ההיסטוריה המרתקת של ניטרוגליצרין: מהמולקולה שהורגת בנו, לזו שאנו חייבים לה את חיינו. חלק ב`.
פרופ' בן-עמי סלע, מנהל המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר; החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב.
המאמר הראשון שהתפרסם בכתב עת מדעי, ואשר ניסה להתחקות אחר מנגנון הפעולה של חומרי מכילי-ניטריטים במערכות פיסיולוגיות, היה זה של הבריטי Marshall שהתפרסם ב-1897 ב-Journal of Physiology.
בין השאר ציין Marshall במאמרו שניטריטים הם חסרי פעילות בגוף, עד אשר הם מותמרים לחומצה חופשית בדם תחת השפעה מחזרת של תרכובת של נתרן ביקרבונאט (NaHCO3), ההופכת בעצמה לתרכובת קרבונאט ניטרלית מבחינת המטען החשמלי שלה- Na2CO3. יחד עם זאת הודה Marshall שמנגנון הפעולה המדויק להתפוגגות הכאב, נשגב מבינתו.
בשנת 1910 היה זה Cow שלמד את ההשפעה מרחיבת כלי הדם של אמיל ניטריט ושל סודיום ניטריט על עורקים כליליים מבודדים של כבש, והבחין שסודיום ניטריט הוא בעל השפעה יותר גדולה, מבין שני הניטריטים הנבחנים. אך יתרה מכך, Cow ציין שהשפעת הניטריטים אינה על קצות העצבים של עורקים אלה, אלא על רקמת השרירים החלקים שבדופן העורקים.
המדידה הכמותית הראשונה של השפעת ניטריט על זרימת הדם בעורקים הכליליים, נעשתה בשנות ה-20 על ידי ריצ'ארד בּוֹדוֹ, שהדגים שעלייה במינון של סודיום ניטריט מ-0.05 ל-
אך למרבה הפליאה, חלפו 75 שנה במאה ה-20, בלי שנעשתה פריצת דרך בהבנת יכולתם של ניטריטים להביא להרחבת כלי-דם.
כזכור, אלה שפעלו במחצית המאה ה-19 בתעשיית חומרי הנפץ על בסיס ניטרוגליצרין, חוו שלא מדעת, כאשר שאפו ניטריטים, תחושות של כאב ראש עז, טשטוש, ולעתים אף חולשה במצב של עמידה, כל אלה התרחשויות אופייניות בימים הראשונים של היחשפות לניטרוגליצרין. יחד עם זאת, התפתחה אצלם בהמשך סבילוּת (tolerance) לתחושות הללו באופן שהם היו פחות מוטרדים מהן.
אך התברר שסבילות זו הייתה קצרת מועד, ועובדים בתעשיית הניטרוגליצרין שלא נחשפו לריחות "המשכרים" בשני ימי סוף השבוע, היו סובלים מחדש מאותן תחושות בלתי נעימות, בחזרם לעבודה ביום שני בבוקר, מה שזכה אז לכינוי "מחלת יום ב'"-(Monday Disease).
על מנת להתגבר על תופעה זו, נהגו עובדי תעשיית הניטרוגליצרין, לקחת לביתם בצאתם לפגרת סופי השבוע בימי ו' פיסות של החומר הזה, ולשפשפם על פני עור גופם, או להספיג את בגדיהם בניטרוגליצרין, וללבוש בגדים אלה בסוף השבוע, כאמצעי מניעה מפני אותן תופעות בחזרתם לעבודה.
אך מחלת ימי ב' לא הייתה בעייתם העיקרית של אנשי תעשיית הניטרוגליצרול. הסתבר, שחשיפה ממושכת של עובדים אלה הביאה לסוג מסוים של תלות או התמכרות לניטריטים אורגניים, באופן שההתנתקות מהמגע הישיר עם חומרים אלה בסופי השבוע, גרמה אצל חלק מהם לתופעות של כיווץ כלי דם (arterial spasms), ולעתים כאבי חזה הדומים למצבי אי-ספיקת לב.
במקרים קיצוניים יותר, אף נגרמו מקרי מוות בכאלה שלא סבלו מכל מחלה קרדיו-וסקולארית, בדרך כלל לקראת סוף חופשת סוף השבוע, מה שזכה לכינוי "Sunday Heart Attack".
