זיהוי חלבון המשפעל את האנזים 5lipoxygenase, גורם סיכון למחלות לב ושבץ מוחי

פרי נוסף של פרויקט "הגנום האנושי": זיהוי חלבון המשפעל את האנזים 5lipoxygenase, גורם סיכון למחלות לב ושבץ מוחי.

מאת: פרופ` בן-עמי סלע, מנהל המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר; החוג לביוכימיה קלינית, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב.

בשנת 2004 התבשרנו במאמר בכתב העת Nature שהושלם למעשה המיפוי המלא של הגנום האנושי, כאשר נותר עוד לפענח משמעותם של נתונים אחדים, בחלקם לא צפויים. התקווה העולה ממפעל ענק זה, היא שפענוח הרצף המלא של 2.85 מיליארדי נוקליאוטידים המאכלסים בערך 25 אלף גנים, המשובצים ב-46 הכרומוזומים האנושיים, יוביל אותנו ל"ארץ המובטחת" של זיהוי פגמים גנטיים ומחלות, אבחונן וייצור תרופות יעילות יותר. האופטימיים בין המדענים אף הרחיקו לכת בנבאם שחלק מהמחלות השכיחות והמורכבות הנגרמות כתוצאה ממספר גורמי סיכון, עשויות להיעלם מחיינו. רעיון זה הביעו במאמר שהתפרסם בכתב העת Science ב-1996, ממש בתחילת הפרויקט "הגנום האנושי", צמד חתני פרס נובל Brown ו-Goldstein שפענחו בזמנו את חילוף החומרים של כולסטרול בגוף. כיוון שהתקפי לב ואירועים מוחיים על רקע אי-ספיקה של כלי-דם, נגרמים על ידי גורמי סיכון הניתנים לשינוי, כגון יתר לחץ-דם או רמת כולסטרול גבוהה, ניתן יהיה למנעם באיתור הגנים המשובשים המביאים לחריגות בלחץ-הדם ובמטבוליזם של כולסטרול.

חיזוק נוסף לתקווה שהפענוח המלא של כל הגנים הפועלים בגופנו יכול לסייע בהכחדת מחלות הלב, נובע מהנתון האפידמיולוגי שאכן גורמי סיכון למחלות לב וכלי-דם נוטים להיות מוגברים בקרב זוגות תאומים, או בין הורים וצאצאיהם. עובדה אחרונה זו מרמזת לכך שאמנם שוֹנוּת גנטית עלולה להגביר גורמי סיכון אמורים אלה, אם כי נכון להיום אך מעט מִשתנים (variants) גנטיים הסתמנו כמועמדים ממשיים לניבוי מחלות אלה. אך מרגע שנתנו למדענים הכלים הבסיסיים לחיפוש אחר גנים האחראיים למצוקות הגוף, בעיקר מהידע הממוחשב הרב שהפיק פרויקט ה"גנום האנושי", לא היה ספק שבטווח זמן קצר, יתחילו להתגלות גנים שמשמעותם רבה בהיווצרות מחלות לב.

