Železo hrani imunske celice - in lahko poslabša astmo

Verjetno ste že slišali, da lahko železo dobite iz špinače in zrezka. Morda veste tudi, da je to esencialno mikrohranilo, ki je glavna sestavina hemoglobina, beljakovine v rdečih krvničkah, ki prenaša kisik iz pljuč v vse dele telesa.

Manj znana pomembna funkcija železa je njegovo sodelovanje pri proizvodnji energije za nekatere imunske celice.

V nedavno objavljeni študiji našega laboratorija smo ugotovili, da bi blokiranje ali omejevanje pretoka železa v imunske celice lahko potencialno ublažilo simptome astmatičnega napada, ki ga sprožijo alergeni.

Imunske celice, ki potrebujejo železo

Med napadom astme neškodljivi alergeni aktivirajo imunske celice v pljučih, imenovane ILC2 (intrinzične limfoidne celice tipa 2). Zaradi tega se razmnožujejo in sproščajo velike količine citokinov, prenašalcev, ki jih imunske celice uporabljajo za komunikacijo, kar povzroča neželeno vnetje. Posledica so simptomi, kot sta kašelj in piskanje, zaradi česar se počutite, kot da so vam dihalne poti zožene.

Da bi ocenili vlogo železa pri delovanju ILC2 v pljučih, smo v laboratoriju izvedli vrsto poskusov z ILC2. Nato smo naše ugotovitve potrdili pri miših z alergijsko astmo in pri bolnikih z različnimi stopnjami resnosti astme.

Eksperimentalni rezultati

Najprej smo odkrili, da celice ILC2 za absorpcijo železa uporabljajo beljakovino, imenovano transferinski receptor 1 (TfR1). Ko smo to beljakovino blokirali ob aktivaciji ILC2, celice niso mogle uporabljati železa in se niso več mogle tako učinkovito razmnoževati in povzročati vnetja kot prej.

Nato smo uporabili kemikalijo, imenovano kelator železa, da bi preprečili ILC2 uporabo železa. Kelatorji železa so kot supermagneti za železo in se medicinsko uporabljajo za obvladovanje stanj, ko je v telesu preveč železa.

Ko smo ILC2 s kelatorjem odvzeli železo, so bile celice prisiljene spremeniti svoj metabolizem in preklopiti na drugačen način pridobivanja energije, kot je prehod s športnega avtomobila na kolo. Celice niso bile več tako učinkovite pri povzročanju vnetja v pljučih.

Nato smo pri miših z občutljivimi dihalnimi potmi zaradi aktivnosti ILC2 omejili celično železo. To smo storili na tri različne načine: z zaviranjem TfR1, dodajanjem kelatorja železa ali z indukcijo nizkih skupnih ravni železa s sintetično beljakovino, imenovano mini-hepcidin. Vsaka od teh metod je pomagala zmanjšati hiperreaktivnost dihalnih poti pri miših, kar je dejansko zmanjšalo resnost njihovih simptomov astme.

Nazadnje smo si ogledali celice bolnikov z astmo. Opazili smo nekaj zanimivega: več beljakovine TfR1 kot so imele na svojih celicah ILC2, hujši so bili njihovi simptomi astme. Z drugimi besedami, železo je imelo veliko vlogo pri resnosti njihove astme. Blokiranje TfR1 in uporaba kelatorjev železa sta zmanjšala proliferacijo ILC2 in proizvodnjo citokinov, kar kaže na to, da so naše ugotovitve pri miših uporabne tudi za človeške celice. To pomeni, da lahko te ugotovitve čim hitreje prenesemo iz laboratorija v klinična preskušanja.

Železo za zdravljenje astme

Železo je kot dirigent v orkestru, ki imunskim celicam, kot je ILC2, sporoča, kako naj se obnašajo med napadom astme. Brez dovolj železa te celice ne morejo povzročati toliko težav, kar bi lahko pomenilo manj simptomov astme.

Nato delamo na ciljanju imunskih celic bolnika med napadom astme. Če lahko zmanjšamo količino železa, ki je na voljo ILC2, ne da bi pri tem zmanjšali skupno raven železa v telesu, bi to lahko privedlo do nove terapije za astmo, ki bi obravnavala osnovni vzrok bolezni, ne le simptomov. Trenutna zdravljenja lahko nadzorujejo simptome, da bolniki ostanejo živi, vendar bolezni ne pozdravijo. Terapije na osnovi železa bi lahko ponudile boljšo rešitev za bolnike z astmo.

Naše odkritje ni uporabno le za astmo. Lahko bi spremenilo pravila igre tudi pri drugih boleznih, ki vključujejo ILC2, kot sta ekcem in sladkorna bolezen tipa 2. Kdo bi si mislil, da je železo lahko tako pomembno za vaš imunski sistem?

Rezultati dela so podrobno opisani v članku, objavljenem v reviji The Conversation.