בקרה אנדוקרינית 62 . , – . כך ות ועכברים ידוע היום היטב של חולד המוח מבנה

‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪62‬‬
‫נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫ניסויי האכלה בכפייה של חולדות בהם בדקו מהו משקל‬
‫החולדות וכמה הן אכלו‪ .‬ניתן לראות שלמרות העלייה‬
‫המשמעותית במשקל בזמן ההאכלה בכפייה‪ ,‬המשקל יורד‬
‫מעט לאחר מכן – המשקל מווסת על ידי החולדה על מנת‬
‫לחזור לנורמלי‪.‬‬
‫בקרה רעב ושובע – לפטין‬
‫מבנה המוח של חולדות ועכברים ידוע היום היטב‪ ,‬כך‬
‫שניתן לבצע חריכה ולהרוס נקודתית תאי עצב מסויימים;‬
‫כך ניתן לבצע פגיעות מדוייקות וספציפיות‪ .‬נמצא שישנם‬
‫איזורים בהיפותלמוס שכאשר חורכים אותם אין השפעה‬
‫על התאבון )משולש(; איזורים אחרים מעודדים אנורקסיה‬
‫– אי אכילה )עיגול(; וישנם איזורים שכשהם פגועים‬
‫בעלי החיים לא הבינו שהם אכלו – צרכו מזון‬
‫בכמויות והפכו ל‪) obese-‬ריבוע(‪ .‬מרכזים אלו‬
‫מכונים מרכז השובע ומרכז הרעב‪.‬‬
‫כאשר הרסו איזורים במרכז ההיפותלמוס פגעו‬
‫בקליטת השובע של החיות; כאשר הרסו את‬
‫האיזורים הלטראלים‪ ,‬החיה לא חשה ברעב‪.‬‬
‫אמצעי בקרת מרכזי הרעב והשובע‬
‫ההיפותלמוס עושה אינטגרציה של מידע המתארת‬
‫את מצב הגוף ומצווה‪ ,‬בהתאם‪ ,‬האם לאכול או‬
‫להפסיק‪ .‬המדדים הפיזיולוגיים המעוררים צורך‬
‫לאכול הם רמות סוכר ומתח הקיבה; אולם לא רק‪:‬‬
‫גם ריח וראייה מהווים גירוי‪ ,‬ואפילו היבטים‬
‫חברתיים‪.‬‬
‫•‬
‫הקיבה מפרישה ‪.Ghrelin‬‬
‫•‬
‫האינסולין‪ ,‬המופרש ברמות סוכר גבוהות‪ ,‬מעכב את הרעב‪.‬‬
‫•‬
‫הסיגנל הליפוסטטי – קובע כמה תאי שומן יהיו‪ ,‬על מנת לאזן את כמות השומן הנדרשת מול כמות‬
‫שומן רבה מדי שמקשה על בריחה‪ .‬תאי שומן מפרישים חומרים המשפיעים על ההיפותלמוס ברמות‬
‫גבוהות על מנת לעכב אכילה ולעודד ליפוליזה ושריפה של שומן חום‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫‪/‬נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫‪63‬‬
‫התיאוריה הליפוסטטית‬
‫ההיפותלמוס קולט מידע מתאי השומן; כבר ב‪1953-‬‬
‫העלו את התיאוריה הליפוסטטית והטענה הייתה‬
‫שכשפוגעים ב‪ VMN19-‬הסיגנל הזה לא יגיע‪ .‬ואכן‪,‬‬
‫כאשר עושים חתך ב‪ ,VMN-‬העכבר ממשיך לאכול ללא‬
‫הפסקה ומוחו אינו מודע למידת השומן של גופו‪.‬‬
‫ניתן לקשר בין מערכות הדם של שני עכברים כך שהם‬
‫חולקים סיגנלים הורמונליים‪ .‬העכבר השמן‪ ,‬בעל החתך‬
‫ב‪ ,VMN-‬אינו קולט את הסיגנל הליפוסטטי החזק; אבל‬
‫העכבר הנורמלי שמחובר אליו הופך לאנורקטי – כי הוא‬
‫חושב שהוא שמן מדי‪.‬‬
‫המוטנטים ‪ob/ob & db/db‬‬
‫בסוף שנות ה‪ 80-‬נוצרו שני מוטנטים ‪ ob/ob‬ו‪.db/db-‬‬
‫העכבר ‪ db/db‬הופך שמן מאוד וטמפרטורה הגוף שלו‬
‫נמוכה – כי הוא לא מוציא אנרגיה על שמירת חום‬
‫גוף‪ .‬הוא מפתח סכרת ויש לו בעיות אנדוקריניות‬
‫אחרות‪ ,‬כמו עקרות‪.‬‬
‫אם לוקחים עכבר נורמלי ונותנים לו דיאטה עתירת‬
‫שומן הוא ישמין; כאשר מאפשרים לו לחזור‬
‫לפעילות לצד דיאטה מאוזנת‪ ,‬הוא חוזר למשקל‬
‫נורמלי‪ .‬את עכבר ה‪ ob/ob-‬אפשר לשמור במשקל‬
‫נורמלי עם דיאטה דלת שומן‪ ,‬אבל אפילו בדיאטה‬
‫מאוזנת ואפשרות לפעילות הוא יהפוך לשמן‪.‬‬
‫הסיבה היא שרמת הפעילות שלו נמוכה יותר‬
‫ואגירת השומן גבוהה יותר‪.‬‬
‫קולמן‪ ,‬במאמרו מ‪ ,1973-‬ניחש באופן מאוד הגיוני‬
‫ומושכל – בהתאם לניסוייו – היכן משפיעים הגנים‬
‫של המוטנטים האלו‪ .‬קולמן חיבר ‪ WT‬לעכבר‬
‫‪ ;ob/ob‬בעוד שה‪ WT-‬נשאר נורמלי‪ ,‬ה‪ob/ob-‬‬
‫ירד ברמות תיאבון‪ ,‬גלוקוז ומשקל‪.‬‬
‫‪ ,VMN = ventromedial nucleus 19‬עשוי להופיע גם בתור ‪.VMH‬‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪64‬‬
‫‪ ob‬הוא ההורמון; ‪ db‬הוא הרצפטור‬
‫לעומת זאת‪ ,‬כשקולמן לקח את ‪ db/db‬וחיבר אותו ל‪ ,WT-‬דווקא ‪ db/db‬היה ללא שינוי וב‪ WT-‬ירדו‬
‫תיאבון‪ ,‬גלוקוז ומשקל‪ .‬כאשר חיברו את שני המוטנטים‪ ,‬ה‪ db/db-‬לא השתנה בעוד שה‪ ob/ob-‬ירד‬
‫בתאבון‪ ,‬גלוקוז ומשקל בדיוק כמו עם ה‪ – WT-‬ואולי אפילו יותר‪.‬‬
‫קולמן הבחין וטען שה‪ db-‬עצמו משפיע על שני‬
‫המינים‪ WT ,‬או ‪ ,ob/ob‬אבל הוא עצמו אינו‬
‫מושפע – ולכן כנראה שיש לו בעיה ברצפטור‬
‫לאותו סיגנל ליפוסטטי – כמו העכבר שהרסו לו‬
‫את ה‪ .VMN-‬לעומת זאת ה‪ ob/ob-‬נוטה להתנהג‬
‫כמו העכבר אליו הוא מאוחה – הוא מבין שהוא‬
‫שמן; הנספח אליו מעביר לו את האותות שחסרים‬
‫לו‪ ,‬מכאן ש‪ ob/ob-‬אינו מייצר את הסיגנל אבל‬
‫הרצפטור שלו תקין‪.‬‬
‫ב‪ 1994-‬בודדו את הסיגנל הליפוסטטי אשר כונה‬
‫בתחילה ‪ ,OB Protein‬ובהמשך ‪ .Leptin‬כאשר‬
‫מזריקים לעכבר ‪ ob/ob‬לפטין על בסיס יומי‪ ,‬כמויות‬
‫המזון שהוא אוכל )‪ (A‬והמשקל שלו )‪ (B‬יורדים –‬
‫בדומה לעכבר נורמלי‪ .‬הגן ‪ ob‬מקדד לחלבון הלפטין‬
‫שחסר בעכבר המוטנט‪ .‬הלפטין מיוצר ומופרש מתאי‬
‫שומן וככל שיש יותר שומן יש יותר לפטין בדם‪.‬‬
‫לעומת זאת‪ ,‬בניסוי דומה שנעשה בעכבר ‪C & ) db/db‬‬
‫‪ (D‬לא הייתה השפעה למתן הלפטין‪.‬‬
‫בניסוי הבא הלפטין הוזרק ישירות לוריד )במקום מתחת‬
‫לעור(; כמות המזון ירדה אולם המעניין הוא שהזרקת‬
‫כמות לפטין קטנה מאוד – מיקרוליטרים בודדים – גורמת‬
‫להפסקה באכילה אצל העכבר‪ .‬משמעות הדבר היא‬
‫שהרצפטורים של לפטין נמצאים בהיפותלמוס‪ .‬מכאן‪,‬‬
‫שלפטין יכול לעבור את ה‪ BBB-‬ולהיכנס להיפותלמוס‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫‪/‬נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫‪65‬‬
‫כאשר בעלי חיים אוגרים מספיק אנרגיה ושומן הם‬
‫מפרישים לפטין ברמה המסגנלת להיפותלמוס שהוא יכול‬
‫להוציא אנרגיה; אולם כאשר כמות השומן יורדת מתחת‬
‫למה שבעל החיים צריך בכדי לשרוד תקופות של חוסר‬
‫מזון‪ ,‬רמות הלפטין הנמוכות מסגנלות להיפותלמוס על‬
‫הצורך לאכול ולהוריד פעילות‪ ,‬מטבוליזם ואולי אפילו‬
‫טמפרטורה‪.‬‬
‫מקרי המוטציות בלפטין באדם קיימים אך נדירים;ישנן‬
‫דוגמאות למשפחות עם בעיה ביצור הלפטין או הרצפטור ללפטין )‪ Ob‬או ‪ ,(Db‬אולם אלו מקרים‬
‫איזוטריים ונדירים‪ .‬רוב האוכלוסיה השמנה אינה בעלת בעיה בייצור או בקליטה של הסיגנל הליפוסטטי‪.‬‬
‫תיזמון הרגישות ללפטין‬
‫מה ניתן לעשות במצבים שכן צריך לאגור מזון –‬
‫לפני נדידה‪ ,‬שנת חורף‪ ,‬תקופות של היעדר מזון?‬
‫מסתבר שהלפטין אינו עובד תמיד; בניסוי שבדק‬
‫תגובת אוגר להזרקה של לפטין נמצא שבתקופת‬
‫הקיץ הלפטין אינו משפיע )בתנאי יום ארוך‪ ,‬האוגר‬
‫מתחיל באגירת שומן לקראת החורף ולכן אוכל ללא‬
‫הגבלה(‪.‬‬
‫הגרף מראה שמתן הלפטין בתקופה יום ארוך אינה‬
‫גורמת לשינוי בעלייה במשקל; לעומת זאת‪ ,‬בחורף‪,‬‬
‫בתקופה שבה הוא לא אמור לאגור אנרגיה‪ ,‬מתן‬
‫הלפטין מעכב את העלייה במשקל של העכבר – הוא‬
