חכמת הכליות: למה מכונה בגודל מקרר לא מצליחה לחקות איבר בגודל אגרוף?

אנו חיים בעידן שבו הטכנולוגיה מרימה ראש. אנו מתפעלים מכל רכיב סיליקון זעיר ומכל שבב מעבד המבצע מיליארדי פעולות בשנייה. אך לפעמים, הפלא הגדול מכולם אינו נמצא במעבדת הייטק כלשהי, אלא מוטבע בבשרנו, בתוך כל אחד מאיתנו.

הבה נניח לרגע בצד את כל פלאי הטכנולוגיה. נתמקד בזוג איברים צנועים, בגודל אגרוף קטן, השוכנים בירכתי בטננו: הכליות.

הן נראות כמעט משעממות, אך עבודתן מדהימה את החוקרים בכל פעם מחדש, ומוכיחה שוב ושוב שהבורא הוא המתכנן הטוב ביותר.

אדם יכול לבנות גורד שחקים, אך אינו יכול לברוא זבוב. דוגמה זו נכונה שבעתיים כאשר אנו משווים בין אחת המכונות המתוחכמות ביותר שבנה האדם – מכונת הדיאליזה, לבין הדבר שאותו היא מנסה לחקות – הכליה.

תפקידה של הכליה הוא להוציא את הפסולת מהדם החוצה, ולשמור על איזון כימי בדם. לולא הכליה – היינו מתים בתוך שעות ספורות. הפסולת הרעילה הייתה מצטברת בדם, וההרכב הכימי של נוזלי גופנו היה יוצא מאיזון עד לקריסה מוחלטת של המערכות.

הכליה פועלת כרשת ביטחון תמידית מול הרעלים שאנו מייצרים כדרך חיים. היא מוציאה מהדם חומרי פסולת מטבולית כגון שתנן (אוראה) וקראטינין – תוצרי לוואי של פירוק חלבונים ושרירים, שהצטברותם הופכת את הדם לרעל.

אך הסינון הוא רק חלק מהנס. הפלא האמיתי הוא האיזון הכימי. הכליה מווסתת באופן מוחלט את משק המים והמלחים (כגון נתרן ואשלגן) ואת החומציות (pH) בדם. סטייה קלה ברמת החומציות הופכת את הדם לרעיל, ומשתקת אנזימים וחלבונים. הכליה מונעת את התרחיש הסופי הזה, והיא עושה זאת בדיוק של מנתח, ובמהירות של מחשב.

אז איך הכליה עושה את זה? הכליה אינה גוף אחיד, אלא רשת של יחידות תפקוד זעירות ומתוחכמות: בכל כליה שוכנים למעלה ממיליון יחידות המכונות "נפרונים". כל נפרון הוא למעשה כליה מיניאטורית שלמה! יש לו היכולת לבצע את כל פעולות הטיהור, הסינון והאיזון שהכליה הגדולה מבצעת. כל נפרון הוא מערכת צינורות זעירה שגודלה אינו עולה על מספר מילימטרים בודדים, וכוללת רשת נימים שאורכה מגיע לעיתים עד שלושה סנטימטרים. אם היינו פורשים את כל שני מיליון הנפרונים שבכליות של אדם מבוגר, אורכם הכולל יכול היה להגיע לעשרות קילומטרים!

היכולת לדחוס כזו טכנולוגיית על, הכוללת מנגנוני סינון, ספיגה ובקרת חומציות – ליחידה מיקרוסקופית, היא לא פחות ממדהימה.

הנפרון עובד בשלושה שלבים.

1. הסינון: הדם מגיע אל תחילת הנפרון. יש שם מסננת סופר-עדינה (הפקעית), שמוודאת שרק המים והרעלים הקטנים עוברים. היא חוסמת באופן מוחלט את הדברים החיוניים, כמו תאי דם וחלבונים גדולים. כבר בשלב הראשון, יש מי שיודע להפריד בין "אוצר" ל"פסולת".

2.הספיגה החוזרת: עכשיו, המים והרעלים המעורבים יחד עוברים בצינור ארוך. ופה מתגלה הגאונות: הנפרון סופג בחזרה אל הדם, בדיוק של 99%, את כל המים, המלחים והגלוקוז שהגוף זקוק להם. כלומר, אחרי שהמים מהדם עם הרעלים הופרדו מהחומרים הטובים בדם, הנפרון סופג בחזרה את המים עם כל ההרכב הכימי העדין של המלחים והגלוקוז, אבל את הפסולת הוא משאיר בנפרד.

