פטריות בקרבנו: חברות ואויבות

בעץ החיים, פטריות מסווגות בתור ממלכה משל עצמן. הן שונות מחיידקים, מצמחים, או מחיות. משמעות המילה ''Fungus'' בלטינית היא פטריית מאכל. זו הסיבה לכך שאנו נוטים לחשוב רק על פטריות המאכל כפטריות שנמצאות בקרבנו. אך ממלכת הפטריות מגוונת מאוד, וישנן אלפי פטריות שניתן למצוא רק כשאנו צוללים אל תוך העולם המיקרובי, שם אורגניזמים הם זעירים כל כך שאנו יכולים לראותם רק באמצעות מיקרוסקופ. פטריות מיקרוסקופיות מופיעות בצורות ובגוונים שונים (איור 1), וניתן למצוא אותן בכל מקום בטבע, כמו באדמה, או בצמוד ליצורים חיים. הן מבצעות כמה תפקידים חשובים בחיינו, למשל פירוק חומר אורגני במְכַל הקומפוסט או הספקת חומרי מזון לצמחים. במשך אלפי שנים, השתמשנו בפטריות כדי לייצר מזונות ומשקאות כמו לחם, גבינה, רוטב סויה ובירה. פטריות גם משמשות ליצירת האנטיביוטיקה פניצילין, אשר הורגת חיידקים, ולייצור של חומצה ציטרית, שהיא מה שנותן למיצים ולסודה את טעמם החמוץ.

חלק מהפטריות אפילו חיות בגופנו. עם יותר מ-10,000 מינֵי מיקרובים אחרים שנמצאים במעיים שלנו ועל עורנו, פטריות מרכיבות את המִיקְרוֹבִּיוֹטָה שלנו. המיקרוביוטה מורכבת ממיליוני מיקרואורגניזמים בלתי מזיקים שמאכלסים את הגוף האנושי. בדרך כלל, אנו חיים יחד בשמחה. אנו יכולים לבוא במגע עם פטריות אחרות מהסביבה על ידי נשימתן פנימה, לדוגמה, אך כמעט אף פעם איננו שמים לב אליהן, מאחר שהליחה שמכסה את נתיבי האוויר שלנו בדרך כלל מפנה אותן החוצה. אולם, לעיתים זה לא כך: שני סוגי הפטריות – אלה שחיות בהרמוניה בתוכנו, והסוגים שבסביבה – יכולים לגרום לזיהומים.

באופן מעניין, רק כמה מאות מינֵי פטריות מכמעט חמישה מיליון המינים שמאכלסים את כדור הארץ יכולים לגרום לזיהומים בבני אדם [1]. בניגוד לכך, כ-50,000 מינֵי פטריות מזהמים חרקים. מדוע המספר כל כך נמוך אצל בני אדם? ראשית, טמפרטורת הגוף הגבוהה יחסית והיציבה של בני אדם, כ-37 מעלות צלזיוס, מרחיקה את הפטריות. מרבית הפטריות מעדיפות טמפרטורות נמוכות בהרבה [2]. נוסף על כך מרבית הפטריות מנוטרלות על ידי מערכת החיסון האנושית, שעושה עבודה טובה מאוד בחיסול פטריות כשהן מדביקות אנשים בריאים.

פטריות עשויות לגרום לטווח של זיהומים בבני אדם, מזיהומים שלא שמים לב אליהם ועד לזיהומים קטלניים. לדוגמה, אנו בקושי שמים לב לפטרייה שעשויה לגרום לקשקשים. המצב הזה מעצבן ומביך, אך לעיתים רחוקות גורם לנו לנזק. פטריות אחרות יכולות לגרום לזיהומים מסכני חיים ש''מכבים'' את כל הגוף. באופן טיפוסי, אנשים עם מערכת חיסון לקויה או שחלה בה הפרעה, כמו חולים שעוברים טיפולים כנגד סרטן; מושתלי איברים; או אנשים זקנים, סובלים הכי הרבה. זיהומים כאלה קשים מאוד לטיפול.

