מאזן הברזל

תאי הגוף חשים – ומווסתים – את כמות הברזל שבתוכם

הברזל הוא המינרל הנפוץ ביותר בגוף. כמות גדולה שלו נמצאת בתוך ההמוגלובין – חלבון שתפקידו העיקרי לקשור חמצן ולהעביר אותו מהריאות לתאי הגוף. ההמוגלובין נמצא בכדוריות הדם האדומות. לפיכך, מחסור בברזל יכול להוביל לבעיה בייצור תקין של המוגלובין ושל כדוריות דם אדומות. כך עלולה להתפתח אנמיה – מחלה שגורמת למגוון תסמינים, החל מעייפות, תשישות, חולשה, חיוורון, נשירת שיער, כאבי ראש, מצב רוח ירוד וקושי בריכוז, וכן גם  קוצר נשימה ומחלת לב.

פרופ’ אסתר מירון-הולץ מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון חוקרת ברזל, גם כרכיב תזונתי. “ישנן מערכות בקרה שחשות את רמת הברזל בתאים ומאזנות אותה”, היא אומרת, “כדי שלא יתפתח מחסור או עודף שלו (שעלול לגרום לעקה חמצונית). בזכות מערכות אלה, הברזל מגיע מהדם לתאים שזקוקים לו. וכשהוא יוצא מהתאים, רובו צריך לשוב דרך הדם אל לשד העצם – אתר יצירת כדוריות הדם האדומות”.

פרופ’ מירון-הולץ מציינת עוד כי כדוריות הדם האדומות, שגופנו מייצר כשלושה מיליון מהן בשנייה, הן הצרכן הגדול ביותר של ברזל בגוף (כמות גדולה מאוד שלו נמצאת בהן), וכי בעת מחסור בברזל נוצרת תחרות בין תאי הגוף השונים שמנסים לגייסו מהמאגרים ומהמזון. “לכן”, היא אומרת, “אין זה חכם מצד הגוף לתת זכויות יתר לכדוריות הדם האדומות המתפתחות כיוון שכך מחסור הברזל יפגע קשות ביתר המערכות שזקוקות לו בכמות קטנה יותר. לכן קיימים מנגנונים שאחראיים למאזן בתחום זה”. כך, למשל, בכליות נמצא ההורמון אריתרופואטין שתפקידו לחוש את כמות החמצן בדם וכך להעריך כמה כדוריות דם אדומות חסרות. לאחרונה התגלה שהורמון זה גם רגיש לכמות הברזל, ובזכותו הגוף יודע כמה ברזל לנתב לייצור הכדוריות. מנגנוני איזון נוספים שתורמים לשמירה על מאזן הברזל הם למשל החלבונים ,IRP1 / IRP2 שמבקרים את כניסתו של הברזל לתא, וכן את יציאתו ממנו ואחסונו בחלבון פריטין – מאגר הברזל בתאים.

חברי צוות המחקר של פרופ’ מירון-הולץ מנסים להבין כיצד תאי הגוף מעבירים ברזל זה לזה, גם כדי להשתמש בו וגם כדי להעביר מידע על כמותו בגוף. מחקרם האחרון, שזכה במענק מהקרן הלאומית למדע, עוסק בפריטין. אומרת פרופ’ מירון-הולץ: “החלבון פריטין בנוי כמו כדור חלול ומכיל תעלות עם אנזימים שהופכים את הברזל ממסיס ופעיל, ללא מסיס ורדום. כך הברזל יכול להישמר בתוך הפריטין ולהיות מופעל על ידי התא רק בעת מחסור, וכך גם נמנע עודף שלו”.

החוקרים ביקשו לדעת כיצד הפריטין יוצא מהתאים, מהי כמות הברזל שבתוכו, ואיך התהליך הזה מבוקר. זאת, בשל החשש שיציאתו עלולה להעביר כמות גדולה מאוד של ברזל (אלפי אטומים) לסביבתו ולתאים שכנים, ולגרום להם לעקה חמצונית. “אם תא משחרר אלפי אטומים של ברזל ללא בקרה, אל הנוזל הבין-תאי או לתא שכן, הוא עלול לגרום להם לנזקים. כך עלולות להתפתח מחלות, למשל דלקתיות ונוירודגנרטיביות (כגון אלצהיימר ופרקינסון, שבהן מצטבר עודף ברזל בתאי עצב במוח והורס אותם)”, אומרת פרופ’ מירון-הולץ.

חברי צוות המחקר בחנו שני סוגי תאים בשיטות מולקולריות: מקרופאגים (תאי מערכת החיסון) ותאי אפיתל (המשמשים מחסום בין מדורים בגוף). הם מצאו שהפריטין יוצא מהתאים בצורתו החופשית או דרך בועות קטנות (אקסוזומים). בנוסף, וזהו הממצא העיקרי, הם גילו כי התהליך כולו מבוקר ביותר; כלומר, התאים יודעים להעריך מהי כמות הברזל שקיימת בפריטין ולפי זה מנתבים אותו. אומרת פרופ’ מירון-הולץ: “אנחנו משערים שמבנה הפריטין משתנה לפי כמות הברזל שבתוכו, מה שמעורר חלבונים שתורמים להפרשתו או עוצרים אותה”. החוקרים גם שמו לב שכאשר הפריטין ריק מברזל – הוא לא מופרש החוצה מהתא. כלומר, התא שומר אותו כמקום אחסון עתידי. וכאשר הוא מלא בברזל – הוא מופרש מהתא ואז הוא יכול להגיע לתא אחר שאולי זקוק לו יותר.

בנוסף, בחנו החוקרים תאי עכברים ותאים אנושיים כמודל למחלת מעי דלקתית, וגילו שברזל ברקמה המודלקת עובר מתאי האפיתל לתאי מערכת החיסון, כפי הנראה דרך הפריטין. כשמנעו את המעבר הזה, הדלקת פסקה. “הפרשה וקליטה של פריטין עשויות להיות מנגנון של הגוף לשמירה על מאזן הברזל. כשנבין טוב יותר איך מתקבל המאזן הזה, נוכל לתקן אותו במחלות שבהן הוא מופר”, מסכמת פרופ’ מירון-הולץ.

החיים עצמם:

פרופ’ אסתר מירון-הולץ, בת 60, גרה בחיפה, גרושה ואמא לשלושה ילדים (30, 26, 20). בנוסף למדע, עוסקת בנגרות ואוהבת לבשל ולרקוד (“ובכלל אוהבת לעשות מלא דברים”).