Železo hrani imunske celice - in to lahko poslabša astmo

Verjetno ste že slišali, da lahko dobite železo z uživanjem špinače in zrezkov. Morda tudi veste, da je bistven mineral v sledovih, ki je glavna sestavina hemoglobina, beljakovine v rdečih krvničkah, ki prenaša kisik iz pljuč v vse dele telesa.

Manj znana pomembna funkcija železa je njegova vloga pri ustvarjanju energije za nekatere imunske celice.

V nedavno objavljeni študiji iz našega laboratorija smo ugotovili, da bi blokiranje ali omejitev vstopa železa v imunske celice lahko izboljšalo simptome astme, ki jo povzroči alergen napad.

Imunske celice, ki potrebujejo železo

Med napadom astme neškodljivi alergeni aktivirajo imunske celice v vaših pljučih, imenovane ILC2 (intrinzične limfoidne celice tipa 2). To vodi do njihove proliferacije in sproščanja velikih količin citokinov – prenašalcev sporočil, ki jih imunske celice uporabljajo za komunikacijo, in povzroča neželena vnetja. Posledica so simptomi, kot sta kašelj in piskajoče dihanje, zaradi katerih imate občutek, da so vaše dihalne poti stisnjene.

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

Eksperimentalni rezultati

Najprej smo odkrili, da ILC2 za prevzem železa uporabljajo beljakovino, imenovano transferinski receptor 1 (TfR1). Ko smo blokirali ta protein v času aktivacije ILC2, celice niso mogle uporabljati železa in se niso mogle več tako učinkovito razmnoževati in povzročati vnetja kot prej.

Nato smo uporabili kemikalijo, imenovano kelator železa, da preprečimo, da bi ILC2 uporabljal železo. Kelatorji železa so podobni supermagnetom za železo in se uporabljajo v medicini za obvladovanje stanj, v katerih je v telesu preveč železa.

Ko smo ILC2 odvzeli železo s pomočjo kelatorja, so bile celice prisiljene spremeniti svoj metabolizem in preklopiti na drugačen način proizvodnje energije, podobno kot bi športni avto zamenjali s kolesom. Celice niso bile več tako učinkovite pri povzročanju vnetja v pljučih.

Nato smo omejili celično železo pri miših z občutljivimi dihalnimi potmi zaradi aktivnosti ILC2. To smo naredili na tri različne načine: z zaviranjem TfR1, dodajanjem kelatorja železa ali induciranjem nizkih skupnih ravni železa z uporabo sintetičnega proteina, imenovanega minihepcidin. Vsaka od teh metod je pomagala zmanjšati hiperodzivnost dihalnih poti pri miših, kar je dejansko zmanjšalo resnost njihovih simptomov astme.

Na koncu smo preučevali celice bolnikov z astmo. Opazili smo nekaj zanimivega: več kot je proteina TfR1 na njihovih celicah ILC2, hujši so bili njihovi simptomi astme. Z drugimi besedami, železo je imelo veliko vlogo pri resnosti njihove astme. Blokada TfR1 in zdravljenje s kelatorjem železa sta zmanjšala proliferacijo ILC2 in proizvodnjo citokinov, kar kaže, da so naši rezultati pri miših uporabni za človeške celice. To pomeni, da lahko te rezultate čim hitreje premaknemo iz laboratorija v klinična preskušanja.

Terapija z železom za astmo

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

Naslednje se ukvarjamo s ciljanjem na pacientove imunske celice med napadom astme. Če lahko zmanjšamo količino železa, ki je na voljo za ILC2, ne da bi zmanjšali celotno raven železa v telesu, bi to lahko vodilo do novih terapij za astmo, ki obravnavajo osnovni vzrok bolezni, ne le njenih simptomov. Razpoložljivi načini zdravljenja lahko nadzorujejo simptome in bolnike ohranijo pri življenju, ne ozdravijo pa bolezni. Terapije, povezane z železom, so lahko boljša rešitev za bolnike z astmo.

Naše odkritje ne velja samo za astmo. To bi lahko spremenilo igro za druge bolezni, 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.