נתיבים חדשים בהבנת המנגנון הפתולוגי ובטיפול במחלת פארקינסון

נתיבים חדשים בהבנת המנגנון הפתולוגי ובטיפול במחלת פארקינסון

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

כאשר תאר הרופא הבריטי ג`יימס פארקינסון בשנת 1817 לראשונה חולה עם תסמינים לא-מוכרים ששלבו מגבלות תנועות ורעד בלתי נשלט, הוא הגדיר מחלה חדשה זו כ"shaking palsy" או "שיתוק רעדני". היום, כמעט 200 שנה לאחר תצפית ראשונית זו, נחשבת מחלת פארקינסון כאחת המחלות הנירולוגיות השכיחות ביותר כאשר בצפון אמריקה בלבד, לוקים בה בין חצי מיליון עד מיליון אנשים, ו- 50 אלף חולים חדשים בפארקינסון מתגלים שם מדי שנה. מספרים אלה יוכפלו עד שנת 2040 כאשר תוחלת החיים של אוכלוסיית העולם הולכת ועולה וצפויה לחצות אז את גיל ה-90 בממוצע. יש אף הצופים ש"הזדקנות" האוכלוסייה תטה את הכף באופן שמחלות של הגיל המתקדם כפארקינסון ואלצהיימר יהפכו שכיחות אף יותר ממחלות סרטן למיניהן.
אך פארקינסון, בניגוד לאלצהיימר, אינה בהכרח מחלתם של זקנים: 50% מהמאובחנים במחלה זו הם מעל גיל 60 שנה, אך המחצית האחרת מתרחשת מתחת לגיל 60, והיא אף עשויה לתקוף בני -50 שנה ומטה. עד כה לא עלה בידי החוקרים להאט, לעצור או למנוע מחלה זו. למרות שתרופות אחדות וטכניקות של גירוי מוחי לעתים מקלים על התסמינים, הייתה תחושה שחקר פארקינסון מדשדש בערוצים המקובלים, ומחקרים נמרצים בעת הזאת מנסים להתחקות בעיקר אחר תפקידם של חלבונים מסוימים שהשתבשו, בהתפתחות המחלה.

בתודעתנו מחלה זו מצטיירת כמפגע של תנועה, עם רעד בידיים, ולעתים בראש, קשיחות גפיים, האטת תנועה, הפרעות בשיווי המשקל ובקואורדינציה, מה שגורם בחלק מהחולים לפרעות בהליכה, בדיבור, בשינה, בהטלת שתן ובקיום יחסי-מין. מפגעים אלה נובעים ממותם של תאי-עצב (נוירונים), בעיקר אלה המייצרים את הנוירוטרנסמיטור דופאמין באזור המוחי הידוע כ-substantia nigra (החומר השחור). תאי עצב יוצרי-דופאמין אלה הם מרכיבים חשובים בגנגליוני הבסיס (basal ganglia) הנמצאים במעבה המוח ותורמים לעידון ותיאום התנועות שאנו מבצעים. בתחילת התהליך הפתולוגי בו מתחילים למות תאים יוצרי דופאמין אלה, המוח עדיין מסוגל לתפקד נורמאלית, למרות שאינו מסוגל להחליף את התאים המתים בחדשים. אך כאשר למעלה ממחצית התאים האמורים נעלמים, החסר בא לביטוי בפגיעה בשליטה ובפיקוח על תפקוד מוטורי של שרירים כאשר חלקי המוח כגון התלמוּס, קליפת המוח (קורטקס) וגנגליוני הבסיס אינם פועלים יותר באופן מתואם.

כאשר מבצעים ניתוח שלאחר המוות בחולי פארקינסון מוצאים בתוך תאי העצב יוצרי הדופאמין שב-substantia nigra מעין צברים של חלבונים הקרויים גופיפי Lewy, ע"ש הפתולוג הגרמני שתיאר אותם ב-1912. זמן רב התלבטו האם גופיפי Lewy אלה, גורמים בעצמם לנזק בתאים הדופאמינרגיים, או שמא תפקידם הגנתי בהרחקת מולקולות רעלניות מתאי העצב. הבה ננסה להבין את התהליכים הבסיסיים הפועלים בנושא חלבונים מוחיים אלה, ומדובר בתהליכי קיפולם של חלבונים (protein folding) והרחקתם של חלבונים פגומים (protein elimination). כאשר תאים יוצרים חלבונים על בסיס המידע שבחומצת הגרעין DNA, החלבונים הנוצרים שהם פולימרים ארוכי שרשרת עוברים קיפול על ידי מולקולות הידועות כ-chaperones למבנים תלת-ממדיים.

