כולם נפצעים לפעמים. זה יכול להיות חתך קטן באצבע בזמן הכנת סלט, נפילה שמסתיימת בחבורה בברך, וגם מתיחה או אפילו קרע בשריר. למזלנו, לשרירים יש יכולת התחדשות טובה מאוד. כעת מתברר שיש כלי די פשוט שיכול לשפר את היכולת הזאת, לפחות עבור עכברים: פעילות גופנית.
איך שריר מחלים?
שרירי השלד שלנו בנויים בצורה מסודרת מאוד. אם נסתכל במיקרוסקופ על שריר, לא נצליח לזהות תאים נפרדים: בזמן ההתפתחות העוברית, תאי שריר ראשוניים מתאחים יחד לסיב אחד ארוך. כמה סיבים כאלה מתאגדים לצרורות של סיבים, וצרורות רבים יחד מרכיבים את השריר עצמו. הסיבים, הצרורות והשרירים השלמים מוקפים ברקמת חיבור, ששומרת על צורת השריר ועל הארגון ההיררכי של מרכיביו.
הכתבה פורסמה במקור באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי
תהליך הריפוי של שריר מתחיל עם תגובה דלקתית שנוצרת ברקמה מייד לאחר הפגיעה. רקמת השריר מתחילה להתחדש כמה ימים לאחר מכן, והתהליך הזה יכול להימשך שבועות ואפילו חודשים, בהתאם לחומרת הנזק שנגרם לשריר. תהליך הריפוי כולל שלבים רבים ומערב כמה וכמה סוגים של תאים; תפקיד מפתח שמור לתאים שמכונים "תאי לוויין", תאי גזע שנמצאים בשריר הבוגר, סביב סיבי השריר וצמוד למעטפת שלהם. כמו תאי גזע אחרים, תאי הלוויין נמצאים במצב רדום במקומם ברקמת השריר, ועם מתן האות המתאים – פגיעה בשריר, במקרה הזה – הם מתעוררים ומתחילים להתחלק ולהתחיל בתהליך יצירת סיבים חדשים במקום הסיבים שנהרסו, או להשלים את החסר אם הסיבים נפגעו רק במקצת.
מנגנון ההפעלה של תאי הלוויין תלוי מאוד בסביבתם. בשריר שנפצע, חומרים של מערכת החיסון או מולקולות שהופרשו מהסיבים הפגועים מגיעים לסביבת תאי הלוויין, מאותתים להם שיש פגיעה ברקמה ומפעילים אותם. תאי הלוויין המופעלים מתחלקים ומייצרים סיבי שריר חדשים, עד שהשריר הפצוע חוזר לקדמותו. בסוף התהליך, תאי הלוויין מקבלים אותות כימיים "מכבים" שמחזירים אותם למצב רדום. זהו תהליך מורכב, מעין רב שיח כימי מַתְמיד של אותות ממגוון תאים ברקמת השריר. כדי שתהליך הריפוי של השריר יהיה מיטבי, דרוש איזון.
אחת מקבוצות התאים שיכולים להשפיע על פעילות תאי הלוויין נקראת Fibro-adipogenic progenitors (בעברית, תאי אב של רקמת חיבור ושומן), ובראשי תיבות FAP. תאים אלה, כמשתמע משמם, יכולים להתמיין לתאים של רקמת חיבור או לתאי שומן, אך לא ליצור סיבי שריר. בדרך כלל הם שוכנים רדומים בין סיבי השריר, ואילו בימים הראשונים לאחר פציעת שריר הם מתעוררים לפעולה באזור הפגוע, מתחלקים וממלאים את הרווחים בין תאי השריר הקרועים. במקביל, הם מתחילים להפריש מולקולות שמפעילות את תאי הלוויין. רק לאחר כארבעה ימים כמות תאי ה-FAP בשריר מתחילה לרדת חזרה לרמה ההתחלתית. בניסוי על עכברים, שבו הרסו את תאי ה-FAP שלהם, נצפתה פגיעה ניכרת ביכולת ההחלמה של שרירים לאחר פציעה. רק לאחר שהשתילו בשרירים הפצועים תאי FAP החל תהליך ההחלמה של העכברים. מכך עולה שתאי ה-FAP, על אף שאינם מסוגלים להתמיין ולהפוך בעצמם לתאי שריר, חשובים ואף חיוניים להחלמה מפגיעות שרירים.
