פרופ' בן-עמי סלע, מנהל המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר; החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב.
מסתבר שלא כל החלבונים בגופנו זוכים לאותה מידת חשיפה והכרה בתודעת הציבור, ולצורך העניין אני כולל בכך גם את הרופאים.
יש חלבונים ששמם הולך לפניהם, והם שגורים בפי כול, וחשיבותם מוכרת בביולוגיה של הגוף, ולעתים קרובות גם בפתולוגיה שלו. לעומתם יש חלבונים, צנועים מעט, שרובנו לא שמענו עליהם, ובהתאם איננו מכירים בחשיבותם, וזאת לא בהכרח משום שהם פחות חשובים.
מסתבר שה-rating היורד לחיינו, אינו עושה תמיד צדק גם עם מרכיבים חיוניים ביותר של הגוף, שנותרו מעט מאחור. לעתים, חלבון חשוב ביותר זוכה להכרה מאוחרת דווקא כיוון שהוא קשה ומסובך להבנה, ולכן כיוון שלא התגלו כל צפונותיו, הכרתו מתקפחת.
זה בדיוק המקרה שלlactoferrin שהשורות הבאות באות לחשוף אותו ואת הביולוגיה המעניינת שלו.
לַקטוֹפֶרין, שידוע גם כלקטו-טרנספרין, הוא חלבון רב תכליתי שיש לו גם פעילות קוטלת חיידקים ופטריות, והוא מהווה מרכיב במערכת החיסון הטבעית שלנו מה שידוע כ-innate defense, דהיינו אותה מערכת חיסון המסייעת לנו בקביעות להשמיד פולשים לא רצויים, אך אינה קשורה למערכת החיסון הנרכש, שהיא המערכת המגיבה ad hoc לפלישת גורם זר, במנגנון הקלאסי של תאי T ו-B ויצירת נוגדנים או תגובה חיסונית תאית.
בתור חלבון הגנתי שכזה, טבעי שנמצא אותו בעיקר בריריות וברקמות חיפוי של איברים שונים בגוף.
לקטופרין נמצא בחלב אם ראשוני (קולוסטרום) בריכוז גבוה (6 גר' לליטר) ובהמשך יורד ריכוזו בחלב האם, בו הוא מהווה את החלבון השני בריכוזו (לאחר החלבון הדומיננטי קזאין) עם ריכוז של 1 גרם לקטופרין בליטר חלב אם. נמצא חלבון זה גם בהפרשות ריריות במעי, אך גם בדמעות, בנוזל זרע וברוק.
אך אנו מוצאים לקטופרין גם בגרגרים ("גרנוּלוֹת") בתוך תאי מערכת החיסון הידועים כתאים פולימורפונוקלאריים (או PMN) שהם למעשה נוירופילים שגרעין התא שלהם מורכב ממספר אונות. תאים אלה הם הגדולים ביותר מבין תאי הדם הלבנים, ותפקידם העיקרי הוא בליעה וחיסול של חיידקים או פטריות, פעולה הנקראת פגוציטוזה. נראה אם כן שהעובדה שלקטופרין נמצא בתוך הגרנולות של תאי PMN קשורה ישירות לתפקיד של חלבון זה בהשמדת הפולשים הלא רצויים.
לקטופרין שייך למשפחת החלבונים של טרנספרין, אותו חלבון מוכר וידוע שתפקידו לקשור ולהוביל מולקולות ברזל בדם.
למשפחת חלבונים זו משתייכים גם החלבון melanotransferrin הנמצא בתאים סרטניים של העור מסוג מלנומה, וכן ovotransferrin הנמצא בחלבון הביצה.
משותף לכל החלבונים הללו יכולתם לקשור מולקולות ברזל תלת ערכי (Fe+++) מולקולה אחת של לקטופרין בדומה לזו של טרנספרין קושרת 2 מולקולות ברזל.
