אנדוקרינולוגיה מולקולרית וסוכרת

תקציר נושאי המחקר במעבדה

I.     המעבדה, בשיתוף המכון לאנדוקרינולוגיה וסכרת במרכז שניידר, החלה בפרוייקט מחקר קליני במטרה לזהות ילדים בסיכון גבוה לפתח סכרת מסוג 1. סכרת מסוג 1 היא מחלה אוטואימונית שבה הגוף מייצר מספר נוגדנים הפוגעים והורגים באופן ספציפי את תאי הבטא בלבלב, אותם תאים המייצרים אינסולין. במקרים רבים המחלה מתייצגת במופע קליני סוער ומסכן חיים המלווה בחמצת מטבולית. זיהוי סמנים מוקדמים עשוי להציל חיים ולשפר את האיזון המטבולי בילדים החולים. לשם כך אנו אוספים דגימות דם מילדים צעירים מהאוכלוסיה הכללית. בשיטה מולקולארית רגישה וייחודית Ultrasensitive Antibody Detection by Agglutination-PCR (ADAP)] technology ] אנו בודקים בדמם נוכחות של שלושה מהנוגדנים הנפוצים ביותר. זיהוי מוקדם של ילדים שלהם נוגדנים כנגד תאי בטא יאפשר לנו לחנך את המשפחות לזיהוי סמני המחלה, כך שהטיפול יחל ללא הופעת החמצת המטבולית ויהיה נתון לבקרה טובה יותר. כמו כן, בעתיד, יאפשר לטפל בילדים שנמצאים בסיכון לפתח סכרת, בתרופות שידחו את הופעתה. זהו מחקר פורץ דרך וחשוב ביותר עם השפעה קלינית משמעותית לחולי סכרת.

II.   בנוסף המעבדה עוסקת בחקר התהליכים המשפיעים על קומה וגדילה לינארית בילדים, תוך שותפות עם המחקר הקליני המתנהל במכון לאנדוקרינולוגיה וסוכרת במרכז שניידר. המחקר במעבדה הוא מחקר בסיסי שנועד לזהות מנגנונים חדשים החשובים לתהליך הגדילה ועל סמך כך להציע אפשרויות ניטור וטיפול חדשניות. מדי שנה מגיעים למכון לאנדוקרינולוגיה וסוכרת כ1500 ילדים שלהם קומה נמוכה מאוד, למרות פרופיל הורמונאלי תקין. מכאן עלתה המחשבה כי ייתכן והפגם נעוץ באיבר המטרה, לוחית הגדילה, או במערכת מפקחת שטרם התגלתה. המודל שבחרנו ממנף את הקשר הידוע שבין תזונה וגדילה, אשר הבסיס המולקולארי שלו טרם פוענח.

1.                אחת מן התגליות פורצות הדרך שעשינו היא כי לפטין, ההורמון המופרש מתאי השומן ומהווה בקר לצריכת מזון והוצאת אנרגיה, משפיע על התארכות לוחית גדילה הן בתרבית והן בחיות שלמות. הראינו באופן חד משמעי כי ללפטין יש השפעה ישירה על התארכות העצמות וכי הזרקת לפטין לחיות במצב של תזונת חסר מפצה ומונעת את העצירה בגדילה. הצלחנו להראות כי ללפטין יש קולטנים ספציפיים ופעילים בלוחית הגדילה וכי העברת הסיגנל של לפטין נעשית דרך חלבונים שמעורבים בבקרה על התארכות והתמיינות לוחית הגדילה כגון PTHrP וIhh , כי מערכת העברת המסרים נעשית דרך Jak/Stat3  ו ERK וכי ללפטין השפעה ישירה על יצור קולגן מטיפוס X המתבטא רק בזמן התמיינות סופית של כונדרוציטים (תאי סחוס). בשנים האחרונות מצאנו במחקר בחיות מעבדה כי רמות גבוהות של לפטין, בעיקר בתקופת גיל ההתבגרות עלולות לגרום לעצירת גדילה וזאת בשל ההשפעה של לפטין על ביטוי של ארומטז, אנזים אשר גורם להפיכת ההורמון טסטוסטרון לאסטרוגן. כך שבד בבד עם השפעתו על האצת גדילה הוא גם גורם להצטמקות לוחית הגדילה ולסיום תהליך ההתארכות של העצמות. תוצאות אלה נתמכות ע"י מחקר קליני שנעשה במקביל במכון לאנדוקרינולוגיה בשניידר שבו הראו שילדים שמנים עלולים לקפח את קומתם הסופית.

2.                פן נוסף של המחקר מתמקד בזיהוי סמן גדילה (ביומרקר) מדויק בדם אשר רמתו תהווה מדד לתהליך גדילה פעיל ותוכל לתת אינדיקציה לתגובה לטיפול בילדים נמוכי קומה. כיום בהעדר סמן רגיש אין דרך לעקוב אחר התגובה לטיפול פרט למדידת השינוי בגובה, כלומר מחייב טווחי פעולה ארוכים מאוד. לממצאים אלה משמעות רבה הן בתחום האבחון והם בתחום הטיפול.

