אסטרוציטים הם תאים דמויי כוכב שמתפקדים כתאי תמך – תאים הנדרשים להישרדות ותפקוד בריא של תאי העצב (הנוירונים) ומהווים את רוב התאים במערכת העצבים המרכזית (המוח וחוט השדרה).

אבל, כפי שמנסח זאת פרופ' בן ברס מאוניברסיטת סטנפורד שעמד בראש צוות המחקר החדש: "למדנו שהאסטרוציטים הם לא תמיד 'החברה הטובים'". המחקר, שממצאיו פורסמו בכתב העת המדעי Nature, חשף כי תחת נסיבות מסוימות, האסטרוציטים משנים את צורתם החיצונית ואת ההתנהגות שלהם ואז הם עלולים להרוס תאי עצב ותאים נוספים במוח. תהליך זה עשוי להניע את ההחמרה של מחלות נוירולוגיות ניווניות כמו טרשת נפוצה, פרקינסון ואלצהיימר וכן את הנזקים לאחר פגיעה במוח או בחוט השדרה.

מה היה ידוע לפני המחקר?

התאים בצורת הכוכב היו במרכזם של מחקרים רבים. ידוע כי תפקידיהם של האסטרוציטים רבים וכוללים תמיכה למבנה המוח ותאי העצב, אספקת מזון לתאי העצב, ייצוב הסביבה הכימית במוח, השפעה על גדילת תאי העצב, בידוד התאים ושמירה על מעבר החומרים הכימיים המופרשים מהם, סיוע בשיקום והחלמת התאים מפגיעות ועוד.

ידוע גם כי פגיעות מוח טראומטיות, שבץ, זיהומים ומחלות יכולים לשנות את הצורה וההתנהגות של אסטרוציטים ולהפוך אותם ל'תגובתיים' (reactive). עם זאת, עד לאחרונה לא היה ברור אם אסטרוציטים תגובתיים הם "טובים" או "רעים".

בשנת 2012 צוות מחקר מאוניברסיטת סטנפורד זיהה כי קיימים שני סוגים של תאים אסטרוציטים תגובתיים: התאים להם קראו החוקרים A1 מתפתחים כאשר תאים אסטרוציטים רגילים נחשפים לרכיבים שנמצאים בדופן התאים של חיידקים. בניגוד אליהם, תאי A2 מתפתחים לאחר שיש מחסור בחמצן במוח, כפי שיכול להתרחש בעת שבץ מוחי לדוגמה. לתאי האסטרוציטים מסוג A2 יש יכולות שיקומיות התורמות למוח - הם מפיקים חומרים התומכים בצמיחת, הישרדות ובריאות תאי עצב, אבל האסטרוציטים מסוג A1 פולטים כמויות גדולות של חומרים המעוררים פעילות דלקתית.

כיצד אסטרוציטים "טובים" הופכים ל"רעים"? 

מאז אותה התגלית עסוק צוות המחקר בהבנה כיצד בדיוק אסטרוציטים מסוג A1 נוצרים ומה הם עושים. הניסויים הראו כי תאי A1 נוצרים כאשר תאים של מערכת החיסון במוח המכונים תאי מיקרוגליה פולטים גורמים מעוררי דלקת בתגובה לחשיפה לרכיבים שנמצאים בדופן התאים של חיידקים, פגיעות מוח או מחלות, ואלה משנים את ההתנהגות של האסטרוציטים הרגילים.

בסדרה של ניסויים בעכברי מעבדה החוקרים זיהו שלושה רכיבים מעוררי דלקת שהפקתם התעצמה לאחר חשיפת תאי המיקרוגליה לרכיבים בדופן התאים של חיידקים: TNF-alpha, IL-1-alpha, C1q. במוח, שלושת החומרים הללו מופרשים רק על ידי תאי מיקרוגליה ויחד הם הופכים תאים אסטרוציטים רגילים לתאים מסוג A1. 

למה גורמים האסטרוציטים הרעים? 

בשלב הבא, החוקרים מצאו כי אסטרוציטים מסוג A1, במקום לתמוך בתאי עצב, הפכו לרעילים עבורם. ממצא זה התגלה כאשר הם בחנו את התכונות של התאים מסוג A1 באמצעות תא עצב הגדל במעבדה. תא העצב יכול לגדול בתוך צלוחית מעבדה רק אם יש מסביבו תאים אסטרוציטים. צוות המחקר החליף את התאים האסטרוציטים הרגילים בתאים אסטרוציטים מסוג A1 וראה שמספר הסינפסות - הקשרים שיוצאים מהתא לעבר תאים אחרים - פחת בחצי והסינפסות שבכל זאת נוצרו לא תפקדו היטב.

בהמשך, כאשר החוקרים לקחו את התמיסה בה שמרו את התאים מסוג A1 והוסיפו אותה לתאי מוח מסוגים שונים - תאי עצב, אוליגודנדרוציטים (התאים שיוצרים מיאלין) ותאי גנגליון - כולם מתו. בעקבות הניסויים הללו הם הסיקו כי תאי A1 מפרישים חומרים רעילים, אם כי הרעלן שמפרישים תאי A1 טרם זוהה.

ממצא חשוב במיוחד שעלה מהניסויים הוא שבאמצעות חסימת החומרים שהופכים את האסטרוציטים הרגילים לאסטרוציטים רעילים מסוג A1, ניתן להציל את תאי מערכת העצבים ממוות.

בסופה של סדרות הניסויים, בחנו החוקרים רקמות מוח של אנשים עם טרשת נפוצה, ניוון שרירים (ALS), אלצהיימר, פרקינסון ומחלת הנטינגטון. בכל הבדיקות הם מצאו כמויות גדולות של תאים אסטרוציטים מסוג A1 באזורים שנפגעו מהמחלה.

מה משמעות הממצאים?

"אנחנו נרגשים מאוד בעקבות תגלית האסטרוציטים הרעילים לתאי עצב, מכיוון שהממצאים שלנו מראים שפגיעות חמורות ברשתית העין, במוח, ובחוט השדרה ומחלות נוירולוגיות ניווניות יכולות להיות מטופלות ביעילות רבה ממה שחשבנו בעבר". אמר פרופ' ברס בהודעה לעיתונות. ברס, שחוקר מזה יותר משלושה עשורים תאי מוח שאינם תאי עצב, תיאר את הממצאים כ"תגלית החשובה ביותר של המעבדה שלי מעולם".

Nature January 2017 doi:10.1038/nature21029