‫חושב שיש לו לפטין ולכן אינו אוכל‪ .‬זאת לעומת‬
‫האוגר הרגיל שכאשר נותנים לו גישה חופשית למזון‬
‫לאחר תקופת הרעבה אוכל ועולה בחזרה במשקל‪.‬‬
‫השמנה בבני אדם ולפטין‬
‫בבני אדם קיימת קורלציה יחסית בין הלפטין לאחוזי‬
‫השומן; מכאן שלאנשים עם אחוז שומן גבוה יש‬
‫רמות לפטין גבוהות‪ .‬מדוע בעלי רמות הלפטין‬
‫הגבוהות אינם מפסיקים לאכול ולקלוט אנרגיה?‬
‫חקר הלפטין נעשה מנקודת מבט מערבית – בה יש‬
‫בעיות של השמנה וסכרת‪ .‬אולם יש לזכור‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪66‬‬
‫שאבולוציונית‪ ,‬לפטין לא התפתח כדי למנוע אכילה אלא כדי לדווח על רמות האנרגיה ולעודד אכילה –‬
‫מרבית בעלי החיים אינם עומדים בסכנת השמנה אלא בסכנת רעב‪ .‬בקרה על תחושת הרעב מהווה יתרון‬
‫הישרדותי; בעולם המודרני‪ ,‬עם זאת‪ ,‬אכילה מביאה להשמנה‪.‬‬
‫חוסר תגובתיות ללפטין‬
‫בבני אדם הוצע שקיימת תנגודת או חוסר תגובתיות ללפטין – שלא נובעת מרצפטור פגום‪ ,‬אלא‬
‫ממסלולים פחות אקוטיים‪ ,‬כמו חשיפה כרונית שגוררת עמידות ללפטין; בעיה בטרנספורט דרך ה‪;BBB-‬‬
‫בעיה במסלול האיתות התוך תאי; ועוד‪.‬‬
‫ישנם גנים המקנים עמידות לחוסר מזון ולכן קצב‬
‫המטבוליזם של בעלי האללים נמוך והם נוטים‬
‫לאגור שומן; בחברה המערבית‪ ,‬שבה יש עודפי‬
‫שומן‪ ,‬הגנים יוצרים תנגודת לאינסולין; אולם‬
‫בהיותם מקנים עמידות לתנאי חוסר מזון‪ ,‬ייתכן‬
‫שהם גורמים לתנגודת ללפטין‪ .‬בתנאים הקשים הם‬
‫אולי מקנים יתרון אבל בעולם המערבי הם מובילים‬
‫להשמנת יתר‪.‬‬
‫מסלולים אלטרנטיביים לבקרת הרעב והשובע‬
‫הפפטיד ‪ CCK‬מופרש לאחר האכילה‪ .‬כאשר מזריקים אנלוגים שלו לכלבים בריכוזים שונים הכלבים‬
‫אוכלים פחות‪ .‬זהו עוד ניסיון למצא מנגנונים לבקרה על השמנה‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫‪/‬נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫‪67‬‬
‫הגרפים הבאים מתארים עקומות גדילה – לפי אחוזונים )‪ (P‬של ילדים נורמלים‪ ,‬והעקומה הכהה היא של‬
‫ילדים שסובלים מסוג השמנה מסויימת הנגרמת עקב בעיה‬
‫נוירואנדוקרינית‪ .‬בבדיקה גנטית נמצאו שיש לילדים מוטציה‬
‫נקודתית – החלפה של ‪ C‬ב‪ A-‬הגורמת ליצירת מתיונין ויציאה‬
‫ממסגרת הקריאה הנכונה של החלבון המיוצר‪.‬‬
‫החלבון הפגוע הוא‬
‫‪POMC (pro-opio‬‬
‫)‪ .Melanocorine‬החלבון הזה מקדד לכמה‬
‫פפטידים – האחד בעל השפעות אופיאטיות; ‪,MSH‬‬
‫‪ ,melanocide stimulating hormone‬הצובע‬
‫שיער בשחור; וכן ל‪ ACTH-‬המופרש מההיפופיזה‬
‫וגורם להפרשת קורטיזול מבלוטת יותרת הכליה‪.‬‬
‫הרצפטורים המיועדים לקלוט את הפפטידים‬
‫המופקים מהחלבון ‪melanocortin ) POMC‬‬
‫‪ ,(receptors‬מצויים במוח‪ ,‬בהיפותלמוס ובבלוטת‬
‫יותרת הכליה )בהתאמה(‪ .‬כאשר ‪ POMC‬אינו‬
‫מיוצר‪ ,‬כמו בילדים אלו‪ ,‬אין הפרשת ‪ACTH‬‬
‫מההיפופיזה ולכן חסר להם בדם קורטיזול; כמו כן‪,‬‬
‫צבע השערה ג'ינג'י כיוון שאין קליטה של ‪.MSH‬‬
‫בדיקת רמות קורטיזול הינן הבדיקות הפשוטות‬
‫ביותר לשלילת או אישוש החשד למחלה‪ .‬התוצר‬
‫‪ ,MSH‬כשהוא מיוצר בהיפותלמוס מתאי עצב‪,‬‬
‫מיועד לדיכוי תיאבון‪ .‬ללא הדיכוי הזה הילדים‬
‫סובלים מהשמנה‪.‬‬
‫אחרי שגילו שהמוטציה ב‪ POMC-‬גורמת להשמנה‪ ,‬ניסו ליצור מודל למחלה‪ .‬לשם כך יצרו ‪ KO‬של הגן‬
‫על ידי החדרת עמידות לניאומיצין )‪ (Neo‬לאחד האקסונים של הגן‪ .‬בעכברי ‪ KO‬הומוזיגוטים אין‬
‫‪ ACTH‬ואין קורטיזול; העכברים האלה משמינים‪ ,‬יש להם רמות גבוהות של לפטין‪ ,‬והבטן שלהם הרבה‬
‫יותר זהובה מזו של עכבר ‪ – WT‬כלומר יש גם השפעה על זקיקי השערות‪.‬‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪68‬‬
‫העכברים האלה לא מבטאים כלל את ‪ ;POMC‬אז איך אפשר להוכיח ש‪ αMSH-‬הוא שחשוב?‬
‫בהזרקת ‪ ,MSH‬עכבר רגיל מעלה במשקל שבעוד שעכברי ‪ KO‬מרזים; עם הפסקת הטיפול עכבר ה‪KO-‬‬
‫עלה שוב משמעותית במשקל‪ .‬עובדה זו מעלה סכנה לשימוש ב‪ MSH-‬כתרופה – מכיוון שהעכברים עלו‬
‫הרבה יותר במשקל לאחר הפסקת הטיפול מאשר מידת הירידה‪.‬‬
‫בקרת מסת גוף ותצרוכת מזון – הרצאת אורח‬
‫מרצה אורחת‪ :‬פרופ' נגה קרונפלד‪-‬שור‬
‫לכאורה‪ ,‬אין בבני אדם בקרה על תצרוכת המזון; ואולם‪ ,‬למרות הבקרה הנמוכה לכאורה על האכילה‬
‫עצמה – המשקל נותר קבוע לאורך זמן‪ .‬אחד המרכיבים של מערכת הבקרה הקיימת הוא הלפטין‪.‬‬
‫מערכת הבקרה התפתחה מכורח הסלקציה‪ :‬בעל חיים שמסוגל לצבור מאגרי אנרגיה יכול להימנע משיחור‬
‫מזון במצבים לא בטוחים; אולם בעלי חיים שמנים מהווים טרף אטרקטיבי ויכולת הבריחה שלהם נמוכה‬
‫יותר משל פרט רזה‪ .‬מסיבה זו הבדלים מאוד קטנים‬
‫במסת הגוף הינם בעלי משמעות אבולוציונית כבדת‬
‫משקל‪.‬‬
‫לפטין מופרש אל זרם הדם וכמותו נמצאת בהתאמה‬
‫למסת הרקמה השומנית – עלייה במשקל גוררת‬
‫עלייה במסה השומנית ולכן עלייה בהפרשת‬
‫הלפטין; הלפטין חודר את ה‪ BBB-‬ומשפיע על‬
‫המוטיבציה להוצאת אנרגיה ולקליטת אנרגיה‪.‬‬
‫הרצפטורים ללפטין‬
‫מימין‪ :‬חתך בהיפותלמוס‪ ,‬המציג את שני הגושים העיקריים בהם מופיע הרצפטור ללפטין‪ .‬משמאל‪:‬‬
‫מודגשים הגרעינים המכילים את הרצפטורים ללפטין‪ ,‬ה‪ ARC-‬וה‪.DMH-‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫‪/‬נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫‪69‬‬
‫בבחינת ה‪ ,Arcuate Nucleus (ARC)-‬נראה‬
‫שיש ביטוי של )‪ ,NPY (Neuropeptide Y‬הגורר‬
‫הגברה של התאבון‪ :‬ידוע שכאשר מרעיבים דגים‬
‫קיימת עלייה ברמות הביטוי של ‪ ;NPY‬בניסוי‬
‫)תרשים( הוזרק ‪ NPY‬לדגים‪ ,‬וכתוצאה חלה עלייה‬
‫בתצרוכת המזון‪ .‬נוירופפטידים מעוררי תיאבון‬
‫מכונים אוריקסוגנים‪ .‬מדכאי תיאבון מכונים אנאוריקסוגנים‪.‬‬
‫התרשים מראה את צריכת המזון ביום ה‪ 1-‬וה‪ 4-‬של קבוצת חולדות‬
‫שקיבלו מינונים שונים של ‪ NPY‬ולפטין‪ .‬נראה שביום הראשון‬
‫הלפטין לא הצליח להשפיע על היכולת של ‪ NPY‬לעורר צריכת מזון‬
‫מוגברת‪ ,‬אולם ביום השני הוא חסם את הפעילות שלו; היום ידוע‬
‫שההשפעה המעכבת של לפטין נעשית דרך בקרה על ביטוי ה‪-‬‬
‫‪ NPY‬ב‪.ACN-‬‬
‫המערכת המלנוקורטינית‬
‫מערכת זו אחראית על תפקודים באיזורים שונים בגוף; היא‬
‫התגלתה כמערכת שמבקרת צבע שיער ויש לה חמישה רצפטורים‬
‫המבוטאים באיזורים שונים בגוף‪ .‬לרצפטורים יש אגוניסט‪,‬‬
‫‪ αMSH‬ושני אנטגוניסטים –‬
‫‪Agouti & agouti-related‬‬
‫)‪ .protein (Agrp‬כאשר ‪ Agouti‬מבוטא בזקיקי‪-‬השערות‬
‫ונקשר לרצפטורים‪ ,‬הליגנד של הצבע השחור לא נקשר ולכן‬
‫מתקבל צבע ג'ינג'י; ‪ Agrp‬מבוטא במוח ומשפיע על תצרוכת‬
‫המזון‪.‬‬
‫המערכת הזו התגלתה בעכברים מוטנטים‪ ,‬שמנים וג'ינג'ים‪.‬‬
‫‪ αMSH‬הוא תוצר שיחבור חלופי של ה‪ .POMC-‬האגוניסט‬
‫ההורמון נמצא כמדכא תיאבון – בהזרקה לחולדה חלה ירידה‬
