כוכבים ומקלות – תאים יפים ומיוחדים

תאי אסטרוציטים – כוכבים במוחנו

 אסטרוציטים (מיוונית: άστρο – כוכב, κύτος- תא), הנקראים גם אסטרוגְלִיָה, הם תאי גלייה (תאי תמיכה לתאי העצב, הנוירונים, אשר שמם מגיע מהמילה GLUE, דבק) וצורתם כצורת כוכב. מהווים מרכיב עיקרי במערכת העצבים המרכזית – במוח ובחוט השדרה והם תאי הגלייה הנפוצים ביותר. בניגוד לתאי העצב, יש להם יכולת מסוימת להתרבות. עדיין רב הנסתר על הגלוי בכל הקשור לתאים אלה אך ככל שעובר הזמן אנו מגלים עליהם עוד.

תפקידים

• תפקוד מבני: נוטלים חלק ביצירת המבנה הפיזי של המוח.

• תמיכה מטאבולית: תאי עצב (נוירונים) אינם מסוגלים לקלוט ישירות גלוקוז מזרם הדם מכיוון שאין להם קולטנים לכך על קרומם. האסטרוציטים מסוגלים להמיר את הגלוקוז לחומצת חלב, אותה הם מפרישים לנוירונים.

• תמיכה ביוכימית בתאי האנדותל הבונים את מחסום דם-מוח (BBB – BLOOD BRAIN BLOCK).

• ספיגה ושחרור של מוליכים עצביים: אסטרוציטים מבטאים טרנספורטרים ממברנליים (לגלוטמט, ל – ATP ולגאבא).

• ויסות ריכוז יונים במרחב הבין-תאי: יש בהם תעלות אשלגן בצפיפות גבוהה ולכן הם מסוגלים לפנות במהירות הצטברות אשלגן עודפת ובכך תורמים לאיזון בפעילות הניורונים.

• בקרה על כלי הדם: מווסתים זרימת דם בכלי הדם.

• עידוד פעילות ציפוי-במיאלין ע”י אוליגודנדרוציטים: חשוב ביותר להובלת המסרים החשמליים במוח.

• תיקון מערכות עצביות: בזמן פגיעות בתאי עצב במערכת העצבים המרכזית, אסטרוציטים נודדים למרווח ויוצרים צלקת גליה: מבודדים את האזור למניעת התפשטות פגיעה לתאים בריאים, משקמים את רקמת החיבור הפגועה ומספקים חומרי מזון לתאי-עצב פגועים.

• מזל שיש לנו “כוכבים” במוח?

• שאלה מעניינית לעתיד הרחוק – האם יש קשר אנרגטי (ברמת הקרינה האלקטרומגנטית) בין הכוכבים בשמיים לכוכבים במוח?

התמונה בעמוד הבא: אסטרוציטים (ירוק), ברקע נוירונים (אדום) וגרעיני תאי גלייה אחרים (כחול)

מיקרוסקופ:  Immunofluorescent Light Micrograph (מיקרוסקופ אור אופטי שעובד ע”י הקרנת אור באורכי גל מסוימים המגיבים עם “הכתמה/צביעה” מסוימת של הדוגמית על פי הצורך.

הגדלה: 400X בממדיי הדפסה של 7 ס”מ על 5 ס”מ.

חישוב קוטר תא האסטרוציט (כולל השלוחות) בתמונה (סימנתי בקו לבן): 15 ס”מ (אורך התמונה במחשב)/7 ס”מ (אורך התמונה בממדי ההדפסה המקורית) = 2.14 (יחס ההגדלה של תמונת המחשב/הדפסה מקורית).  6.5 ס”מ (קוטר התא בתמונת המחשב)/2.14 = 3.03 ס”מ (קוטר התא בממדי ההדפסה). כלומר קוטר התא האמיתי במיקרון (הסנטימטר הוכפל ב – 10,000 כדי לקבל מיקרון):

