שרידות במחלות ויראליות- מודל הברזל. סקירת מחקר.

נקודות עיקריות על פי אומגה 3 גליל:

• ברזל חופשי בדם הוא מקור מזון לחיידקים ווירוסים בזמן דלקת.
• חייהם של פתוגנים (כגון נגיפים ובקטריות) תלויים באספקת ברזל מהגוף המארח
• לאורך האבולוציה האנושית, פועלים שני כוחות הפוכים: הצורך להשיג ברזל מהמזון ולשמרו לתפקידים חיוניים ומצד שני למנוע ברזל מפתוגנים.
• יתכן שאנשים עם הגדרה של "מחסור בברזל" דווקא מוגנים יותר מפני מחלות ויראליות ומטבוליות.
• ברזל שמקורו במזון מן החי שונה בתפקודו מברזל שמקורו מן הצומח בגלל שהוא מופיע בבעלי חיים כמולקולת HEME שהיא המולקולה הפעילה בהמוגלובין.
• עודף ברזל יוצר עומס חמצוני המעמיס על מערכת החיסון מכיוון שעומס חימצוני מכלה נוגדי חימצון מהגוף ובכך מגביר את הפגיעה בממברנות התאים.
• מומלץ להימנע משילוב של דגים (או שמן דגים) עם בשר אדום או תוספי ברזל באותה ארוחה, כדי למנוע חימצון של אומגה 3 בקיבה, מה שיעלה עוד את העומס המחמצן במערכת העיכול ובדם.
• רמת ברזל מאוזנת חשובה למשק האנרגיה ועדיף לקבל אותו מהחי.

פתוגנים (מחוללי מחלה) ורעב הכתיבו סדרי עדיפויות בתולדות האנושות לא פעם. כך למשל שינוי באורח החיים מצייד וליקוט של התקופה הפליאוליתית לחיים מיושבים של חברה חקלאית, השפיע עמוקות על התזונה האנושית וכך גם על המחלות האנושיות, שככל הנראה גרמו ברבות הימים להעדפה של תכונות גנטיות הקשורות גם בחילוף חומרים של ברזל.

להלן מאמר שמראה תיאוריה מעניינת וקצת היסטוריה, על שרידות גנטית והתמודדות עם מחלות ויראליות, ואיך אנשים עם חסר בברזל דווקא מוגנים יותר מבחינת מחלות מדבקות.

Antonello Pietrangelo, University Hospital of Modena, Italy. " Pathogens, Metabolic Adaptation, and Human Diseases—An Iron-Thrifty Genetic Model", Gastroenterology, Volume 149, Issue 4, Pages 834–838. 2015.

תרגום ועריכה  ע"י חן רון, דיאטנית קלינית

חיידקים, וירוסים וטפילים. (פתוגנים), מגיפות ורעב הכתיבו את גורלם של בני האדם כבר משחר האנושות ולאורך האבולוציה. אלו היו, ככל הנראה, האתגרים הגדולים ביותר של בני האדם בעשרת מיליוני השנים האחרונות. לפי דעת חוקרים, ברזל, שהוא בין המינרלים הנפוצים ביותר בכדור הארץ, הוא כנראה המינרל החשוב ביותר בהצלחת הישרדות המין שלנו מהאתגרים הללו. הכיצד?

גופנו מכיל ברזל בריכוז גבוה הרבה יותר מכל יסוד קורט (מיקרו-מינרל) חיוני אחר. ברזל מאפשר לחלבון ההמוגלובין (בדם) ןהמיוגלובין (בתאי השריר) לשאת חמצן, ויש לו חשיבות בתהליך הנשימה התאית ובמחזור חיי התא.

מתא בודד לאורגניזם – התפתחות המטבוליזם של ברזל:

לרוע מזלנו, רוב הפתוגנים האנושיים הם נטולי ברזל ודווקא הוא חיוני להתרבותם. מה זה אומר? שפתוגנים צריכים להשיג את הברזל ממקור חיצוני והמקור החיצוני הזה הוא המארח Host (כלומר, בעל החיים בו הם מתפתחים). בפתוגנים אלו התפתחו מסלולים מולקולריים מתוחכמים להשגת ברזל, עוד לפני שבני אדם הגיעו… למעשה, האורגניזם הראשון שהופיע על כדור הארץ, לפני כ-4 מיליארד שנים, נוצר בסביבה ימית שהייתה אז עשירה בברזל. עוד לפני תחילתה של תופעת הפוטוסינתזה, כשהייתה בכדור הארץ אטמוספירה ללא חמצן, המיקרואורגניזמים העתיקים ביותר הפיקו אנרגיה מתרכובות אורגניות באמצעות ברזל.