‫בצריכת המזון‪ .‬לעומת זאת כאשר מזריקים את האנטגוניסט‪,‬‬
‫‪ ,Agouti‬צריכת המזון עולה‪ .‬ביקורת אחת בניסוי קיבלה סליין‬
‫בעוד שהביקורת השנייה קיבלה בדיוק את כמות המזון שאכלה‬
‫ביקורת הסליין – וקיבלה אגוטי; זאת על מנת להראות שהעלייה‬
‫במשקל נובעת מהאכילה ולא ממשהו אחר‪.‬‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪70‬‬
‫מוטציות במערכת ‪ Agouti‬ו‪:MSH-‬‬
‫•‬
‫‪ Agouti‬מבוטא בכל הגוף ברמות גבוהות‬
‫במקום רק בזקיקי השיערות – הוא נקשר‬
‫לרצפטורים באיזור הזקיקים וגם לרצפטורים‬
‫במערכת המלנוקורטינית‪ ,‬ולכן חוסם את‬
‫הרצפטורים ל‪ MSH-‬ומוביל לעכברים שמנים‬
‫וג'ינג'ים‪.‬‬
‫•‬
‫ביטוי ביתר של ‪ Agrp‬במוח – גורם להשמנה‬
‫אך ללא הפנוטיפ של השיער הג'ינג'י‪.‬‬
‫אותרו משפחות שיש להן מוטציות באיזורים שונים במערכת המלנוקורטינית‪ .‬הילדים בעלי המוטציה הזו‬
‫סובלים מתופעות רבות עליהן משפיע הפרה‪-‬פרוהורמון כמו העלייה במשקל‪ ,‬צבע השיער האדום וכדומה‪.‬‬
‫המערכת הנוירונלית והמלנוקורטינית‬
‫נוירונים מסדר ראשון מקבלים אינפורמציה מהפריפריה‬
‫על ידי הורמונים ומשפיעים על ביטוי הפפטידים ב‪-‬‬
‫‪ .ACN‬במצב של השמנה יש עלייה במסת השומן‪ ,‬עלייה‬
‫ברמות הביטוי ושחרור לפלזמה של לפטין; הלפטין עובר‬
‫את ה‪ BBB-‬ונקשר בהיפותלמוס לנוירונים ספציפיים ב‪-‬‬
‫‪ ,ACN‬המתחלקים לשתי קבוצות עיקריות‪:‬‬
‫•‬
‫‪ NPY/Agrp‬מעודדים תצרוכת מזון )מעוכב על ידי‬
‫לפטין(‬
‫•‬
‫‪ POMC‬מדכאים את תצרוכת המזון )מאוקטב על ידי‬
‫לפטין(‪.‬‬
‫הירידה ב‪ Agrp-‬לצד עלייה ב‪ MSH-‬מובילים לקישור‬
‫‪ MSH‬למערכת המלנוקורטינית וירידה בצריכת המזון;‬
‫הירידה ב‪ NPY/Agrp-‬גם מביאה לירידה בצריכת‬
‫המזון‪ .‬תוצר שני המצבים הוא אנורקסיה – ירידה‬
‫בתצרוכת המזון‪ .‬בתרשים התחתון ניתן לראות את המצב‬
‫ההפוך‪ .‬שימו לב שגם מעט ה‪ MSH-‬שנוצר נחסם על ידי‬
‫הרצפטורים של המערכת המלנוקורטינית‪ ,‬מאחר והם‬
‫תפוסים על ידי ‪ .Agrp‬תוצר תהליך זה הוא עלייה‬
‫במשקל – ‪.obesity‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫‪/‬נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫‪71‬‬
‫מסה שומנית מפרישה לפטין; אינסולין מופרש‬
‫מהלבלב; הקיבה מפרישה ‪ ;Ghrelin‬ומידע רב‬
‫מגיע ממערכת העיכול ומהקורטקס‪ .‬כל האינפורמציה‬
‫מגיעה להיפותלמוס ומשפיעה על נוירונים המבטאים‬
‫‪ POMC‬או ‪ .NPY/Agrp‬נוירונים מסדר שני‬
‫מקבלים אינפורמציה מנוירונים אלו ומעבירים את‬
‫המידע הלאה למרכזים אחרים‪ .‬בצורה זו המערכת‬
‫מבקרת לא רק על תצרוכת המזון אלא גם על‬
‫קצב הוצאת האנרגיה – ברצון לפעילות וברמת‬
‫תצרוכת האנרגיה המטבולית הבסיסית‪.‬‬
‫אם כן‪ ,‬מדוע משמינים?‬
‫היום ידוע שהתשובה לכך מורכבת ונובעת משילוב של בסיס גנטי ובסיס סביבתי‪:‬‬
‫•‬
‫מוטציות מונוגנטיות – משפחות שמייצרות לפטין לא פונקציונלי או רצפטור ללפטין שאינו תקין;‬
‫אולם אלו מיעוט המקרים‪ .‬רוב ההשמנה נובעת מנטייה פוליגנית – תכונות שנובעות מגנים שונים‬
‫וההרכב שלהן אינו ידוע ומשתנה בין משפחות‪.‬‬
‫•‬
‫המשתנה הסביבתי – פעילות גופנית‪ ,‬אקלים הסביבה‪ ,‬צריכת המזון‪ ,‬צריכת התרבות – הוצאת‬
‫האנרגיה מושפעת מהסביבה ומהתרבות בהן אנו חיים‪.‬‬
‫ברוב המקרים משקל שהינו מעט מעל המשקל האופטימלי הוא מצב רצוי – מכיוון שהוא מאפשר השרדות‬
‫בתקופות מחסור‪ .‬בתקופות קדם בני האדם הוציאו הרבה יותר אנרגיה והבקרה הפיזיולוגית הייתה בעלת‬
‫משקל רב יותר‪ .‬הפעילות הפיזולוגית הייתה מוגברת הן בשל הצורך לשחר ולצוד מזון‪ ,‬והן מפני שבקרת‬
‫האקלים הייתה פחות נישלטת; כמו כן‪ ,‬המזון הנצרך היה בעל הרכב אחר מהיום ופחות זמין‪ .‬מכיוון‬
‫שהסביבה השתנתה לחלוטין – כמות המזון‪ ,‬האנרגיה היוצאת על השגתו והדחיסות הקלורית שלו –‬
‫האנושות הגיעה למצב בו הוצאת האנרגיה נמוכה מאוד והזמינות האנרגטית גבוהה מאוד; הביקורת‬
‫הנדרשת היום על צריכת המזון היא בעיקר בקרה קוגנטיבית – להחליט שלא לאכול בכל רגע נתון ומה‬
‫לאכול; להחליט לבצע פעילות ספורטיבית‪.‬‬
‫בעצם כל התהליכים הגורמים לעלייה במשקל מביאים רמות לפטין גבוהות אשר זוכות להתעלמות;‬
‫התעלמות זו גורמת למצב של ‪ Diet induced Obesity‬ועמידות ללפטין‪ .‬התרשים )שקופית ‪ (19‬מדגים‬
‫את השינוי במסת הגוף במדינות שונות בארה"ב‪ ,‬כאשר תכלת מציין איזורים בהם פחות מ‪ 10%-‬הוגדרו‬
‫כ‪ Obese-‬וככל שהצבע כהה יותר )כחול כהה ואדום( הדבר מצביע על עלייה באחוז ה‪ ,Obesity-‬לפי‬
‫מדד ה‪ BMI>30) BMI-‬נחשב להשמנה יתר מסוכנת(‪.‬‬
‫חשיפה כרונית של המוח לרמות לפטין גבוהות יכולה לגרום לעמידות ללפטין‪ ,‬בין אם על ידי טרנפורט‬
‫לקוי דרך ה‪ BBB-‬ובין אם בפגיעה בקישור לרצפטור ללפטין או במסלול האיתות שלו‪ .‬היום נעשים‬
‫מחקרים על מנת למצוא דרך למניעת העמידות‪ ,‬למרות שללא פתרון עד כה‪ .‬המערכת הזו מורכבת‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪72‬‬
‫ומפותחת מאוד ומכילה מנגנוני פיצוי כך שאם פוגעים באחד המרכיבים שלה היא עדיין מקבלת‬
‫אינפורמציה רבה ממקורות אחרים ותאמין לתמונה הכללית‪ ,‬במיוחד בכל הנוגע להשמנה‪.‬‬
‫מחצית מאוכלוסיית העולם מתמודדת דווקא עם רעב ולא השמנה – ולמרות זאת המחקרים עוסקים בעיקר‬
‫בהשמנה; לאורך רוב ההיסטוריה האבולוציונית מרבית היונקים – כולל בני אדם – התמודדו בעיקר עם‬
‫מחסור ולא עם עודף‪ .‬אם בוחנים את המערכת מנקודת המבט הזו‪ ,‬של רעב‪ ,‬המערכת עובדת כמו צריך‪:‬‬
‫ירידה ברמה מטבולית וטמפרטורת גוף‪ ,‬דיכוי מערכת הרבייה‪ ,20‬הרגשת הרעב וכדומה‪.‬‬
‫גורמים המשפיעים על אגירת מזון או נטייה להשמנה‬
‫ברגע שתנאי הסביבה הינם קבועים‪ ,‬אין סיבה לאגור שומן‪ :‬הסיכוי הסטטיסטי להיות חשוף למחסור במזון‬
‫נמוך ועדיף לא לסחוב עודף שומן שיוביל להאטה בבריחה ויהפוך את החיה לטרף אטרקטיבי‪ .‬בסביבה‬
‫משתנה‪ ,‬לעומת זאת‪ ,‬יכולים להיות שינויים בזמינות המזון כמו גם בצורך בו‪ .‬השינויים יכולים להיות‬
‫חזויים – כמו עונת החורף באירופה – או לא חזויים – כמו בבית גידול מדברי‪ .‬בשינויים חזויים מופיע‬
‫דגם אכילה עונתי‪ :‬אגירת שומן לקראת החורף‪ ,‬לעיתים מעלים את מסת הגוף ב‪ ;50%-‬חלקם לא אוכלים‬
‫כלל בחורף ומתקיימים ממאגרי האנרגיה בלבד‪ .‬בסביבה עם שינויים לא חזויים תהיה נטייה לאגירה‪ ,‬בין‬
‫אם בצורת שומן ובין אם כמזון אגור‪ ,‬כמו הגרבילים השומרים מאגר של גרמים עד קילוגרמים של‬
‫זרעים‪.‬‬
‫כמות השומן שהגוף מסוגל לסחוב עומדת ביחס ישיר לגודלו; לעומת זאת רמת תצרוכת האנרגיה עולה‬
‫במעלה של ‪ 0.75‬למסת הגוף – פחות מיחס של ‪ ;1:1‬מכאן שבבעלי חיים קטנים תצרוכת האנרגיה‬
‫ליחידת משקל גבוהה יותר מבבעלי חיים גדולים‪ .‬מכיוון שהצריכה גבוהה יותר‪ ,‬אולם היכולת לסחוב‬