כשהריפוי מסתבך
אולם לא תמיד הכול עובד לפי התוכנית. שריר פגוע יכול גם לא להחלים היטב: במקום סיבי שריר חדשים, השריר עלול להתמלא בשומן וברקמת חיבור צלקתית שאין לה תכונות אמיתיות של שריר, כמו יכולת כיווץ והרפיה, הפקת כוח וגמישות. ממחקרים קודמים ידוע ששריר עם הרבה שומן ורקמת חיבור הוא שריר חלש יותר, כך שמדובר בתרחיש לא רצוי. ולא רק פציעות מעמידות את השרירים בסכנה הזאת: תהליך הצטלקות דומה מתרחש גם בקרב חולים במחלות כרוניות כמו סוכרת, אנשים שנמצאים זמן רב בלי תנועה כמו בזמן אשפוז, ואף במהלך ההזדקנות.
כשהריפוי משתבש, כמות תאי ה-FAP ברקמת השריר נשארת גבוהה מדי גם בשלבים מאוחרים של התהליך. עדויות מצטברות ממחקרים קודמים מראות שלאחר מכן התאים הופכים לתאי שומן ולתאי רקמת חיבור, ואלה יוצרים, ככל הנראה, את הצלקת הבעייתית. איך ייתכן שאותם תאי FAP גם מתניעים את תהליך ריפוי השריר וגם הורסים ומצלקים אותו? לפי אחת ההשערות, תאי ה-FAP אמונים על התחלת תהליך הריפוי בשריר: ראשית הם מתחלקים, מגדילים את מספרם, נכנסים לאזור הפגוע ומאותתים לתאי הלוויין לייצר סיבים חדשים. בזמן שתאי הלוויין בונים את השריר מחדש, נשארים תאי ה-FAP ברקמה ונותנים תמיכה מבנית לשריר הפצוע. עם התקדמות תהליך הריפוי תאי הלוויין מייצרים עוד ועוד סיבי שריר חדשים, והמפגש ביניהם לבין תאי FAP מדכא את פעילות האחרונים ומעודד חלק מהם למות. כמות תאי ה-FAP באזור ההחלמה חוזרת למצב ההתחלתי, וכך מעגל ההחלמה נסגר. לפי אותה השערה, אם תאי הלוויין בשריר הפצוע לא מצליחים לייצר מספיק סיבים חדשים, תאי ה-FAP שהיו אמורים למות עם סיום ההחלמה שורדים, מתמיינים והופכים להיות חלק מהשריר. שלמות הרקמה, ככל הנראה, עדיפה על איכותה.
היעילות שבפעילות
רבות כבר נאמר (ונכתב) על סגולותיה של פעילות גופנית סדירה. אם לא די בכך שהיא מחזקת את השרירים, היא עשויה לשפר את הזיכרון, לאזן את לחץ הדם, להקטין את הסיכון לחלות בחלק מסוגי הסרטן ובמחלות כרוניות ואפילו להקל על מצוקה נפשית. מנגד, אחד הסיכונים שכרוכים בביצוע פעילות גופנית קבועה הוא ריבוי פציעות, בעקבות אימון יתר, פעילות לא מתאימה, תזונה לקויה ועוד. המצב הזה, שבו שרירים נבנים ומתחזקים ובמקביל גם נפצעים ומחלימים, יוצר דינמיקה מורכבת ברקמת השריר של העוסקים בפעילות גופנית.