מבחינה כימית, החיים המוקדמים הללו התבססו על היכולת של ברזל (⁺Fe²) להיות מסיס במים ולהחליף אלקטרונים (לברזל ⁺Fe³). כאשר החל להצטבר חמצן באטמוספירה של כדור הארץ, ברזל מסיס-מים (⁺Fe²) החל להתחמצן והפך לברזל ⁺Fe³ בלתי-מסיס. כך אבדה הזמינות הביולוגית של ברזל והחלו להתפתח חלבונים המניעים ברזל מהסביבה לרקמות.

הערת אומגה 3 גליל: במקביל לנוכחות הברזל התפתחות התא החי הקדום חייבה נוכחות של חומצת שומן רב בלתי רוויה בשם DHA. DHA הינה אומגה 3 והיא חיונית לקיומו של כל תא חי ותפקידיה העיקריים הם העברת תקשורת כימית וחשמלית בין פנים התא לחוץ וההפך. ללא DHA אין חיים לשום תא חי ולא כל שכן לאורגניזמים עיליים יותר כמו בעלי חיים ההפרדה בין DHA לברזל בגוף הינה מנגנון מובנה בכך שהברזל מוסתר מהדם ומהתאים בעזרת חלבוני הברזל.

אולם, מכיוון שברזל בנוכחות חמצן מזרז את היווצרות של רדיקלים חופשיים (בעיקר מחומצות שומן בלתי רוויות אומגה 3 ו 6) (רדיקלים אשר פוגעים בחלבונים ובחומצות גרעין) הברזל הפך להיות גורם שעלול להיות גם מזיק(ביחוד כאשר האו בא במגע ישיר עם אומגה 3 ו 6). 

על כן, ברזל מאוחסן בתאים חיים הרחק מחמצן באמצעות חיבור לחלבונים בשם פריטין או המוסידרין. חלבון נוסף בשם טרנספרין התפתח להובלה בטוחה של ברזל ⁺Fe³ בזרם הדם.  באופן כללי, חלבונים הקשורים לפיזיולוגיה של ברזל הם חלבונים שמורים במהלך האבולוציה במיני חולייתנים שונים.

ומה בנוגע לפתוגנים? מסתבר שהרעילות של נגיפים זיהומיים תלויה ביכולתם להטמיע ברזל מהמארח. ולכן בקטריות פיתחו מנגנונים ל"גניבת" הברזל מחלבונים אנושיים.

ישנן עדויות קליניות הקושרות זיהום (פתוגני) לעודף ברזל בדם. נמצא שבני-אדם עם תסמונות של עודף ברזל, יכולים להיות בסיכון גבוה יותר לזיהום על-ידי חיידקים ווירוסים מסוימים, בעוד שאנשים עם מחסור בברזל מוגנים מפני מחלות זיהומיות (כגון מלריה).

מכאן, שעל המטבוליזם של ברזל, לאורך האבולוציה האנושית, פועלים שני כוחות הפוכים. האחד הצורך להשיג ברזל מהמזון ולשמרו בגוף לתפקידים חיוניים ואילו השני למנוע ברזל מפתוגנים.

איך, לאורך האנושות, התמודדו בני-האדם (ויונקים אחרים) עם ה"פיראטיות" של חיידקים ווירוסים במהלך ההדבקה? במספר דרכים הקשורות לפיזיולוגיה של הברזל:

שמירה על מאזן הברזל בגוף מתאפשרת על-ידי וויסות ספיגתו במעי. מערכת החיסון המולדת שלנו נלחמת בפולשים על-ידי ביטוי של פפטידים (חלקי חלבונים) אנטי-מיקרוביאליים. לאחד כזה, המכונה הפסידין, יש את היכולת הייחודית להגביל את מעבר הברזל מתאי המעי לזרם הדם, ובכך להוריד את רמתו בדם ולמעשה לגרום ל"חסר בברזל".

גורם נוסף הוא פפסין – פפטיד שמופרש על ידי הקיבה ועל ידי הכבד בתגובה לחיידק או זיהום ויראלי, והוא אחד מאנזימי העיכול העיקריים. הפפסין גם מעורב בתהליך שמונע עליה ברמת הברזל בדם. מנגנון זה כה יעיל עד שבזיהום כרוני, העלייה הממושכת של הפפסין עלולה להוביל לאנמיה כרונית בתור מנגנון הגנה בפני פתוגנים. משמע, הגוף מעדיף להפחית את אספקת החמצן (ובכך ליצר פחות אנרגיה) ובלבד שהפתוגן עצמו יחוסל.  

איור אשר ממחיש את השינוי הדרמטי בתזונה ובאורח החיים, במהלך האבולוציה האנושית, ואת  הקשר למקור ומאזן הברזל ל"עדיפות גנטית":

בתקופה הפליאוליתית, תקופת הציידים-לקטים, עסקו גברים ונשים בפעילות גופנית אינטנסיבית בזמן ציד ואיסוף מזון, ואכלו בעיקר בשר רזה וצמחי בר. הבשר סיפק להם כמויות גבוהות של ברזל בצורת Heme, הניתן לספיגה בקלות, ולכן לא היה אז נפוץ המחסור בברזל. מאז המהפכה הניאוליתית (החקלאית) ומעבר לתזונה דלה בברזל זמין ועם דגנים מעובדים, מחסור בברזל ואנמיה החלו להיות נפוצים בקהילות מיושבות וצפופות, על אף הגישה הזמינה יותר למזון.