‫אחידה‪ ,‬צריכת המזון גבוהה יותר בבעלי חיים קטנים מבבעלי חיים גדולים וכמות השומן הנדרשת‬
‫לבעלי חיים קטנים גדולה יותר מאשר בבעלי חיים גדולים‪.‬‬
‫קוצנים זהובים‬
‫מאפייני הקוצן הזהוב מול הקוצן המצוי‬
‫קוצנים חיים בבית גידול מדברי )לא חזוי( וניזונים בעיקר מפרוקי רגליים )לא ניתנים לאגירה וזמינותם‬
‫תלויה בגשמים(‪ .‬בהתאם לנתונים אלו‪ ,‬עולה ההשערה שהקוצן ייטה לאגור שומן בעיתות שפע‪ ,‬בו‬
‫יישתמש בעת מחסור‪ .‬מכיוון שכך‪ ,‬הוא מהווה מודל טוב יותר להשמנה בבני אדם מאשר חולדות‬
‫ועכברים‪ ,‬הנוטות לאגור מזון יבש ולא שומן‪ .‬הקוצן המצוי‪ ,‬כמו החולדות והעכברים‪ ,‬נוטה לחיות בבתי‬
‫גידול עם שינויים חזויים ולכן פחות ייטה להשמנה‪.‬‬
‫‪ 20‬אנורקטיות מאבדות את המחזור משום שכניסה להריון במצב רעב יכולה להוביל למות האם והועובר – יש יתרון בהשפעה‬
‫בהישרדות ובשיפור התנאים יהיה יתרון להריון‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫‪/‬נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫‪73‬‬
‫קוצנים במחקר‬
‫בניסוי שבו ניתן לשני מיני הקוצנים‬
‫מזון רגיל או עתיר אנרגיה‪ ,‬זמינות‬
‫המזון הגבוהה הובילה לעלייה במשקל‬
‫הקוצן הזהוב בעוד שהקוצן המצוי‬
‫עלה בצורה קלה במשקל אך גם המסה‬
‫שעלתה מהמזון עתיר‪-‬האנרגיה תוקנה‬
‫לאחר מכן‪ .‬מדידת מסת השומן בגוף‬
‫)הנמדדת בקרני ‪ X‬בשני אורכי גל‬
‫שונים( מראה עלייה משמעותית‬
‫ברקמה השומנית בקוצנים הזהובים‬
‫שקיבלו מזון עתיר שומן‪.‬‬
‫בהמשך ביקשו לבדוק מה גורם לנטייה להשמנה‪:‬‬
‫לשם כך נבדקה הקורלציה בין אחוז השומן ללפטין‬
‫בדם; הקורלציה טובה‪ ,‬כלומר אין בעיה בלפטין‪,‬‬
‫והיא גם מתאימה לקורלציה הקיימת בבני אדם‬
‫שסובלים מהשמנת יתר‪ .‬בבדיקת הנוירופפטידים‬
‫בהיפותלמוס‪ ,‬ניתן לראות עלייה מובהקת )בקוצנים‬
‫מצויים( ב‪ POMC-‬ו‪ ,CART-‬נוירופפטידים‬
‫אנאורקסיגניים‬
‫)‪(anorexigenic‬‬
‫הגורמים‬
‫לתחושת שבע; בעוד שבקוצנים הזהובים הייתה‬
‫ירידה מובהקת בנוירופפטידים האורקסיגניים‬
‫)‪.(NPY & Agrp‬‬
‫האם הם מפתחים עמידות ללפטין? לצורך בדיקה זו‬
‫השתמשו במשאבות אוסמוטיות הבנויות משתי‬
‫ממברנות – החיצונית חצי חדירה‪ ,‬הפנימית לא‬
‫חדירה‪ ,‬וביניהן יש מלחים; כאשר נוזלים נכנסים‬
‫מהממברנה החיצונית מכוח לחץ אוסמוטי‪ ,‬הדבר‬
‫יוצר לחץ על החלק הפנימי ומפריש באופן מדוד‬
‫את התרופה‪.‬‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫‪74‬‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫הגרף מציג את תוצאות הניסוי לאחר מתן הלפטין‪:‬‬
‫בקוצנים זהובים בעלי משקל נורמלי )‪ (A‬ובקוצנים‬
‫מצויים )‪ (B‬הייתה תגובה ללפטין שלא הופיע‬
‫בקוצנים זהובים בעלי משקל יתר )‪ – (C‬מכאן‬
‫שהם עמידים ללפטין; בבחינת תצרוכת המזון ניתן‬
‫לראות שהירידה בצריכה הייתה קטנה בזהובים‬
‫השמנים אולם לאחר הסרת הטיפול )‪ (D-F‬חלה‬
‫עלייה בצריכת המזון )‪ – (F‬מכאן שלמרות שאינם‬
‫מגיבים לנוכחות הלפטין‪ ,‬הם מגיבים להיעדרו‪.‬‬
‫למעלה‪ :‬בהגבלת המזון ל‪ 50%-‬מהכמות הנורמלית‬
‫הגרבילים ירדו במשקל עד ‪ 25%‬ממשקלם )ואז‬
‫עצרו את הניסוי בהם כדי לא לסכן אותם( בעוד‬
‫שהקוצנים הזהובים ירדו עד ‪ 90%‬ממשקלם ואז‬
‫התייצבו‪.‬‬
‫הקוצנים הצליחו לשמור על מסת גוף קבועה על ידי‬
‫הקטנה מותאמת של תצרוכת האנרגיה )נמדדה לפי‬
‫צריכת החמצן‪ ,‬ירידה עד לכ‪ 50%-‬מצריכת החמצן‬
‫הרגילה בקוצנים בעוד שהירידה בגרבילים הייתה‬
‫קטנה ולא מובהקת( על חשבון הורדת פעילות‬
‫התרמורגולציה‪ .‬הקוצנים הניחו לטמפרטורה לצנוח‬
‫– לא השקיעו כלל מאמץ בתרמורגולציה; כמו כן הם היו פעילים בעיקר בשעות בהן האוכל ניתן‪.‬‬
‫בהיפותלמוס‪ ,‬ניתן לראות עלייה בביטוי של ‪ AGRP‬עוד לפני העלייה במסת הגוף; ‪ NPY‬עולה לאחר ‪17‬‬
‫יום עם עלייה לא משמעותית לאחר יום אחד; הפפטידים האנאורגסיגניים לא היו בעלי התנהגות דומה או‬
‫שינויים מובהקים )שקופית ‪.(33‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫‪/‬נושא ‪ :4‬צריכת מזון‬
‫‪75‬‬
‫הבדלי אסטרטגיות במצבי עקה‬
‫מה עם סטיות התקן? סטיות התקן היו מאוד‬
‫גבוהות; ואכן‪ ,‬בבדיקה התגלה שהקוצנים מתחלקים‬
‫לשתי קבוצות – האחת לא יורדת במשקל‪ ,‬נותרת‬
‫סטטית לתקופה ואז מתחילה בהשמנה; והשנייה‬
‫יורדת במשקל בצורה יותר משמעותית‪ .‬בבדיקת‬
‫רמת הפעילות נמצא שהקבוצה הראשונה הורידה‬
‫את רמת הפעילות בעוד שהקבוצה השנייה העלתה‬
‫את רמת הפעילות במאות אחוזים‪ .‬ייתכן שהפעילות‬
‫המוגברת מיועדת לשיחור מזון ונסיון למצוא בית‬
‫גידול טוב יותר במצב העקה‪.‬‬
‫ברגע שיש מגבלת מזון‪ ,‬קיימות שתי אסטרטגיות‬
‫שונות לקוצנים‪ (i) :‬חלק מהקוצנים יורידו את‬
‫רמת המטבוליזם והאנרגיה ואחרים )‪ (ii‬יעלו את‬
‫רמת הפעילות וייצאו לשיחור מזון‪ .‬בחינת הבדלים‬
‫בביטוי‬
‫הנוירופפטידים‬
‫ההיפותלמיים‬
‫מראה‬
‫שרמות הלפטין נמוכה יותר בקוצנים שאינם‬
‫פעילים )לא מפתיע – הם יורדים במשקל בשל‬
‫הפעילות( בעוד שהקבוצה שיוצאת לשיחור מזון‬
‫מראה עלייה ב‪ POMC-‬ו‪ .NPY-‬ה‪ NPY-‬אמור‬
‫לגרום לעלייה בצריכת המזון ולכן זה מסתדר;‬
‫אולם ‪ POMC‬אמור לרדת במגבלת מזון‪.‬‬
‫בבחינה מדוקדקדת יותר של ‪ ,POMC‬חוקרים הבודקים )‪ Activity Based Anorexia (ABA‬גילו‬
‫שבמודל חולדות נורמליות חלה ירידה ב‪) POMC-‬כאשר מאכילים אותן פעם ביום‪ ,‬הן לומדות לנהל‬
‫את המזון והפעילות בהתאם לירידה במזון( בעוד שחולדות המהוות מודל ל‪) ABA-‬שאוכלות פעם ביום‬
‫ובכל שאר הזמן רצות בגלגל עד שהן מתות מרעב( מפגינות עלייה ב‪.POMC-‬‬
‫במחקר אחר שבו בדקו את רמות ‪ NPY‬עם או ללא גלגל ריצה‪ ,‬ראו שרמות ‪ NPY‬עולות משמעותית עם‬
‫גלגל ריצה‪ .‬כאשר מזריקים ‪ NPY‬ישירות לחדר השלישי רואים שהחולדות שקיבלו ‪ NPY‬הורידו מסת‬
‫גוף יותר מאשר הביקורת‪ ,‬תצרוכת המזון שלהן ירדה ולא עלתה – בשעה שהמזון היה זמין הן אכלו עוד‬
‫פחות – והפעילות בגלגל עלתה‪ .‬עקב העלייה בפעילות לצד הירידה בצריכת המזון ביחס לביקורת ניכרת‬
‫ירידה במסת הגוף‪.‬‬
‫הניסויים האלו נעשים לרוב בכלובי מעבדה; יכול להיות שהנוירופפטידים השונים משפיעים על התנהגות‬
‫צריכת מזון אך לאו דווקא על צריכת המזון עצמה‪ .‬במספר בעלי חיים נמצא ש‪ NPY-‬ואנלוגים שלו‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪76‬‬
‫מעורבים בתהליך של חיפוש מזון‪ :‬באוגרים סיבירים שמקבלים ‪ NPY‬מתחוללת עלייה בכמות המזון‬
‫הנאסף למחילה אולם אין עלייה בצריכת המזון עצמה; כן ראו שיש ירידה בדברים המלווים את תהליך‬
‫השיחור – החרדתיות‪ ,‬למשל‪.‬‬
‫מכאן שיש לחלק את תצרוכת המזון לשניים‪ (i) :‬המוטיבציה לחפש את המזון‪ ,‬להשיג אותו; ו‪(ii)-‬‬
‫המוטיבציה להכניס את המזון לפה‪ .‬שתי מוטיבציות שונות אלו יכולות להיות מבוקרות על ידי מנגנונים‬