לקטופרין מגלה דמיון רב לטרנספרין בהיות שניהם גליקופרוטאינים חד-שרשרתיים (מונומרים) עם משקל מולקולארי דומה (78 אלף דלטון), אך בכך מסתיים הדמיון. מתברר שהזיקה (affinity) של לקטופרין ל-2 מולקולות הברזל הקשורות אליו גדולה פי-250 (!!) מהזיקה של טרנספרין ל-2 מולקולות הברזל שהוא קושר, וגם תחום ה-pH שבו מתאפשרת התאחיזה בין לקטופרין למולקולות הברזל הוא הרבה יותר רחב ממה שמקובל לגבי טרנספרין, שתאחיזתו את הברזל מתרופפת לחלוטין ב-pH מעט חומצי.
לאחרונה מתגלים בהדרגה תפקידיו הפיסיולוגיים השונים של לקטופרין והם בהחלט מגוונים, החל מוויסות ספיגת ברזל במעי הדק, עידוד צמיחת חיידקים פרוביוטיים מועילים במעי, הגנה מפני חיידקים פתוגניים, ותרומה לתגובות חיסון סיסטמיות. נראה שחלבון זה ראוי להכרה ולהבנת תפקידיו המגוונים בגופנו, ולכך נקדיש את הדברים הבאים.
למרות שבמקור זוהה לקטופרין כמרכיב נכבד בחלב, חלבון זה מופיע בעיקר ברקמות חיפוי אפיתליאליות, והוא מופרש כחלק מהסביבה הרירית של רקמות חיפוי אלה.
בהתאם, לקטופרין מיוצר ברמות גבוהות במעברי האף וצינור הנשימה וכן מופיע בהפרשות של הקיבה, מערכת המין, ובעיניים.
באופן טבעי ומצופה, הפרשות אלה מכילות מגוון רחב של פפטידים וחלבונים אנטי-בקטריאליים או נוגדי דלקת. אך עצם מציאותו של לקטופרין בנויטרופילים מתוכם הוא מופרש בשעת דלקת כחלק מהפעולה משמידת החיידקים של תאים אלה, מעידה על תפקידו.
נראה שהפעילות האנטי-מיקרוביאלית של לקטופרין, נקבעת בשני מנגנונים שונים בהם משתתפים שני אזורים נפרדים של חלבון זה. במנגנון הראשון הפעילות המשמידה חיידקים קשורה לזיקה הגדולה של לקטופרין לברזל, מה שמקפח את החיידקים בסביבה הקרובה הזקוקים לברזל להתפתחותם.
אך נראה שדברים אינם כה פשוטים: למרות שלקטופרין יכול לעכב את גידולם של חיידקים גראם חיוביים וגראם שליליים בשל היותם זקוקים לברזל, נראה שעיכוב זה הוא רק זמני, שכן מספר חיידקים גראם שליליים למדו להתאים עצמם למצבי חסר ברזל אלה, על ידי שהם מסנטזים מולקולות קטנות המסוגלות לקשור ברזל, ולחלץ ברזל מלקטופרין.
המולקולות האחרונות ידועות כסידֶרוֹפוֹרים. בהקשר זה יש לציין, שלקטופרין הנמצא בחלב-אם הוא בדרך כלל בדרגת רוויה נמוכה של 5-8% מבחינת מולקולות הברזל הקשורות אליו, דהיינו לקטופרין זה הוא בעל כושר ספיחה גדולה יחסית של מולקולות ברזל, מה שמשפר את הפוטנציאל האנטי-בקטריאלי שלו.
המנגנון השני התורם לפעילות האנטי-מיקרוביאלית של לקטופרין, מתבסס על יכולתו של לקטופרין לגרום לנזק ישיר לחיידקים, עלידי שהחלבון פוגע ישירות במעטפת החיצונית של החיידק ומביא לשחרור ודליפה של ליפופוליסוכרים (LPS) שהם מרכיבים בעלי מטען חשמלי שלילי של מעטפת החיידק.
