מדעני המכון גילו מעורבות מפתיעה של ריר המעי בתהליך הספיגה של נחושת – מתכת שבדומה לברזל ולאבץ נחוצה לגופנו, אך עלולה להיות מסוכנת
הריר המכסה את הדפנות הפנימיות של כמה מאיברינו אינו סתם שכבה צמיגית נעדרת תכונות, אלא חומר חכם שיודע להגן על הרקמות ולהזין אותן. ריר הריאה, למשל, מסנן מיקרואורגניזמים מזיקים תוך שהוא מאפשר מעבר גזים החיוניים לנשימה. במעי, סוג אחר של ריר המכסה שטחים נרחבים, חוסם את דרכם של חומרים בלתי-רצויים בעודו מאפשר מעבר חלק של חומרי מזון ונוזלים. באחרונה גילו מדעני מכון ויצמן למדע כי הריר במעי אחראי לפעולה חשובה נוספת ובלתי-צפויה: הוא מסייע בספיגה בטוחה של נחושת – מתכת הנחוצה לפעולתו התקינה של הגוף, אך עלולה להיות רעילה.
תגלית זו נחשפה כאשר צוות מחקר במעבדתה של פרופ’ דבורה פאס מהמחלקה לביולוגיה מבנית וכימית עסק בפענוח מבנהו של המרכיב המרכזי בריר – החלבון מוצין (mucin). אתגר הפענוח היה קשה במיוחד בשל גודלן הרב של מולקולות המוצין – מהגדולות בגוף האדם – אשר משתלבות יחדיו ליצירת מבני שתי וערב גדולים אף יותר, המקנים לריר את יכולותיו המגוונות והחלקלקות. בתהליך פענוח המבנה הופתעו החוקרים לגלות מקבץ חומצות אמינו, שנראה כמו אתר קישור למתכת – רמז אפשרי למעורבות לא מוכרת של הריר בחילוף החומרים בגוף. החוקרים חשפו את חלבון המוצין למגוון מתכות, והמסקנה לא איחרה להגיע: זהו אתר קישור לנחושת.
חשיבותה של הנחושת – הנמצאת בפירות ים, דגים, אגוזים ושוקולד מריר – ידועה לציבור פחות מזו של מתכות אחרות, כמו ברזל ואבץ, ואולם גם מתכת זו חיונית לתפקודו התקין של גופנו. בשילוב עם אנזימים שונים, הנחושת מאפשרת לתאינו לייצר אנרגיה, תורמת להיווצרות רקמות חיבור, סוללת את הדרך לצמיחת כלי דם חדשים, ויש לה עוד תפקידים רבים אחרים. אבל נחושת עלולה גם להזיק לגוף. אותה תכונה המאפשרת ליוני נחושת להעביר בנקל אלקטרונים הנחוצים לתגובות ביוכימיות, טומנת בחובה גם סכנה: מעבר אלקטרונים למולקולות חמצן ויצירת רדיקלים חופשיים אשר מזיקים לתאים.
“המשימה של הגוף היא להצליח להעביר את הכמות הרצויה של נחושת מהמזון שאנו אוכלים אל המקומות בגוף שבהם היא נדרשת – מבלי לאפשר ליוני הנחושת לזרוע הרס בדרך”, אומרת פרופ’ פאס. הייתכן שהריר עוזר לגוף במשימה זו?
נאוה רזניק, תלמידת מחקר במעבדתה של פרופ’ פאס, הובילה את הניסויים שנועדו לבחון את ההשערה. באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן גילתה רזניק שלחלבון הריר במעי יש למעשה לא אתר קישור אחד לנחושת, כי אם שניים: האחד נועד ליוני נחושת בעלי מטען חיובי כפול – Cu2+ – תצורת הנחושת שמתקבלת מהמזון שאנו אוכלים, בעוד האחר נועד ליוני נחושת עם מטען חיובי בודד – Cu+ – התצורה שנכנסת לתאי הגוף.