‫שונים‪ .‬בבחינת ההכנה להיברנציה בנישפונים )סוג של עטלף(‪ ,‬נמצא שבשבועיים שלפני הכניסה‬
‫לתרדמה יש עלייה של ‪ 50%‬במסת הגוף הנובעת מעלייה ברמות השומן; בבדיקת הפלזמה נמצאה רמת‬
‫לפטין גבוהה בתחילת ההשמנה היורדת למרות שהעטלף ממשיך לאכול ולהשמין‪ .‬בבחינת עטלף מהארץ‪,‬‬
‫ינזוב‪ ,‬האוגר שומן בין הרגליים האחוריות‪ ,‬עליית מסת הגוף מלווה גם בשינוי בדיאטה – בשבועים האלה‬
‫הם עוברים לאכול מלכות נמלים שהן שמנות במיוחד ומכילות יחס שומן רווי‪/‬לא רווי שונה‪ ,‬בעל‬
‫משמעות לעמידות לטמפרטורות‪ .‬גם בעטלפים אלו נמצא‪ ,‬במקביל לעליה במסת הגוף‪ ,‬שינוי בפפטידים‬
‫נוירותלמיים‪ ,‬עלייה ב‪ NPY-‬ועלייה ב‪ .Agrp-‬ייתכן שעלייה זו ב‪ Agrp-‬מוביל לשינוי בהעדפות‬
‫המזון‪.‬‬
‫אחד המועמדים לבקרת השינויים הוא אורך היום – עבודות שפורסמו בשינויים באורך יום בנברנים‬
‫ואוגרים סיבירים מראות עלייה במסת הגוף וצריכת המזון בנברנים שחיים באורך יום קצר לעומת אורך‬
‫יום ארוך‪ .‬באוגרים סיביריים‪ ,‬שגם בהם רואים עלייה במסת הגוף במהלך הקיץ‪ ,‬נמצא שהגורם לשינוי‬
‫הוא אורך היום אולם הם מפתחים עמידות ללפטין בתלות באורך היום בו מחזיקים אותם – אוגרים‬
‫סיביריים שמוחזקים ביום ארוך וסובלים מהגבלת מזון‪ ,‬התנהגותם הייתה דומה בהרעבה ובהחזרת המזון‪,‬‬
‫בין אם ניתן להם לפטין ובין אם לא; לעומת זאת בתנאי יום קצר האוגרים שקיבלו לפטין לא חזרו להגדיל‬
‫את צריכת המזון – מכאן שביום ארוך יש עמידות ללפטין‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫נושא ‪ :5‬מדידת ריכוזי הורמונים‬
‫‪77‬‬
‫נושא ‪ :5‬מדידת ריכוזי הורמונים‬
‫רצפטור של הורמון צריך להיות בעל זיקה המתאימה לריכוזים הפיזיולוגיים של ההורמון‪ .‬אם הזיקה‬
‫נמוכה הקישור ייקרה רק בריכוזים גבוהים ואז שינויים קלים ועדינים שקורים בריכוזים נמוכים לא יבואו‬
‫לידי ביטוי; לעומת זאת אם הזיקה מאוד חזקה הקישור ייעשה כבר בריכוזים הנמוכים ולא יורגשו הבדלים‬
‫בין ריכוזים גבוהים שונים‪.‬‬
‫על מנת למדוד כמות הורמון ניתן להשתמש בתופעות הפיזיולוגיות‪-‬ביולוגיות של ההורמון‪ :‬ניתן להזריק‬
‫‪) MSH‬הנקשר לרצפטור לצבע( לצפרדע ולבדוק מה ההשפעה על הפיגמנטציה של העור‪ .‬שתי בעיות עם‬
‫שיטה זו הן העובדה שהכימות הוא יחסי בלבד ושיכול להיות שבפלזמה הנבדקת יש עוד פקטורים‬
‫המשפיעים על עור הצפרדע‪.‬‬
‫"הצפרדע הרפואית" – שתן נשים בהריון מכיל את ההורמון ‪ .HCG‬כאשר מזריקים אותו לצפרדעים זכרים‬
‫הוא גורם לצפרדע לשחרר זרע למים‪ .‬מדידת עכירות המים המכילים זרע מספקת מידע האם יש ‪HCG‬‬
‫בשתן או לא; בהתאם ניתן היה לקבל תשובה חיובית‪/‬שלילית להריון‪.‬‬
‫הזרקת מיצויים של היפופיזה לבידוד הגונדוטרופין‪.‬‬
‫על מנת למדוד את הכמות‪ ,‬הזריקו את המיצויים‬
‫לשחלות דג האמנון‪ .‬התגובה‪ ,‬היא הפרשת אסטרוגן‬
‫מהשחלה‪ ,‬מקבילה לתגובה להזרקה של ‪ LH‬נקי‬
‫)וכפי שניתן לראות בגרף(‪.‬‬
‫גם כאשר הזריקו הורמונים אחרים או גונדוטרופינים‬
‫של מינים אחרים )סלמון או בן‪-‬אדם( התגובה דומה‬
‫עד מקבילה; לעומת זאת כאשר הזריקו ‪ PRL‬לא‬
‫נראתה הפעלה של השחלה‪ .‬עובדה זו מראה שאין‬
‫ספציפיות מדוייקת לרצפטורים‪ ,‬למרות שהיא עדיין‬
‫אינה מופעלת ממשפחות מאוד שונות של הורמונים –‬
‫כמו הפרולקטין‪.‬‬
‫)‪Radio-Immuno-Assay (RIA‬‬
‫רופאה וחוקרת בשם רוזלין ילו ניסתה לבדוק‪,‬‬
‫בהקשר של מטופלים חסרי‪-‬תגובה לאינסולין‪,‬‬
‫השערה הגורסת שהאינסולין מתפרק בפלזמה של‬
‫הדם שלהם‪ .‬לשם כך היא הזריקה לנבדקים‬
‫אינסולין מסומן ואז הפיקה בדיקות דם והריצה את חלבוני הפלזמה בג'ל‪ .‬את הג'ל היא חשפה לפילם‬
‫והסימון הרדיואקטיבי מהאינסולין הופיע על הפילם‪.‬‬
‫באדם חולה‪ ,‬שאינו מגיב לאינסולין‪ ,‬ילו אכן קיבלה פס חלש יותר באינסולין; אולם להפתעתה הופיע גם‬
‫פס רדיואקטיבי בחלק העליון של הג'ל‪ .‬בהתאם לכך היא שיערה שהאינסולין נקשר לחלבונים אחרים –‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪78‬‬
‫להנחתה היו אלו נוגדנים – ולכן יוצר צברים‪ .‬החולים מייצרים נוגדנים כנגד אינסולין שמונעים את‬
‫פעילות האינסולין‪.‬‬
‫השלב הבא היה להוכיח שאלו אכן נוגדנים ולא‬
‫קישור קוולנטי‪ :‬היא הזריקה לחולים אינסולין‬
‫מסומן )"חם"( ובמשך הלילה הדגירה את הדם עם‬
‫אינסולין לא מסומן )"קר"(‪ .‬דיסוציאציה טבעית של‬
‫הנוגדנים מהאינסולין ה"חם" תגרום לקישור‬
‫למולקולה חדשה‪ ,‬ובשל ריכוז האינסולין הקר‬
‫הגבוה סביר להניח שהוא ייקשר לאינסולין "קר";‬
‫מכאן שאם לאורך הלילה תהיה עלייה באינסולין‬
‫החופשי החם וירידה בצבירי האינסולין החמים‪ ,‬הרי‬
‫שיש קישור לא‪-‬קוולנטי לחלבון )גם אם לאו דווקא‬
‫קישור לנוגדן(‪.‬‬
‫ניתן לייצר הורמון מסומן על ידי חיזור טירוזין בנוכחות יוד רדיואקטיבי‪ ,‬תגובה הגורמת להחלפת שני מימנים‬
‫בשני אטומי יוד‪ .‬זכרו כי ההחלפה הזו גורמת לשינוי במולקולה‪ ,‬שכן הבדלי הגודל בין אטום המימן לאטום‬
‫היוד אינה יכול הלהיעשות ללא הפרעה אסטרית‪ .‬שימוש בנוגדנים המכוונים כנגד הצד אליו נספח היוד עשוי‬
‫שלא לעבוד בשל הפרעה זו‪.‬‬
‫עם זאת‪ ,‬זמן מחצית החיים של יוד רדיואקטיבי‪ ,‬המאופיין בקרינת גמא‪ ,‬הוא קצר‪ .‬לעומת זאת ניתן להשתמש‬
‫בהורמונים המיוצרים עם פחמן רדיואקטיבי‪ ,‬שיש לו קרינת בטא‪ ,‬והיא בעלת זמן מחצית חיים הרבה יותר‬
‫ארוך‪.‬‬
‫ילו השתמשה בתחרות מול ההורמון ה"קר" לפיתוח ה‪ :RIA-‬מכניסים למבחנה נוגדן ספציפי כנגד‬
‫הורמון‪ ,‬מוסיפים הורמון מסומן רדיואקטיבית‪ ,‬ומניחים לחלבונים להיקשר )לרוב ‪ .(Over night‬למחרת‬
‫שוטפים את ההורמון המסומן ומודדים מהו היחס בין ההורמון הקשור להורמון החופשי ) ‪Bound/Free‬‬
‫‪ .(Fraction‬שימו לב שכמות הנוגדן קטנה מכמות ההורמון הרדיואקטיבי‪ :‬אם היו הרבה נוגדנים כל‬
‫ההורמון החם היה נקשר ולא היה יחס ‪.Bound/Free‬‬
‫כעת‪ ,‬נוסף לדגימת ההורמון החם מוסיפים הורמון קר‪ .‬כעת יש תחרות בין שני סוגי ההורמון על הקישור‬
‫לנוגדן‪ .‬כל הנוגדנים קושרים משהו‪ ,‬ולכן כאשר משקיעים את הנוגדנים ניתן למדוד את מידת הסימון‬
‫הרדיואקטיבי כ‪.Bound Fraction-‬‬
‫פרקציית ההורמון הקשור שהתקבלה‬
‫בשלב‬
‫הראשון‬
‫ה‪Binding-‬‬
‫בתור‬
‫מוגדרת‬
‫‪;Maximum‬‬
‫ככל‬
‫שמוסיפים יותר הורמון קר‪ ,‬יורדת‬
‫הפרקציה‬
‫הרדיואקטיבית‬
‫הקשורה‬
‫הנמדדת ועל ידי כך ניתן לחשב את‬
‫היחסים‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫נושא ‪ :5‬מדידת ריכוזי הורמונים‬
‫‪79‬‬
‫בניסוי כזה חשוב לבצע עקומת כיול‬
‫וביקורות‪:‬‬
‫כביקורות‬
‫משתמשים‬
‫בהורמון נקי ללא נוגדן‪ ,‬כדי לראות‬
‫מהי רמת הרדיואקטיביות הבזאלית‬
‫שנובעת מהיספחות מולקולות הורמון‬
‫לפלסטיק של המבחנה )‪ .(Blank‬כמו‬