תרבות המזון החקלאי העלתה את החשיפה לזיהום ומחלות חום, במיוחד מטפילים המועברים באדמה ואשר נדרשים במיוחד לברזל.

.עומס חמצוני גבוה, ישירות או בעקיפין, הוא למעשה אירוע  פתוגני ברוב המחלות של בני-האדם, בהן מינרל הברזל ממלא תפקיד מרכזי. נתון זה נכון במיוחד במחלות כבד, שם מיוצר חלבון הפסידין ונאגר רוב הברזל.

היבט אבולוציוני של מודל גנטי "חסכן" בברזל

בהיבט של האוכלוסייה הכללית, מדובר למעשה בפנוטיפ גנטי "חסכן"* של עיכוב ספיגת הברזל, אשר מופעל מחדש בכל פעם שמתעוררים סיגנלים של עומס חמצוני, ומפעיל תגובה הגנתית ע"י הכבד. מדובר כנראה על שריד אבולוציוני הגנתי, שלעיתים גורם לאנמיה.

לאורך האבולוציה, בכל פעם ששפע במזון החליף רעב, בני-אדם סבלו ממחלות שונות. בעידנים הקדומים גנים אנושיים הותאמו לאגירת אנרגיה מרכיבי תזונה חיוניים בכדי להימנע ממחסור. תכונה גנטית זו קיימת עד היום, מכיוון שבקנה מידה אבולוציוני לא עבר מספיק זמן של התאמה גנטית לחיינו המודרניים. ההבדל בין הרקע הגנטי של אבותינו לבין זה של ימינו, נחשב כגורם למחלות "ציוויליזציה" כמו סוכרת, השמנת יתר ומחלות לב.

כלומר, באוכלוסייה הכללית, אגירת הברזל בגוף, קשורה עם הסיכון למחלות מטבוליות (כגון סוכרת מסוג 2) ומחלות כלי דם. אצל אנשים בריאים, רמות הברזל בדם נשמרות בטווח צר כדי למנוע עודף או חסר.

הערות של אומגה 3 גליל:

"אנמיה בעקבות דלקת" הוא מצב ידוע ברפואה בו יש ירידה משמעותית ברמות הברזל בדם, לאחר מצבי אלח-דם (ספסיס), דלקת כרונית, מחלות ראומטיות, בממאירויות אחדות ובמיוחד במצבים הקשורים בהפרשת ציטוקינים מעודדי דלקת לאורך זמן [מתוך ויקירפואה]. עובדה זו, יחד עם התיאוריה של הגן ה"חסכן" ופנוטיפ גנטי של אנמיה כתהליך שרידותי, מעלה תהיות על רמות ברזל נחוצות, (האמנם הטווח המומלץ על ידי קופות החולים נכון?) ועל מקור הברזל במזון (האמנם מקורות צמחיים עשירי ברזל זהים ביעילותם ובערכם התזונתי למקורות מהחי בהם הברזל בתצורת HEME?) ועל התזונה בכלל, בעיקר בימים של וירוס הקורונה.

אומגה 3, במיוחד מסוג EPA, בעלת תפקיד חיוני במצבי דלקת וגם היא נוטה להתחמצן בנוכחות ברזל. מחקרים מראים כי צריכת אומגה 3 ביחד עם מזון עשיר בברזל מגבירה את תוצרי החימצון- פראוקסידים ואלדהידים רעילים- בקיבה. עובדה זו מצדיקה את המסורת היהודית של המנעות מצריכת בשר אדום ביחד עם דגים, וגם הובילה להמלצתנו להימנע מצריכת שמן דגים ביחד עם בשר אדום או תוספי ברזל. …

קישור למאמר המלא (הדגשות ותרגום בפנים ע"י אומגה 3 גליל)

קישור למאמר אונליין

*על פי ההשערה של גנטיקאי בשם ג'ימס ניל, הגנוטיפ 'החסכן' היה מועיל לאוכלוסיות ציידים-לקטים, במיוחד לנשים בגיל הפוריות, מכיוון שהוא איפשר להן להשמין מהר יותר בזמנים של שפע לקראת הריון עתידי. אנשים שמנים יותר הנושאים את הגנוטיפ החסכן אם כן, יצליחו לשרוד טוב יותר בזמנים של מחסור במזון. עם זאת, בחברות מודרניות עם שפע מזון קבוע, גנוטיפ זה מכין אנשים ביעילות לרעב שלא יבוא לעולם. התוצאה של חוסר התאמה זה בין הסביבה בה התפתח האדם המודרני לבין הסביבה של ימינו היא השמנת יתר כרונית נפוצה ובעיות בריאותיות קשורות כמו סוכרת ורמת ברזל גבוהה מדי.