אם חל שיבוש בתהליך ה-folding של החלבונים, הם "מסומנים" על ידי התא כחלבונים פגומים המועמדים להרחקה או השמדה, על ידי מערכת ה-Ubiquitin-proteasome שפענוחה הביא בשנת 2004 פרס נובל בכימיה להרשקו, צ`יחנובר ורוז. חלבון פגום כזה "יסומן" על ידי ubiquitin שהוא חלבון קצר הנקשר אל החלבון המיועד להשמדה, תהליך המוגדר ubiquitinylation.
סימון זה חוזר על עצמו מספר פעמים וכך מספר מולקולות ubiquitin באורכים שונים קשורות לחלבון שדינו נחרץ, והן המאותתות בתאי העצב למבנה התאי הקרוי Proteasome שנכונה לו פעולת השמדה של חלבונים פגומים. הפרוטאזום היא כעין מכשיר גריסה תוך-תאי המשמיד ומפרק חלבונים פגומים עד להפיכתן לחומצות האמינו המרכיבות אותן. מתחזקת התחושה שבמחלת פארקינסון משתבש תהליך קיפול החלבונים על ידי ה-chaperones או הרחקת החלבונים הפגומים במערכת היוביקויטין-פרוטאזום. אם אמנם מצטברים בתא יותר מדי חלבונים פגומים, המערכת האמורה להשמידם אינה עומדת בנטל, וכך מצטברים בתאי העצב חלבונים מיותרים ורעלניים לתא, והוא ימות בסופו של דבר. החוקרים המצדדים בתיאוריה זו, מבססים מחשבתם על יסוד העובדה שיש למעשה שתי צורות של מחלת פארקינסון.

כ-95% מהמקרים נגרמים כתוצאה משיבוש של גנים ומחשיפה לגורם סביבתי. כאשר מישהו עם רקע גנטי מתאים נחשף לגורמים סביבתיים כגון חומר הדברה (pesticide) הקרוי Rotenone או כימיקאלים מסוימים כגון נגזרות מנגן ועופרת, התאים יוצרי הדופאמין ב-substantia nigra סובלים מעקה חמורה יותר, ובהם מצטברים אותם חלבונים פגומים ביתר-שאת, בהשוואה לאותם תאים באנשים שאין בהם רקע גנטי משובש. ב-5% הנותרים, מחלת פארקינסון מופיעה באופן מובהק בגלל פגם גנטי, והחל משנת 1997 החל מתברר הקשר בין מוטציות מסוימות להופעת חלבונים פגומים בפארקינסון או לכשל של מערכת ה-ubiquitin להשמידם, ועל מוטציות אלה נעמוד בהמשך.

בשנת 1997 זיהה Michael Polymeropoulos במכוני הבריאות הלאומיים בארה"ב שתי מוטציות בחלבון α-synuclein, בעבודתו עם משפחות ממוצא איטלקי ויווני עם הצורה התורשתית של פארקינסון. זו מוטציה אוטוזומאלית שולטנית (דומיננטית), אם כי המוטציות בגן לחלבון האחרון נדירה ביותר (פחות ממחצית האחוז) ומשמעותה מוגבלת בין כלל חולי פארקינסון בעולם. במקור נמצאה משפחת Contursi שמקורה בדרום איטליה וחלק מבניה חיים בארה"ב, בה נמצאו 60 חולי פארקינסון וכולם נושאים את אותן שתי מוטציות, כאשר בני משפחה בריאים אינם נושאים אותן. אלה מוטציות נקודתיות בהן חומצת האמינו אלנין בעמדה 30 הוחלפה בפרולין, וכן אלנין בעמדה 53 הוחלפה בתריאונין.