‫כן מבצעים בדיקה עם הורמון חם‬
‫בלבד‪ ,‬לצורך קבלת ה‪Maximum -‬‬
‫‪ ,Binding‬וכן אינקובציות עם כמויות‬
‫הורמון קר ידועות‪ ,‬על מנת לבדוק מהי מידת הירידה בקישור‪ .‬חשוב להחסיר את ה‪ Blank-‬מכל אחת‬
‫מהדגימות עם הנוגדן‪.‬‬
‫את הערכים המתקבלים )‪ (CPM – counts per minute‬משקללים לאחוז הקשירה )‪(% binding‬‬
‫ומחשבים בסקאלה לוגריתמית על מנת לקבל תוצאות בגרף לינארי‪ .‬בצורה זו ניתן יהיה לחשב את כמותו‬
‫המדוייקת של ההורמון בדגימה )כל עוד הערכים שלו נמצאים בתחום עקומת הכיול(‪.‬‬
‫ייצור נוגדנים כנגד הורמונים‬
‫הזרקה של הורמונים מחיה אחת לגופה של חיה אחרת תגרום‬
‫לזיהוי החלבון כגוף זר והפעלת תגובה חיסונית‪ ,‬הכוללת ייצור‬
‫מסיבי של נוגדנים‪.‬‬
‫בצורה כזו ניתן להפיק נוגדנים לחלבונים הזרים בין אורגניזמים‬
‫שונים; אולם מה בנוגע להורמונים הדומים בין בעלי החיים‪ ,‬כמו‬
‫הפפטיד הקצר ‪ ?OT‬במקרים כאלו מחברים למולקולת הפפטיד‬
‫לחלבון גדול יותר שייצור תגובה אימונית‪.‬‬
‫לאחר החיסון מבודדים את התאים מייצרי‪-‬הנוגדנים )תאי‬
‫פלזמה( ובוחרים ביניהם את אלו המייצרים את הנוגדנים בעלי‬
‫הזיקה הגבוהה ביותר להורמון‪ .‬מתאים אלו מיצרים היברידומות‬
‫עם תאי מילומה )‪ – (myeloma‬תאי ‪ B‬סרטניים בעלי תכונת‬
‫אל‪-‬מותיות )‪ ,(immortal‬אך שאינם מייצרים נוגדנים‪ .‬מבודדים‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪80‬‬
‫את התאים ובודקים מהם הנוגדנים ואיכות הזיקה שלהם לחלבון המטרה‪ .‬את ההיברידומות‬
‫המונוקלונאליות מגדלים במסה בתרבית‪ ,‬כך שמתקבלת כמות מסיבית של נוגדנים‪ .‬ניתן גם להזריק את‬
‫התאים לגוף העכבר ולהפיק את הנוגדנים מגוף העכבר‪.‬‬
‫תרביות מונוקלונליות ספציפיות לאפיטופ מסויים על גבי החלבון; תרביות פוליקלונליות ספציפיות לחלבון‬
‫אולם נקשרות למגוון אפיטופים על גביו‪ .‬הספציפיות שלהן‪ ,‬באופן יחסי‪ ,‬נמוכה יותר אולם הקישור‬
‫לאפיטופים רבים מאפשר אמפליפיקציה כפי שנדרש‪ ,‬למשל‪ ,‬מנוגדן שניוני‪.‬‬
‫מהימנות המבחן‬
‫במבחן ‪ ,RIA‬כמו בכל מבחן‪ ,‬ישנם כמה דברים שצריך לבדוק‪:‬‬
‫•‬
‫מבחן מקבילות – האם הדגימה מכילה חומר‬
‫אחר המוכר על ידי הנוגדן‪ .‬לשם כך מריצים‬
‫את הסטנדרט מול מהילה בהורמון קר;‬
‫במקביל‪ ,‬מוהלים את דגימת הפלזמה ביחסים‬
‫דומים לסטנדרט‪ .‬אם הקווים מקבילים ניתן‬
‫לדעת שהנוגדן נקשר להורמון המבוקש בלבד‪.‬‬
‫אם הקווים אינם מקבילים סימן שיש חומרים‬
‫אחרים שנקשרים לנוגדן או שהקישור אינו‬
‫זהה לקישור להורמון הסטנדרט‪.‬‬
‫•‬
‫ספציפיות – מידת הביטחון שהקישור נעשה‬
‫להורמון הנתון בלבד‪ .‬מדידה זו נבדקת בעזרת‬
‫הורמון של הורמון אחר מאותה משפחה‪.‬‬
‫למשל‪ ,‬נוגדן לאסטרדיול הינו בעל ‪Cross-‬‬
‫‪ Reactivity‬גם לאסטרון‪ ,‬הורמון אחר דומה‪,‬‬
‫ולכן אם יהיו ריכוזים גבוהים של אסטרון‬
‫בדגימה הוא יכול להתחרות על האסטרדיול‪.‬‬
‫•‬
‫דיוק – המצוי מול הצפוי‪.‬‬
‫•‬
‫רגישות – מהי המסה הנמדדת הנמוכה ביותר השונה מן האפס‪.‬‬
‫•‬
‫עקיבות – מהי השונות בתוך אותו המבחן ובין מבחנים שונים‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫נושא ‪ :5‬מדידת ריכוזי הורמונים‬
‫‪81‬‬
‫)‪Enzyme-Link Immunosorbent Assay (ELISA‬‬
‫‪“Sandwich” ELISA‬‬
‫•‬
‫קושרים לבאריות בפלטה נוגדן מונוקלונלי‬
‫לאפיטופ מסויים )‪ ;(capture‬כמות הנוגדן‬
‫גבוהה מכמות ההורמון בדגימה‪.‬‬
‫•‬
‫מוסיפים את הדגימה‪ ,‬ואם ההורמון נמצא בה‬
‫הוא יקשר לנוגדן‪.‬‬
‫•‬
‫שוטפים את שאריות הדגימה ומוסיפים נוגדן‬
‫שני )‪ ,(detection‬הנקשר לאפיטופ אחר‬
‫בהורמון וכן קשור לאנזים המסוגל לבצע פעולה‬
‫המייצרת צבע‪.‬‬
‫•‬
‫ככל שיש יותר צבע‪ ,‬יש יותר קשירה = יותר‬
‫הורמון‪.‬‬
‫להבדיל מה‪ ,RIA-‬כאן אין קשירה תחרותית ולכן‬
‫כמות הנוגדן הנדרשת גבוהה מאוד – כדי שבכל‬
‫ריכוז יישארו עודפי נוגדן וכל ההורמון הנמצא‬
‫בדגימה ייקשר‪ ,‬על מנת שהמדידה תהיה מדוייקת‪.‬‬
‫שיטת ‪ ELISA‬עם תחרות‬
‫בדיקת ‪ Sandwich ELISA‬פחות רגישה מבדיקה‬
‫עם תחרות‪ ,‬ולכן פותחה ‪ ELISA‬עם תחרות‪:‬‬
‫•‬
‫סופחים את ההורמון עצמו לתחתית הבאריות;‬
‫•‬
‫מוסיפים נוגדן שקשור לאנזים המפיק צבע;‬
‫•‬
‫מוסיפים נוגדן "קר" – דהיינו נוגדן שאינו ספוח‬
‫לבאריות‪.‬‬
‫הוספת הנוגדן ה"קר" מביאה לכך שחלק מהנוגדנים‬
‫ייקשרו אליו ובשלב השטיפה יישטפו מהדגימה‪.‬‬
‫בצורה זו‪ ,‬התחרות מורידה את כמות הנוגדן הקשור‬
‫בבארית ולכן גורמת לירידה בצבע‪.‬‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫‪82‬‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪In situ Hybridization‬‬
‫במבחן זה משתמשים במולקולת גלאי )‪(probe‬‬
‫הקומפלמנטרית ל‪ mRNA-‬מסויים‪ .‬הגלאי מסופח‬
‫לחלבון ‪ ,DIG‬שאינו קיים בגוף החיה‪ ,‬ונקשר אל‬
‫ה‪ mRNA-‬בכל מקום בו הוא מתבטא‪ .‬בהמשך‬
‫מוסיפים נוגדן כנגד ‪ DIG‬המחובר ל‪Alkaline -‬‬
‫‪ .Phosphatase‬האנזים ‪ AP‬מפרק סובסטרט‬
‫ומשנה את הצבע שלו‪.‬‬
‫העוברים שבהם עושים את המבחן הזה מקובעים בפורמלין ואינם חיים בשלב הבדיקה‪.‬‬
‫כך למשל ניתן לראות ש‪ PONC-‬מבוטא רק בהיפותלמוס‪ ,‬וניתן אפילו לכמת את ה‪ mRNA-‬במידה‬
‫חלקית‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫נושא ‪ :6‬הומיאוסטזיס של סידן‬
‫‪83‬‬
‫נושא ‪ :6‬הומיאוסטזיס של סידן‬
‫לסידן תפקידים רבים בגוף‪ ,‬ועל מנת לשמור על רגישות לסיגנלים שהוא מעביר ריכוז הסידן בתוך התא‬
‫נשמר נמוך מאוד וקבוע‪ .‬הריכוז מחוץ לתא יכול להשתנות מאוד‪ ,‬ולכן חשוב למנוע מהדבר לשנות את‬
‫ריכוז הסידן בתא כמו גם לנטר את הריכוז החיצוני‪.‬‬
‫הורמונים קשורים‬
‫פראתירואיד‬
‫הורמון‬
‫)‪,(PTH‬‬
‫קלציטונין‬
‫ו‪-‬‬
‫‪) 1,25(OH)2D3‬ויטמין ‪ (D‬הינם הורמונים המבקרים את‬
‫ריכוזי הסידן‪ .‬ההורמון ‪ PTH‬מיוצר בבלוטת הפרא‪-‬‬
‫תירואידית‪ ,‬הצמודה לבלוטת התירואיד )בלוטת התריס(‪.‬‬
‫ירידה בריכוז הסידן בדם‪ ,‬הנגרמת למשל על ידי הסרת‬
‫בלוטת הפראתירואיד‪ ,‬מובילה להתכווצות שרירית טטנית‬
‫עד מוות‪.‬‬
‫‪PTH‬‬
‫ה‪PTH-‬‬
‫הינו‬
‫פפטיד‬
‫קצר‬
‫ושמור‬
‫הנחתך‬
‫מפריקורסור ארוך יותר‪ .‬הפריקורסור מכיל פפטיד‬
‫נוסף‪ ,‬המכונה ‪,Parathyroid Related-Hormone‬‬
‫הדומה מאוד ל‪ PTH-‬במבנהו ובפעילותו הביולוגית‪.‬‬
‫בקרה על ‪PTH‬‬
‫ה‪ PTH-‬מעלה את ריכוז הסידן בדם‪ .‬מקור הסידן לצרכים‬
‫אלו הינו בראש ובראשונה מהעצמות – המהוות מאגרי‬
‫סידן )ויש שסוברים שזה היה תפקידה המקורי לפני‬
‫שעלה הצורך בשלד המשמש ליציבה(‪ .‬מקורות נוספים‬
‫הינם דרך המזון ובקרת הסינון בכליה‪ .‬רמות הסידן בדם‬
‫מהוות את הבקרה להפרשת ‪ – PTH‬כאשר ריכוזי‬
‫סידן גבוהים מהווים עיכוב להפרשת ‪.PTH‬‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪84‬‬