אֵילוּ פטריות הכי מסוכנות וכיצד הן גורמות לנו לחלות?

קְרִיפְּטוֹקוֹקוּס

הכוונה למינים שונים של קריפטוקוקוס, ובמיוחד קְרִיפְּטוֹקוֹקוּס נֵאוֹפוֹרְמַנְס. באופן נורמלי, הפטרייה הזו חיה על צמחים או בחיות ברחבי העולם. ליונים, לדוגמה, יש הרבה קְרִיפְּטוֹקוֹקוּס נֵאוֹפוֹרְמַנְס בצואתן, ואף על פי שהדבר לא מפריע להן, הוא עלול להפריע לנו. האבק מצואת היונים מתפשט באוויר שאנו נושמים. בקרב אנשים בריאים, אם קריפטוקוקוס נכנסת לריאות היא מנוטרלת על ידי מערכת החיסון, אך אצל אנשים עם לקויות במערכת החיסון היא עלולה לשרוד, לגדול ולהגיע לחלקים אחרים בגוף, למשל למוח. במקרים חמורים פטרייה זו עלולה לגרום למוות [3].

קַנְדִידָה

מינֵי קנדידה, ובמיוחד קַנְדִידָה אַלְבִּיקַנְס, הם הפטריות השכיחות ביותר שגורמות למחלות בבני אדם. באופן נורמלי קַנְדִידָה אַלְבִּיקַנְס היא חלק מהמיקרוביוטה שלנו, אך אם ניתנת לה ההזדמנות, היא עשויה לפנות כנגדנו. קַנְדִידָה אַלְבִּיקַנְס יכולה לגרום לזיהומים על העור או בפה, ואפילו להיכנס למחזור הדם ולגרום לזיהום מסכן חיים, שנקרא אֶלַח דם. תאי קנדידה יכולים להיות מותמרים מצורה עגולה לצורה של חוט מוארך שנקרא תַּפְטִיר. התפטיר עשוי לגדול בקלות לעומק הרקמה, או ליצור מבנים מורכבים שיכולים להתנגד להתקפה של מערכת החיסון, או לטיפול תרופתי. מדענים עורכים מחקרים רבים במטרה להבין מה מאפשר לקנדידה לעבור מצורה אחת לאחרת, מאחר שהתרחשות השינוי יכולה לשמש כיעד פוטנציאלי לתרופות חדשות [3].

עובש

פטריות עובש בדרך כלל חיות באדמה ועל חומר מת שנרקב. הן מייצרות תפטיר עם אלפי נְבָגִים זעירים מעליו. הנבגים האלה מתפקדים בתור זרעים, והם יכולים לשמש גם לרבייה או לשרוד בתנאים קשים. הנבגים מתפשטים בקלות באוויר ונכנסים לריאותינו כשאנו נושמים. כפי שצוין, הדבר בעייתי לרוב רק עבור אנשים עם מערכת חיסון חלשה. העובשים העיקריים שגורמים למחלה הם מינֵי האַסְפֶּרְגִילוּס, ובמיוחד אַסְפֶּרְגִילוּס פוּמִיגָטוּס, ומינֵי ה-Mucorales שנקראים רִיזוֹפּוּס, Lichtheimia ומוּקוֹר. בריאוֹתיהם של אנשים פגיעים, נבגי אַסְפֶּרְגִילוּס פוּמִיגָטוּס יכולים לגדול לכדי פטריות בוגרות, להיכנס אל מחזור הדם, להתפשט ברחבי הגוף ולגרום לזיהום חמור, ולעיתים קטלני, שנקרא אַסְפֶּרְגִילוֹסִיס חודרני. מִינֵיMucorales גורמים לתהליך דומה של זיהום: ברגע שהם בגוף, הם יכולים לפרוץ את מחסומי מערכת החיסון, להתפשט ולהיהפך קטלניים. Mucorales הן פטריות שגדלות מהר ועמידוֹת לתרופות רבות, לכן אבחון וטיפול מיידיים הם הכרחיים [4 ,3].