מחקרים בתולעי נמטודה, עכברים וזבוב הפירות (דרוזופילה) בהם יצרו בשיטות הנדסה גנטית במכוון את שתי המוטציות האלה בחלבון אלפא-סינוקלאין, הראה שמוטציות אלה אכן גרמו לניוון של תאי עצב דופאמינרגיים והביאו לכשלים מוטוריים ביצורים אלה. מחקרים אחרים הראו שתי מוטציות אלה בחלבון האמור מונעות ממנו להתקפל בצורה נאותה, וכן גורמות להצטברותו בגופיפי Lewy. ומשכנע אף יותר: מוטציות אלה ב-α-synuclein מעכבות את ההשמדה של החלבון המותמר על ידי מערכת יוביקויטין-פרוטאזום. ראוי שוב להדגיש שלא כל חולי פארקינסון נושאים מוטציות אלה, וברובם גופיפי Lewy מכילים את הצורה הנורמאלית של אלפא סינוקלאין.
יתרה מכך, לאחרונה הסתבר שבאלה בהם יש עותקים עודפים של החלבון אלפא סנוקלאין תקין, גם כן תתחולל מחלת פארקינסון. גילוי קשר בין מוטציה בחלבון אלפא-סינוקלאין ופארקינסון, עורר פעילות עצומה כיוון שנתגלה שחלבון זה מצטבר באותם "גושי חלבון בלתי מפורקים" בגופיפי Lewy בתוך התאים יוצרי הדופאמין ב-substantia nigra. מסתבר שהגן לחלבון α-synuclein מקודד לחלבון קטן ביותר המכיל רק 144 חומצות אמיניות, שתפקידו המשוער הוא בהעברת אותות בין תאי עצב.

בשנת 1998, שנה לאחר גילוי המוטציות באלפא-סינוקלאין, שני החוקרים Mizuno ו-Shimizu ביפאן, זיהו גן נוסף, parkin, שיש בו מוטציה בגירסה משפחתית אחרת של פארקינסון. מוטציה בגן parkin מופיעה בעיקר בחולים המאובחנים עם המחלה מתחת לגיל 40 שנה. מוטציית parkin שכיחה יותר מזו של החלבון אלפא סינוקלאין, והיא מוטציה אוטוזומאלית רצסיבית. החלבון parkin מכיל מספר רצפים של חומצות אמיניות, המכונים domains, המשותפים לו ולחלבונים רבים אחרים.
בעיקר מעוררים עניין שני רצפים כאלה, המכונים RING domains, שכן ידוע שחלבונים עם רצפי RING אלה מעורבים בתהליך פירוק והשמדת החלבונים. ממצאים אלה מרמזים על כך שמוות של תאי עצב בסוג זה של פארקינסון בצעירים, נובע מכשלון מערכת יוביקויטין-פרואזום: מסתבר שהחלבון parkin קושר את החלבון יוביקויטין לחלבונים המקופלים באופן פגום והמיועדים להשמדה.

נמצא לאחרונה בגופיפי Lewy חלבון בשם BAG5, המסוגל להיקשר לחלבון parkin, ולמנוע את תפקודו בהשמדה של חלבונים פגומים וממילא לגרום למותם של תאי העצב יוצרי דופאמין. באופן מעניין נמצא שחולי פארקינסון עם מוטציות ב-parkin, חסרים גופיפי Lewy בתאי העצב ב-substantia nigra. ממצא זה רומז לכך שחלבונים לא מתגבבים ליצירת אותם גופיפי Lewy, אלא אם כן תהליך ה-ubiquitinylation מתרחש.