‫בבדיקת ריכוזי הסידן הגורמים לשחרור ‪,PTH‬‬
‫שיפוע הגוף מתתחזק מאוד בריכוזים ‪1.20-1.25‬‬
‫‪ .mmol/l‬זהו הריכוז התקין של סידן בדם‪.‬‬
‫תאים המפרישים ‪ PTH‬רגישים לריכוז הסידן‬
‫בדם; ה‪ PTH-‬מוחזק בתאים אלו בוזיקולות‬
‫המשחררות אותו לזרם הדם לאחר איחוי עם‬
‫הממברנה‪ .‬אולם‪ ,‬וזיקולות מעין אלו משתחררות‬
‫לרוב עקב עלייה בריכוז הסידן באיזור הממברנה;‬
‫אלא שבתאים אלו הסיגנל של ירידת‬
‫הסידן‪ ,‬הנקלט על ידי רצפטורים‬
‫ממברנלים‪ ,‬מוביל לעלייה בסידן‬
‫בתוך התא‪ ,‬המאפשר איחוי הוזיקולות‬
‫המפרישות ‪.PTH‬‬
‫על גבי תאים אלו ישנם קולטני סידן‬
‫)ממשפחת‬
‫‪(7-transmembrane‬‬
‫הקשורים‬
‫פפטיד‬
‫ל‪.G-protein-‬‬
‫הקולטן מכיל הרבה חומצות אמינו עם‬
‫שיירים שליליים‪ ,‬המאפשרים קישור‬
‫של יון הסידן בעל הערכיות החיובית‪.‬‬
‫בצורה זו הקולטנים יכולים לחוש את‬
‫ריכוז הסידן החיצוני‪ :‬כאשר ריכוז‬
‫הסידן מעל סף מסויים‪ ,‬הקולטן קושר‬
‫סידן‪ ,‬מופעל ומפעיל ‪ .G-Protein‬הפעלה זו מובילה לירידה בריכוז ‪ cAMP‬ועיכוב בהפרשת ה‪-‬‬
‫‪.PTH‬‬
‫אפשר ללמוד על הבקרה של הפרשת ה‪ PTH-‬דרך מחלות הנובעות ממוטציות גנטיות בקולטן‪ :‬אם מוטציה‬
‫מובילה לכך שהקולטן אינו יכול לקשור את הסידן‪ ,‬הוא אינו יכול לעכב את שחרור ‪ PTH‬ולכן ריכוז הסידן‬
‫בדם יהיה גבוה‪ .‬בעיות הנובעות ממוטציה זו הן עיוותים קלים במבנה העצם וריכוזי סידן גבוהים בדם‪.‬‬
‫מוטציות אחרות גורמות להפעלה קבועה של הרצפטור‪ ,‬כך שה‪ PTH-‬אינו משוחרר לדם כלל‪ .‬במצב זה‬
‫ריכוז הסידן בדם יהיה נמוך מאוד והחולים ייסבלו מהתכווצויות טטניות‪ .‬אם ההתכווצויות יהיו חזקות מאוד‪,‬‬
‫הדבר יוביל גם למוות‪ .‬זה עדיין לא ברמת כריתת הפראתירואיד‪ ,‬כיוון שיכול להיות שפותחו חלופות עם‬
‫התפתחות החולים )שנולדו עם המחלה( או שיש זליגה טבעית של ‪.PTH‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫נושא ‪ :6‬הומיאוסטזיס של סידן‬
‫‪85‬‬
‫תפקידי ה‪PTH-‬‬
‫•‬
‫ספיגת סידן במעי – תאי האפיתל של המעי מכילים )‪ ,Ca-Binding Protein (CaBP‬המאפשר‬
‫קישור של הסידן מהמזון והעברתו בוזיקולות לזרם הדם‪ PTH .‬מעלה את ריכוז ה‪ CaBP-‬בתאי‬
‫האפיתל‪.‬‬
‫•‬
‫מניעת איבוד סידן בכליה‬
‫•‬
‫שחרור סידן מהעצם – להבדיל משתי‬
‫התגובות האחרות‪ ,‬פירוק העצם אסור שיהיה‬
‫מהיר‪ .‬העצם בנויה מאוסטאונים‪ ,‬מבנים עשויי‬
‫רובדים מעגליים המורכבים מהפרשות קולגן‬
‫ושקיעות קריסטלים של זרחן וסידן המחזקים‬
‫את העצם‪ .‬בניית העצם נעשית על ידי תאי‬
‫האוסטיאובלאסטים‪ ,‬בעוד שפירוק העצם‬
‫נעשה על ידי אוסטיאוקלאסטים‪ .‬גדילת העצם‪,‬‬
‫למשל בעצם על בסיס סחוס‪ ,‬מתבססת על‬
‫שיווי המשקל בפעילות של שני סוגי תאים‬
‫אלו‪ :‬האוסטיאוקלאסטים מפרקים את הסחוס ואחריהם מגיעים האוסיאובלאסטים‪ ,‬המפרישים את‬
‫החומר הגרמי והקשה של בניית העצם; כשהללו "נקברים" בתוך העצם הם הופכים‬
‫לאוסטיאוציטים‪.‬‬
‫האוסטיאוקלאסט הוא תא מרובה‪-‬גרעינים הנצמד אל העצם ומפריש פרוטונים לתווך‪ .‬הדבר מוביל‬
‫לירידה ב‪ ,pH-‬הגוררת פירוק של העצם‪ .‬מכיוון שה‪ PTH-‬צריך להעלות את ריכוז הסידן‪ ,‬צפוי‬
‫שהרצפטורים שלו יהיו על גבי האוסטיאוקלאסט; אולם בפועל הרצפטורים ל‪ PTH-‬נמצאים על‬
‫גבי האוסטיאובלאסט‪ ,‬אשר בקליטת האות מעביר אות נוסף אל האוסטיאוקלאסט ומשפעל אותו‪.‬‬
‫העצם מכילה תאי פריקורסור‪-‬אוסטיאוקלאסט‬
‫אשר כאשר הם ייתחברו יחד וייצרו תא‬
‫מרובה‪-‬גרעינים הם יהוו אוסטיאוקלאסט‪ .‬תאים‬
‫אלו מבטאים רצפטור המכונה‬
‫‪Receptor‬‬
‫‪of‬‬
‫‪activator‬‬
‫‪kB‬‬
‫‪factor‬‬
‫‪nuclear‬‬
‫)‪ .(RANK‬הפעלה של ‪ RANK‬מעוררת את‬
‫הפריקורסור לחפש פריקורסורים נוספים‬
‫ולהפוך לאוסטיאוקלאסט פעיל‪ RANK .‬מופעל על ידי ‪ – RANK-ligand‬הורמון פראקריני‬
‫המופרש מהאוסטיאובלאסט‪ .‬הליגנד מיוצר ומופרש בתגובה ל‪.PTH-‬‬
‫בנשים מבוגרות שכיחים מקרי שבירת עצם עקב אוסטאופרוזיס‪ ,‬ולנשים מעל גיל ‪ 50‬מומלץ לבצע‬
‫בדיקות תדירות של צפיפות עצם‪ .‬הירידה בצפיפות העצם נובעת מהשפעה על המערכת שתוארה‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪86‬‬
‫לעיל‪ :‬החלבון ‪ OPG‬הוא חלבון המיוצר על ידי אוסטיאובלאסטים ומהווה חיקוי של הרצפטור‬
‫‪ .RANK‬ייצור מאסיבי של ‪ OPG‬קושר את ‪ ,RANK-ligand‬כך שיש פחות קישור והפעלה של‬
‫‪ RANK‬ולכן קיימים פחות אוסטיאוקלאסטים‪ .‬ההורמון אסטרוגן‪ ,‬המופרש באופן קבוע מהשחלה‬
‫במהלך הביוץ‪ ,‬גורם לייצור מוגבר של ‪ OPG‬ועיכוב ההפרשה של ה‪ .RANK ligand-‬ייתכן‬
‫שעובדה זו מהווה את הסיבה לכך שבנות גדלות מהר יותר‪ ,‬ועוצרות מוקדם יותר‪ ,‬מבנים‪ .‬ואולם‪,‬‬
‫בגיל הבלות נפסקת הפרשת האסטרוגן בנשים; ה‪ OPG-‬נעלם וייצור הליגנד אינו מעוכב‪ ,‬ולכן‬
‫‪ RANK‬מופרש וגורר הפעלה גבוהה של אוסטיאוקלאסטים‪ .‬עקב כך יש פירוק עצם מהיר יותר‬
‫ביחס לגילאים צעירים יותר‪ ,‬המוביל לירידה בצפיפות העצם‪.‬‬
‫• הפרשה של ‪ PTH‬מעודדת את האוסטיאובלאסט להפריש ‪.RANK Ligand‬‬
‫• קישור של הליגנד לרצפטור ‪ RANK‬מעודד פריקורסור‪-‬אוסטיאוקלאסטים להפוך לתא‬
‫אוסטיאוקלאסט פעיל‪ ,‬המתחיל בתהליך פירוק העצם ושחרור סידן‪.‬‬
‫• אסטרוגן מעודד הפרשת ‪ OPG‬על ידי אוסטיאובלאסטים‪ OPG .‬הוא אנלוג של ‪RANK‬‬
‫‪ ,Ligand‬הנקשר לרצפטור ‪ RANK‬ומונע התהוות אוסטיאוקלאסטים‪ .‬ירידה בכמות‬
‫האסטרוגן מעודדת היווצרות מאסיבית של אוסטיאוקלאסטים ומעלה סיכון להדלדלות‬
‫עצם‪.‬‬
‫על מנת להוסיף ולחקור את השפעת ‪ PTH‬על אוסטיאובלאסטים‪ ,‬נתנו לעכברים טיפול ממושך ב‪– PTH-‬‬
‫בין אם בזריקות יומיות ובין אם באינפוזיה – וחיפשו גנים המופעלים על ידי ‪ PTH‬בעזרת ‪.microarray‬‬
‫ישנם לא מעט גנים שעולים בכל טיפול – ולכן החוקרים חיפשו משהו שתמיד עולה; בתנאי זה עלה מספר‬
‫קטן של גנים שאחד מהם היה גן ידוע שלא הוכר כמעורב בתהליך – ‪.MCP-1‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫נושא ‪ :6‬הומיאוסטזיס של סידן‬
‫‪87‬‬
‫במחקר שנערך על מעורבות ‪ ,MCP-1‬לקחו ‪ cell-line‬של‬
‫אוסטיאובלאסטים והדגירו אותם בריכוזים עולים של ‪PTH‬‬
‫)עליון(‪ .‬ניכרה עליה בביטוי של ‪ ,MCP-1‬דבר המאשר את‬
‫תוצאות ה‪ .microarray-‬בשלב השני )אמצעי( לקחו את אותו‬
‫‪ cell-line‬ובדקו את ריכוז ה‪ MCP-1-‬במדיה בתגובה להדגרה‬
‫עם ‪ ;PTH‬ניכרה עלייה ביחס ישר לעלייה ב‪ ,PTH-‬מכאן‬
‫שהחלבון לא רק מיוצר ביתר אלא גם מופרש החוצה מהתאים‪.‬‬
‫מכיוון שאותו דגם פעילות קיים גם ב‪ ,RANK ligand-‬ביקשו‬
‫החוקרים לבדוק מהי ההשפעה על אוסטיאוקלאסטים‪ .‬לצורך כך‬
‫גידלו תרבית של פריקורסור‪-‬אוסטיאוקלאסט )תחתון( ובדקו מה‬
‫קורה בהוספת ‪) MCP-1‬לפי ספירת תאים מרובי‪-‬גרעינים(‪.‬‬
‫למרות שלא הייתה תגובה להוספת ‪ MCP-1‬לבדו‪ ,‬הוספת‬
