צוות חוקרים במכון ויצמן גילה כיצד כלי הדם של יותרת המוח פותחים "חלונות" אל שאר חלקי הגוף. לממצאי המחקר, שנעשה על דגי זברה ופורסמו ב-Developmental Cell, יש השלכות אפשריות על טיפול בחוסר איזון הורמונלי או במחלות דלקתיות של מערכת העצבים המרכזית, וכן על פיתוח אמצעים עתידיים להחדרת תרופות למוח תוך התגברות על מחסום דם-מוח.

מחסום הדם-מוח הוא מכשול פיזי של תאים המצטופפים לאורך דפנות כלי הדם במוח ומונעים מעבר מולקולות מעל גודל מסוים. בבלוטה השוכנת בבסיס המוח, כלי דם "פרוצים" לכאורה, המאפשרים למולקולות גדולות לעבור בשני הכיוונים.

פרופ' גיל לבקוביץ מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן הסביר: "המחקר שלנו שלח אותנו אחורה בזמן למחקרים מתחילת המאה ה-20 על בלוטת יותרת המוח, מחקרים שהניחו את היסודות לנוירו-אנדוקרינולוגיה המודרנית. תחילה סברו כי בלוטת יותרת המוח היא המקור של ההורמונים ואזופרסין (vasopressin) ואוקסיטוצין (oxytocin), אך בשנות העשרים של המאה הקודמת במחקרים שנעשו על דגי מים מתוקים קטנים, עלתה התיאוריה בדבר 'ההפרשה העצבית' (neurosecretion). החוקרים באותה עבודה שיערו כי חלק מהורמוני המוח מיוצרים על ידי תאי עצב בהיפותלמוס וכי הורמונים אלה מועברים לאורך סיבי עצב ומופרשים לכלי הדם בבלוטת יותרת המוח.

"ואזופרסין ואוקסיטוצין היו בין ההורמונים הראשונים שהתגלו. ואזופרסין זוהה תחילה כמווסת של תפקוד הכליות ומאוחר יותר של לחץ הדם; אוקסיטוצין – כמעודד התכווצויות של הרחם במהלך הלידה והפרשת חלב אם, במהלך ההנקה.

"בהמשך התגלה גם כי לשני הורמונים אלה השפעה על פעילות המוח, ובכלל זה על התנהגות חברתית, לחץ (stress) ועל תיאבון. ואזופרסין ואוקסיטוצין משתחררים מהמוח אל תוך מחזור הדם הכללי של הגוף דרך אזור בחלק האחורי של בלוטת יותרת המוח - הנוירו-היפופיזה".

חברי צוות המחקר הנוכחי - ד"ר סאבאני אנבאלגאן (פוסט דוקטורט) ותלמידת המחקר לודמילה (לוסי) גורדון - התמקדו בחקר הנוירו-היפופיזה. האקסונים של תאי העצב של ההיפותלמוס פוגשים שם נימי דם שבהם פתחים קטנטנים הנקראים fenestrae (חלונות, בלטינית). גם לאחר 100 שנות מחקר של התפתחות ותפקוד הנוירו-היפופיזה, עדיין לא ברור כיצד מתפתחים הנימים בעלי ה"חלונות", על אף העובדה שהם מתפצלים מתוך כלי דם ומתאפיינים בנוכחותו של מחסום הדם-מוח.

חוקרים נוספים במעבדתו של פרופ' לבקוביץ שיערו שפיטואיציטים (pituicytes) – תאי תמך ייחודיים, המצויים רק בנוירו-היפופיזה ועוטפים את קצות האקסונים – ממלאים תפקיד בכושר החדירות של הנימים המקומיים.

בהמשך העבודה נבדקה ההשערה בעוברים של דג הזברה שגופם השקוף מאפשר להתבונן בזמן אמת בנוירו-היפופיזה על כלי הדם הייחודיים שבה. כך נתגלה שהנוירו-היפופיזה בדגים זהה כמעט לחלוטין לזו שבמוח האדם.

"זה אמנם מנגנון פרימיטיבי של העברת אותות נוירו-הורמונליים בין המוח לגוף, אבל הוא עובד כל כך טוב, שהאבולוציה לא נגעה בו", ציין ד"ר אנבאלאגן. בהמשך העבודה נבדק רצף הגנים שהתבטאו בפיטואיציטים. הצוות יצר "דגים מהונדסים", המאפשרים להשפיע על חלק מהמולקולות שהם מפרישים כדי להבין מה תפקידה של כל אחת מהן.

כך זוהו שני סוגי מולקולות תקשורת המיוצרות בפיטואיציטים והופכות את הנימים לחדירים. שיבוש במולקולות אלו הפחית את חדירות כלי הדם והביא ליצירת מחסום דם-מוח צפוף.

"החלונות הם מבנים דינמיים", הוסיפה תלמידת המחקר לוסי גורדון. "שתי המולקולות שזיהינו, פעילות גם בעובר וגם בדג הבוגר, כך שברגע שה'חלונות' נפתחים הם יישארו פתוחים גם בהמשך". החוקרים מצאו עוד כי מולקולה אחת מקדמת חדירות של כלי הדם על ידי ויסות גנים היוצרים את ה"חלונות", בעוד שהמולקולה השנייה מונעת היווצרות המחסום דם-מוח. "כלומר, הגוף מוודא שכלי הדם יהיו חדירים באמצעות מנגנון בקרה כפול", הדגיש פרופ' לבקוביץ.

בעודם סוקרים את רשימת המולקולות המופרשות מהפיטואיציטים, הבחינו החוקרים בדמיון הרב שבין רשימה זו לרשימת המולקולות המופרשות בחלקי מוח אחרים, בזמן דלקת. דפוסי ביטוי גנים כאלה מאפיינים, למשל, מחלות אוטואימוניות, מחלות ניווניות ושבץ. יתרה מכך, קיים קשר הדוק בין התאים המייצרים מולקולות מקדמות דלקת בחלקים המוגנים של המוח, לבין הפיטואיציטים. הראשונים כמו האחרונים הם תאים המוכרים בשם גְלִיָה - תאי תמך המבצעים תפקידי "תחזוקה" רבים במוח.

"אנו סבורים שהמצב הנורמלי, כלומר החדיר, של בלוטת יותרת המוח דומה למצב של מחלה בחלקים אחרים של המוח ואך ורק במצבי משבר", ציין ד"ר אנבאלגאן.

כאשר ניתנה לדגים תרופה אנטי-דלקתית, נמצא ביטוי הגנים בפיטואיציטים חסום וחדירות הנימים בנוירו-היפופיזה נעלמה. ממצא זה סיפק ראיות נוספות לכך שהפיטואיציטים משתמשים במנגנונים דמויי דלקת לשם פתיחת אותם "חלונות" בנימים הקרובים אליהם.

עתה, הבנת הקשר שבין התגובה דמויית הדלקת של הפיטואיציטים לבין חדירות כלי דם עשויה לקדם גם את ההבנה לגבי התהליכים הדלקתיים במוח אבל גם על תפקודה התקין של בלוטת יותרת המוח – מה שאמור לסייע בפיתוח אמצעים חדשים להעברת תרופות חיוניות דרך מחסום הדם-מוח.