הקדמה

ב-30 השנים הבאות אוכלוסיית העולם צפויה לגדול מ-7.7 מיליארד אנשים כיום לכ-10 מיליארד אנשים. מספר האנשים ההולך וגדל מוביל לעלייה בכמות המזון שנדרשת כדי להזין את כולם. תעשיות החקלאות והמִקְנֶה חשובות מאוד לאספקת המזון, והן מתמודדות עם האתגר של ייצור מזון מספיק באמצעות משאבים מוגבלים. במטרה להתגבר על האתגר הזה, מדענים מעריכים גורמים שיכולים להשפיע על ייצור מזון. חוקרים מתחום מדעי החיות מעריכים את חברות החיידקים במערכת הרבייה ואת תפקידן ברבייה מוצלחת של חיות, שתורמת לאספקת מזון.

חיידקים לרוב נחשבים כ''רעים'', בשל הסוגים הרבים של חיידקים פתוגניים שיכולים לגרום למגוון מחלות. אך ישנם גם חיידקים ''טובים'' שנמצאים בסביבה ובגוף של בני אדם ושל חיות, אשר מסייעים לְשַׁמֵּר גוף בריא ופרודוקטיבי! חיידקים מועילים נמצאים באיברים רבים בגוף, ומרביתם ממוקמים במערכת העיכול. חיידקי הקיבה והמעיים האלה מסייעים לפרק מזונות שבני אדם וחיות אוכלים. התוצרים שחיידקים מייצרים מעיכול מזונות יכולים לשמש בני אדם או חיות לגדילה, או לשימור תפקודי גוף תקינים. חשיבותם של חיידקים במערכת העיכול הובילה מדענים לחקור חיידקים בחלקי גוף אחרים, כמו למשל במערכת הרבייה, ולשאול כיצד החיידקים האלה עשויים להשפיע על בריאות הרבייה ועל הצלחתה.

האם ישנם חיידקים בריאים במערכת הרבייה?

לפני שנים רבות, מדענים האמינו שמערכת הרבייה הנשית לא הכילה חיידקים, אלא אם כן היה זיהום. נוכחותם של חיידקים במערכת הרבייה, במיוחד במהלך היריון, נחשבה כלא טובה עבור גדילת העובר ובריאותו של הרחם. אולם, כשמדענים פיתחו טכנולוגיות חדשות לאיתור ולזיהוי חיידקים רבים יותר, הם מצאו שישנהּ חֶבְרָה של חיידקים טובים במערכת הרבייה!

בבני אדם, ישנוֹ מגוון חיידקי נמוך מאוד במערכת רבייה בריאה. המגוון הנמוך הוא תוצר של סוג חיידק אחד, שנקרא לַקְטוֹבָּצִילוּס (Lactobacillus), שהוא הבסיס למרבית החיידקים במערכת הרבייה. אולם, החברות החיידקיות במערכת הרבייה בבקר שונות מאוד מאלה המתקיימות במערכת הרבייה האנושית. מערכת הרבייה של בקר מתאפיינת במגוון חיידקים גבוה, כלומר היא מכילה מינֵי חיידקים שונים רבים. החיידקים בנרתיק הפרה מגוונים יותר מאלה שברחם שלה, כאשר ישנם חיידקים רבים שדומים לאלה הנמצאים במערכת הקיבה והמעיים של הפרה (איור 1). מאמינים כי מגוון החיידקים הגדול בנרתיק, ונקודות הדמיון לחיידקים שבמערכת הקיבה והמעיים, הם תוצאה של פתח הנרתיק לסביבה החיצונית, אשר מאפשרת לחיידקים להיכנס ולהתפתח, בעוד שסביבת הרחם היא פנימית יותר, עם גישה מוגבלת למקורות חיידקיים חיצוניים [1].

כיצד חיידקים מסייעים בשמירה על מערכת רבייה בריאה?

ממש כמו בני אדם וחיות, במטרה לשרוד, חיידקים צורכים ''מזון'' שמספק להם אנרגיה וחומרי מזון. התהליך של המרת מזון לאנרגיה ולחומרי מזון נקרא חילוף חומרים. תהליך זה כולל תגובות שמתרחשות בתוך תאים במטרה לייצר סוגי מולקולות שונים רבים ותרכובות שחיוניים עבור התפקודים ששומרים עלינו – ועל חיידקים – בחיים. חיידקים יכולים לצרוך ''מזון'' בצורה של חומרים שונים שמיוצרים על ידי תאים במערכת הרבייה של המארח שלהם, או שנכנסים למערכת הרבייה ממחזור הדם. החיידקים צורכים את החומרים האלה כדי לייצר אנרגיה ומולקולות שמאפשרות להם לשרוד ולתפקד. חיידקים משחררים תוצרים אחרים של חילוף חומרים שהם לא זקוקים להם, אשר יכולים לסייע לתמוך בתפקודים של המארח לרבּות שמירה על מערכת רבייה בריאה (איור 2).