30,300 מיקרון/400 (הגדלה) = 75.75 מיקרון – קוטר של תא האסטרוציט כולל שלוחה ארוכה (מסומן בלבן)

קרדיט:  NANCY KEDERSHA/UCLA/SCIENCE PHOTO LIBRARY

.שלוש צורות של אסטרוציטים קיימות במערכת העצבים המרכזית: סיביים, פרוטופלסמיים, ורדיאליים

האסטרוציטים הסיביים – נמצאים בדרך כלל בתוך החומר הלבן, הם בעלי מספר אברוני-תא מועט יחסית, ויש להם שלוחות ארוכות ולא מסועפות העשויות קרום, ציטופלזמה ומיטוכונדריה בבסיס השלוחה ליד הגרעין (אורך שלוחה יכול להגיע עד 300 מיקרון). במקרים רבים סוג זה של תאים שולח שלוחה אל כלי דם, המחברת באופן פיזי את האסטרוציטים לקירות הנימים שנמצאים בקרבתם.
האסטרוציטים הפרוטופלזמיים – נמצאים ברקמת החומר האפור, הם בעלי מספר רב של אברוני-תא, ויש להם שלוחות קצרות ומסועפות מאוד (אורך שלוחה ממוצע: 50 מיקרון).
אסטרוציטים רדיאליים (המכונים גם תאי גליה רדיאליים) – ממוקמים בניצב לקירות חדרי המוח. שלוחה אחת שלהם מופנית לרקמת הפיה מאטר, והשנייה לכיוון החומר האפור. תאי גליה רדיאליים מופיעים בעיקר בשלב ההתפתחות וממלאים תפקיד בנדידת תאי עצב, בתור “פיגומים” עליהם נודדים תאי העצב ליעדם.

מבנה התא והתאמה לתיפקודו.

תאי האסטרוציטים אמנם שונים במבנם, בהתאם לתפקודם (ראו לעיל) אך לכולם גרעין מרכזי האחראי על תיפעולו של התא ע”פ קוד ה – DNA שבו ושלוחות, שאורכן נקבע על פי התיפקוד. התאים מאפשרים כניסה ומעבר של מספר חומרים ויונים שתאי העצב הרגילים (הנוירונים) אינם יכולים להשתמש בהם או שאינם יכולים לקבל אותם בכל צורה ולכן הם נקראים “תאי התמיכה” של המערכת העצבית. המבנה המסועף והמגוון, עם השלוחות הרבות השונות בגודלן מאפשר לתאים אלו מספר רב של תפקידים ויכולות שינוע ותמיכה יוצאות מן הכלל. ראו שקופית בעמוד 12 המתארת יפה את תפקודיי האסטרוציטים ואת חשיבות שלוחותיהם המרובות.

פעילות כיתתית אפשרית.

מתאימה לכיתה ח’, ט’ או י’, כשלומדים על אברוני התא.

מראים תמונות של תאים שונים ותיפקודיהם (כמו במצגות שראינו על ההבדל בין תאי שריר, תאי זרע ותאי אפיטל למשל). אחרי שהתלמידים מתחילים להבין את ההקשרים אפשר לנסות להעלות השארה לגבי אברוניו והרכבו של תא האסטרוציט (היה בלתי אפשר למצוא תשובה ברורה לזה באינטרנט, ניתן לזהות רק את גרעין התא, הציטופלזמה ובמספר תמונות את המיטוכונדריה). איזה אברונים בטוח לא יהיה בו? (למשל כלורופלסטים.) איפה הייתם “מושיבים” את המיטוכונדריה שלו? וכן הלאה והלאה.

התלמידים יכולים להעלות השערות ולצייר את אברוני התא על תבנית של תא אסטרוציט ולצבוע בצבעים שונים את אברוני התא.

ניתן גם לקחת את השיעור להיבט האמנותי ולתת להם לצייר בצבעי מים סוגי תאים שונים ברקעים שונים. התמונות המיקרוסקופיות מדהימות!