3.                במקביל מתקיים מחקר מקומי בלוחית הגדילה: לשם כך העמדנו במעבדה מודל במכרסמים (עכברים וחולדות) של גדילת catch up תלוית תזונה. מודל in-vivo זה מאפשר לבחון את השינויים המידיים בתוך לוחית הגדילה בתקופת גדילת ה-catch-up שמתרחשת אחרי הסרה של הגבלת מזון. בבדיקת שינויים בפרופיל ביטוי הגנים בלוחית הגדילה מצאנו כי ישנם מספר רב של גנים המשתנים תחת פרוטוקול השינוי התזונתי והחזרה לגדילה מהירה, וכי שני התהליכים מתאפיינים בפרופיל ביטוי ייחודי, מה שעשוי להצביע על גנים הקשורים לתהליך גדילה מואץ או להעיד על סיבות ל catch up לא מושלם. בין גורמי השעתוק המושפעים ביותר מן התהליך זיהינו את גורם השעתוק HIF-1α , וכן מיקרו רנ"א שונים ואנזימים ממשפחות הHDAC. בנוסף השתמשנו במודל זה כדי לבדוק האם ניתן להשפיע על יעילות הגדילה המפצה על ידי שינוי תזונתי והראינו כי סוג החלבון בדיאטה הוא משמעותי לאיכות הגדילה הן מבחינת קצב הגדילה והן מבחינת איכות העצם ואורכה.   השוואת השפעה של דיאטה שבה החלבון היחיד היה מי גבינה לדיאטה שבה החלבון היחיד היה חלבון סויה (שניהם חלבונים מלאים ונחשבים לטובים ביותר בקטגוריות שלהם), הראתה כי למי גבינה יש עדיפות מבחינת איכות העצם ואורך לוחית הגדילה מה שמעיד על שימור פוטנציאל גדילה לאורך זמן ארוך יותר. אנו ממשיכים לחקור השפעת חלבונים נוספים כדי לזהות את החלבונים הטובים ביותר לעידוד צמיחה אורכית.

4.                מודל טרנסגני שפיתחנו בעכברים מראה כי עכברים שבהם פגענו באופן ספציפי בלוחית הגדילה, בגן לSIRT1 שהוא HDAC המתבטא בין היתר גם בלוחית הגדילה עצמה, מגיבים פחות טוב לשינויים בתזונה, הלוחיות שלהם פחות מאורגנות והגדילה שלהם משמעותית פחות יעילה.

5.                תוך כדי המחקר על חיות טרנסגניות אלה גילינו השפעה של הפגיעה בגןSIRT1  בלוחית הגדילה על התנהגות החיות ובאופן ספציפי הראינו שיש עליה בחרדה, ירידה בקוגניציה ובהתמצאות במרחב וירידה משמעותית בפעילות המלווה בעליה במשקל. אלה ממצאים מפתיעים מאוד ומעידים על קשר בין גדילה והתפתחות. כיום אנו חוקרים את הבסיס המולקולארי לקשר זה.

6.                מודל נוסף שנבדק במעבדה הוא מודל של דלקת היות וידוע כי מחלות דלקתיות בילדים פוגעות בגדילה, במנגנון שטרם פוענח עד סופו. היות וטיפולים קונבנציונאלים כמו טיפול בהורמון גדילה אינם יעילים משום שהדלקת עצמה גורמת לעמידות לטיפול, יש צורך בפתרונות אחרים. בהתבסס על מחקרינו הקודמים בנוגע להשפעת תזונה על יעילות הגדילה, אנו מעמידים כיום מספר מודלים של דלקת, חוקרים את המנגנון בלוחית הגדילה ומציעים טיפולים בתזונה.

7.                אנליזת מיקרוביום שעשינו לחיות במצבי תזונה שונים הראתה כי הגבלת תזונה משפרת את מבנה המיקרוביום כפי שנצפה גם בהשוואה ביו אנשים שמנים ורזים, כמו כן הראינו כי תזונה המבוססת על חלבון חלב משפרת את מבנה המיקרוביום וכי יש משמעות לסוג החלבון והשומן שבתוך המזון ולא רק לכמות הקלוריות ולמקרו- נוטריאנטים. בכוונתנו להמשך ולחקור כיוון זה גם במודלים של חיות וגם בילדים, ממצאים אלה מאפשרים לנו להציע שיפורים לתוסף המזון שפותח במכון לאנדוקרינולוגיה לטיפול בילדים נמוכים ורזים.

פרויקטים עתידיים

1.       הבנת התהליכים שנפגעו בחיות הטרנסגניות

2.       השפעה של תזונה על גדילה בחיות שחסרות הורמון גדילה

3.       השפעת חלבונים שונים בתזונה על יעילות הגדילה לינארית

4.       מעורבות מיקרוביום בתרגום ההשפעה של תזונה על גדילה

5.       זיהוי ביומרקרים רגישים לגדילה – לשינוי בתזונה וכו'