בקצב הלב

צוות חוקרים בראשותה של פרופ'-משנה שלי צליל מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון הצליח "להכתיב" לתאי לב את הקצב שבו יפעמו, באמצעות השפעה מכנית בלבד. התגלית לגבי חשיבותה של תקשורת מכנית צפויה להשפיע על הבנה וטיפול במחלות לב.

חוקרים בטכניון הצליחו "להכתיב" לתאי לב את הקצב שבו יפעמו, וזאת באמצעות השפעה מכנית בלבד. ההשפעה הושגה באמצעות 'תא מכני' מלאכותי, המייצר דפורמציות מכניות מחזוריות המדמות תא-לב סמוך במשטח עליו גדל תא-היעד הנבדק. תוך זמן קצר הִתאים תא-היעד את פעימותיו לקצב שהוכתב לו. יתר על כן, התא המשיך לפעום בקצב זה במשך שעה שלמה אחרי הפסקת הגירוי המכני.

פרופ' שלי צליל במעבדתה

פרופ' שלי צליל במעבדתה

המחקר שהתפרסם אתמול בכתב העת ” Nature Physics”נערך במעבדתה של פרופ'-משנה שלי צליל, מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, החוקרת את התקשורת הבין תאית
(Cell-cell communication) לסוגיה. "תקשורת בין-תאית חיונית לגדילת התאים והרקמה, להתפתחותם ולתיפקודם," היא מסבירה. "עד כה נהוג היה להניח שתקשורת זו מתרחשת באמצעים כימיים וחשמליים בלבד, אבל אנחנו הראינו כי התא ניחן ביכולות של חישה מכנית
(cell mechanosensing) והוא מגיב לשינויים מכניים בסביבה – למשל לדפורמציות מכניות הנוצרות בעקבות הפעלת כוחות על ידי תאים שכנים. יתר על כן, טווח הפעולה של ההשפעה המכנית גדול מזה של ההשפעות החשמליות והכימיות. כעת גילינו שגם משך ההשפעה גדול יותר כשהגירוי הוא מכני, דבר המעיד על כך שתקשורת מכנית גורמת לשינויים ביוכימיים בתא הנשארים לאורך זמן."

במחקר הראתה פרופ'-משנה צליל יחד עם צוותה כי תאי לב מסתנכרנים זה עם זה גם כשאינם צמודים זה לזה; די בכך שיימצאו על אותו מצע אלסטי, דהיינו רקמת הלב, שכן ההשפעה המכנית "עוברת" דרך המצע. כעת, כאמור, מתברר שהשפעה זו נשמרת גם לאחר הפסקת הגירוי (התא המכני). "במחקר הנוכחי אנו מראים כי אפשר 'לאמן' תא לב מבודָד כך שיפעם בתדירות הרצויה, וזאת באמצעות גירוי מכני של המצע שעליו הוא נמצא. בנוסף אנו מראים כי לתקשורת מכנית תפקיד חשוב בפיזיולוגיה של הלב: היא חיונית לכך שהתאים השונים יתרגמו את האות החשמלי לפעימה מכנית אחידה ומשותפת. המסקנה היישומית היא שהוספה של היבט מכני לקוצבי לב תשפר משמעותית את יעילותם."

פרופ'-משנה שלי צליל השלימה את שלושת תאריה – הראשון בכימיה ומדעי המחשב, השני והשלישי בכימיה פיזיקלית, באוניברסיטה העברית בירושלים. את הפוסט-דוקטורט השלימה באוניברסיטת "קלטק", אצל פרופסור דייב טירל (tirrell), כימאי המתמחה בפולימרים. המחקר שלה הוא דוגמה מצויינת למחקר בין-תחומי. היא ביו-פיזיקאית שהחלה את דרכה כתיאורטיקנית, הפכה לנסיונאית, וכיום חוקרת חישה מכנית בתאים חיים בפקולטה להנדסת מכונות.

למאמר המלא

כיתוב : פעימה מסונכרת של תאי לב מצומדים-מכנית: צילום דולג-זמן של זוג תאי-לב פועמים על מצע בקשיחות של 3.8kPa . הבדל הפאזה (משמאל) והדמיית סידן (מימין). סקאלת המרחק היא 20 מיקרון.

כיתוב: שדה הדפורמציות המתקבל במצע בזמן פעימה מסונכרנת של תאי לב מצומדים-מכנית: דימות דולג-זמן של שדה הדפורמציה הנוצר על ידי צמד תאי לב פועמים על מצע בקשיחות של 3.8kPa. חלקיקים פלורוסנטיים שהוחדרו לג'ל מאפשרים מעקב אחרי שדה הדפורמציות בג'ל.

תרשים סכמטי של מערך הניסוי: מתקן מכני יוצר דפורמציות מכניות מחזוריות במצע שמתחתיו. משרעת הדפורמציות המכניות וכיוונן מדמים את אלו שיוצר תא לב פועם בסביבתו.

תרשים סכמטי של מערך הניסוי: מתקן מכני יוצר דפורמציות מכניות מחזוריות במצע שמתחתיו. משרעת הדפורמציות המכניות וכיוונן מדמים את אלו שיוצר תא לב פועם בסביבתו.