מסתבר, שחומצות האמינו הממוקמות במקומות 18 עד 40 ברצף חומצות האמינו בקצה ה-N טרמינאלי של לקטופרין, הם בעלי אופי קטיוני והם קושרות את מולקולות LPS האניוניות ומחישים את זליגתן של האחרונות ממעטפת החיידקים, ובכך גורמים להם נזק קטלני.
ראוי לציין שבתנאי ה-pH החומציים השוררים בקיבה למשל אך גם בתוך הליזוזומים של נוירופילים לקטופרין מתפרק על ידי האנזים הפרוטאוליטי פפסין לפפטידים הידועים כלקטופריצינים (lactoferricins) שפעילותם האנטי-מיקוביאלית היא אף גדולה יותר מזו של מולקולת האם.
השפעת לקטופרין על מערכת החיסון של הגוף:
יש ראיות רבות לכך שלקטופרין בעל תפקיד בוויסות התגובה החיסונית שלנו. נמצא שכאשר יש הדבקה סיסטמית עם חיידקים, נרשמת בדם עלייה מהירה ברמות של לקטופרין, המופרשת מתאים נויטרופילים, ובמקביל חלה ירידה ברמת ברזל בדם.
מחקרים הראו שכאשר מזריקים לצפק או לווריד של עכברים לקטופרין, לפני שמזריקים להם כמות גדולה של חיידקי E.Coli, הדבר מגן על החיידקים ממוות.
נמצא שהפעילות המגוננת הזו של לקטופרין, קשורה ליכולתו לעכב יצירת מספר ציטוקינים כגון TNF-α, וכן IL-1β (או interleukin-1β)שהם מתווכים חיוניים של תגובה דלקתית העלולים לגרום למוות כתוצאה מהלם רעלני של החיידקים. הוצע שעיכוב יצירת TNF-α על ידי לקטופרין, מתאפשר על ידי יכולת חלבון זה לקשור את מרכיב ה-lipid A של ה-LPS המשתחרר מהחיידקים המומתים, ובכך למנוע את ההתקשרות של ה-LPS לקולטני CD14 הנמצאים על פני מאקרופגים, ובכך להתחיל תגובה קדם-דלקתית.
לקטופרין מעכב תגובות דלקתיות מקומיות כגון תגובות אלרגיות של העור:
כבר ב-1990 במאמר ב-Journal of Immunology הוצע שלקטופרין עשוי לווסת תגובה חיסונית ברמת העור, כאשר מספר ראיות תמכו בכך:
א. לקטופרין מיוצר בכמויות גדולות בבני-אדם בשעה של תגובות אלרגיות של העור;
ב. לקטופרין מיוצר באופן מקומי באפידרמיס של עור נורמאלי;
ג. לקטופרין יכול להיקשר באופן תחרותי לקולטנים על פני קרטינוציטים, ובכך הוא בעל פוטנציאל לווסת באופן ישיר את התפקוד של תאים אפידרמאליים אלה החיוניים לבניית השכבה החיצונית ביותר של העור, והמעורבים גם בתגובות חיסוניות ברקמת העור.
לדוגמה, בקרב הסובלים מאקזמה אטופית, יש פעילות מוגברת של קרטינוציטים. מספר גורמים, כגון אנטיגנים של קרדית אבק הבית או חדירה של חיידקים שונים, גורמים לכך שקרטינוציטים יפרישו ציטוקינים פרו-דלקתיים שונים וכימוקינים, אשר מעודדים הסננה של לימפוציטים, מאקרופגים ואאוזינופילים לאיזור המודלק.
כדי לברר את תפקידו של לקטופרין בוויסות תגובות דלקתיות של העור, מרחו את עורם של עכברים באלרגן המאוד פעיל oxazolone, במקביל להזרקה תוך עורית של לקטופרין. נמצא שלקטופרין עיכב את נדידת תאי לנגרהנס ואת ההצטברות של תאים דנדריטיים בבלוטות הלימפה האזוריות.