בתמונה בעמוד הבא:

תא אסטרוציט בודד ממוח של חולדה

נצפה באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית: מיקרוסקופ דיגיטלי, ללא עינית, המבודד את הדוגמית לפיקסלים בודדים ויכול ליצור הגדלה תלת מימדית איכותית ביותר.

הגדלה: 1000X. חישוב מתוך ה”באר” (סמן) המופיע בתמונה (התמונה מופיעה בגודל ההדפס המקורי) באורך 2 ס”מ, כלומר 20,000 מיקרון = 20 מיקרון בתמונה – כלומר הגדלה פי אלף.

קוטר האזור המרכזי של התא (ללא הזרועות): כ – 44 מיקרון (ע”פ מדידה)

קרדיט: Image created by Nathan S. Ivey at TNPRC
File:Astrocytre.jpg, נוצר: 2 בפברואר 2009

בעמוד הבא: תמונה של תאי אסטרוציט בקליפת המוח של שימפנזה ברקע של חיבוריהם לנימי הדם

הגדלה: 360X במיקרוסקופיה קונפוקלית בעזרת התוכנה Fluoview and ImageJ, בדגימות שמן צבועות.

גודל הבאר (סמן) בתמונה: 50 מיקרון. גודל אמיתי: 18000 מיקרון (18 מ”מ) – יחס הגדלה: 18000/50 = 360X

גודל ממוצע של תאי האסטרוציטים הנצפים בתמונה (כולל השלוחות): 100 מיקרון בממוצע.

קרדיט: J Neurosci. 2009 Mar 11; 29(10): 3276.

בעמוד הבא: תמונה של תאי אסטרוציט פרוטופלזמיים של אדם (B, F) בהשוואה לתאים דומים בעכבר (A, E)

ניתן לראות בתמונות כי גודל האסטרוציטים בבני-אדם גדול פי 3 עד 5 מגודלם בעכברים. האסטרוציטים הפרוטופלזמיים במוח האדם נושאים תיפקודים בעלי היקף גדול עד פי 10 מתאים אלו אצל העכבר וניתן לראות כי יש בהם מערכת שלוחות מאוד מסובכת ועמוסה. בתמונות הבאות לא ניתן גודלן האמיתי והמודפס של התמונות כך שלא יכולתי לחשב את עוצמת ההגדלה. גודל הבאר (סמן) בכל התמונות: 20 מיקרון.

קוטר התא בתאי האסטרוציטים האנושיים: כ- 150 מיקרון (כולל ממוצע השלוחות)

קוטר התא בתאי האסטרוציטים העכבריים: כ – 40 מיקרון (כולל ממוצע השלוחות)

קרדיט: J Neurosci. 2009 Mar 11; 29(10): 3276.

בעמוד שאחרי: תרשים של האינטראקציה המטאבולית בין אסטרוציטים ונוירונים – קצת מסובך, לא?

לסיום פרק זה, קישור לסרטון שמסביר היטב על תאי גלייה במוח. מדקה 2:37 מדובר על אסטרוציטים:

אנטומיה של המוח: פיזיולוגיה, גליה וגליוציטים

תאי לקטובצילוס אצידופולוס

לקטובצילוס אצידופולוס הם תאים פרוקריוטים חיידקיים המבצעים תסיסה הומולקטית, שבה מותסס סוכר לחומצה לקטית. חיידקים אלו מצויים באופן טבעי במערכת העיכול, ועמידים לאנזימים מעכלים ול-pH נמוך. תנאי הגידול המועדפים עליהם הם pH נמוך (מתחת ל-5.0), וטמפרטורה של כ-37°C.

לחלק מהזנים של האצידופלוס תכונות פרוביוטיות, וחיידקים כאלו מוספים לתוספי מזון ולמוצרי חלב מוחמצים כגון יוגורט וגם להכנת תחליפים טבעוניים. החיידקים מסייעים לתפקוד תקין של מערכת העיכול, משפרים את פעילות המעי הגס ומחזקים את המערכת החיסונית.

