ממצאי מחקר במימון המכונים האמריקנים לבריאות NIH מצביעים על כך שתאי מערכת החיסון עוברים דרך מנהרות זעירות כדי להגיע במהירות לרקמה פצועה.
מח העצם, הרקמה בתוך רוב עצמות הגוף, מייצרת תאי דם אדומים, כמו גם תאי חיסון המסייעים להדוף זיהומים ולרפא פציעות. על פי מחקר חדש בעכברים ובני אדם, מנהרות זעירות חוצות את מח עצם הגולגולת אל קרומי המוח ועשויות לספק מסלול ישיר עבור תאי חיסון המגיבים לפציעות בשל אירוע מוחי והפרעות מוחיות אחרות. המחקר פורסם בכתב העת המדעי Nature Neuroscience.
כאשר בדקו את ממשקי הגולגולת-מוח באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית בתצוגות חזיתיות, החוקרים ראו מספר מנהרות המחברות את חללי מח עצם הגולגולת, דרך הדופן הפנימית ברקמת העצם הצפופה שלה, אל קרומי המוח.
תמונה 1: מבט חזיתי של הגולגולת והמוח בעכבר המציג מנהרות זעירות בין המוח, עצם הגולגולת וקרום הדורה הקשה של המוח (Herrison et al./Nature Neuroscience).
דלקת משחקת תפקיד מכריע בהפרעות מוחיות רבות. הסברה עד כה הייתה שתאי חיסון מהזרועות והרגליים נודדים דרך הדם לרקמת מוח שנפגעה. ממצאי המחקר הנוכחי מצביעים על כך שתאי החיסון יכולים "לקצר דרך" כדי להגיע במהירות לאזורי דלקת. בשלב חשיפה ראשונית זו, ההנחה היא כי המנהרות החדשות שתוארו עשויות להתברר כחשובות במספר מצבים רפואיים.
באמצעות שימוש בכלים מודרניים וצבעי זיהוי ספציפיים לתאים בעכברים, ד"ר מתיאס נהרנדורף, פרופסור בבית הספר לרפואה של הרווארד ובית החולים הכללי של מסצ'וסטס בבוסטון, ועמיתיו הצליחו להבחין האם תאי החיסון שנדדו אל רקמות מוח שנפגעו מאירוע מוחי או דלקת קרום המוח הגיעו ממח העצם בגולגולת או ממח עצם השוקה של הרגל התחתונה (Tibia). במחקר זה, החוקרים התמקדו באירועים דלקתיים מוקדמים ובהגירה של נויטרופילים, קבוצת תאי החיסון הגדולה ביותר מבין תאי הדם הלבנים, שנחשבים כמגיבים ראשונים לזיהום ופציעה.
כאשר נוצרת דלקת סטרילית (שאינה בגלל מזהם נגיפי או חיידקי חיצוני, אלא הגוף יזם אותה כמו במקרי נזק כגון, חבלה בגוף, ארוע מוחי, התקף לב), נויטרופילים הם הרסניים, כיוון שהנשק ההגנתי שלהם גורם נזק לסטרומה, רקמת המבנה התומכת של איבר (כוללת: מטריצת חיבור, כלי דם, עצבים). כאשר נוצרת הפרעה באספקת דם וחמצן לתאים ורקמה (איסכמיה), ובמיוחד לאחר אוטם ברקמת המוח, נויטרופילים תורמים לשיבוש מחסום הדם-מוח, היווצרות של בצקת, עקה חמצונית, פעילות אנזימי פרוק, מוות של תאי עצב, התרחבות האוטם, ולתוצאות נוירולוגיות קשות. נויטרופילים הם מבין התאים עם תוחלת החיים הקצרה ביותר; לפיכך, המחקר על הייצור וההגירה שלהם מספק תובנות לגבי מנגנונים המביאים לעלייה באוכלוסיית תאים זו אותה ניתן לראות ברקמה דלקתית.
תוצאות במוחות עכברים הראו כי במהלך שבץ מוחי, הגולגולת נוטה לספק נויטרופילים לרקמה הפגועה יותר מאשר השוקה. לעומת זאת, בעקבות התקף לב, הגולגולת והשוקה סיפקו מספר דומה של נויטרופילים ללב, המרוחק משניהם.
