תַקצִיר
אם אי פעם נחבטתם בראשכם, ייתכן שחוויתם פגיעה מוחית טראומטית (TBI). TBI היא נזק מוחי שנגרם על ידי כוח חיצוני. בטווח הארוך, TBI עשויה להחליש את יכולתו של אדם לחשוב, ללמוד, או לזכור. במאמר זה, נלמד כיצד המיטוכונדריה, מבנים זעירים בתוך התאים שלנו, אחראים חלקית על ההשפעות השליליות של TBI. מיטוכונדריה מייצרים את מרבית האנרגיה שהתאים שלנו צריכים כדי לתפקד כראוי. אולם יש לכך מחיר: ייצור אנרגיה מלווה בשחרור של חומרים מזיקים, כמו למשל מינֵי חמצן תגובתי (ROS). ROS יכולים להזיק לרכיבים בתוך התאים שלנו, ואפילו להוביל למוות תאי. ב-TBI, מיטוכונדריה שניזוקו מייצרים כמויות גדולות של ROS. תרופות שנקראות נוגדי חמצון עשויות להגן על המוח לאחר TBI, כיוון שנוגדי חמצון יכולים להרוס ROS. אך אל תשתמשו בתרופות האלה ללא התוויה רפואית!
מהי פגיעה מוחית טראומטית?
האם אי פעם נחבטתם בראשכם? סביר להניח שכן. מוחכם רגיש לפגיעות שיכולות להתרחש בזמן שאתם עושים ספורט, אם אתם נופלים לא טוב, או אם אתם מעורבים בתאונת דרכים. ההשפעות האלה עשויות לגרום לנזק במוח, שנקרא פגיעה מוחית טראומטית (TBI). פגיעות TBI יכולות להיות ברמות חומרה שונות. TBI חמורה גורמת לנזק הרב ביותר למוח. TBI בינונית היא ה-TBI השכיחה ביותר, והיא בדרך כלל לא גורמת לתסמינים קבועים. אולם אם אתם חווים פגיעת TBI בינונית חוזרת, התסמינים עלולים להישאר. TBI עשויה להשפיע על כמה תפקודים מוחיים לרבּות יכולתו של אדם לחשוב, להתרכז, ללמוד ולזכור דברים. בטווח הארוך, פגיעת TBI בינונית חוזרת עשויה גם להגדיל את הסיכויים למחלות מסוימות שנגרמות על ידי מוות של התאים העיקריים במוח, שנקראים נוירונים. מבנים זעירים בתאים שלנו, שנקראים מיטוכונדריה, אחראים באופן חלקי על ההשפעות ארוכות הטווח האלה של TBI [1].
מהם מיטוכונדריה?
מיטוכונדריה הם מבנים מיוחדים שנמצאים בתוך כל תאי הגוף. התפקיד העיקרי של מיטוכונדריה הוא ייצור האנרגיה שהתאים שלנו צריכים כדי לתפקד. מיטוכונדריון מורכב מממברנה חיצונית שמקיפה מרחב אשר מכיל את הממברנה הפנימית. הממברנה הפנימית מקיפה חלל פנימי, שנקרא מטריצה. הממברנה הפנימית מכילה את היסודות שאחראים על ייצור אנרגיה.
חשבו על מיטוכונדריה בתור ספקי כוח לתאים שלנו. בדומה לגנרטורים אמיתיים שמשחררים מזהמים בזמן שהם מייצרים כוח, מיטוכונדריה מייצרים גם חומרים מזיקים כתוצרי לוואי. בין תוצרי הלוואי המזיקים האלה ישנם מינֵי חמצן תגובתי (ROS). ROS יכולים לתקשר עם רכיבים בתאים שלנו, ולהזיק להם. לתא יש כמה מערכות שמגינות עליו מעודף של ROS. אחת ממערכות ההגנה כוללת חומרים שנקראים נוגדי חמצון. נוגדי חמצון יכולים לשלוט על כמויות עודפות של ROS, או להסירן. תחת תנאי לחץ, כמו למשל TBI, מיטוכונדריה שניזוקו יכולים לייצר כמויות עצומות של ROS. מערכת נוגדי החמצון המגינים נעשית מוצפת, ונכשלת בהריסת ה-ROS העודפים. כתוצאה מכך, הרבה רכיבי תא עשויים להינזק, מה שעלול להוביל למוות של התא [2] (איור 1).
- איור 1 - מהם מיטוכונדריה?