מחקר שהתפרסם לאחרונה ניסה לבאר מעט את המורכבות הזו. החוקרים ערכו ניסוי על עכברים כדי לבחון איך משפיעה פעילות גופנית על יכולת ההחלמה של שרירים לאחר פציעה. הם רצו לדעת אם השינויים שמתרחשים בשריר בתגובה לאימון גופני עשויים להשפיע על תהליכי הריפוי ועל הפעילות של תאי הלוויין, ואם אכן כך, האם ההשפעה הזו מעודדת הפעלה שלהם או דווקא מעכבת אותה?
כדי לענות על השאלות האלה, החוקרים נתנו לעכברי מעבדה לרוץ בעלייה על מסילה במשך שעה ביום, חמש פעמים בשבוע, לאורך שישה שבועות. לאחר מכן הם פצעו אותם ועקבו אחר תהליך ההחלמה. התוצאות הֻשוו תמיד לקבוצת ביקורת, של עכברים שעברו פציעה זהה אך לא התאמנו קודם לכן. כאמור, תאי לוויין פעילים בכמות גבוהה באזור הפציעה, לצד היעדר או כמות קטנה של תאי שומן ותאי רקמת חיבור, יכולים להעיד על תהליך החלמה תקין. החוקרים השוו את שרירי העכברים שהתאמנו לאלה של העכברים שלא התאמנו. כשלושה ימים לאחר הפציעה, נמצאו יותר תאי לוויין פעילים וחלבונים בוני שריר אצל העכברים שהתאמנו, מה שמעיד על שיעור גבוה יותר של התחדשות סיבי השריר.
בנוסף לכך, החוקרים מצאו ששני המאפיינים שמעידים על ריפוי פגום – נוכחות של תאי שומן בשריר ועיבוי רקמת החיבור – נמצאו בכמות קטנה בהרבה בשרירי העכברים המאומנים בהשוואה לעכברי הביקורת. יחד, ממצאים אלה מעידים על כך שהעכברים שהתאמנו החלימו טוב יותר מהפציעה.
כשהתא מתנהג יפה
כדי להבין מה בדיוק קרה בשרירים שעברו אימון והשפיע בצורה כה דרמטית על הריפוי שלהם, בחנו החוקרים את תאי ה-FAP. נראה שתאי ה-FAP אצל העכברים שהתאמנו ואצל עכברי הביקורת התנהגו באופן שונה: תאי העכברים המאומנים מיעטו להתחלק, וחלקם אף הציגו סימנים של מוות תאי מתוכנן, מה שהוביל לירידה בכמותם. זהו ממצא מפתיע, שכן אם תאי ה-FAP נחוצים לריפוי השריר, איך דווקא ברקמה שהכילה מעט מהם התרחש ריפוי טוב יותר?
התשובה טמונה ככל הנראה בהבדלים בפעילות הגנים בתאים האלה. החוקרים גילו שבתאי ה-FAP של העכברים שהתאמנו היה יותר ייצור של חלבונים שמעודדים הפעלה של תאי לוויין, בהשוואה לתאי ה-FAP בעכברי הביקורת. ייתכן שאימון משפיע על תאי ה-FAP באופן שמגביר את היכולת שלהם להפעיל תאי לוויין.
הבדל נוסף שהחוקרים גילו בהתנהגות של תאי ה-FAP אצל העכברים שהתאמנו היה שהם פחות נטו להפוך לשומן בהשוואה לתאי העכברים הלא מאומנים. תקופת האימון יצרה למעשה שינוי בתאי ה-FAP של העכברים, שמצד אחד אִפשר להם להפעיל יותר תאי לוויין, ומצד שני הוריד את נוכחותם ברקמה ומנע מהם להתמיין ולהפוך לתאי שומן. התמונה הולכת ומתבהרת, אם כי עדיין נותר לגלות כיצד האימון משנה את ההתנהגות של תאי ה-FAP.
