מעגל עצבי המקשר בין חיידקי מיקרוביום המעי לבין המוח נחשף לראשונה. במעגל זה תאי חישה בדופן המעי הגס קולטים מסרים מחלבונים חיידקיים, ומעבירים בתגובה אותות עצביים למוח – לאכול פחות.

פרסומת

במאמרו משנת 1955 "Second Thoughts on the Germ Theory", קבע המיקרוביולוג רנה דובוס (René Dubos): "למרות שכולם נושאים חיידקי מחלות, לא כולם חולים" [1]. תובנה זו ייצגה את הבסיס לחקר המיקרוביום, עולם החיידקים החיים בגופנו שלא רק שאינם גורמים לנו לחלות, הם אף הכרחיים לבריאות שלנו. אלפי מחקרים מהעשורים האחרונים הגדירו את השפעות המיקרוביום החי בחלל מערכת העיכול על מערכת החיסון, חילוף החומרים, הרגלי התזונה והתנהגותו של בעל החיים המאכסן.

כדי להשפיע על התנהגות המאכסן, צריכים החיידקים, התחומים בחלל מערכת העיכול, להעביר בדרך כלשהי את המסרים שלהם למערכת העצבים. מחקר חדש, שהתפרסם בעיתון Nature על ידי קבוצת מחקר מהמחלקות לגסטרואנטרולוגיה ונוירוביולוגיה באוניברסיטת Duke, גילה חיישן בדופן המעי הגס המעביר אותות חיידקיים ישירות למוח כדי לבקר אכילה [2]. המחקר התמקד בתאי חישה ייחודיים בדופן המעי, תאי נוירופוד (neuropod cells). תאים אלו מגיבים לחומרי מזון בחלל המעי בשחרור הורמונים מעודדי שובע. בנוסף, בבסיס התאים יש מעין רגל בעלת מאפיינים עצביים, ודרכה מועבר מסר עצבי ישיר [3]. זהו המקור לשמם של התאים: "נוירו" – פעילות עצבית (נוירונלית) ו־"פּוֹד" – רגל.

בנוסף לפעילות הורמונלית קלאסית, תאי הנוירופוד מסוגלים לתקשר ישירות עם המוח דרך קצוות של שלוחות עצב הוואגוס, "העצב התועה", המחבר בין המוח לבין איברי הגוף השונים. באמצעות מוליכים עצביים, תאי הנוירופוד מעבירים  דרך עצב הוואגוס אל המוח מסרים על חומרי המזון בחלל המעי. המסרים מועברים בתוך פרקי זמן של מילי־שניות [4]. כך, תאים אלו מסוגלים להשפיע על התנהגות אכילה והעדפות תזונתיות, לדוגמה – ההעדפה של סוכר בעל ערך קלורי על פני ממתיק מלאכותי [5].

מטרת המחקר הנוכחי הייתה לזהות חיישן שנמצא על גבי תאי נוירפוד ומסוגל לקלוט ולהעביר למוח מסרים מחיידקים החיים בחלל המעי. לצורך כך ריצפו החוקרים את ה־RNA של תאי נוירופוד במעי הגס, אזור עשיר באוכלוסיות חיידקים, ובחנו את רמות ההתבטאות של גנים המכילים הוראות לייצור קולטנים של תוצרים חיידקיים, בהשוואה לתאים בדופן המעי שאינם נוירופודים. נמצא שקולטן בשם Toll-like receptor 5 (בקיצור – TLR5) התבטא בתאי הנוירופוד במידה גבוהה יותר באופן מובהק. כדי לבחון את תפקודו של TLR5 בתאי הנוירופוד, החוקרים פיתחו מוטציה בעכברים המשתיקה את התבטאות TLR5 בתאי הנוירופוד של המעי הגס. הם גילו שעכברים אלו מפתחים עודף משקל, הנובע מאכילת מנות גדולות יותר.

ה-TLR5 מזהה חלבון שנקרא פלגלין (Flagellin), שממנו מורכבים השוטונים המאפשרים לחיידקים לנוע. תאי הנוירופוד במעי הגס משתמשים ב־TLR5 כדי לזהות פלגלין חיידקי בחלל המעי ולהגיב אליו באמצעות אות עצבי. אות זה מתווך באמצעות מולקולה בשם Peptide YY (PYY), המועברת מתאי הנוירופוד אל קצוות עצב הוואגוס ומפעילה אותו בתוך שניות.

ואיך כל זה קשור לאכילה? נמצא כי רמות הפלגלין בחלל המעי הגס קשורות באופן ישיר לצריכת מזון: אצל עכברים בצום נמצאו כמויות נמוכות של פלגלין, ואילו אצל עכברים שאכלו באופן חופשי נמצאו כמויות גבוהות של פלגלין במעי.

כעת נותר לבחון כיצד אות עצבי זה קשור להתנהגות אכילה בזמן אמת. לצורך כך ערכו החוקרים ניסויים שבהם החדירו פלגלין למעי הגס של עכברים שהיו בצום, ומיד לאחר מכן נתנו להם גישה למזון. נמצא שפלגלין במעי הגס דיכא אכילה באופן מובהק בתוך עשרים דקות בלבד. פעילותם של TLR5 בתאי נוירופוד ושל PYY המופרש מהם חיונית לאפקט זה, שכן עיכוב הפעילות של TLR5 או חסימת הקולטן ל־PYY באמצעות תרופה ביטלו את השפעתו מדכאת התיאבון של הפלגלין במעי הגס. אין כל קשר בין אפקט זה לבין תגובה חיסונית טיפוסית לזיהום חיידקי בגוף, ופרט לדיכוי תיאבון לא נצפו הפרעות בפעילות העכברים. בנוסף, אפקט זה אינו תלוי בנוכחותם של חיידקים במעי, שכן גם עכברים חסרי חיידקים במעי (Germ-free) אכלו פחות בתגובה לפלגלין במעי הגס.

בעבודה זו התגלה מעגל עצבי המקשר בין חיידקי המעי לבין המוח כדי לווסת צריכה של מזון. כפי שטבע רנה דובוס במשפטו המפורסם, "Think globally, act locally", ממצאים אלו מראים כיצד חיידקי המעי יכולים להשפיע באופן נרחב על בעל החיים המאכסן באמצעות הפעלה מקומית של תאי נוירופוד.
כשם שאנו חווים את העולם דרך חמשת החושים שלנו – ראייה, שמיעה, מגע, ריח וטעם – אנו חווים את העולם הפנימי שלנו, עולם המיקרוביום, דרך חוש שישי – החוש הניורוביוטי.

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות

[1] מאמרו הקלאסי של René Dubos: מחשבה נוספת על תיאוריות חיידקיות

[2] המאמר המקורי שעליו מבוססת הכתבה

[3] גילוי תאי הנוירופוד - תאי חישה בדופן המעי המחווטים למערכת העצבים

[4] תאי נוירופוד מעבירים מסרים מחומרי מזון במעי ישירות למוח

[5] תאי נוירופוד שולטים על המשיכה לסוכר

[6] כתבה קודמת על "קיבת הקינוחים" במוח