לחיידקים הטובים מספר תפקידים:

• סיוע בתהליכי העיכול, ספיחת גזים ויצירת ויטמינים מסוימים.

• תמיכה במערכת החיסון כנגד פתוגנים חיצוניים. לא מדובר בהרס של חיידקים אלא ביצירת סטאטוס-קוו שממנו לא מתרבים יותר. כלומר במקרה שיש הרבה חיידקים טובים, לאלה המזיקים לנו יש פחות אפשרות להתרבות.

• תמיכה בנושא של פטרת וקנדידה.

• סיוע במניעה של דלקות במערכת העיכול ובשלפוחית השתן.

• חשוב ביותר לאחר נטילת אנטיביוטיקה, משום שזו לא מבחינה בין טוב לרע, היא מזהה מבנה חלבוני ומפרקת אותו. דבר שיוצר סביבה סטרילית מחיידקים טובים. מצב זה מוביל הרבה פעמים להישנות של המחלה, לעתים אף חריפה יותר.

בתמונה בעמוד הבא: חיידקי אצידופולוס בהתחלקות, בהגדלה עוצמתית ביותר

צילום של מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM)

הגדלה: 15806X

אורך התא (בפינה השמאלית העליונה): כ – 1.7 מיקרון

רוחב התא: כ – 0.57 מיקרון

[החישוב נעשה ע”י מדידה בסרגל את גודל הסמן ויצירת קנה מידה בעזרת הנתון – 2 מיקרון. 4.2 ס”מ = 2 מיקרון. 3.65 ס”מ (אורך התא בצילום) = 1.7 מיקרון]

בזמן ההתחלקות מגיע התא שבקדמת התמונה לגודל של יותר מכפול מגודלו של התא הניצפה אך זאת מאחר והוא קרוב יותר לעדשה.

בתמונה בעמוד הבא: חיידק אצידופולוס לקטובצילוס בצילום מיקרוסקופ אלקטרונים חודר צבוע

מיקרוסקופ: TEM מיקרוסקופ אלקטרונים חודר.

הגדלה: 30,000X (בממדיי הדפסה של 6 על 4.5 ס”מ)

אורך התא: (הפעם נרוץ את זה)

15/6 = 2.5 (התמונה במחשב גדולה מן ההדפס המקורי פי 2.5).

13/2.5 = 5.2 (אורך התא בס”מ בתמונה המקורית)

52000/30000 = 1.73 מיקרון – אורך התא במציאות.

מבנה תא לקטובצילוס אצידופולוס

חיידק הוא יצור מיקרוסקופי הבנוי מתא אחד. התא של החיידק שונה בתכונות רבות מתא של צמח או מתא של בעל חיים. בתא החיידק, החומר התורשתי (DNA) מאורגן בכרומוזום מעגלי אחד ואינו מוקף בקרום הגרעין. כאמור, תא כזה נקרא תא פרוקריוטי, להבדיל מתא אאוקריוטי — שהגרעין שלו מכיל את החומר התורשתי והוא עטוף בקרום. המבנה הפנימי של תא החיידק פשוט: הוא חסר אברונים מסוימים, כמו: מיטוכונדריה, רטיקולום אנדופלסמטי ומערכת גולג’י, המצויים בתאים אאוקריוטים.