כידוע, תאי לנגרהנס (Langerhans cells ) הם תאים דנדריטיים המצויים דרך קבע באפידרמיס. על פניהם יש קולטנים בעלי זיקה לנוגדני IgE וככל הנראה יש להם תפקיד חשוב בהתפתחות אקזמה אטופית, ע"י המרצת ייצור של נוגדנים נוספים. רקמות העור בחולי אקזמה אטופית מכילות רמות גבוהות של תאי לנגרהנס.
נראה אם כן, שלקטופרין פועל עם קרטינוציטים להפחית את יצירת הציטוקין TNF-α, והוא מסוגל לעכב תגובות דלקתיות מקומיות בעור.
השפעתו של לקטופרין על תגובות דלקתיות בעור באדם:
אחת הבעיות המעשיות העיקריות שמנעו עד כה שימוש בלקטופרין בניסויים קליניים באדם, היא העובדה שחלבון זה יקר ביותר, והגישות לייצרו בשיטות של הנדסה גנטית כחלבון אנושי רקומביננטי המיוצר בחיידקים או בחיות טרנסגניות כעזים, להם הוחדר החומר הגנטי המקודד לחלבון זה, עדיין לא הבשילו באופן תעשייתי.
רק לשם הדגמה, העלות של 100 מיליגרם של לקטופרין אנושי המופק מחלב-אם היא כ-500 דולר, ובטיפולים בבני אדם משתמשים לעתים בעשרות גרמים של לקטופרין למשך טיפול של ימים אחדים מה שהיה מביא את עלות הטיפול לעשרות אלפי דולרים, דבר שכמובן הופך טיפול כזה לבלתי מעשי.
גישה אחת שנוסתה על מנת ליצר כמות גדולה של לקטופרין אנושי, בפטריה Aspergillus awamari. הלקטופרין הריקומביננטי שיוצר בדרך זו נמצא זהה לחלוטין מבחינת המבנה שלו והתכונות הביולוגיות לחלבון האנושי.
כדי לבחון האם לקטופרין ישיג בבני אדם השפעה דומה למה שנמצא בעכברים, טופלו מתנדבים באופן מקומי על פני העור עם האלרגן הידוע DPC או diphencyprone. טיפול זה נעשה עם או בלי מריחה מקומית של לקטופרין. נמצא שבדומה לממצאים בעכברים, לקטופרין עיכב יצירה של תאי לנגרהנס באפידרמיה המטופל עם האלרגן בנוכחות לקטופרין, והתגובה האלרגית המקומית במובן של יצירת אדמומיות (erythema) והסננה של לימפוציטים אל העור באזור מריחת האלרגן, הייתה מתונה בהרבה בהשפעת לקטופרין.
תפקידו נוגד הדלקת של לקטופרין במערכת העיכול:
אחת השאלות המעניינות היא האם מצבי דלקת במערכת העיכול, שיש להם לעתים דמיון מנגנוני למה שמתרחש במצבי דלקת בעור, יכולים להיות מושפעים על ידי לקטופרין.
לדוגמה, גם תגובה דלקתית במחלת Crohn, וכן דלקת מעי (colitis) שניתן להשרות באופן ניסויי בעכברים על ידי החומר TNBS, שניהם מתווכים על ידי תגובות דלקתיות התלויות בתאי Th1.או T helper 1 שהם תאי T הקשורים לשחרור ציטוקינים במצבי דלקת. הנימוקים למעורבות האפשרית של לקטופרין במצבי דלקת קיבה, מסתייעים בכך שחלבון זה מופיע ברירית הקיבה, ומגיב עם קולטנים הממוקמים בתאי החיפוי האפיתליאליים במעי.