מיוקין קטן, השפעה גדולה
פעילות גופנית יכולה להשפיע על הגוף בכמה דרכים. אחת מהן היא לגרום לסיבי השריר להפריש מולקולות בשם מיוקינים: מולקולות קטנות שמופרשות משרירים בתגובה להתכווצות שלהם, ויכולות להשפיע בכמה צורות על מגוון תאים בגוף. אחד המיוקינים נקרא מאסלין (Musclin), ובמחקרים קודמים התברר שהפרשתו מסייעת לשיפור הסיבולת, לתפקוד הלב ולוויסות רמות הסוכר בדם. החוקרים מדדו את כמות המאסלין ברקמת השריר של העכברים, וגילו הן שהאימון הגופני גרם להפרשה מוגברת שלו, והן שכמותו ברקמה נשארה גבוהה גם שבועיים לאחר שהעכברים הפסיקו להתאמן. הגילוי הזה גרם להם לשער שמאסלין הוא החוליה החסרה: הוא מופרש מהשרירים בתגובה לאימון, ומשנה את התנהגות תאי ה-FAP באופן שמעודד ריפוי טוב יותר.
החוקרים בחנו את ההשערה בניסויים עם תרביות תאים, ובדקו מה קורה לתאי FAP שבתרבית כשמוסיפים להם מאסלין. השפעת המאסלין הזכירה את הממצאים בקרב העכברים שהתאמנו: המאסלין עיכב את ההתחלקות של התאים, גרם לחלקם למות ומנע מהם להפוך לשומן.
לאחר אישוש ההשערה בעזרת התרביות, החוקרים חזרו לעכברים. הם חזרו על ההשוואה בין עכברים מאומנים לעכברים לא מאומנים, אלא שבפעם השנייה השתמשו בהנדסה גנטית כדי למנוע מהעכברים לייצר מאסלין באופן עצמאי. התברר שהעכברים שהתאמנו, אך לא ייצרו מאסלין, החלימו באופן דומה לעכברים שלא התאמנו. המסקנה הייתה שכאשר השרירים לא יכולים לייצר מאסלין, ההשפעה המיטיבה של פעילות גופנית על ריפוי שרירים הולכת לאיבוד.
בשלב הזה ניסו החוקרים לבדוק אם מאסלין שניתן באמצעות זריקה יכול להשפיע על תאי ה-FAP ברקמת השריר של העכברים המהונדסים, והתברר להם שהתשובה חיובית. לאחר חמישה ימים של זריקות מאסלין, כמות המולקולה דמתה לכמות שנמצאה אצל העכברים הלא מהונדסים שהתאמנו, והשפיעה באופן דומה על תאי ה-FAP. מכאן שזריקות מאסלין עשויות לשמש תרופה לאנשים שלא יכולים לייצר אותו בעצמם.
תרומתו העיקרית של המחקר הזה היא הגילוי שאימון גופני משפר את יכולת הריפוי של הגוף מפציעות. המאסלין שמופרש מהשריר בתגובה לאימון מעודד יצירה של סיבי שריר חדשים, ומקטין את כמות התאים הלא-רצויים בשריר – אותם תאי שומן ותאי רקמת חיבור. נראה שהפרשת המאסלין ארוכת טווח יחסית, והוא יכול לקדם ריפוי שרירים גם שבועות לאחר הפסקת האימון. אם מאסלין משפיע על בני אדם בצורה דומה, יכולה להיות לכך חשיבות רבה בהחלמה מפציעות שלא מאפשרות לנוע או לבצע פעילות גופנית לתקופה ממושכת.
יש עוד הרבה לגלות – למשל, איך מיוקינים אחרים שמעורבים בתהליכי הריפוי בשריר משפיעים על המאסלין, או אלה על אלה? האם כל סוגי הפעילות הגופנית משפיעים באותה צורה? חשוב גם לזכור שניסויים על עכברי מעבדה אין משמעם בהכרח מסקנות רלוונטיות לבני אדם. ובכל זאת, תוצאות המחקר די מעודדות: ייתכן שנמצאה דרך פשוטה וזולה לקדם תהליכי ריפוי בשרירים שנפגעו ממחלות, מחוסר פעילות או מפציעה – להתחיל להתאמן. בהחלט כדאי להמשיך ולבחון את כיוון המחקר הזה.