ההשפעה המיידית, העמוקה אך גם החולפת של אמיל ניטריטים בהרחבת כלי-דם, היה גם בבסיס מחקריו של אחד החלוצים הגדולים בתחום הפיסיולוגיה של כלי הדם, Sir Thomas Lewis. ביומנו הוא כתב: "כשנותנים למטופל לשאוף 0.5 מ"ל של אמיל ניטריט, מתחילה תגובה תוך 10 עד 15 שניות, ומגיעה מהר לשיאה. הפנים מסמיקות, כלי הדם הנימיים שמתחת לעור פּועמים, ולחץ הדם הסיסטולי פוחת ב-10 עד
המטופל חש מעין תחושת ראש ה"עולה על גדותיו", ופעימות נמרצות בעורקים הרקתיים (temporal), הגורמים לתחושה הלא נעימה אם כי זו דועכת לאחר דקה”.
ניסויים אחרים של Lewis, עם סודיום ניטריט לדוגמה, במתן פומי של טבלית במינון של
בשנות ה-70 של המאה ה-20, היה הפרמאקולוג Farid Murad, עסוק בחקר פעולתם מרחיבת כלי הדם של מולקולות שונות, כולל ניטרוגליצרין, וכיצד השפיעו מולקולות אלה על פעילות האנזים guanylate cyclase (להלן GC).
Murad הראה שפעילות האנזים המסיס GC מתחזקת על ידי תרכובות המכילות ניטריט, ואנזים זה יוצר cGMP או -GMPמעגלי מחומר המוצא GTP, מה שגורם כידוע להרחבת כלי דם.
אך הפרמאקולוגים לא הבינו את המנגנון המביא להגברת רמת cGMP, וכל שיכלו להציע היה שהשפעול של cGMP מתרחש בתלות ביצירת הגז NO (ניטריק אוקסיד), שכן גז זה הגביר גם את פעילות האנזים GC.
החוקר Murad היה נלהב מהאפשרות שמולקולת גז מסוגלת לווסת את הפעילות של שריר חלק, והעלה את ההשערה שגם הורמונים ופקטורים אחרים בגוף פועלים דרך התיווך של NO, אלא שלא הייתה כל הוכחה להשערה זו בזמנו.
פרמקולוג אחר שפעל במקביל, Robert Furchgott, פרסם בשנת 1980 מאמר בו הדגיש את תפקיד של תאי האנדותל היוצרים את השכבה הפנימית של דופן כלי הדם הגובלת בזרם הדם, ביצירת חומר המביא להרחבה (relaxation) של כלי הדם על ידי שהוא משפיע על תאי שריר חלק בנמצאים בתוך דופן כלי הדם.
Furchgott הכיר בעובדה שהאנזים המסיס GC, היה ניתן לשפעול על ידי רדיקאלים חופשיים, כולל NO, וכן שחומרים מרחיבי דם המכילים ניטריטים פועלים כנראה על ידי שחרור של NO, וזה לחילופין פועל על תאי השריר החלק הווסקולאריים, כפי שהוצע על ידי Murad שנה קודם לכן.
Furchgott הניח במאמר קלאסי משנת 1982 בביטאון האקדמיה האמריקנית למדעים PNAS, שהרפיית כלי דם המושגת על ידי חומרים שונים דוגמת bradykinin, היסטמין, ATP ו-ADP מושגת בתיווך אותו גורם הרפיה בלתי יציב שכונה על ידיו EDRF או endothelial derived relaxation factor, כלומר גורם הרפיה הנוצר בתאי האנדותל.
באותה עת, הקשר ל-NO לא היה עדיין ברור, והיו אף שסברו אז שאותה מולקולה הגורמת להרפיית כלי דם היא פרוסטציקלין, אך אפשרות זו נפלה בהמשך.
מי ששם את האצבע על NO היה חוקר שלישי שפעל בנפרד, Louis Ignarro, שהציע אפשרות של זהות בין EDRF ו-NO, במאמר משנת 1989 ב-Circulation Research . Ignarro הציע שניטרוגליצרין כמו גם אמיל ניטריט, מגיבים עם שיירי התיוֹל החופשיים (-SH) בתוך תאי השריר החלק בדופן כלי הדם, ובכך נוצרת התרכובת הבלתי יציבה S-nitrosothiol, וזו האחרונה מביאה להגברה ביצירת cGMP.
שתי קבוצות המחקר של Furchgott ושל Ignarro הציגו את ממצאיהן בסימפוזיון על הרפית כלי דם (vasodilatation) ביולי 1986 שהתקיים ברוצ'סטר, מינסוטה, והכול הבחינו בדמיון המפתיע בין EDRF ו-NO. Ignarro, שללא ספק הפך לדמות המובילה בשלב זה, הראה ש-EDRF כמו גם NO, משפעלים את האנזים המסיס GC, באותו מנגנון עצמו.
