החיים שבתוך האבן

חוקרים גילו חיידקים חיים בתוך אבני כליה, אף על פי שעד כה סברו שיש בהן רק מינרלים. הגילוי עשוי לשנות את הטיפול בבעיה הנפוצה.

עבור רבים מאיתנו טקס פתיחת הבוקר מתחיל בצליל המוכר של המים המבעבעים בקומקום. אך לפעמים, כשאנו מציצים לתוכו אנו מגלים שם משקע לבן וקשיח – האבנית, המורכבת ממלחים שהיו במים, שקעו והתגבשו. תהליך דומה מאוד מתרחש גם עמוק בגופנו, בדמות מה שנהוג לכנות “אבנים בכליות”. מדובר בתופעה נפוצה וכואבת, ששכיחותה בעולם עולה בעשרות השנים האחרונות. בערך אחד מכל 11 אנשים יסבול מאבן אחת או יותר בכליה בשלב זה או אחר בחייו.

למרות הדמיון החזותי לאבנית שבקומקום, האבנים שנוצרות בכליות שלנו אינן סתם משקע מינרלי דומם. עד לאחרונה רווחה בעולם הרפואה ההבחנה המסורתית בין שני סוגים עיקריים של אבנים: אבני כליה מטבוליות, כמו אבני סידן-אוקסלאט או סידן-פוספט, שנוצרות בעקבות חוסר איזון כימי בהרכב השתן – למשל עודף סידן או חוסר בנוזלים – ואבני כליה זיהומיות שמקורן מפעילות של חיידקים שיוצרים דלקת בדרכי השתן, כמו אבני סטרוביט.

לפי התפיסה הזאת, רוב האבנים שמתפתחות בכליות, ובהן האבנים הנפוצות ביותר המורכבות מסידן ומחומצה אוקסלית (אוקסלאט) נחשבו סטריליות לחלוטין. ראו בהן תוצר של התגבשות מלחים בתוך נוזל השתן, שמתרחשת ללא מעורבות של גורמים חיים. אולם מחקר חדש, שפורסם בכתב העת PNAS, מעלה אפשרות אחרת: לאבנים הללו יש אדריכלים סמויים – חיידקים שמשתלבים באבן כחלק בלתי נפרד מהמבנה הפנימי שלה.

החוקרים גילו בתוך המבנה של אבני הכליות קהילות שלמות של חיידקים בביופילם, צורת חיים קהילתית של חיידקים, שחיים בה בצוותא תחת שכבת הגנה משותפת שמסוככת עליהם מהשפעות הסביבה החיצונית. אפשר לחשוב על זה כמין כפר חיידקי מוקף חומה. אך באבני הכליה החומה הזאת איננה רק מחסום הגנה, אלא חלק בלתי נפרד מחומרי הבנייה של האבן עצמה. החוקרים משערים שמקטעי DNA שהחיידקים מפרישים, או שמשתחררים כשחיידק מת, ממלאים תפקיד בבניית האבן. סיבי ה-DNA הללו טעונים במטען חשמלי שלילי חזק, בעוד שלאטומי סידן יש מטען חיובי – לכן הם מושכים אליהם את הסידן שמהול בשתן. כך מה שהתחיל כחומה גמישה של כפר חיידקי הופך לפיגום שעליו נבנית אבן קשיחה.

החיידקים שהתחבאו

העובדה שהחיידקים נותרו שקופים עבור המדע במשך עשרות שנים לא נבעה מחוסר תשומת לב, אלא מהמגבלות של כלי המחקר שבהם הם השתמשו.  בחלק מהמחקרים נהגו למשל לטחון את אבני הכליות לאבקה ולראות אם יתפתחו מתוכה מושבות חיידקים. כעת מתברר שאף על פי שיש חיידקים באבני כליה, רבים מהם תלויים מאוד לקיומם ביחסי הגומלין שלהם עם שאר החיידקים בביופילם, כך שקשה לגדל אותם בתרבית. בשיטה אחרת, שבה בחנו במיקרוסקופ אבני כליה שלמות, בדרך כלל הסתפקו בבדיקת צידן החיצוני בלבד, והשתמשו בשיטות הכנה שפגעו בביופילם.

החידוש העיקרי של המחקר הנוכחי הוא השימוש שעשו בו בטכניקות שמאפשרות להסתכל על האבן במצבה הטבעי, בלי להרוס את הראיות. במקום לרסק את האבנים, החוקרים הצליחו לפרוס אותן לפרוסות דקיקות ואף לראות את המתחולל עמוק בתוכן.

באמצעות שילוב של מיקרוסקופ אלקטרונים סורק וצביעת מעטפת הביופילם, שמורכבת בעיקר מ-DNA וסוכרים, בצבע פלואורסצנטי זוהר, חשפו החוקרים כי החיידקים הם חלק בלתי נפרד מהשלד הפנימי של האבן. הם קבורים בתוך שכבות המינרלים כמו מאובנים בתוך סלע, עדות לכך שהם היו שם מהרגע הראשון ועזרו לבנות את האבן מבפנים.

כדי להבין עד כמה הממצא הזה נפוץ, החוקרים בחנו 22 אבנים שהוצאו ממטופלים שלא סבלו מזיהום בדרכי השתן. ב-17 מהן הם מצאו ביופילם חיידקי חי ומגוון, שכלל בין היתר חיידקים נפוצים ומוכרים כמו אשרכיה קולי (אי קולי). חמש האבנים הנותרות אומנם לא הצמיחו תרביות של חיידקים בתנאי מעבדה, אך אותרו בהן ראיות ארכיאולוגיות: שאריות DNA ושלדים של ביופילם, שמרמזים כי גם הן נבנו בידי אותם אדריכלים סמויים. כל אבני הכליה שנבדקו נאספו ממטופלים ומטופלות ונמצאו נקיות מחיידקים בבדיקות שנעשו להן במעבדות בתי החולים. המחקר מוכיח שהחיידקים פשוט למדו להתחבא טוב עד כדי כך שהבדיקות הרגילות פספסו אותם.

עד כה הטיפול המקובל באבני סידן-אוקסלט בכליות כלל שינויים בתזונה ושתיית הרבה נוזלים כדי למנוע הצטברות של משקעי סידן. אם כבר נוצרה אבן שגרמה מצוקה למטופל, ריסקו אותה באמצעות לייזר או גלי הלם האולטרסאונד. אך התגלית החדשה מספקת הסבר מדעי לסכנה שרופאי הכליות מכירים היטב: ברגע שהאבן מתרסקת, חיידקים שהיו כלואים בתוכה עלולים להישפך אל חלל הכליה וליצור זיהום חריף.

ההבנה שחיידקים הם חלק מהותי מהמבנה של אבני כליות עשויה לשנות את כללי המשחק הטיפוליים, אך לשם כך נחוץ עוד מחקר רב. בין השאר היא פותחת פתח, לפחות להלכה, לפיתוח טיפולים מונעים, שלא יאפשרו לאבנים להיווצר מלכתחילה. אם נלמד לפרק את הפיגומים שהחיידקים מקימים, אולי נוכל לעצור מבעוד מועד את התגבשות האבן, ולחסוך הרבה מאוד סבל.

מאת: דר' בר לוי

לכתבה

באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע

https://davidson.weizmann.ac.il/