סילוק רכיבי התא הפגועים חיוני לתחזוקת רקמות ואיברי הגוף. צוות מחקר בינלאומי בראשות אוניברסיטת בון מצא ממצאים משמעותיים על מנגנונים לפינוי פסולת סלולרית, והראה כי אימוני כוח מפעילים מנגנונים כאלה. הממצאים יכולים להוות בסיס לטיפולים חדשים באי ספיקת לב ומחלות עצבים, ואף להעניק הטבות למשימות חלל מאוישות. מאמר מקביל פורסם בגיליון האחרון של כתב העת Current Biology.
שרירים ועצבים הם איברים בעלי ביצועים גבוהים לאורך זמן שמרכיביהם התאיים נתונים לבלאי מתמיד. החלבון BAG3 ממלא תפקיד קריטי בסילוק רכיבים פגומים, מזהה אותם ומבטיח שהם מוקפים על ידי ממברנות תאיות ליצירת "אוטופגוזום". אוטופאגוזומים הם כמו שקית אשפה שבה נאספים פסולת סלולרית לצורך גריסה ומיחזור מאוחר יותר. צוות המחקר בראשותו של פרופסור יורג הופלד ממכון אוניברסיטת בון לביולוגיה של התא הראה שאימוני כוח מפעילים את BAG3 בשרירים. יש לכך השלכות חשובות לסילוק פסולת סלולרית מכיוון שיש להפעיל את BAG3 כדי לקשור ביעילות רכיבי תא פגומים ולקדם מעטפת ממברנה. מערכת חיסול אקטיבית או ניקוי חיונית לשימור ארוך טווח של רקמות השריר. "פגיעה במערכת BAG3 אכן גורמת לחולשת שרירים מתקדמת במהירות אצל ילדים, כמו גם לאי ספיקת לב – אחת מסיבות המוות השכיחות ביותר במדינות מערביות מתועשות", מסביר פרופסור הופלד.
השלכות חשובות על אימוני ספורט ופיזיותרפיה
המחקר נערך במעורבות משמעותית על ידי פיזיולוגים ספורט מאוניברסיטת הספורט הגרמנית קלן ואוניברסיטת הילדסהיים. פרופסור סבסטיאן גהלרט מהילדסהיים מדגיש עד כמה חשובים הממצאים: "כעת אנו יודעים מהי רמת האינטנסיביות של אימוני הכוח הנדרשת כדי להפעיל את מערכת BAG3, כך שנוכל לייעל את תוכניות האימון עבור ספורטאים מובילים ולעזור למטופלי פיזיותרפיה לבנות שריר טוב יותר". פרופסור גהלרט גם עושה שימוש בממצאים אלה כדי לתמוך בחברי הנבחרת האולימפית הגרמנית.
הכרחי לשרירים… ועוד
מערכת BAG3 לא פעילה רק בשרירים. מוטציות ב-BAG3 יכולות להוביל למחלת עצב המכונה תסמונת Charcot-Marie-Tooth (על שם המדען המגלה). המחלה גורמת לסיבי עצב בזרועות וברגליים למות, מה שמותיר את האדם לא מסוגל להזיז את ידיו או רגליו. על ידי חקר תאים של חולים, צוות המחקר הראה כעת שביטויים מסוימים של התסמונת גורמים לוויסות לקוי של תהליכי סילוק BAG3. הממצאים מדגימים את המשמעות מרחיקת הלכת של מערכת זו לשימור רקמות.
ויסות בלתי צפוי המצביע על הדרך לטיפולים חדשים
בניתוח הפעלת BAG3 מקרוב יותר, החוקרים הופתעו ממה שצפו. "חלבוני תאים רבים מופעלים על ידי התקשרות של קבוצות פוספט בתהליך המכונה פוספורילציה. עם BAG3, לעומת זאת, התהליך מתהפך", מסביר פרופסור יורג הופלד, גם חבר בתחומי המחקר הטרנס-דיסציפלינרי (TRA) חיים ובריאות ב- מאוניברסיטת בון, "BAG3 מזורחן בשרירים במנוחה, וקבוצות הפוספט מוסרות במהלך ההפעלה." בשלב זה, פוספטאזות הופכות למוקד העניין העיקרי – האנזימים המסירים את קבוצות הפוספטים. כדי לזהות את הפוספטאזות המפעילות BAG3, Höhfeld משתפת פעולה עם הכימאית והביולוגית התא פרופסור Maja Köhn מאוניברסיטת פרייבורג. "זיהוי הפוספטאזים המעורבים הוא צעד מפתח", היא מספרת, "כדי שנוכל להמשיך בפיתוח של חומרים שיכולים להשפיע על הפעלת BAG3 בגוף". המחקר עשוי לפתוח אפשרויות טיפוליות חדשות לחולשת שרירים, אי ספיקת לב ומחלות עצבים.
רלוונטי למסע בחלל
העבודה על מערכת BAG3 נתמכת על ידי Deutsche Forschungsgemeinschaft (קרן המחקר הגרמנית) באמצעות יחידת מחקר בראשות פרופ' הופלד. בנוסף, הופלד מקבל כספים מסוכנות החלל הגרמנית מכיוון שהמחקר מעניין למטרות משימות חלל מאוישות. פרופסור הופלד מציין: "BAG3 מופעל בכוח מכני. אבל מה קורה אם גירוי מכני לא מתרחש? באסטרונאוטים החיים בסביבה נטולת משקל, למשל, או חולי טיפול נמרץ נטולי אוורור?" במקרים כאלה, היעדר גירוי מכני מוביל במהירות לניוון שרירים, שהסיבה לה הופלד מייחסת לפחות בחלקה לאי-הפעלה של BAG3. תרופות שפותחו כדי להפעיל את BAG3 עשויות לעזור במצבים כאלה, הוא מאמין, וזו הסיבה שהצוות של הופלד מכין ניסויים שייערכו על סיפון תחנת החלל הבינלאומית (ISS). מחקר BAG3 כך יכול למעשה לעזור לנו להגיע למאדים מתישהו.
מוסדות מעורבים ומימון מובטח
השותפים של אוניברסיטת בון במחקר זה הם אוניברסיטת פרייבורג, אוניברסיטת ספורט גרמנית, Forschungszentrum Jülich, אוניברסיטת אנטוורפן ואוניברסיטת הילדסהיים. העבודה ממומנת על ידי קרן המחקר הגרמנית וסוכנות החלל הגרמנית, חלק מהמרכז הגרמני לתעופה וחלל.
