנו את הריאות כמשאב חיוני לייצור טסיות, אמר לוני. המחקר מעלה גם אפיקי מחקר חדשים עבור ביולוגים העוסקים במחקר בתאי גזע, שיכולים לבחון את האופן שבו הריאות ומח העצם משתפים פעולה לצורך יצירת מערכת דם בריאה על ידי חילופים הדדיים של תאי גזע ביניהם.

"התצפיות שבוצעו במחקר משנות לחלוטין את הפרדיגמות הקיימות בנוגע לייצור תאי דם, הביולוגיה והפתולוגיה של הריאות וכן, בנוגע להשתלות", אמר ד"ר גיא צימרמן, מומחה ריאות וראש המחלקה לרפואה פנימית בבית הספר לרפואה של יוטה, שהיה אחד מהמומחים שביצעו ביקורת עמיתים בלתי תלויה למחקר.

המסקנה שתאי גזע ותאי אב נעים בחופשיות בין הריאות ומח העצם מוסיפה תמיכה לסברה ההולכת ומתגבשת בקרב מדענים לפיה תאי הגזע ככל הנראה הרבה יותר פעילים מכפי שהעריכו בתחילה. "אנחנו רואים יותר ויותר שתאי גזע שאחראים על ייצור הדם לא חיים רק במקום אחד, אלא נודדים ומטיילים ממקום למקום באמצעות מחזור הדם. ייתכן ש'לימודים מעבר לים' בתחומיהם של איברים שונים ברחבי הגוף זה חלק בסיסי מה'חינוך' של תאי הגזע", אמר ד"ר לוני.