Желязото захранва имунните клетки - и може да влоши астмата

Вероятно сте чували, че можете да си набавите желязо от спанак и пържола. Може би знаете също, че това е важен микронутриент, който е основен компонент на хемоглобина, протеинът в червените кръвни клетки, който пренася кислород от белите дробове до всички части на тялото.

По-малко известна важна функция на желязото е участието му в производството на енергия за определени имунни клетки.

В наскоро публикувано проучване от нашата лаборатория установихме, че блокирането или ограничаването на потока от желязо в имунните клетки би могло потенциално да облекчи симптомите на астматичен пристъп, предизвикан от алергени.

Имунни клетки, които се нуждаят от желязо

По време на астматичен пристъп, безвредни алергени активират имунни клетки в белите дробове, наречени ILC2 (вътрешни лимфоидни клетки тип 2). Това ги кара да се размножават и да освобождават големи количества цитокини, посланиците, които имунните клетки използват за комуникация, причинявайки нежелано възпаление. Резултатът е симптоми като кашлица и хрипове, което създава усещане за стеснени дихателни пътища.

За да оценим ролята на желязото във функцията на ILC2 в белия дроб, проведохме серия от експерименти с ILC2 в лаборатория. След това валидирахме нашите открития при мишки с алергична астма и при пациенти с различна степен на тежест на астмата.

Експериментални резултати

Първо, открихме, че ILC2 използват протеин, наречен трансферинов рецептор 1 (TfR1), за да усвояват желязо. Когато блокирахме този протеин, когато ILC2 бяха активирани, клетките не можеха да използват желязото и вече не бяха способни да се репликират и да причиняват възпаление толкова ефективно, колкото преди.

След това използвахме химикал, наречен хелатор на желязо, за да предотвратим използването на желязо от ILC2. Хелаторите на желязо са като супермагнити за желязо и се използват в медицината за лечение на състояния, при които в тялото има твърде много желязо.

Когато лишихме ILC2 от желязо с хелатор, клетките бяха принудени да променят метаболизма си и да преминат към различен начин за получаване на енергия, като например преминаване от спортна кола към велосипед. Клетките вече не бяха толкова ефективни в причиняването на възпаление в белите дробове.

След това ограничихме клетъчното желязо при мишки с чувствителни дихателни пътища поради активността на ILC2. Направихме това по три различни начина: чрез инхибиране на TfR1, добавяне на хелатор на желязо или индуциране на ниски общи нива на желязо със синтетичен протеин, наречен мини-хепцидин. Всеки от тези методи помогна за намаляване на хиперреактивността на дихателните пътища при мишките, което всъщност намали тежестта на техните астматични симптоми.

Накрая разгледахме клетки от пациенти с астма. Забелязахме нещо интересно: колкото повече TfR1 протеин имаха върху своите ILC2 клетки, толкова по-лоши бяха симптомите на астма. С други думи, желязото играеше голяма роля за тежестта на астмата им. Блокирането на TfR1 и използването на железни хелатори намали пролиферацията на ILC2 и производството на цитокини, което предполага, че нашите открития при мишки са приложими и за човешки клетки. Това означава, че можем да прехвърлим тези открития от лабораторията в клинични изпитвания възможно най-бързо.

Желязотерапия за астма

Желязото е като диригент на оркестър, който казва на имунните клетки като ILC2 как да се държат по време на астматичен пристъп. Без достатъчно желязо тези клетки не могат да причинят толкова много проблеми, което може да означава по-малко симптоми на астма.

След това работим върху насочване към имунните клетки на пациента по време на астматичен пристъп. Ако можем да намалим количеството желязо, достъпно за ILC2, без да изчерпваме общите нива на желязо в организма, това би могло да доведе до нова терапия за астма, която да се справи с основната причина за заболяването, а не само със симптомите. Съвременните лечения могат да контролират симптомите, за да поддържат пациентите живи, но не лекуват заболяването. Терапиите на основата на желязо може да предложат по-добро решение за пациенти с астма.

Нашето откритие не е приложимо само за астма. То може да промени играта и за други заболявания, които включват ILC2, като екзема и диабет тип 2. Кой би си помислил, че желязото може да е толкова важно за имунната система?

Резултатите от работата са описани подробно в статия, публикувана в списание The Conversation.