תַקצִיר
חוט השדרה הוא נתיב למְסָרִים מאזורים אחרים של הגוף אל המוח, וממנו אליהם. יש במוח תאי עצב (הנקראים נוירונים) אשר נחלקים לחומר האפור ולחומר הלבן, המכיל מעטפת שומנית לבנה שנקראת מִיאָלִין. חוט השדרה מוגן על-ידי עמוד השדרה הַגַּרְמִי. כאשר חוט השדרה נפצע, הפציעה מתרחשת בשני שלבים: הראשון הוא הפציעה למעשה, בזמן שחוט השדרה נחבל או נקרע; הפציעה הַשְּׁנִיּוֹנִית כוללת כמה תגובות שונות המתרחשות בגוף בגלל החבלה והקריעה. פציעות בחוט השדרה גורמות לאובדן תחושה או לאובדן יכולת האדם להשתמש בידיו וברגליו. לכן, מדענים פועלים למציאת דרכים שוֹנוֹת להפסקת הפציעה השניונית או להפחתתה, כדי לעזור לבני אדם הסובלים מפציעות בחוט השדרה להחלים טוב יותר.
מהו חוט השדרה וכיצד הוא פועל?
חוט השדרה חשוב מאוד. זהו הנתיב העיקרי להעברת מסרים בין המוח ובין שאר חלקי הגוף. באמצעות תקשורת זו אנו מסוגלים לחוש דברים כגון כאב, ולשלוט על תנועות הידיים והרגליים שלנו. מסרים אלה (המועברים מהמוח ואליו) נשלחים על-ידי תאי עצב מתמחים, הנקראים נוֹירונים (איור 1). לחלק מהנוירונים יש מעטפת שומנית לבנה הנקראת מעטפת הַמִּיאָלִין, אשר מסייעת למסרים – כגון כאב בגלל מישהו שדורך לכם על הבוהן – להגיע למוח מהר יותר. רוב הנוירונים העטופים מיאלין נמצאים באזור חוט השדרה שנקרא החומר הלבן, והם מוקפים בתאים שאינם מכילים מיאלין, הממוקמים באזור שנקרא החומר האפור.
- איור 1 - מבנה של נוירון, אחד התאים המתמחים שבמוח ובחוט השדרה.
- לחלק מהנוירונים יש מעטפת שומנית לבנה הנקראת מעטפת המיאלין, אשר מסייעת למסרים להגיע למוח מהר יותר. Neuron = נוירון (תא עצב) Myelin sheath = מעטפת המיאלין
אם תביטו בחתיכה של חוט השדרה שנחתכה (בחתך רוחב, כלומר חיתוך דרך חוט השדרה, כפי שאולי תחתכו גזר או נקניקייה כדי להראות את החלק הפנימי), החומר האפור ייצוֹר צורת H או צורת פרפר בתוך החומר הלבן (איור 2A). החומר האפור מכיל גם את רוב כלי הדם של חוט השדרה, הַמְּסַפְּקִים חומרי הזנה וחמצן לנוירונים. דבר חשוב נוסף הוא עמוד השדרה הגרמי, אשר מֵגֵן על כל התאים והמבנים של חוט השדרה. עמוד שדרה זה, הבנוי מעצמות קטנות יותר שנקראות חֻלְיוֹת, מֵגֵן על חוט השדרה מפני חבטות ומהלומות. החוליות מסודרות ברמות (הצווארית, החזית, המוֹתנית והעכוּזית), בהתבסס על מיקומן יחסית לראש ולעצם הזנב (איור 2B). כל אחת מרמות חוט השדרה שולטת על התנועה ועל התחושה של אזור מסוים בגוף. הרמה הצווארית, הקרובה ביותר לראש, שולטת על החלק העליון של הגוף, בעוד שמִקְטְעֵי החזה והַמֹּתֶן אחראים לחלק התחתון יותר של הגוף. כתוצאה מהבדלים תפקודיים אלה מקטעי חוט השדרה שונים בגודלם, ויש בהם כמות שונה של חומר אפור ולבן (איור 2C).
- איור 2 - עמוד השדרה, הבנוי מעצמות נפרדות שנקראות חוליות, מֵגֵן על חוט השדרה הרך והרגיש.