החוקרים גילו בנוסף כי, שש שעות לאחר השבץ המוחי, היו פחות נויטרופילים במח הגולגולת מאשר במח השוקה, ומכאן הסיקו כי מח הגולגולת שיחרר תאים רבים נוספים לאתר הפציעה. ממצאים אלה מצביעים על כך שמח העצם ברחבי הגוף אינו תורם תאי חיסון באופן אחיד כדי לעזור לרקמות פצועות או נגועות, ומציע כי המוח הפגוע ומח עצם הגולגולת עשויים "לתקשר" בצורה כלשהי אשר תוצאתה היא תגובה ישירה של תאי דם לבנים סמוכים.
צוות החוקרים מצא כי ההבדלים בפעילות מח העצם במהלך דלקת עשויים להיקבע על ידי גורם ברקמת הסטרומה, מולקולה בשם SDF-1, ששומרת על כך שתאי החיסון ישארו בתוך מח העצם. כאשר רמות ה- SDF-1 ירדו, נויטרופילים השתחררו ממח העצם. החוקרים זיהו כי שש שעות לאחר שבץ מוחי, רמות ה- SDF-1 פחתו, אבל רק במח הגולגולת ולא במח השוקה. התוצאות מצביעות על כך שהירידה ברמות ה- SDF-1 עשויה להיות תגובה לנזק ברקמות מקומיות וכי היא מזעיקה ומגייסת רק את מח העצם הקרוב למקום הדלקת.
לאחר מכן, ד"ר נהרנדורף ועמיתיו רצו לראות כיצד נויטרופילים מגיעים אל הרקמה הפגועה.
"התחלנו לבחון את הגולגולת בזהירות רבה, הבטנו בה מכל הזוויות, מנסים להבין איך נויטרופילים מגיעים אל המוח. באופן בלתי צפוי, גילינו מנהרות זעירות המחברות את המוח ישירות עם הקרום החיצוני של המוח, קרום הדורה".
בעזרת טכניקות הדמיה מתקדמות, החוקרים צפו בנויטרופילים הנעים בין המנהרות. במצב רגיל, הדם זרם דרך המנהרות מהחלק הפנימי של הגולגולת החוצה לכיוון מח העצם, אך לאחר שבץ מוחי, נויטרופילים נראו נעים בכיוון ההפוך כדי להגיע אל הרקמה שניזוקה.
הצוות זיהה את המנהרות הללו ברחבי הגולגולת, כמו גם בעצם השוקה של עכבר, ממצא אשר הוביל אותם לחפש תכונות דומות בגולגולת אדם. הדמיה מפורטת של דגימות מגולגולת אדם חשפו את נוכחותן של מנהרות דומות. בגולגולת האדם הן היו גדולות פי חמישה בקוטר בהשוואה לאלו שנמצאו בעכברים. בגולגולת האדם והעכבר המנהרות נמצאו בשכבות הפנימיות והחיצוניות של העצם.
תמונה 2: חתך חזיתי בחלקו העליון של הראש המתאר את הרקמות העוטפות את המוח (ויקימדיה).
ד"ר נהרנדורף ועמיתיו טוענים כי מחקר זה מציב מספר שאלות למחקר עתידי. תפקיד המנהרות בבני אדם אינו ידוע כיום, אך יהיה זה חשוב להעריך את התרומה של נתיב ההגירה זה במצב רגיל ובמהלך דלקת מוח חריפה וכרונית. יהיה מעניין לחקור האם וכיצד מוסדרת זרימת הדם והגירת התאים דרך מנהרות אלה, וכיצד היא משתנה במקרים של עלייה בלחץ התוך גולגולתי. תפקיד משוער נוסף של המנהרות הוא העברת מידע, שכן גורמים דלקתיים מסיסים, כולל דפוסים מולקולריים הקשורים בסכנה ונוצרים בגלל מוח איסכמי, עשויים להזהיר את מח הגולגולת. לבסוף, יהיה מעניין ללמוד האם לעיכוב של מעבר תאים דרך המנהרות המתוארות יהיו השפעות אנטי דלקתיות.
מקורות:
Researchers unearth secret tunnels between the skull and the brain, NIH News Release, Monday, August 27, 2018
Herisson F. et al. Direct vascular channels connect skull bone marrow and the brain surface enabling myeloid cell migration. Nature Neuroscience. August 27, 2018.
commons.wikimedia.org
