מרבית בעלי החיים, לרבות בני אדם, מסוגלים למדוד זמן באמצעות שעון ביולוגי פנימי. אך כאשר אנשים טסים ליעדים רחוקים המתקיימים באזור זמן חדש, הם חווים חוסר התאמה בין "השעון הביולוגי" שבגופם לבין השעון החיצוני להם. התוצאה היא הפרעה בשעון הביולוגי - או, במילים אחרות - "יעפת" (ג'ט-לג).
כעת, שיטה חדשה שפיתחו מדעני מכון ויצמן למדע, עשויה להציע פתרון לאנשים הסובלים מיעפת וכן מהפרעות נוספות הנובעות משיבוש בפעילותו של השעון הביולוגי. השיטה, שמבוססת על חשיפה לאוויר דליל בחמצן, הוכחה כיעילה בניסוי על עכברים ותוארה באחרונה בכתב העת המדעי Cell Metabolism.
"ראינו כי בעכברים שנחשפו לשינויים ברמות החמצן - היעפת קוצרה משמעותית", אומר ד"ר גד אשר מהמחלקה למדעים ביומולקולריים, אשר עומד בראש קבוצת המחקר. את המחקר הובילו ד"ר יערית אדמוביץ' תמם והחוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר בנג'מין לאדוק. כן היו שותפים במחקר ד"ר מרינה גוליק ממעבדתו של ד"ר אשר וד"ר מרטן קונרס, מאוניברסיטת בריסטול, בריטניה.
המדענים ביקשו להתחקות אחר האות הביולוגי שמאפשר את סנכרון כלל השעונים בגוף. "השעון הביולוגי מורכב ממיליוני שעונים המצויים בכל איבר ותא בגוף", מסבירה ד"ר אדמוביץ' תמם. "רצינו להבין מהו הדבר המאפשר את התיאום ביניהם, כך שיתקתקו בהרמוניה". חילוף חומרים וטמפרטורה - כך ידוע למדענים - קשורים שניהם לצריכת חמצן וידועים כגורמים דומיננטיים בסנכרון השעונים בגוף. לאור זאת, הם יצאו לבדוק אם גם חמצן עשוי להוות אות מסנכרן לשעונים בגוף.
מקצב יומי "ישנן שלוש דרישות מאות כזה", מסביר ד"ר אשר. "ראשית, תאי הגוף צריכים להכיר אותו; שנית, הוא צריך להיות בעל מקצב יומי - כלומר, עליו להגיע לרמת שיא מדי 24 שעות וכך להעביר 'מסר' לגבי השעה; ושלישית, הוא חייב להשפיע על כל תאי הגוף ולגרום להם להציג את אותה השעה".
חמצן מזוהה על-ידי מרבית תאי הגוף, ולכן עונה בוודאות על הדרישה הראשונה. אך מה לגבי יתר הדרישות? בניסוי שערכו בעכברים, ראו המדענים שלצריכת חמצן ולנוכחותו בדם יש מקצב יומי.
"היה לנו חשוב להבין אם שינויים יומיים אלה מורגשים גם על-ידי הרקמות בחיה", אומר ד"ר לאדוויקס. לצורך כך, הסתייעו המדענים בטכנולוגיה הקיימת במעבדתו של ד"ר קונרס - אלקטרודה המושתלת בכיליה של חולדה, ומנטרת בה את רמות החמצן, בעוד החיה נעה בחופשיות בכלוב. "ראינו שרמות החמצן בכיליה נעות במקצב יומי - כלומר, הן מגיעות מדי יממה לנקודת שיא", אומר ד"ר אשר.
לבסוף, בחנו המדענים אם שינוי יומי ברמות החמצן מסוגל "לומר" לשעונים מה השעה - מה שיענה על הדרישה השלישית. לצורך כך, הם חשפו תרבית רקמה ששעוניה אינם מסונכרנים לרמות משתנות של חמצן באופן המחקה את המצב בחיה. כפי שציפו, הם גילו שחשיפה זו גרמה לשעוני התאים להסתנכרן בעוד שהשעונים בקבוצת הביקורת, אשר שהו ברמת חמצן קבועה, לא סונכרנו.
שש שעות קדימה "הראינו שחמצן מסוגל לגרום לסנכרון השעונים - השפעה שמעולם לא נחקרה או תוארה בהקשר לשעונים ביולוגיים", אומר ד"ר אשר. בהמשך לכך, גילו המדענים שהתהליך תלוי בחלבון המעודד ביטוי גנים ובעצמו מושפע מחמצן ונקרא HIF1.
השלב האחרון כלל את יישום האות "בשטח". לצורך כך, המדענים שינו באופן מלאכותי את שעוניהם הביולוגיים של העכברים, במטרה ליצור אצלם יעפת. "שינינו את משטר האור והחושך של העכברים, מה שגרם לכך שקפצו שש שעות קדימה בזמן. מצב זה מדמה טיסה מישראל לאחת ממדינות המזרח הרחוק", מסבירה ד"ר אדמוביץ' תמם.
בסמוך ליעפת שחוו, קבוצה אחת של עכברים נחשפה לרמות חמצן נמוכות למשך כמה שעות. קבוצה אחרת - ששימשה כקבוצת ביקורת - נחשפה לרמה קבועה של חמצן. התוצאה: אצל העכברים בקבוצה הראשונה היעפת קוצרה משמעותית בהשוואה לקבוצת הביקורת.
"הראינו ששינויים ברמות החמצן מסוגלים לסנכרן שעונים ביולוגיים בעכברים ולשפר משמעותית את זמן ההתאוששות מיעפת", אומר ד"ר אשר. "האם נוכל לראות את ההשפעה הזו גם בבני אדם? שאלה זו עדיין פתוחה".
עוד הוא מוסיף: "מדובר בתוצאות מרגשות הן בפן המדעי והן בכל הנוגע לפוטנציאל היישומי הטמון בגילוי. כעת, למשל, אנו בודקים אם אוויר עשיר בחמצן יכול להוביל גם הוא לשיפור ביעפת. אם השיטה תתברר כיעילה בבני אדם, נוכל לחשוב על פתרונות פשוטים ליישום שלה; למשל - שימוש במסכת חמצן במטוס".