- מיטוכונדריה (mitochondria) הם איברונים שנמצאים כמעט בכל התאים שלנו, כולל בנוירונים (neurons). מיטוכונדריון מורכב מממברנה חיצונית (outer membrane), חלל בין-ממברנלי (intermembrane space), ממברנה פנימית inner) (membrane וחלל במרכז, שנקרא מטריצה (matrix). מיטוכונדריה אחראים על ייצור האנרגיה שהתאים שלנו צריכים.
תפקיד המיטוכונדריה במהלך פגיעה מוחית טראומטית
החבטה בראש היא כוח מכאני שמוביל ל-TBI. חשבו על כך בתור כוח שמאתחל את הנפילה של שורת אבני דומינו. אחרי החבטה בראש, מתרחשת סדרה של אירועים במוח. במקרה של TBI, הכוח המכאני גורם ראשית לנזק ולפגיעה לנוירונים ועשוי, מאוחר יותר, לגרום למותם. הכוח המכאני גם מוביל לשחרור האבנורמלי של מולקולות שנקראות מוליכים עצביים, המשמשים לתקשורת בין תאים במוח. כאשר מוליכים עצביים משוחררים, הם מפילים עוד אבן דומינו: הם גורמים לשחרור אבנורמלי של חומרים מסוימים בתוך תאי העצב אשר, בתורם, גורמים למיטוכונדריה להגביר את הייצור של ROS. לאחר מכן, ROS מִתְקַשְּׁרִים עם כמה רכיבים בתוך תאי העצב, ומזיקים להם. נזק לרכיבים תאיים מוביל לפגיעה בתפקוד התאי. תוצאה אחת של הנזק היא דלקת במוח. תאים פגועים מתוכנתים למות [3], ומוות של תאי מוח הוא הבעיה העיקרית ב-TBI (איור 2).
- איור 2 - מיטוכונדריה ב-TBI.
- במיטוכונדריות תקינים, נוגדי חמצון מסייעים לשמור על מיטוכונדריה במצב בריא, ועל רמות האנרגיה בתא נורמליות. אולם ב-TBI, ROS מיוצרים בכמויות גדולות ונוגדי החמצון מוצפים. המיטוכונדריה ניזוקים וייצור האנרגיה פוחת.
נוגדי חמצון: מצילים את המצב!
ROS הם אחד הגורמים העיקריים לחוסר תפקוד של נוירונים , ולמותם במהלך TBI. אם מדענים יכולים להפחית את כמות ה-ROS במוח, הם עשויים להיות מסוגלים להפחית את התסמינים של TBI. נוגדי חמצון יכולים לפעול כמו ספוג שסופג את הכמויות המזיקות של ROS, ולגרום להם להיות לא פעילים. היכולת הזו של נוגדי חמצון להפחית את הכמויות המזיקות של ROS במוח, מוֹנעת מ-ROS להזיק לנוירונים.
אם כן, איפה אנו מוצאים את נוגדי החמצון האלה? חלק מנוגדי החמצון נמצאים באופן טבעי בתאים שלנו. אולם אחרי TBI, זמינותם של נוגדי החמצון עשויה לקטון, ונוגדי החמצון הטבעיים שלנו נעשים מוצפים. נוגדי חמצון נוספים יכולים להיות מסופקים מחוץ לגופנו (נוגדי חמצון חיצוניים) בצורה של תרופה או תוסף תזונה, ובחלק מנוגדי החמצון החיצוניים האלה נעשה שימוש בטיפול ב-TBI. מדענים אפילו מצאו דרכים לכוון את נוגדי החמצון האלה למיטוכונדריה. זה חשוב מאחר שמיטוכונדריה הם המקור העיקרי ל-ROS. לדוגמה, במעבדה שלנו, השתמשנו בנוגד חמצון חזק שנקרא MitoQ לטיפול ב-TBI. MitoQ מחובר למולקולות מכוונות מיוחדות שיכולות לקחת את נוגדי החמצון ישירות למיטוכונדריה, שם ה-ROS נוצרים. זה מגדיל את היעילות של תרופת ה-MitoQ [4, 3].
האם גיבורים יכולים להפוך לנָבָלִים?
דרך אחרת להסתכל על נוגדי חמצון היא לדמיין אותם בתור גיבורים שרודפים אחרי נאשמים (ROS), ומכניסים אותם לכלא כדי להציל את התא.
כמו הרבה דברים בחיים, נדרש איזון כשזה נוגע ללקיחת נוגדי חמצון. צריכת נוגדי חמצון רבים מדי יכולה להיות מסוכנת. אם הם נלקחים במינונים גדולים, במיוחד כאשר רמות ה-ROS נורמליות, נוגדי חמצון עשויים להפוך רעילים עבור התא. צריכה עודפת שלהם עשויה להגביר את ייצור ה-ROS במקום להפחית אותו. נוגדי חמצון עודפים עלולים גם להגדיל את השכיחות של מחלות מסוימות לרבּות סרטן. לכן, צריך ליטול נוגדי חמצון באופן זהיר ותחת התוויה מתאימה מרופאים. איננו רוצים שהגיבורים שלנו יהפכו לנָבָלִים [6, 5] (איור 3)!