- A. בתוך חוט השדרה, תאים מכילי מיאלין נמצאים בחומר הלבן, ואלה שאין להם מיאלין נמצאים בחומר האפור. החומר האפור יוצר צורת H או צורת פרפר בתוך החומר הלבן. B. חוליות עמוד השדרה מסודרות במקטעים נפרדים, השולטים על אזורי גוף מסוימים. בבני אדם יש 8 חוליות צוואריות, 12 חזיות, 5 מותניות ו5 עכוזיות. C. מקטעי חוט השדרה שונים גם בגודלם, ויש בהם כמות שונה של חומר אפור ולבן. Brain = מוח Spinal cord = חוט השדרה Vertebrae = חוליות White matter = חומר לבן Gray matter = חומר אפור Cervical = צווארית Thoracic = חזית Lumbar = מותנית Sacral = עכוזית
כמו כל חלק אחר בגופנו, חוט השדרה עלול להיפצע. יש בני אדם הנפגעים בחוט השדרה שלהם כאשר הם קופצים לתוך בריכה רדודה מדי כדי לצלול, או אפילו בתאונות דרכים. כאשר חוט השדרה ניזוק, המסרים מהמוח אינם מועברים לשאר הגוף. לכן, אחרי פציעה בעמוד השדרה, ייתכן שהמוח כבר לא יהיה מסוגל לשלוח מסרים לרגליים, והאדם הפגוע עלול לאבד את יכולתו ללכת. פציעה חמוּרה יותר, המתרחשת באזור הקרוב יותר לצוואר (ברמה הצווארית), עלולה לגרום לבעיות חמוּרוֹת עוד יותר, ויש בני אדם שאינם מסוגלים להזיז את ידיהם. הגרוע מכול – הַתָּאִים בחוט השדרה רגישים מאוד, ונזק זה לרוב הוא תמידי, כלומר אי אפשר לתקנו.
מעריכים כי רק בארצות הברית יש כ-906 בני אדם מתוך כל מיליון בני אדם, אשר חיים עם פציעה בחוט השדרה. יותר מחצי מהפציעות האלה בחוט השדרה הן ברמה הצווארית, ורוב בני האדם הסובלים מפציעות אלה היו בני 15 עד 30 כאשר התרחשה הפציעה [1]. אולם חשוב לזכור כי מִסְפָּרִים אלה משתנים עם הזמן. למשל, היות שכיום בני אדם חיים שנים רבּות יותר, יש יותר פציעות בחוט השדרה אשר קורות לאנשים מבוגרים יותר, כאשר הם מחליקים או נופלים.
היות שתוצאות הפציעות בחוט השדרה הן חמוּרוֹת, ולעתים תמידיות, חוקרים רבּים עוסקים בניסיון למצוא דרכים לעזור לבני אדם אלה להחלים. אומנם אפשר למנוע תאונות אם ניזהר – נחגור חגורות בטיחות בנסיעה ולא נקפוץ לבריכות רדודות – אבל אי אפשר להימנע מכל התאונות. לכן, צריך למצוא דרכים לעזור לבני האדם להחלים.
מה קורה בחוט השדרה במהלך פציעה?
מחקר רב וחשוב על חוט השדרה נעשה על-ידי שני נוירוכירורגים (מנתחי עצבים), ד“ר Charles Tator וד”ר Michael Fehlings [2–4]. הם גילו כי נזק לחוט השדרה נמשך אחרי התאונה הראשונית, שבּה תחילה נקרע או נחבל חוט השדרה בגלל הפגיעה (איור 3). כלומר, אפילו אחרי הפציעה מתרחשים שינויים בחוט השדרה שמגבירים את מידת הנזק. יחד, אירועים מושהים אלה נקראים פציעה שְׁנִיּוֹנִית. לכן, הפציעה הראשונית היא זו שגרמה נזק לחוט השדרה, והפציעה השניונית היא תגובת הגוף לנזק הזה, אשר גורמת לפגיעה רבה יותר.
- איור 3 - לפציעה בחוט השדרה יש שני שלבים.
- הפציעה הראשונית מתייחסת לנזק הראשוני לחוט השדרה, שבה הוא נקרע ונחבל בגלל הפגיעה. כאשר הגוף מנסה להגיב לתאונה, מתרחשת פציעה שניונית שמגבירה את מידת הנזק בחוט השדרה. Primary injury = פציעה ראשונית Secondary injury = פציעה שניונית Damage increases = נזק מוגבר
זמן קצר לאחר הפציעה הראשונית מתחילה פציעה שניונית, כאשר הדם מפסיק לזרום לתאי חוט השדרה – חוסר זה בזרימת הדם נקרא אִיסְכֶּמְיָה. היות שהרבה כלי דם – הצינורות שבהם זורם הדם – נפגעים בגלל הפציעה, אין יותר זרם דם פעיל להעברת חמצן וחומרי הזנה לנוירונים שצריכים לשרוד. ללא זאת, הַתָּאִים שלא הושפעו מהפציעה הראשונית, שהם עדיין בריאים, עלולים למות אף הם. איסכמיה עלולה גם לגרום לנוירונים ששרדו לאבד את מעטפת המיאלין שלהם (המעטפת השומנית), דבר שיקשה עליהם את העברת המסרים למוח.
