מחלת ALS: האם יש קשר לחיידקי המעיים?

ALS היא מחלת ניוון שרירים נדירה וחשוכת מרפא הפוגעת בתאי העצב התנועתיים, וגורמת שיתוק שמתפשט בהדרגה לכל חלקי הגוף. ממחקר חדש בעכברים שערכו מדעני מכון ויצמן למדע, עולה כי חיידקי מעיים המצויים בגופנו, עשויים להשפיע על התפתחות מחלה קשה זו. ממצאי המחקר עולה כי תסמיני המחלה האטו לאחר שעכברים שהונדסו גנטית לפתח מחלה דמוית ALS, קיבלו זנים מסוימים של חיידקי מעיים או חומרים המופרשים על ידי חיידקים אלה. כמו כן, תוצאות מחקר ראשוניות מצביעות על כך כי הממצאים עשויים להיות תקפים גם לבני אדם החולים ב-ALS. המחקר פורסם אתמול בכתב-העת המדעי Nature.

"המטרה המחקרית ארוכת-הטווח שלנו היא לחשוף את השפעתם של חיידקי המעיים על גוף האדם – במצבי בריאות וחולי. ההשפעה של חיידקים אלה על המוח מהווה מבחינתנו חזית מחקר חדשה ומרתקת", אומר פרופ' ערן אלינב, שקבוצתו במחלקה לאימונולוגיה הובילה את המחקר ביחד עם קבוצתו של פרופ' ערן סגל מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית. "לאור התרבות העדויות לכך שחיידקי המעיים משפיעים על תפקוד המוח ועל מחלותיו, החלטנו לבחון האם הם משחקים תפקיד ב-ALS", מוסיף פרופ' סגל.

החוקרים הבתר-דוקטוריאליים ד"ר ערן בלשר וד"ר סטברוס בשיארדס ומדענית הסגל ד"ר חגית שפירו, שלושתם ממעבדתו של פרופ' אלינב, הובילו מחקר זה, בשיתוף עם ד"ר דפנה רוטשילד, חוקרת בתר-דוקטוריאלית במעבדתו של פרופ' סגל, ד"ר מרק גוטקין, מנהל מרפאת ALS במרכז הרפואי הדסה בירושלים, וחוקרים נוספים במכון ויצמן למדע ומחוצה לו.

בעתיד אפשר אולי יהיה לפתח שיטות טיפול חדשות למחלה שיסתמכו על שינויים בחיידקי המעיים. צילום: שאטרסטוק

מה כלל המחקר?

ברקע למחקר הוכיחו המדענים בסדרת ניסויים כי חלה החמרה בתסמינים של מחלה דמוית ALS בעכברים מהונדסים, לאחר שקיבלו אנטיביוטיקה שהשמידה חלק ניכר מחיידקי המעיים שלהם. המדענים גילו כי לגדל עכברים אלה בתנאים סטריליים, ללא חיידקי מעיים כלל, היא משימה קשה ביותר, שכן בהיעדרם – שיעורי השרידות שלהם היו נמוכים ביותר. ממצאים אלה הצביעו על אפשרות של קשר בין שינויים בחיידקי המעיים לבין האצת התפתחות ALS בעכברים שהונדסו גנטית לפתח מחלה זו.

בעזרת שיטות חישוביות מתקדמות, אפיינו המדענים את הרכב חיידקי המעיים ואת אופן פעילותם בעכברים עם ALS והשוו אותם לאלה של עכברים רגילים. הם זיהו 11 זני חיידקים שעברו שינוי בעכברים עם נטייה ל-ALS, כאשר מחלתם החמירה או אף לפני שפיתחו תסמינים מובהקים של המחלה. המדענים בודדו את הזנים האלה ונתנו אותם – כל זן בנפרד – לעכברים עם הנטייה ל-ALS, כסוג של "תוסף מזון פרוביוטי", לאחר שטופלו באנטיביוטיקה. חלק מהזנים השפיעו על המחלה לרעה, אך זן אחד, Akkermansia muciniphila, האט את מהלך המחלה והאריך את חייהם של העכברים.

כדי לחשוף את המנגנון שבאמצעותו השפיע זן חיידקים זה על המחלה, בחנו המדענים אלפי מולקולות קטנות המופרשות על-ידי חיידקי המעיים. מכולם הם בחרו להתמקד במולקולה הקרויה "ניקוטינמיד" או בקיצור NAM: הרמות של מולקולה זו בדם ובנוזל המוח והשדרה של העכברים עם הנטייה ל-ALS ירדו לאחר הטיפול האנטיביוטי, אך עלו לאחר שהעכברים קיבלו את החיידק Akkermansia, שהפריש כמויות גדולות של המולקולה. על מנת לאשר כי NAM אכן עשוי להאט את התפתחות המחלה, הזריקו אותה המדענים באופן רציף לעכברים עם הנטייה ל-ALS. מצבם של עכברים אלה השתפר משמעותית. בחינת ביטוי הגנים במוח של עכברים אלה הראתה כיNAM  שיפרה כנראה את פעילותם של תאי העצב התנועתיים שלהם.

האם הממצאים תקפים גם בבני אדם?

כדי לבדוק האם הממצאים בעכברים עשויים להיות רלוונטים גם לבני אדם, בדקו המדענים את חיידקי המעיים ואת הרמות של חומרים שונים בדמם של 37 בני אדם החולים ב-ALS, והשוו את התוצאות עם אלה של בני משפחותיהם החיים איתם תחת אותה קורת גג. ניתוח גנומי הצביע על כך כי הרכב חיידקי המעיים ופעילותם היו שונים בחולי ALS בהשוואה לאנשים בריאים. יתר על כן, פעילותם של גנים רבים המעורבים ביצירת NAM בחיידקים הייתה נמוכה במיוחד בחולי ALS. גם בדיקת החומרים בדם הצביעה על דפוס ייחודי ושונה בחולי ALS, עם הבדל משמעותי ברמות של מולקולות ביניים המעורבות ביצירת NAM בחולים אלה בהשוואה לאנשים בריאים.

לבסוף, כאשר בדקו המדענים את רמות ה-NAM ב-60 חולי ALS, התברר כי רמות אלה היו נמוכות בהשוואה לאנשים בריאים – גם בדם וגם בנוזל המוח והשדרה – ונמצא מתאם בין הירידה ברמות ה-NAM לבין חולשת השרירים בחולים אלה.

מהי משמעות המחקר?

"ממצאים אלה מהווים צעד ראשוני בלבד לקראת ההבנה כיצד חיידקי המעיים עשויים להשפיע על ALS", אומר פרופ' אלינב. "אך בעתיד אפשר אולי יהיה לפתח שיטות טיפול חדשות למחלה שיסתמכו על שינויים בחיידקי המעיים".