בחודש מאי 2005 הופיע בביטאון איגוד הרופאים האמריקנים JAMA מאמר מרתק עליו חתומים 27 חוקרים מאיסלנד וחוקר אמריקאי אחד Eric Topol, מאוהיו, וכבר ניתן להעריך שמאמר זה הוא ציון דרך חשוב.
במחקר זה שהתבצע דווקא באוכלוסיית האי הצפוני איסלנד, מתגלה חשיבות חומר המעכב את החלבון המשפעל את האנזים – 5lipoxygenase כחיוני במניעת מחלת לב. נשמע מעט מסובך, אך לא לאורך זמן. במאמר קודם באתר זה תואר הקשר בין האנזים – 5lipoxygenase לבין יצירת מפרצות(aneurysms) בדופן כלי הדם, אך נחזור כאן בקצרה על מעלליו של אנזים אחרון זה. בשנת 2001 התגלה תפקידם של לוֹיקוֹטרייאנים שהם חומרים שומניים שמקורם בחומצה שומנית-אראכידונית, בהחלשת הדופן העורקית, בסיוע האנזים המסייע ליצירתם, הידוע כ-5LO או 5lipoxygenase . אנזים זה נעזר לצורך פעולתו על ידי חלבון המשפעל אותו והידוע כ-FLAP או. Five-lipoxygenase-activating-protein
מתברר ש-FLAP מעורב בשלב הראשון של סינטיזת אותם לויקוטרייאנים, בכך שביחד עם 5LO הם מסבים חומצה אראכידונית ליצירת leukotriene A4 או LTA4, אשר ממנו נוצרים סדרה של חומרים פעילים בכלי הדם ואשר משרים גם תהליכי דלקת הקשורים לתהליך הסתיידות העורקים: חומרים אחרונים אלה הם הלויקוטרייאנים B4 וכן C4 , ושני האחרונים יוצרים את שני הלויקוטרייאנים D4 ו-E4 .

ידוע שרמות מוגברות של הלויקוטרייאן B4 או, LTB4 עלולות להגביר יצירת טרשת העורקים וכן להגביר את אי היציבות של הרובד הטרשתי על ידי הגדלת תהליכי הדלקת בדופן כלי הדם באזורי הרובד הטרשתי. אכן נמצא שרבדים טרשתיים (plaques) בלתי-יציבים מראים הצטברות גדולה של תאי דם נויטרופילים מגוּרים ומשופעלים (activated) המייצרים LTB4, אשר בתגובה משרה ומשפעל את האנזים myeloperoxidase או MPO המביא ליצירת חומרים מחמצנים רבי-עוצמה כמו חומצה מלחית (HCl), וגורם לחמצון של כולסטרול-LDL מה שמגביר את תהליך הטרשת. האנזים MPO גורם כמו-כן לנטרול של חומרים המעכבים פעילותם של אנזימים פרוטאוליטים, דהינו אנזימים מבקעי-חלבונים, וכך מסוגלים אנזימים נושאי מתכת ממשפחת MMP (שכבר הקדשנו להם מאמר מיוחד) לגרום נזק לדופן כלי הדם. יתרה מכך, אנזים MPO צורך כמות גדולה של חד תחמוצת החנקן, NO, אותו חומר החיוני להרחבת כלי-דם, ופעולת MPO מביאה לחסר יחסי ברמת NO מה שעלול לגרום לכיווץ כלי-דם. אמנם ידוע שהאנזים MPO מוגבר בדמם של מטופלים עם מחלת עורקים כליליים, וכן מוגברת פעילות אנזים זה בתוך אזורים הנגועים בטרשת העומדים לפני קרע והתנתקות של החומר הטרשתי ליצירת תסחיף מסוכן.

החוקרים האיסלנדים היו הראשונים שדווחו בשנת 2004 בכתב העת החשוב Nature Medicine שיצירת לויקוטריייאן LTB4 על ידי נויטרופילים הלקוחים מחולים עם עבר של התקפי-לב, גדולה יותר משמעותית מיצירת LTB4 על ידי נויטרופילים הלקוחים מאנשים בריאים. אך כה מפתיע וראוי לציון שדווקא חוקרים מאוניברסיטת רייקיוויק מאיסלנד, מדינה ננסית שאינה נמנית על מרכזי המחקר המשמעותיים בעולם, הצליחו במשימה של זיהוי גן ספציפי הממוקם על כרומוזום מספר 13, ושם הגן ALOX5AP המבטא את השם המלא-Arachidonate 5lipoxygenase Activating Protein, , או הגן המקודד לחלבון המשפעל את האנזים -5lipoxygenase.
בדרך לתגלית זו בחנו החוקרים 296 משפחות איסלנדיות עם היסטוריה של התקפי-לב, ובסך הכול נסקרו 713 פרטים ממשפחות אלה. בחינה בשיטות מולקולאריות אכן הראתה שהגן האמור, ALOX5AP , מביא להגברה של כמעט פי-2 את הסיכון להתקף-לב. בהמשך נמצאו נתונים דומים לגבי הגן ALOX5AP המתייחסים גם לאוכלוסייה בריטית, וחשוב מכך נמצא שגן זה קשור גם לאירועים מוחיים, שכן הוא נמצא פעיל ב-27% מאלה שחוו שבץ מוחי. לשם השוואה נציין שבמדגם האיסלנדי נמצאה פעילות גן זה ב-29.1% מאלה שעברו התקף לב.
יש לציין גם שהתאחיזה הבולטת ביותר היא בין פעילות ALOX5AP וגברים עם התקפי-לב או עם אירועי שבץ, אך היא פחות בולטת בנשים עם התקפי-לב, או באוכלוסייה עם התקפי-לב בגיל צעיר.