יתרה מכך, רמת לקטופרין עולה בצואה של מטופלים עם מחלת Crohn או אלה עם דלקת מעי מכייבת (ulcerative colitis). כמקובל, הניסויים הראשונים נערכו בעכברים, שטופלו עם החיידק Helicobacter felis כדי להשרות בהם דלקת קיבה. טיפול בעכברים אלה במקבים עם לקטופרין הפחית משמעותית מצב דלקת זה שהושרה בעכברים.
לקטופרין במצבי אלח-דם (ספסיס) ביילודים:
מצב זה הוא הסיבה השכיחה ביותר למקרי מוות בקרב יילודים בעולם. בעולם המערבי נמצא בממוצע 2-3 מקרי ספסיס לכל 1,000 לידות-חי, ואילו במדינות המתפתחות על פי דיווחים שונים לגבי תינוקות הנולדים בבתי-חולים מדובר על 7 עד 38 מקרי ספסיס לכל 1,000 לידות.
ספסיס מהווה בעיה חמורה במיוחד בתינוקות במשקל של פחות מ-1.5 ק"ג, כאשר ספסיס מתרחש ב-1.5% מבין היילודים בשלושת הימים הראשונים לאחר הלידה, ובערך ב-21% מבין היילודים במשקל פחות מ-1.5 ק"ג.
רוב ההידבקויות נגרמות מחיידקי סטפילוקוקוס או קנדידה. ספסיס גורם פרט לתמותה ניכרת גם לפיגור התפתחותי נוירולוגי בתינוקות השורדים ספסיס.
אפילו במדינה עם רפואה מתקדמת כמו ארה"ב, מדי שנה נולדים 65 אלף תינוקות במשקל פחות מ-1.5 ק"ג, שניתן לתרגם לכ-13,000 מקרי אלח-דם, ו-2,300 מיתות, ועוד פגיעה התפתחותית נוירולוגית בכ-3,000 תינוקות שם. בארה"ב בפגים שמשקלם פחות מ-1,000 גר', פגיעה התפתחותית נוירולוגית נרשמת ב-45% מאלה ששרדו ספסיס חיידקי וב-57% מבין אלה ששרדו ספסיס פטרייתי.
מצב חמור נוסף המתרחש ב-1 עד 3% מן היילודים ביחידת הטיפול הנמרץ של הפגייה ידוע כ-NEC או necrotizing enterocolitis, שהוא מצב של נמק של המעי , וגם הוא תולדה של דלקת הנובעת הדבקה בחיידקים.
NEC הוא מצב המגביר תמותה במיוחד, המוערכת בין 15 ל-30%, וכמובן קשורה למהלך טיפולי ממושך וסבל הנגרם כתוצאה מניתוח שיש לבצע ב-20 עד 40% מהיילודים עם NEC, או מהפיגור ההתפתחותי שעדים לו בהמשך.
התמותה והסבל הנגרם בשל מצבי ספסיס ו-NEC, נותרו גבוהים למרות שתינוקות אלה מטופלים במגוון רחב של תרופות אנטי-מיקרוביאליות. יתרה מכך, שימוש מסיבי באנטיביוטיקה, הביאה לצמיחת חיידקים עמידים לה, ולכן גדל הביקוש והתגברו החיפושים אחר חומרים ותכשירים אחרים העשויים להגביר את מערכת ההגנה של הגוף, ולשפר את סיכוייהם של אותם תינוקות רכים עם ספסיס או עם NEC.
באוקטובר 2009 התפרסם מאמר בו מסוכמים הממצאים של ניסוי קליני בהם השתתפו 27 רופאים מ-11 יחידות טיפול נמרץ בפגיות במרכזים רפואיים באיטליה.
מטרת ניסוי כפול-סמיות זה, המושווה כנגד מטופלים בפלצבו, נערך ביילודים במשקל הקטן מ-1,500 גר', כדי לבחון האם טיפול מניעתי בלקטופרין ממקור בקר, או בלקטופרין במשולב עם החיידק הפרוביוטי LGG (Lactobacillus rhamnosus GG) או בפלצבו, יקטין את התרחשות ספסיס בתינוקות קטני משקל אלה.