במהלך הפציעה השניונית, תאי החיסון (תאים של מערכת החיסון), המסייעים בניקוי תאים מתים, עלולים אף הם לגרום נזק רב יותר לחוט השדרה. בעוד ניקוי זה חשוב להחלמה אחרי פציעה בחוט השדרה, תאי החיסון פועלים למשך זמן ארוך מהנחוץ, וגורמים נזק רב יותר על-ידי הריגת נוירונים בריאים. תאי החיסון גם מפרישׁים חומרים כימיים, כולל מולקולות מתמחות השולחות אותות ברחבי הגוף, דבר המביא אפילו יותר תאי חיסון לאזור הפצוע, ובכך תאי החיסון מַקְשִׁים יותר על הגוף לְרַפֵּא את עצמו. פעילוּת תאי החיסון ושחרור המולקולות המאוֹתתוֹת שלהם יחד נקראים דַּלֶקֶת.
מקור נזק נוסף במהלך הפציעה השניונית נובע מהיחלשוּת התקשורת בין הנוירונים. נוירונים מְתַקְשְׁרִים זה עם זה על-ידי שחרור חומרים כימיים מיוחדים, הנקראים נוֹירוֹטרנסמיטוֹרים. לאחר פציעה בחוט השדרה שחרור הנוירוטרנסמיטורים משתבש, ויש שחרור רב מדי של חומרים כימיים אלה. היות שנוירוטרנסמיטורים מפעילים נוירונים, הנוירונים נהיים פעילים מדי (מעוּררים מדי), והם ניזוקים. סוג זה של נזק לנוירונים נקרא אקסיטוֹטוֹקסיוֹת.
לסיכום, נזק ראשוני לעמוד השדרה נהיה חמוּר יותר בגלל הנזק השניוני, הכולל איסכמיה (איור 4A). דלקת (איור 4B) ואקסיטוטוקסיות (איור 4C).
- איור 4 - פציעה שניונית אחרי נזק לחוט השדרה כרוכה באיסכמיה, בדלקת ובאקסיטוטוקסיות.
- A. דם נושא חמצן וחומרי הזנה לתאים של חוט השדרה. איסכמיה היא הפחתה בזרימת הדם, ולכן פחות חמצן מוּבָל, דבר הגורם לתאים בריאים למות. B. דלקת היא תגובת החיסון (מערכת ההגנה של הגוף) לפציעה, שבּה תאי חיסון מסייעים בניקוי תאים מתים ושרידי תאים. לרוע המזל, תאי החיסון פועלים למשך זמן ארוך מהנחוץ, דבר הגורם נזק לנוירונים בריאים. תאי החיסון גם משחררים מולקולות איתוּת מיוחדות שגורמות אפילו ליותר תאי חיסון להגיע לאזור הפציעה, דבר הַמַּקְשֶׁה על הגוף לרפא את עצמו. C. אקסיטוטוקסיות היא נזק מיוחד לנוירונים, הנובע משיבוש בשחרור הנוירוטרנסמיטורים. בנוכחות עודף נוירוטרנסמיטורים הנוירונים מופעלים יותר מדי (מעוּררים מדי), והם ניזוקים.
איך כל זה עשוי לעזור לנו לטפל בחוטי שדרה פצועים?