התוצרים שחיידקים משחררים לסביבתם מסייעים לשמור על מערכת רבייה בריאה על ידי כך שהם תומכים בחברות חיידקים בריאות, מעכבים גדילה של פתוגנים, שומרים על החומציות התקינה של הסביבה ומסייעים לתאי מערכת החיסון לתפקד כראוי. לדוגמה, מין לקטובצילוס של חיידקים מסייע לשמור על בריאות מערכת הרבייה האנושית באמצעות חילוף חומרים של הסוכר גלוקוז ליצירת אנרגיה וחומצה לַקְטִית. החיידקים משתמשים באנרגיה עבור הישרדותם, בעוד שהחומצה הלקטית משוחררת לתוך סביבתם. החומצה המשוחררת מורידה את רמות החומציוּת של מערכת הרבייה, מה שהופך את הסביבה לחומצית יותר, ומונע גדילה של חיידקים פתוגניים [2]. נמצא כי מין לקטובצילוס מצוי בכמות קטנה במערכת הרבייה של בקר [3], אך ישנם חיידקים אחרים שבאפשרותם לבצע תפקודים דומים. סוגי חיידקים נוספים יכולים לייצר תוצרים שמווסתים את הפעילות של תאים השייכים למערכת החיסון. תאים אלה יכולים לסייע לְחַיּוֹת להילחם כנגד פתוגנים או ליצור סביבה ברחם שמסייעת לתמוך בהתפתחות ההיריון. חיידקים טובים יכולים גם לעכב גדילה של חיידקים פתוגניים על ידי יצירת תרכובות אנטי-חיידקיות, או באמצעות תחרות בחיידקים פתוגנים באמצעות צריכת המשאבים שהם זקוקים להם כדי לגדול.

כל תפקודי החיידקים האלה במערכת הרבייה הכרחיים עבור סביבה בריאה שיכולה לאפשר להיריון להתפתח.

כיצד חיידקים במערכת הרבייה קשורים להתרבוּת ולהיריון מוצלחים?

בזמן שתעשיית החקלאות עושה מאמצים לספק בקר בצורה יעילה להזנת אוכלוסיית העולם שגדלה, חשוב שפרות ייכנסו להיריון במהירות האפשרית ובקלות המְרַבִּית. אך אם חברות החיידקים במערכת הרבייה משתנות, ויוצרות סביבה לא מיטבית להיריון, ייתכן כי הפרה לא תהיה מסוגלת להיכנס להיריון וללדת עגל בריא (איור 3). מרבית המחקרים הקודמים שנערכו בדקו את החיידקים הפתוגניים ואת האופן שבו הם מפחיתים את יכולתה של החיה להיכנס להיריון. ידוע כי אחרי הוֹלדת עגל, לפרות יש סבירות גבוהה יותר לקבל זיהומים ולהכיל כמויות גדולות יותר של חיידקים פתוגניים ברחם, מה שמוביל לקושי כשמנסים להרבּות את הפרה שוב. אולם, מחקרים עכשוויים החלו לבדוק את הקשר שבין חברות חיידקים בריאות במערכת הרבייה לבין יכולתה של החיה לפתח היריון בריא.

מדענים בדקו חברות חיידקים במערכת הרבייה של פרות לפני ההתרבוּת, כדי לקבוע אם חיידקים היו קשורים לתוצאות ההיריון. לפרות שנכנסו להיריון היה הרכּב שונה במובהק של חברות חיידקים ברחם לפני הרבייה ביחס לפרות שלא נכנסו להיריון. בפרט, אצל פרות שלא נכנסו להיריון היו יותר חיידקים פתוגניים, אף על פי שלא התפתח אצלן זיהום [4]. הנתונים האלה מציעים שההבדלים בחברות חיידקי הרחם יכולים להשפיע על הַצְלָחַת הרבייה של פרה (איור 3). יכולת החיידקים להשפיע על הצלחת הרבייה קשורה ככל הנראה להשפעותיהם על סביבת מערכת הרבייה, באמצעות שליטה בגורמים שחשובים להתפתחות ההיריון. מחקרים עתידיים יבחנו את תפקידם של חיידקי הרחם במהלך היריון, ואת האופן שבו הם עשויים להשפיע על גדילה של עוברים, על בריאותם ועל התפתחותם.