תא החיידק מוקף בדופן קשה, כמו תא של צמח. ואולם, להבדיל מהדופן של תאי צמח, המורכבת בעיקר מתאית, המרכיב הרב-סוכרי בדופנותיהם של רוב החיידקים הוא פפטידוגליקן (peptidoglycan). הפפטידוגליקן מורכב משרשרות סוכרים המחוברות זו לזו על ידי חומצות אמיניות. מבנה זה מעניק לדופן את קשיחותה ואת חוזקה המכני. דופן החיידקים מכילה גם שכבה שומנית. הדופן מקנה לתא החיידק יציבות; צורתו החיצונית נשארת קבועה, ובסביבה היפוטונית נמנעת התפוצצות התא. מבנה דופן החיידק מאפשר למיין מינים רבים של חיידקים לשני סוגים. בסוג אחד של חיידקים הפפטידוגליקן יוצר רשת מורכבת עבה סביב פני השטח החיצוני של התא. בחיידקים של הסוג האחר יש שכבה דקה של פפטידוגליקן וקרום חיצוני עוטף אותו. שני סוגי החיידקים האלה מובחנים בעזרת צביעת גראם. חיידקים שהם גראם-חיוביים הם בעלי השכבה העבה ונצבעים בצבע סגול. החיידקים הנפוצים יותר הם גראם-שליליים, הם בעלי שכבה דקה של פפטידוגליקן והם נצבעים באדום. לקטובצילוס אצידופולוס הוא גראם חיובי. (ראו תמונה בעמוד 20, השוואה בין קרום של חיידק גראם חיובי לשלילי.)

תוספות מבנה שונות מסייעות לחיידקים לנוע, להיאחז או להגן על עצמם. למשל: ריסים המכסים את שטח הפנים של תא החיידק מאפשרים לו להיצמד לתאים בגוף המאכסן; שוטון (אחד או כמה) משמש לתנועה; מעטה רירי הנקרא קופסית, העוטף חלק מהחיידקים, משמש להגנתם. הקופסית מונעת את זיהוי החיידק בגוף על ידי תאים בלעניים.

תא הלקטובצילוס אצידופולוס הוא תא חיידק מיוחד מאחר והוא מבצע תסיסה הומולוקטית שבא מותסס סוכר לחומצה לקטית. בתהליך דומה מייצר החיידק לקטאז, אנזים המפרק את סוכר החלב (לקטוז). לכן תנאי הגידול שלו מיוחדים והוא מעדיף תנאים חומציים של PH נמוך מ – 5. בשל כך הוא מתרבה ואף תורם לסביבה חומצית בה מספר רב של חיידקים אינו יכול לתפקד ובכך הוא תורם למערכות רבות בגוף האדם שבהן סביבה חומצית (כאמור לעיל, בקיבה, במעי האדם ובוגינה הנשית).

בעמוד הבא ניתן לראות את מבנה החיידק.

בבליוגרפיה:

• אתר SCIENCE PHOTO LIBRARY – תמונות והסברים על אסטרוציטים ותאי לקטובצילוס אצידופולוס.
• וויקיפדיה – ערך “אסטרוציט”
• wikipedia – astrocytes
• אנטומיה של המוח: פיזיולוגיה, גליה, וגליוציטים – מכון דוידסון
• Tunahan Cakir, Selma Alsan, Hale Saybasili, Ata Akin, Kutlu Ulgen – Cakir, Tunahan; Selma Alsan, Hale Saybasili, Ata Akin, Kutlu Ulgen (2007). “Reconstruction and flux analysis of coupling between metabolic pathways of astrocytes and neurons: application to cerebral hypoxia“. Theoretical Biology and Medical Modelling 4 (1): 48.DOI:10.1186/1742-4682-4-48. ISSN 1742-4682. Retrieved on 2007-12-17.
• אתר “ווינגז פור לייף” – אסטרוציטים:  http://www.wingsforlife.com/en/latest/astrocytes-the-star-cells-1637
• חיידקים ונגיפים בגוף האדם/ פיתוח וכתיבה: ד”ר אורה כהנא, עריכה מדעית: ד”ר נעמה גולן. קרדיט תמונת גראם חיובי ושלילי: זיו אריאלי
• אתר QUORA – How is the shape of a lactobacillus acidophilus determined.
• אתר נטורופדיה – ערך “פרוביוטיקה ולקטובצילים”.
• אתר דרור פויר – רפואה סינית, ערך “אסידופילוס”.