‫‪ MCP-1+RANK ligand‬מובילה לתגובה סינרגית חזקה של‬
‫יצירת אוסטיאוקלאסטים – הרבה יותר מאשר התגובה ל‪RANK -‬‬
‫‪ ligand‬לבדו‪.‬‬
‫קלציטונין‬
‫גם קלציטונין הוא פפטיד‪ ,‬המיוצר על ידי תאי ‪ C‬המצויים‬
‫בבלוטת התריס )‪ .(thyroid‬תפקיד הקלציטונין להוריד את ריכוז‬
‫הסידן ולכן הוא מדכא את פעילות האוסטיאוקלאסטים דרך‬
‫רצפטורים לקלציטונין המצויים על גבי האוסטיאוקלאסט‪.‬‬
‫הקלציטונין גם מושפע מריכוז הסידן – הוא מופרש כאשר ריכוז הסידן בדם עולה‪ ,‬והחישה של ריכוז‬
‫הסידן על ידי תאי ‪ C‬נעשית על ידי רצפטורים זהים לרצפטורים של התאים מפרישי ה‪ PTH-‬אולם‬
‫התאים האלו מגיבים לריכוז בצורה שונה – כאן הם מעלים את ריכוז ה‪ cAMP-‬בתא )במקום להוריד‬
‫אותו( כך שוזיקולות הקלציטונין יכולות להתאחות עם הממברנה ולשחרר את הפפטיד‪.‬‬
‫ויטמין ‪D‬‬
‫המולקולה ‪ 7-Dehydroxycholestrol‬הינו נגזרת של כולסטרול‪ .‬כאשר קרינת ‪ UV‬פוגעת במולקולה‬
‫אחת הטבעות נפתחת‪ .‬המבנה ההידרופובי עובר הידרוקסילציה בכבד‪ ,‬תהליך המוריד מעט את‬
‫ההידרופוביות של המולקולה )יכול להיות גם חיבור של שני הידרוקסילים או חיבור הידרוקסילים‬
‫במקומות שונים(; גם בכליה יכולים להתווסף הידרוקסילים למולקולה‪ .‬התוצר הינו מולקולה פחות‬
‫ופחות הידרופובית‪ ,‬כך שהמולקולה יכולה להינשא בקלות רבה יותר בדם‪.‬‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪88‬‬
‫התהליך הזה נראה כמו תהליך של‬
‫סילוק פסולת‪ :‬קרינת ה‪ UV-‬פגעה‬
‫במולקולה המקורית וכדי לסלקה ביתר‬
‫קלות המולקולה עוברת תהליכים‬
‫שהופכים אותה מסיסה יותר‪ ,‬על מנת‬
‫שיהיה קל יותר להפריש ולפנות אותה‪.‬‬
‫בתהליך זה מיוצר ויטמין ‪.D‬‬
‫ישנה תיאוריה הגורסת שרבים‬
‫מההורמונים התחילו באבולוציה כטעות‬
‫או פסולת שיש להיפטר ממנה ועם הזמן‬
‫הפכו לסיגנל‪.‬‬
‫‪Rickets‬‬
‫מחלה זו מובילה לגפיים עקומות בשלד‬
‫והייתה נפוצה במאה ה‪ 18-‬ובתחילת‬
‫המאה‬
‫ה‪,19-‬‬
‫בתקופת‬
‫המהפכה‬
‫התעשייתית‪ .‬בתקופה זו חל מעבר‬
‫מהכפר אל העיר וילדים היו עובדים‬
‫בבתי חרושת כל שעות היום; במדינות‬
‫צפוניות‪ ,‬שגם כך אין בהן הרבה אור‪.‬‬
‫הדבר הוביל למחסור בויטמין ‪ D‬בקרב‬
‫אותם ילדים‪ .‬על תופעה זו עלה רופא‬
‫שראה שבכפר אין ‪ Rickets‬ובעיר יש‪,‬‬
‫ומכאן שצריך להיות חשופים לאור;‬
‫ואכן כשילדים נשלחו להבראה בכפר‪,‬‬
‫חל שיפור במצבם‪.‬‬
‫שנתיים מאוחר יותר רופא אחר גילה‬
‫שלא צריך להוציא את הילדים לחופשה‪ ,‬ואפשר לתת להם פשוט שמן דגים; רק ‪ 100‬שנים מאוחר יותר‬
‫גילו שהקשר בין האור לשמן הדגים הוא ויטמין ‪ .D‬מחלה אחרת שהתגלתה הייתה מחלת השחפת –‬
‫באנשים שחלו בשחפת )לפני תקופת האנטיביוטיקה( והוצאו להבראה במקומות עם שמש חל שיפור‬
‫במצבם‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫נושא ‪ :6‬הומיאוסטזיס של סידן‬
‫‪89‬‬
‫ייצור ויטמין ‪D‬‬
‫קרינת ‪ UV‬מייצרת את ויטמין ‪D‬‬
‫הלא‪-‬פעיל )שזה מה שמקבלים בכדורי‬
‫ויטמין( מ‪;7-Hydroxycholestrol-‬‬
‫הסובסטרט הזה נע בדם ומגיע לכבד‪,‬‬
‫שם הוא עובר הידרוקסילציה על פחמן‬
‫‪ .(25-OH-D3) 25‬הוא יכול לעבור‬
‫הידרוקסילציות נוספות אולם לאחר‬
‫קבלת הידרוקסיל‪ 25-‬הוא זורם בדם‬
‫אל הכליה‪ ,‬שם נוסף לו הידרוקסיל‬
‫בעמדת פחמן ‪ ;(1,25-OH-D3) 1‬זוהי הצורה הפעילה של הויטמין‪.‬‬
‫ה‪ PTH-‬מעלה את ריכוז ויטמין ‪ D‬על ידי עידוד ההידרוקסילציה בכליה וייצור ויטמין ‪ D‬פעיל‪.‬‬
‫קרינת השמש מובילה את צורת הויטמין הלא‪-‬פעילה לתוך הכבד; ‪ PTH‬מעודד יצירה של הצורה הפעילה‬
‫בכליה‪ .‬יחד‪ ,‬ויטמין ‪ D‬ו‪ PTH-‬מובילים לשחרור של סידן מהמעי‪ ,‬כליה ומהעצמות‪ .‬בעוד שפעילות‬
‫‪ PTH‬יכולה להיות מיידית‪ ,‬הצורך בויטמין ‪ D‬הינו תחזוקתי וארוך טווח‪.‬‬
‫מכיוון שויטמין ‪ D‬הידרופובי בעיקר‪,‬‬
‫הוא יכול לחדור ישירות דרך הממברנה‬
‫ולכן יש לו רצפטור ציטופלזמטי אשר‬
‫בקישור לויטמין ‪ D‬נכנס לגרעין‬
‫)נחשב כרצפטור גרעיני(‪ .‬כמו ‪,PTH‬‬
‫גם ויטמין ‪ D‬מגביר את ביטוי ‪CaBP‬‬
‫במעי על מנת להגדיל את קליטת‬
‫הסידן מהמזון; בכליה הוא מגביר את‬
‫ביטוי משאבות הסידן המסלקות סידן‬
‫מתסנין השתן; וגם בעצמות ישנם‬
‫רצפטורים‬
‫למעשה‪,‬‬
‫גרעיניים‬
‫רצפטורים‬
‫לויטמין;‬
‫לויטמין‬
‫‪D‬‬
‫נמצאים בכל רקמה‪.‬‬
‫תפקידי ויטמין ‪D‬‬
‫עודף סידן במזון‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ירידה בהפרשת ‪PTH‬‬
‫ירידה בייצור ויטמין ‪D‬‬
‫ירידה בספיגה של הסידן מהמזון לדם‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬
‫מחסור בסידן במזון בדם‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫הפרשה של ‪PTH‬‬
‫עלייה בייצור ויטמין ‪D‬‬
‫עלייה בריכוז הסידן בדם‬
‫חמוטל בן דב‬
‫בקרה אנדוקרינית‬
‫‪90‬‬
‫אולם לויטמין ‪ D‬יש פעילויות נוספות; כאמור‪ ,‬ויטמין ‪ D‬התגלה על ידי מחלת ‪ – Rickets‬שכן חשיפה‬
‫לאור או צריכת שמן דגים‬
‫‪21‬‬
‫הובילו לעלייה בכמויות ויטמין ‪ D‬המופק‪/‬נצרך על ידי הילדים‪ .‬פעילויות‬
‫נוספות שנמצאו לויטמין‪:‬‬
‫•‬
‫ישנם כ‪ 1,000-‬גנים בעלי אתר קישור בפרומוטור לרצפטור הגרעיני של ויטמין ‪.D‬‬
‫•‬
‫תפקיד אנטי סרטני – חלק מהגנים המושפעים על ידי הרצפטור מעכבים חלוקה של תאי סרטן‬
‫ומעודדים התמיינות‪.‬‬
‫•‬
‫תפקיד אנטי‪-‬בקטריאלי – שניים מהגנים שעולים בטיפול בעזרת ויטמין ‪Cathelicidin & ) D‬‬
‫‪ (Defensin-β2‬הם גנים עם פעילות חיסונית לא‪-‬ספציפית אנטי‪-‬בקטריאלית אנטי‪-‬פטרייתית‪ .‬כמו כן‬
‫הגנים האלו מעלים את העמידות בפני חיידקי השחפת )משום כך חולים שנשלחו להבראה במקומות‬
‫עם שמש והתחילו לייצר ויטמין ‪ D‬הפגינו שיפור במחלה(‪.‬‬
‫•‬
‫לויטמין ‪ D‬יש השפעה במוח ונמצא לאחרונה קשר בין הויטמין למצבי הרוח – מחסור בויטמין ‪D‬‬
‫משפיע גם על מצבי הרוח‪.‬‬
‫לאחרונה שינו את ערכי הגבולות של ויטמין ‪ ;D‬על מנת לשמור על רמות סידן תקינות נדרשת רמה‬
‫מסויימת של ויטמין ‪ ,D‬אולם לשם פעילויותיו האחרות צריך רמות גבוהות יותר‪ .‬עדכון זה הוביל לכך‬
‫שמרבית הנבדקים סובלים כיום ממחסור בויטמין ‪.D‬‬
‫חלק מהתפקידים של הויטמין התגלו במחקרים אפידמיולוגיים – כאשר ראו במחקרים בארה"ב‪ ,‬שנמצאת‬
‫בכמה קווי רוחב‪ ,‬שבמקומות צפוניים יותר יש יותר מקרי דיכאון וסרטן מאשר באיזורים הדרומיים‪ .‬אולם‬
‫מה עם בעלי חיים‪ ,‬שלא מקבלים תוספי מזון? מקור נוסף לויטמין הינו מצמחים ולכן ייתכן שהם מקבלים‬
‫תוספים באופן "בלתי‪-‬מכוון" מהמזון שלהם‪.‬‬
‫‪ 21‬שמן דגים הינו נוזל הידרופובי המופק מהדגים ולכן מכיל את הויטמין ההידרופובי‪ .‬הצריכה בצורת שמן גם עוזרת לספיגה‬
‫שלו בצורת המיצלות על ידי המעי‪.‬‬
‫חמוטל בן דב‬
‫החוג לביולוגיה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‪2011-2012 ,‬‬