כיצד תרופות אנטי-פטרייתיות נלחמות בפטריות?

ברמה התאית, יש לנו הרבה במשותף עם פטריות. אם כן, סביר שחומרים שמכוונים כנגד פטריות יוכלו לפגוע גם בנו. לכן, קשה לפתח תרופות שהורגות פטריות בלבד. כל תרופה אנטי-פטרייתית פוטנציאלית צריכה לעבור בדיקות רעילוּת בתאים אנושיים ובדיקות קפדניות אחרות כדי לוודא שהיא בטוחה לשימוש אנושי.

עד כה, רק שלושה אזורים פגיעים ספציפיים לפטריות מהווים מטרה לתרופות (איור 2). ראשית, ממברנת התא. ממברנת התא של פטריות מכילה שומן מסוים שנקרא אֶרְגוֹסְטֶרוֹל, שמיוצר רק על ידי תאי פטרייה. ללא ארגוסטרול, הפטריות לא יכולות לשרוד. שתי תרופות אנטי-פטרייתיות מכוונות לטיפול מוצלח במולקולה הזו: אַמְפוֹטֶרִיצִין B מאתרת את מולקולת הארגוסטרול עצמה, בעוד שתרופות שנקראות אָזוֹל מפריעות לייצור המולקולה. אַמְפוֹטֶרִיצִין B משמשת רק בתור תרופת מוצא אחרון, מאחר שהיא עשויה להיות iרעילה לתאים אנושיים.

דרך אחרת לחסל פטריות היא באמצעות חומר שנקרא פְלוּצִיטוֹזִין, אשר תוקף תהליכים חיוניים להישרדות של פטריות, למשל ייצור דנ''א או בניית חלבונים. אך התרופה הזו גם עלולה לפגוע בתאים אנושיים, ויש לה תופעות לוואי חמורות רבות. לפיכך, היא משמשת בעיקר בשילוב עם אַמְפוֹטֶרִיצִין B, ורק במקרים חמורים ביותר.

היעד השלישי של תרופות הוא דופן תא הפטרייה. בניגוד לתאי אדם, תאי פטרייה מוקפים על ידי דופן עבה שמורכבת מחומר שנקרא כִיטִין, כמו גם מסוכרים ומחלבונים. מחלקת תרופות שנקראות אֵכִינוֹקַנְדִין מתערבת בבניית מולקולת סוכר שנקראת גְּלוּקָן – לְבֵנָה הכרחית בדופן התא. אֵכִינוֹקַנְדִין בטוחות מאוד לשימוש עבור בני אדם, אך הן פועלות רק כשהן מוזרקות אל תוך מחזור הדם, דבר ההופך אותן לפחות נגישות.

היות שישנם רק שלושה סוגי תרופות, שלכל אחד מהם חסרונות, רופאים ניצבים בפני בעיה כשהם צריכים לבחור את הטיפול היעיל והבטוח ביותר בזיהום פטרייתי. לכן, ישנו צורך דחוף במציאת מטרות ואסטרטגיות טיפול חדשות עבור הזיהומים האלה [5].

אופק חדש לטיפולים אנטי-פטרייתיים

דרך אחת להילחם כנגד פטריות עמידוֹת לתרופות היא לְשַׁלֵּב כמה תרופות. באופן הזה, הטיפול יכול להיות עוצמתי הרבה יותר. שיטה זו כבר הוכיחה את עצמה בלחימה במחלות קטלניות אחרות. שילוב בין שתי תרופות אנטי-פטרייתיות גם הוכח כמוצלח עבור זיהומי קְרִיפְּטוֹקוֹקוּס [5]. ניסיונות אחרים מכוונים לדיכוי התכונות המזהמות של הפטריות האלה.