השלב הבא והעדכני ביותר במחקר של הקבוצה מאיסלנד, היה לבחון האם חומר המסוגל לעכב את פעולת FLAP וממילא את פעולת האנזים 5LO עשוי לעכב אירועים פתולוגיים של כלי הדם והלב. כאן השתמשו החוקרים האיסלנדים בתרופה של חברת Bayer הגרמנית, ושמה-DG-031. חומר זה פועל על ידי שהוא נקשר לחלבון FLAP ומונע את נדידתו של האנזים 5LO מהציטופלסמה של התא אל הממברנה החיצונית שלו. פרט לכך מתחרה DG-031 עם האנזים 5LO על אתרי הקישור על פני הממברנה החיצונית. נמצא בקרב 298 נבדקים עם גורמי סיכון למחלת-לב, שכאשר טפלו בהם משך שבועיים עם מינון יומי של 750 מיליגרם של DG-031, פחתה בהם יצירת הלויקוטרייאן LT-B4 בשיעור של 26% וכן נצפתה ירידה צנועה יותר, אם כי משמעותית בפעילות האנזים myeloperoxidase או MPO. טיפול במינון זה נסבל היטב על ידי המטופלים ללא תופעות לוואי. כמו כן גרם טיפול זה לירידה בעוד שני סמנים של מצבי דלקת: רמת המדד CRP או C-reactive protein פחתה בדם ב-25% , וזו של serum amyloid A הידוע כ-SAA פחתה ב-15%.

מדוע מראים החוקרים סימנים של התלהבות מופגנת מממצאי המחקר האיסלנדי האחרון? הדגש בהערכה של ממצאים אלה הוא בכך שרק לעתים רחוקות ניתן להצביע על גן מסוים, באתר מסוים על פני כרומוזום מסוים, ולייחס לו חשיבות או לפחות רלבנטיות לגורם סיכון מוכר למחלות כלי-דם ולב. אמנם לכאורה לא נראה שמדובר בתגלית מרעישה, שהרי כבר צוין שמשמעות פעולת הגן ALOX5AP היא בהכפלה של הסיכון למחלת-לב, אך לא למעלה מכך. אמת, ויש לומר זאת במלוא הכנות וגילוי הדעת, כיון שבמרוצת השנים האחרונות הלעיטו אותנו בכל כך הרבה תרופות, וחלבונים, ואנזימים ומנגנונים שהיו אמורים לשפר פי-2 את מצבנו מבחינת מפגע זה או אחר, עד כי לבנו גס לעתים בתגליות, ובהבטחותיהם של מדענים, חברות תרופות, וכותרות בעיתונים. אך כבר למדנו שעידן פריצות הדרך במדעי הרפואה, שהיו אמורות להכות את הסרטן או לחשל את לבנו, חלף מן העולם. אנו צועדים בהבנת הדברים עקב בצד אגודל, וכל זמן שתוחלת החיים ממשיכה לזחול כלפי מעלה ללא הפסק, מסתבר שבריאותנו אולי בכל-אופן משתפרת.

בברכה, פרופ` בן-עמי סלע