התינוקות שנבדקו כללו 472 יילודים במשקל נמוך מ-1,500 גרם שנולדו בין ראשית אוקטובר 2007 ועד סוף יולי 2008. מתוך מדגם זה, 153 יילודים טופלו פומית עם לקטופרין במינון יומי של 100 מיליגרם לק"ג משקל גוף, 151 יילודים קבלו בנוסך ללקטופרין גם מנה פומית יומית של6X109 חיידקי LGG, ואילו 168 יילודים קבלו פלצבו. כל הטיפולים הללו היו מיום הלידה עד היום ה-30 לאחר הלידה, כאשר היילודים מתחת משקל 1,000 גר' טופלו משך 45 יום.
התוצאות היו משכנעות:
ההתרחשות של ספסיס הייתה באופן מובהק נמוכה יותר ביילודים המטופלים בלקטופרין לבד (9 מקרי ספסיס בין 153 יילודים המהווים 5.9%), או במטופלים טיפול משולב בלקטופרין וחיידקי LGG הפרוביוטיים (7 מקרי מתוך 151 יילודים או 4.6%(, כל זאת בהשוואה ליילודים המטופלים בפלצבו בהם נרשמו 29 מקרי ספסיס בין 186 יילודים או 17.3%.
חשוב לציין שלטיפול בלקטופרין לא היו כל תופעות לוואי לא רצויות. הטיפול המשולב בלקטופרין ן-LGG שיפר גם את הממצאים לגבי הופעת נמק במעי NEC)), כאשר לא נרשם שום מקרה של NEC בטיפול המשולב, לעומת הופעת NEC ב-6% מהמטופלים בפלצבו.
יש לציין שניסוי זה עשה שימוש בלקטופרין ממקור בקר (bovine) שקל וזול יתר להשיג מאשר לקטופרין ממקור אדם.
יש לשער שלקטופרין אנושי אף עשוי לתת תוצאות משופרות, ואמנם ממש בימים אלה החל בארה"ב ניסוי רב-מוסדי, בו מטפלים ביילודים דלי משקל (טווח משקל בלידה 750 גר' עד 1,500 גר'), המטופלים פעמיים ביום בלקטופרין ממקור אדם ב-150 מיליגרם לק"ג משקל גוף, שהוא מינון גדול יותר מזה שעשו בו שימוש בניסוי האיטלקי.
האם אך מקרי הדבר שחלב האם בימים הראשונים לאחר הלידה הידוע כ-Colosrtrum, עשיר משמעותית בלקטופרין לעומת החלב בחודשים הבאים?
האם ייתכן שהאבולוציה דאגה ל"הגנת יתר" לאותם יילודים הבאים לאוויר העולם כאשר מערכת החיסון שלהן עדיין לא בשלה, והם זקוקים לחיסון טבעי להגן עליהם בפני חיידקים ומזיקים אחרים.
האם נזכה להגנה יתרה מפני ספסיס ותופעות נמק מעי ביילודים רכים אם טיפול בלקטופרין ייכנס לשגרת הטיפולים בבתי יולדות?
אולי דברים אלה ישמשו אתגר לאנשי התעשיות הפרמצבטיות והעוסקים בהנדסה גנטית להפוך לקטופרין ריקומביננטי לזול בהרבה לעומת מחירו היום, מה שיאפשר להשתמש בשגרת הטיפולים בחלבון שהטבע ייעד לו תפקיד הגנתי. ימים יגידו!
בברכה, פרופ' בן-עמי סלע
ראיתם משהו בכתבה שמעניין אתכם, רוציםמידע נוסף? מבקשים ייעוץ מקצועי? שלחו לנו את פרטיכם ויחזרו אליכם בקרוב.