הבשורות הטובות הן שככל שחוקרים יבינו יותר על פציעות של חוט השדרה, יגדלו סיכוייהם למצוא טיפולים שישפרו את ההחלמה. אחת הדרכים שבּה מנתחים מנסים להפחית את הנזק השניוני היא באמצעות ניתוח בשלב מוקדם. על-ידי הסרת הלחץ מחוט השדרה מהר ככל האפשר, הם יכולים למנוע חלק מהנזק לרקמות המתרחש במהלך הפציעה השניונית. מדענים גם חוקרים תרופות שעשויות לסייע בהפסקת חלק מההשפעות המזיקות של הפציעה השניונית. אבל, אפשר להשתמש בטיפול זה, הנקרא הגנה עצבית [5, 6], רק במסגרת זמן קצרה לאחר הפציעה הראשונית. אחרי תקופות זמן ארוכות, כאשר כבר חלה תמותת נוירונים, נחוצות אסטרטגיות טיפול שונות. יש חוקרים הבודקים אפשרות של החלפת נוירונים אבודים בעזרת השתלת תאי גזע עצביים (תאי גזע הם סוג של תאים בגוף שמסוגלים להתפתח לסוגי תאים שונים. תאי גזע עצביים הם תאי גזע המסוגלים להתפתח לסוגים שונים של תאים הנמצאים במערכת העצבים המרכזית) [4, 7], אף שנדרש מחקר רב יותר כדי שהשיטה תוכל להיות מיושמת בְּבִטְחָה בחולים. סך הכול, ככל שיותר מדענים ורופאים יבינו על פציעות של חוט השדרה, כך יהיו דרכים רבּות יותר לעזור לחולים להחלים.
מילון מונחים
נוירונים תאי עצב, (Neurons): ↑ התאים המתמחים של מערכת העצבים המרכזית.
מעטפת מיאלין (Myelin sheath): ↑ המעטפת השומנית הלבנה אשר מקיפה חלק מהנוירונים, ועוזרת למסרים לעבור בין הנוירונים.
חומר לבן (White matter): ↑ אזור במערכת העצבים המרכזית אשר מורכב מנוירונים העטופים במעטפת מיאלין.
חומר אפור (Gray matter): ↑ אזור במערכת העצבים המרכזית המורכב מנוירונים שאינם עטופים במיאלין, ומגופֵי התאים (החלק המרכזי של התאים).
חוליות (Vertebrae): ↑ העצמות הקטנות הבונות את עמוד השדרה.
איסכמיה (Ischemia): ↑ פחיתה בזרימת הדם לתאים, הגורמת למחסור בחמצן ובגלוקוז.
נוירוטרנסמיטורים (Neurotransmitters): ↑ חומרים כימיים מיוחדים המסייעים לנוירונים לְתַקְשֵׁר. אלה הם השליחים של מערכת העצבים.
אקסיטוטוקסיות (Excitotoxicity): ↑ מצב שבו נוירונים ניזוקים כאשר משוחרר עודף של נוירוטרנסמיטורים.
הגנה עצבית נוֹירופרוֹטקטיביוּת, (Neuroprotection): ↑ תהליך הגנה על רקמות תאי עצב מִנֶּזֶק שניוני.
תאי גזע עצביים (Neural stem cells): ↑ תאים שמסוגלים לגדל עצמם מחדש ולהתפתח לתאים של מערכת העצבים (כגון נוירונים ותאי גליה).
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מקורות
[1] ↑ Singh, A., Tetreault, L., Kalsi-Ryan, S., Nouri, A., and Fehlings, M. G. 2014. Global prevalence and incidence of traumatic spinal cord injury. Clin. Epidemiol. 6:309–31. doi: 10.2147/CLEP.S68889
[2] ↑ Tator, C. H., and Fehlings, M. G. 1991. Review of the secondary injury theory of acute spinal cord trauma with emphasis on vascular mechanisms. J. Neurosurg. 75(1):15–26. doi: 10.3171/jns.1991.75.1.0015
[3] ↑ Wilson, J. R., Forgione, N., and Fehlings, M. G. 2013. Emerging therapies for acute traumatic spinal cord injury. CMAJ 185(6):485–92. doi: 10.1503/cmaj.121206
[4] ↑ Ahuja, C. S., and Fehlings, M. 2016. Concise review: bridging the gap: novel neuroregenerative and neuroprotective strategies in spinal cord injury. Stem Cells Transl. Med. 5(7):914–24. doi: 10.5966/sctm.2015-0381
[5] ↑ Chen, S., and Levi, A. D. 2017. Restorative treatments for spinal cord injury. Neurosurg. Clin. N. Am. 28(1):63–71. doi: 10.1016/j.nec.2016.08.004
[6] ↑ Hilton, B. J., Moulson, A. J., and Tetzlaff, W. 2016. Neuroprotection and secondary damage following spinal cord injury: concepts and methods. Neurosci. Lett. doi: 10.1016/j.neulet.2016.12.004
[7] ↑ Iyer, N. R., Wilems, T. S., and Sakiyama-Elbert, S. E. 2017. Stem cells for spinal cord injury: strategies to inform differentiation and transplantation. Biotechnol. Bioeng. 114(2):245–59. doi: 10.1002/bit.26074