מסקנה אפשרית נוספת העולה מנתונים אלה היא שייתכן שאם נמנע מחלבונים מזיקים ופגומים מלהתגבב ביחד בגופיפי Lewy הם עלולים אף לגרום לתאים בהם הם מצויים לנזק גדול עוד יותר, וזו אולי הסיבה שחולי פארקינסון מהסוג של מוטציות parkin לוקים במחלה בגיל צעיר במיוחד. אך נראה שהתצפיות המעניינות לדבי קשר של פגמים גנטיים למחלת פארקינסון מגיעות אלינו בגלים. בשנת 2002 דיווח Bonifati מרוטרדם, על זיהוי מוטציה בגן הקרוי DJ-1. גם מוטציה זו היא צורה אוטוזומאלית רצסיבית של פארקינסון, והיא נמצאה במשפחות הולנדיות ואיטלקיות.
חוקרים מצאו מוטציה גם בגן UCHL1, בחולים בפארקינסון בצורתו התורשתית. בתחילת 2005 התפרסם ב-Science על מוטציה נוספת, PINK1, הגורמת לכשל מטבולי ולמות תאים בחומר השחור במוח, וכבר מדווחים על זיהוי של גן חדש ושמו LRRK2, המקודד לחלבון בעל השם dardarin שפרושו "רעד" בלשון תושבי חבל הבסקים בספרד, שם התגלו החולים בגרסה זו של פארקינסון. גם החלבון האחרון קשור למטבוליזם ופגמים בו אופייניים לחולים בפארקינסון "משפחתי". ייאמר שלא ברורה עד כה משמעותן של המוטציות בגנים האחרונים, והשפעתן הפתולוגית בגרימת המחלה.

קו אחר של ניסויים בחיות יוצא מההנחה שמשפחת חלבונים הקרויהGDNF או Glial cell derived neurotrophic factor, יכולה לעודד את הישרדותם של תאי-עצב יוצרי דופאמין ובכך להמעיט בתסמיני פארקינסון. Steve Gil מבריסטול, אכן יצא ביוזמה לספק לחולי פארקינסון חלבון נוירוטרופי זה, GDNF, על ידי החדרת צנטר קבוע למוח משני צידיו לאזורי ה-striatum, שהם האזורים בגנגליון הבזלי הקולטים העיקריים של דופאמין המשתחרר מתאי העצב ב-substantia nigra.
עירוי של נפחים זעירים של GDNF באופן רצוף משך תקופה ארוכה על ידי משאבה לכמה מטופלים עדיין לא הביא לשיפור ניכר אם כי גישה זו היא רק בחיתוליה, וייתכן שמינוני GDNF אינם גבוהים דיים. יש לזכור, שניסויים תרופתיים אך לעתים רחוקות מניבים תוצאות מושלמות בניסיון הראשון. אם נחזור כמה עשרות שנים לאחור, ניווכח לדעת שגם
L-DOPA שהיא היום התרופה האולטימטיבית לחולי פארקינסון מזה זמן רב, לא נתנה תוצאות מעודדות בניסוי הקליני המקורי, ואף גרמה לתוצאות לוואי בלתי-רצויות.

חוקרים אחרים מנסים גישה של Gene therapy, במקום הגישה של החדרה כירורגית של GDNF. חוקרים בשיקאגו ובשוויץ "הִנדסו" גנטית נגיף ממשפחת Lentivirus, הנושא את הגן לחלבון GDNF, והחדירו נגיף "משופץ" זה ל-4 קופים בהם הושרתה מחלת פארקינסון. התוצאות אמנם מרשימות: הקשיים המוטוריים תנועתיים של הקופים פחתו משמעותית, והם לא הושפעו כאשר הזריקו להם לאחר מכן את החומר MPTP, שהוא רעלני לתאי-עצב יוצרי דופאמין בחומר השחור. הגן המוחדר לקופים בעזרת הנגיף, גרם לתאים יוצרי הדופאמין להיות פעילים משך 6 חודשים, תקופה מרשימה לכל הדעות. בעקבות ניסוי מבטיח זה מתכננים עתה חוקרי בחברת הביוטכנולוגיה Ceregene בסן-דיאגו להחדיר לבני-אדם חולים בפארקינסון את החלבון neuturin, שאף הוא שייך למשפחת ה-GDNF, במטרה לעודד את תאי העצב יוצרי הדופאמין. גישות שונות ומגוונות מזינות חוקרים במקומות שונים, וכולם מכוונים לאתה מטרה. חברת Avigen בסן-פרנסיסקו הדגימה בחולדות ובקופים שיפור תסמיני פארקינסון, תוך שהחדירה לתוך ה-striatium במוחם את הגן המקודד לאנזים aromatic amino acid decarboxylase, וניסויים דומים בחולים אנושיים מתוכננים לתחילת שנת 2006.

בברכה, פרופ` בן עמי סלע