מה אם היה באפשרותנו למנוע מבני אדם להידבק בזיהומים פטרייתיים מלכתחילה? אילו יכולנו להגן על עצמנו על ידי שמירה על מערכות החיסון שלנו בריאוֹת, או על ידי התחסנות. אך בעוד שישנם כמה חיסונים כנגד וירוסים וחיידקים, אין חיסון שיכול להגן עלינו מפני מחלות פטרייתיות. בימים אלה נערכים ניסיונות רבים לפתח חיסונים כנגד זיהומים פטרייתיים.

סיכום

אף על פי שטמפרטורת גופנו ומערכת החיסון החזקה שלנו מרחיקות מאיתנו זיהומים, פטריות עדיין יכולות לגרום לנו לנזק (איור 3). מטופלים עם מערכות חיסון חלשות רגישים במיוחד לזיהומים פטרייתיים חודרניים. מספר המטופלים שנמצאים בסיכון עולה באופן קבוע. בד בבד טיפול בזיהומים האלה הוא מורכב בשל מספר התרופות המוגבל והעלייה בעמידוּת לתרופות בקרב מינֵי פטריות. פטריות מסוכנות לא רק לבני אדם: צמחים, חרקים וחיות עם דם קר כמו דגים ודו-חיים נדבקים גם הם. לדוגמה, הפטרייה כִיטְרִידִיוֹמִיקוֹסִיס (Batrachochytrium dendrobatidis) כבר גרמה להיכחדותם של יותר מ-100 מינֵי צפרדעים ברחבי בעולם [1]. לכן, חוקרים צריכים להמשיך במאמציהם במטרה לגלות עוד על האופן שבו פטריות גורמות לזיהומים, וכיצד להתמודד עמן במקרים שבהם הם עשויים להיות מסוכנים.

מילון מונחים

מיקרוביוטה (Microbiota): ↑ כל אותם מיליוני המיקרואורגניזמים הבלתי מזיקים שמאכלסים את הגוף האנושי.

אלח דם (Sepsis): ↑ סוג הזיהום החמור ביותר, שיכול להוביל לכשל של איבר, ולעיתים קרובות אף למוות.

תפטיר (Mycelium): ↑ תאי פטריות בצורת חוט.

נבגים (Spores): ↑ יחידות רבייה מעוגלות של פטרייה, בדומה לזרעים, שיכולות לגדול לכדי תפטיר בוגר.

ארגוסטרול (Ergosterol): ↑ סוג של שומן שנמצא בדופן התא של תאי פטריות. ארגוסטרול מבצע תפקודים זהים לכולסטרול בתאי בני אדם.

כיטין (Chitin): ↑ סוכר שמהווה חלק עיקרי בדופן תא הפטרייה. כיטין גם יוצר את השלד החיצוני של חרקים ושל פרוקי רגליים אחרים.

גלוקן (Glucan): ↑ מולקולת סוכר מורכבת שמרכיבה את דופן תא הפטרייה, שכבה מבנית שמקיפה את התא ומספקת תמיכה והגנה.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

אנו מודות לעמיתות שלנו, Grit Walter ממרכז הַיַּעַץ הלאומי לזיהומים פטרייתיים חודרניים, ול- Amelia Barber ממכון לייבניץ לחֵקֶר מוצרים טבעיים וביולוגיה של זיהומים – מכון הנס קנול, על שסיפקו לנו תמונות של קְרִיפְּטוֹקוֹקוּס נֵאוֹפוֹרְמַנְס ו- אַסְפֶּרְגִילוּס פוּמִיגָטוּס, בהתאמה. תודה מיוחדת לסוקר Boris B. Tsenov על הערותיו מאירות העיניים ועל הסיוע בעיצוב האיור. עבודה זו נתמכה על ידי המשרד הפדרלי לחינוך ומחקר (BMBF 03Z22JN11 and 01EO1502) עבור SV.