Železo vyživuje imunitné bunky – a to môže zhoršiť astmu

Pravdepodobne ste už počuli, že železo môžete získať jedením špenátu a steaku. Možno tiež viete, že ide o esenciálny stopový minerál, ktorý je hlavnou zložkou hemoglobínu, proteínu v červených krvinkách, ktorý prenáša kyslík z pľúc do všetkých častí tela.

Menej známou dôležitou funkciou železa je jeho úloha pri výrobe energie pre určité imunitné bunky.

V nedávno publikovanej štúdii z nášho laboratória sme zistili, že blokovanie alebo obmedzenie vstupu železa do imunitných buniek by mohlo potenciálne zlepšiť symptómy astmy vyvolanej alergénom útok.

Imunitné bunky, ktoré potrebujú železo

Počas astmatického záchvatu aktivujú neškodné alergény imunitné bunky vo vašich pľúcach nazývané ILC2 (vnútorné lymfoidné bunky typu 2). To vedie k ich premnoženiu a uvoľneniu veľkého množstva cytokínov – poslov, ktoré imunitné bunky využívajú na komunikáciu, a spôsobuje nežiaduce zápaly. Výsledkom sú príznaky ako kašeľ a sipot, ktoré spôsobujú, že vaše dýchacie cesty majú pocit, že sú stlačené.

Na vyhodnotenie úlohy železa vo funkcii ILC2 v pľúcach sme vykonali sériu experimentov s ILC2 v laboratóriu. Potom sme potvrdili naše zistenia u myší s alergickou astmou a u pacientov s rôznym stupňom závažnosti astmy.

Experimentálne výsledky

Po prvé, zistili sme, že ILC2 využívajú proteín nazývaný transferínový receptor 1 (TfR1) na vychytávanie železa. Keď sme tento proteín zablokovali v čase aktivácie ILC2, bunky neboli schopné využívať železo a už neboli schopné proliferovať a spôsobovať zápaly tak efektívne ako predtým.

Potom sme použili chemikáliu nazývanú chelátor železa, aby sme zabránili ILC2 používať železo. Chelátory železa sú podobné supermagnetom železa a používajú sa v medicíne na zvládanie stavov, pri ktorých je v tele príliš veľa železa.

Keď sme ILC2 zbavili železa pomocou chelátora, bunky boli nútené zmeniť svoj metabolizmus a prepnúť na iný spôsob výroby energie, podobne ako pri zmene športového auta na bicykel. Bunky už neboli také účinné pri spôsobovaní zápalu v pľúcach.

Ďalej sme obmedzili bunkové železo u myší s citlivými dýchacími cestami v dôsledku aktivity ILC2. Urobili sme to tromi rôznymi spôsobmi: inhibíciou TfR1, pridaním chelátora železa alebo indukciou nízkych hladín celkového železa pomocou syntetického proteínu nazývaného mini-hepcidín. Každá z týchto metód pomohla znížiť hyperreaktivitu dýchacích ciest u myší, čo v skutočnosti znížilo závažnosť symptómov astmy.

Nakoniec sme študovali bunky od pacientov s astmou. Všimli sme si niečo zaujímavé: čím viac proteínu TfR1 na ich bunkách ILC2, tým horšie boli symptómy astmy. Inými slovami, železo hralo veľkú úlohu v závažnosti ich astmy. Blokáda TfR1 a liečba chelátorom železa znížila proliferáciu ILC2 a produkciu cytokínov, čo naznačuje, že naše výsledky u myší sú použiteľné na ľudské bunky. To znamená, že tieto výsledky môžeme čo najskôr presunúť z laboratória do klinických skúšok.

Terapia astmou železom

Železo je ako dirigent orchestra, ktorý hovorí imunitným bunkám, ako je ILC2, ako sa majú správať počas astmatického záchvatu. Bez dostatku železa tieto bunky nemôžu spôsobiť toľko problémov, čo by mohlo znamenať menej príznakov astmy.

Ďalej pracujeme na zacielení na imunitné bunky pacienta počas astmatického záchvatu. Ak dokážeme znížiť množstvo železa dostupného pre ILC2 bez vyčerpania celkovej hladiny železa v tele, mohlo by to viesť k novým terapiám astmy, ktoré by riešili základnú príčinu choroby, nielen jej symptómy. Dostupné liečby môžu kontrolovať symptómy a udržiavať pacientov nažive, ale neliečia chorobu. Terapie súvisiace so železom môžu pacientom s astmou ponúknuť lepšie riešenie.

Náš objav sa týka nielen astmy. To by mohlo zmeniť hru pre iné choroby, ktoré zahŕňajú ILC2, ako je ekzém a diabetes 2. Kto by si pomyslel, že železo môže byť také dôležité pre váš imunitný systém?

Výsledky práce sú podrobne popísané v článku uverejnenom v časopise The Conversation.