היסטורית, מעניין לציין שבעוד ש-Furchgott ו-Ignarro, המשיכו לפרסם מאמרים המציעים את האפשרות המאוד סבירה ש-EDRF ו-NO אינם אלא אותה מולקולה עצמה, היה זה דווקא Salvador Moncada, שפענח את הסינטיזה בתאים של NO מתחילה מחומצת האמינו ארגינין, והיא מתבצעת על ידי האנזים NO synthase.
במאמר שפרסם Moncada בכתב העת Nature ב-11 באוגוסט 1987, ואשר רבים מגדירים כאחד מ-50 המאמרים החשובים ביותר בביולוגיה במאה ה-20, נקבע באופן מוחלט ומפורש ש-EDRF ו-NO, חד הם.
העניין העצום שעוררה ועדיין מעוררת מולקולת NO, משתקף בעליה התלולה במספר המאמרים שפורסמו עליה. עד פרסומו החלוצי של Murad בשנת 1977, רק 280 מאמרים בסך הכול דנו ב-NO, וברובם התייחסו אליה כאל מולקולת גז שיש לה משמעות בזיהום האוויר.
ב-12 השנים שלאחר מכן, דהינו עד שנת 1989, התפרסמו 426 מאמרים על NO, ואז באה "ההתפוצצות" הגדולה: בין השנים 1990 ו-1994 הופיעו 4,425 מאמרים על NO, כאשר בין השנים 1995 ו-1999 התפרסמו על מולקולה זו לא פחות מ-11,162 מאמרים. בין 1999 עד ימים אלה של קיץ 2008, נכתבו על NO, לא פחות מ….74,103 מאמרים, כיאה למולקולה מהחשובות ביותר בגופנו.
באוקטובר 1998 הכריזה ועדת נובל על Murad, Furchgott ו-Ignarro כחתני פרס נובל ברפואה אותה שנה, על תגליותיהם על NO כמולקולה המאותתת העיקרית במערכת כלי הדם שלנו. בכך נסגר מעגל שהתחיל 150 שנה קודם לכן עם גילוי ניטרוגליצרין ולאחר מכן אמיל ניטריט, שתי המולקולות מהן נוצרת בגוף מולקולת הגז NO. כמו במקרים רבים בעבר, בשל המגבלה של מתן הפרס לאחד, שניים אך לא יותר משלושה חתנים בשנה נתונה, קופח Moncada, ולא נכלל בחבורת מקבלי הפרס, אם כי העולם המדעי פיצה אותו בשלל פרסים יוקרתיים אחרים.
כעת הגיעה מולקולת NO העלומה שנים כה רבות,לחוף מבטחים. אנו יודעים כעת שבתנאים פיסיולוגיים NO נוצר על ידי התמרה של מולקולת ארגינין למולקולה של ציטרולין על ידי האנזים NOS, Nitric oxide synthase. אנזים זה ממוקם בדופן כלי הדם, ופעולתו מוֻוסתת על ידי סידן.
שחרור של NO משפעל פי-400 את פעילות האנזים GCהמסיס, מה שמביא ליצירת cGMP, החומר המשפעל את משפחת האנזים המזרחנים חלבונים, protein kinases, אם כי בסופו של התהליך נגרם שחרור זרחן (dephosphorylation) מחלבון השריר מיוזין, כחלק מהרפיית השריר החלק בדופן כלי הדם. בכך זרימת הדם בכלי הדם המתרחב קלה יותר, מה שמפחית את לחץ הדם. NO או ניטריק אוקסיד מוסב במהירות לניטראט ולניטריט בדם, תוך 10 שניות מיצירת NO. זמן החיים הקצר במיוחד של NO, הפך את מדידת רמתו לקשה במיוחד כל אותם שנים.
הספרות הרפואית וכמות המחקרים על NO עולים באופן תלול. מעבר לתפקידו בהרחבת כלי-דם, הוכר NO כמעכב של איגור (aggregation) טסיות-דם, הוא חיוני בוויסות הנשימה, הוא חשוב בהעברת איתות במערכת העצבים (neurotransmission), בשחרור הורמונים אחדים, במותם של תאים, ואף במערכת החיסון של הגוף.
הכותרת באחת הסקירות על NO הייתה:SAY YES TO NO , ויש בה הרבה היגיון. בעגת הרחוב זו בפרוש "פצצה של מולקולה".
בברכה, פרופ' בן-עמי סלע
ראיתם משהו בכתבה שמעניין אתכם, רוציםמידע נוסף? מבקשים ייעוץ מקצועי? שלחו לנו את פרטיכם ויחזרו אליכם בקרוב.