- איור 3 - האם גיבורים יכולים להפוך לנבלים?
- למרות העובדה שהם יכולים להגן על נוירונים מפני ROS מזיקים, הוּכח שצריכה עודפת של נוגדי חמצון עשויה לגרום למחלות חמורות, כמו למשל סרטן. לכן, איננו צריכים לקחת נוגדי חמצון ללא אישורם של רופאים.
מסקנות
פגיעות מוחיות טראומטיות הן שכיחות מאוד. הכרחי למצוא עבורן טיפול כדי להגביל את ההשלכות השליליות שלהן. מיטוכונדריה הם מבנים שאחראים על ייצור אנרגיה בתוך התאים שלנו. ב-TBI, מיטוכונדריה נפגעים ומייצרים כמויות מסוכנות של ROS – זה יכול להוביל לנזק, ואפילו למוות של נוירונים במוח. נוגדי חמצון עשויים לייצג פתרון להפחתת כמויות עודפות של ROS, ולהפחית את הנזק של TBI. מדענים פיתחו דרכים לכוון נוגדי חמצון מסוימים למיטוכונדריה במטרה להגדיל את היעילות של התרופות האלה. אף על פי שנוגדי חמצון זמינים ללא מרשם, תמיד חשוב לקבל ייעוץ רפואי לפני צריכת התרופות החזקות האלה.
מילון מונחים
פגיעה מוחית טראומטית (Traumatic Brain Injury): ↑ נזק שנגרם למוח על ידי חבטה בראש.
נוירון (Neuron): ↑ סוג התא העיקרי במוח. הם משמשים לתקשר הודעות בתוך המוח, ובין המוח לבין איברים אחרים בגוף.
מיטוכונדריה (Mitochondria): ↑ מבנים שנמצאים בתאים שלנו ואחראים על ייצור האנרגיה שהתאים שלנו צריכים.
מינֵי חמצן תגובתי (Reactive Oxygen Species): ↑ חומרים שמיוצרים על ידי התאים שלנו. ROS, ברמות גבוהות מאוד, יכולים לתקשר עם רכיבים בתוך התאים, ולהזיק להם.
נוגדי חמצון (Antioxidant): ↑ מולקולות שיכולות להיות מיוצרות על ידי בני אדם או להימצא בטבע, כמו למשל בפירות. הן יכולות להגן על התאים כנגד השפעות שליליות של ROS.
מוליך עצבי (Neurotransmitter): ↑ מולקולה שמשמשת לתקשורת בין נוירונים.
דלקת (Inflammation): ↑ תגובה ביולוגית הגנתית שמתחילה תחת תנאים מזיקים, כמו למשל סטרס (עָקָה). זוהי דרך אחת שבה הגוף נלחם בזיהום, בפציעה, או במחלה. היא מערבת תאים חיסוניים, כלי דם ומולקולות רבות בתוך התאים.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברּים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר כל קשר מסחרי או כלכלי שיכול להתפרשׁ כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מקורות
[1] ↑ Available online at: https://www.cdc.gov/traumaticbraininjury/index.html (accessed July 28, 2020).
[2] ↑ Cooper, G. M. 2000. Mitochondria. The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edn. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
[3] ↑ Cheng, G., Kong, R., Zhang, L., and Zhang, J. 2012. Mitochondria in traumatic brain injury and mitochondrial-targeted multipotential therapeutic strategies. Br. J. Pharmacol. 167:699–719. doi: 10.1111/j.1476-5381.2012.02025.x
[4] ↑ Oyewole, A. O., and Birch-Machin, M. A. 2015. Mitochondria-targeted antioxidants. FASEB J. 29:4766–71. doi: 10.1096/fj.15-275404
[5] ↑ Mendelsohn, A. R., and Larrick, J. W. 2014. Paradoxical effects of antioxidants on cancer. Rejuv. Res. 17:306–11. doi: 10.1089/rej.2014.1577
[6] ↑ Rahal, A., Kumar, A., Singh, V., Yadav, B., Tiwari, R., Chakraborty, S., et al. 2014. Oxidative stress, prooxidants, and antioxidants: the interplay. Biomed. Res. Int. 2014:761264. doi: 10.1155/2014/761264