3. הוויסות: בשלב האחרון, הנפרון בודק את המצב הכימי. אם צריך עוד מלח או יש עודף חומציות, הנפרון משחרר או סופג בדיוק את מה שחסר. זהו שלב ה"תרמוסטט", שמוודא שאיזון החומציות (pH) בדם מושלם, ומונע קריסה.

כעת, משהבנו את הפלא המיניאטורי, ננסה להשוות איך נראית הגאונות האנושית לידו. מכונת הדיאליזה היא מכשיר עצום, בגודל מקרר קטן, שמשתמש בעקרון בסיסי של סינון פסיבי וגס (דיפוזיה).

לעומת הנפרון, מכונת הדיאליזה אינה מבצעת סינון חכם, אלא סינון על פי גודל. באמצעות עיקרון פיזיקלי מיוחד שנקרא דיפוזיה (מעבר מריכוז גבוה לנמוך), הדם מופרד על ידי קרום, ונוצר לחץ שגורם לכל החלקיקים בגודל מסוים לעבור החוצה מהדם. הבעיה היא שסינון לפי גודל לא מפריד בין חלקים "טובים" ל"רעים"! גם ויטמינים, גלוקוז וחלקיקים חיוניים מופרדים החוצה כפסולת, פשוט כי גודלם זהה לרעלנים. המכונה פשוט זורקת הכל.

לכן, הרופאים חייבים להוסיף באופן ידני את כל המינרלים והחומרים החסרים בחזרה לגוף, ולנטר כל הזמן את מצב הדם. המכונה אינה יכולה לקבל החלטות על איזון pH או ספיגה חוזרת – היא "טיפשה", ופועלת רק לפי חוקי הפיזיקה. היא דורשת מאמץ כביר, רעש וכסף רב, ומחקה רק חלק קטן מהפלא השקט והמושלם שקיבלנו במתנה.

כדי לסבר את האוזן ולהבין עד כמה גאוני התכנון, נבצע תרגיל השוואה פשוט: הכליות (שני אגרופים קטנים) מסוגלות לסנן 180 ליטר של דם ביום – בעבודה רציפה, 24 שעות ביממה. מכונת הדיאליזה המגושמת מסוגלת לסנן כ-120 ליטר בטיפול שנמשך מספר שעות (בדרך כלל 4-5 שעות, שלוש פעמים בשבוע).

אבל הכליות עצמן הן לא המכונה, אלא כל נפרון ונפרון. זאת אומרת שכל נפרון בגודל מיניאטורי עושה עבודה שצריך בשבילה מכונה בגודל של מקרר.

השאלה היא: כמה דם יכלו הנפרונים, לוּ היו פועלים באותה יעילות דחוסה, לסנן, לוּ היינו מעמידים אותם בנפח של מכונת דיאליזה.

התשובה היא 90,000 ליטר! ממש כך!

לוּ היינו מגדילים את נפח הכליות לנפח המכונה, הייתן מקבלים מפעל סינון שמייצר 90 אלף ליטר של דם מטוהר ביממה. המכונה המלאכותית שלנו מסננת כמות שבועית בערך של 120 ליטר. זהו פער של פי 750!

התבוננות במנגנון הדיאליזה לעומת הנפרון היא שיעור מאלף על עומק התכנון של הבריאה. ההנדסה האנושית, על כל גאונותה, נשארת בגדר חיקוי גס, מסורבל, יקר ותלוי סיוע חיצוני. המכונה המלאכותית דורשת צוות טכני כדי לשרוד, ואינה יודעת להבחין בין פסולת לחומר חיוני.

לעומתה, הכליה היא יצירת מופת אוטונומית, מזערית ומושלמת. היא פועלת בדממה, מחשבת, מווסתת וממחזרת בדיוק מוחלט, ללא מפעיל וללא תיקונים.

המסקנה היא: בכל תחרות בין המלאכותי לנברא, המלאכותי יאכל אבק. הדברים הפשוטים ביותר בבריאה מתוחכמים לאין ערוך מכל דבר מלאכותי שיוצר אי פעם, והבריאה מעידה על בוראה.