שיפור הצלחת רבייה באמצעות חיידקים במערכת הרבייה

מאחר שחברות חיידקים של פרות הוכחו כמשפיעות על סביבת מערכת הרבייה והתפתחות ההיריון, מחקרים בודקים שיטות לשינוי ההרכּב של חברות חיידקים. על ידי שינוי סוגי החיידקים בחברות האלה, אנו יכולים ליצור סביבת מערכת רבייה בריאה שהיא המיטבית לתמיכה בהיריון. מחקרים בחנו פְּרוֹבִּיּוֹטִיקוֹת למטרה הזו. פרוביוטיקות הן חיידקים חיים, כמו למשל לקטובצילוס, שידועים בכך שיש להם תועלות בריאותיות עבור המארח. ניתן להוסיף פרוביוטיקות למערכת הרבייה ולתרום לסביבת הרבייה של החיה. אף על פי שלקטובצילוס נמצא באופן טבעי בכמויות קטנות במערכת הרבייה של בקר, מדענים החלו לבחון את השימוש בחיידק זה בתור פרוביוטיקה בפרות. התוצאות היו חיוביות ביחס לטיפול בזיהומים, שליטה בתגובות של מערכת החיסון והגדלת מספר החיות שנכנסו להיריון [5]. נדרשים מחקרים נוספים כדי לבדוק את השימוש בפרוביוטיקות ברבייה כאשר אין זיהום, במטרה לבחון כיצד פרוביוטיקות מווסתות את האיזון הנורמלי של חברות חיידקים בבקר.

מסקנות

לא כל החיידקים רעים. ישנם סוגי חיידקים רבּים שמבצעים תפקודים חשובים שתורמים למארח. חברות חיידקים חיוניות לבריאות המארח ולתפקודו, הודות לתרומותיהן לסביבות שונות ברחבי הגוף. אף על פי שבעבר האמינו כי מערכת הרבייה היא נטולת חיידקים, מחקרים עכשוויים חשפו את חשיבותם של חיידקים בריאים לרבייה בריאה ומוצלחת. ישנם חיידקים מגוונים רבים, כולל לקטובצילוס, שחיים במערכת הרבייה של בקר ותורמים לסביבת מערכת הרבייה. תפקודו של לקטובצילוס במערכת הרבייה ברור מבחינה מדעית, והוא הנחקר ביותר ביחס לפרוביוטיקות במערכת הרבייה של בקר ושל בני אדם. נדרשים מחקרים נוספים כדי לקבוע אם חיידקים אחרים יכולים לשמש כפרוביוטיקות, ובאיזה אופן. לאחר שהתקדמנו בהבנת התפקידים של חיידקים במערכת הרבייה, ייתכן שנהיה מסוגלים להשתמש בחיידקים הטובים האלה כדי לשפר את תוצאות הרבייה, מה שיסייע לייצר יותר בקר ולהזין את אוכלוסיית העולם שממשיכה לגדול.

מילון מונחים

פתוגן (Pathogen): ↑ מיקרואורגניזם מזיק היכול לגרום למחלה.

מערכת הרבייה הנשית (Female Reproductive Tract): ↑ מערכת איברים בנקבות שתכליתה לייצר צאצאים. כוללת את הנרתיק, צוואר הרחם, הרחם, חצוצרות הרחם והשחלות.

מגוון חיידקי (Bacterial Diversity): ↑ מדידה של מספר מִינֵי החיידקים השונים ומידת השוֹנוּת הגנטית בין החיידקים בדגימה. לדגימה עם מספר גבוה של מינים שונים יש מגוון גדול יותר.

חילוף חומרים (Metabolism): ↑ תגובות כימיות שמפרקות חומרים, כמו למשל מזון, למולקולות אחרות שנדרשות עבור תפקודי גוף תקינים.

חומצה לקטית (Lactic Acid): ↑ כימיקל שנוצר כאשר סוכרים מפורקים לאנרגיה בהיעדר חמצן. חומצה לקטית מיוצרת על ידי חילוף החומרים של כמה מינֵי חיידקים.

פרוביוטיקות (Probiotics): ↑ חיידקים חיים שניתן להוסיפם לסביבה עבור תועלות בריאותיות. פרוביוטיקות יכולות לשנות את נוכחות החיידקים בחברת חיידקים, ולהשפיע על התוצרים המטבוליים שמשוחררים.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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