החוקרים שיערו כי חלבון המוצין המצוי בריר המעי קושר את יוני הנחושת המגיעים מהמזון ועוזר להמיר אותם לתצורה הנחוצה לגוף, נחושת עם מטען חיובי בודד, כלומר באמצעות קליטת אלקטרון אחד. גם את היונים המומרים הוא מחזיק אצלו ובכך מונע מהם לשחרר את האלקטרון שזה עתה קיבלו במקום הלא נכון. “מוצין מונע מנחושת להתרוצץ חופשי בגוף ולהזיק לרקמות”, אומרת רזניק.
בניסויים שמטרתם לאשש השערה זו, הראה הצוות שהחלבון אכן בולם את הנזקים שעלולים היו להיגרם לתאים כתוצאה מחשיפה לנחושת, ובו-בזמן מאפשר לתאים הזקוקים לכך לקלוט אותה בבטחה. הניסויים התבצעו אמנם בכלי מעבדה, אך החוקרים סבורים שהתהליכים שהתגלו משקפים נאמנה את מה שמתרחש בתוך הגוף.
כמו מבוגר אחראי המלווה נהג חדש, חלבון המוצין במעי מלווה את יוני הנחושת המועדים לפורענות מיד עם כניסתם לגוף ומבטיח כי ינהגו כיאות בדרכם למקומות שבהם הם נדרשים – ומדובר ככל הנראה לא רק ברקמות הגוף, אלא גם באוכלוסיית החיידקים במעי הזקוקה אף היא לנחושת על מנת לשרוד. “כבר עשורים רבים ידוע כי בתוך התאים הנחושת זוכה לליווי צמוד של חלבונים, אבל עד כה איש לא חשב לשאול מה קורה למתכת זו כשהיא רק נכנסת לגוף”, אומרת פרופ’ פאס.
מזונות עשירים בנוגדי חמצון, כמו תה ירוק או פירות יער, הם המלה האחרונה בתחום התזונה, ומסתמן כי הריר שלנו בא לקראתנו גם בחזית זו. באמצעות קשירת יוני הנחושת, סבורים החוקרים, מונע למעשה הריר מעגל זרימה מזיק של אלקטרונים מנוגדי החמצון ליוני הנחושת ומשם למולקולות החמצן וליצירת רדיקלים חופשיים הפוגעים ברקמות.
הריר שלנו לא תמיד זוכה להערכה ולתשומת הלב המחקרית הראויות, אך הממצאים החדשים סוללים את הדרך למחקרי המשך של תכונות הריר והמעורבות שלו במצבים רפואיים שונים המאופיינים בחוסרים רציניים ומסכני חיים במתכות. כך למשל, באחרונה השתתפו פרופ’ פאס ורזניק בכנס מדעי על תפקיד הנחושת בחילוף החומרים האנושי. בין המשתתפים היו גם ילד הסובל מנכות קשה בשל מחסור בנחושת ומדען החוקר את המנגנונים המולקולריים המעורבים במצבו. “הכנס הבהיר לנו עד כמה מוחשיות יכולות להיות בעיות מטבוליות הקשורות בנחושת, לא רק כסוגיה בפיסיולוגיה האנושית אלא ממש כמצב בריאותי”, אומרת פרופ’ פאס. “כשנבין טוב יותר איך חוצה הנחושת את שכבת הריר ונספגת לתאים, נוכל אולי לפתח דרכים טובות יותר לכוון נחושת לרקמות הזקוקות לה ולעזור למטופלים”.
במחקר השתתפו גם גבריאל שביט, ד”ר טל אילני ונועה אנה נאירנר מהמחלקה לביולוגיה מבנית וכימית; ד”ר סימון פישילביץ’ וד”ר דוד גוכמן מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית; ד”ר יעל פרידמן סירקיס מהמחלקה לתשתיות מחקר מדעי החיים; ד”ר אנסטסיה ד’ גאלו ופרופ’ קתרין ג” פראנץ מאוניברסיטת דיוק שבקרוליינה הצפונית, ארה”ב; פרופ’ קלי נ’ צ’אקון ממכללת ריד שבאורגון, ארה”ב וד”ר קתרין ו’ ראש ממכללת ריד ומאוניברסיטת הבריאות והמדע שבאורגון, ארה”ב.
עוד בנושא באתר הידען:
