Železo vyživuje imunitné bunky - a môže zhoršiť astmu

Pravdepodobne ste už počuli, že železo môžete získať zo špenátu a steaku. Možno tiež viete, že ide o esenciálny mikroživinu, ktorá je hlavnou zložkou hemoglobínu, bielkoviny v červených krvinkách, ktorá prenáša kyslík z pľúc do všetkých častí tela.

Menej známou dôležitou funkciou železa je jeho účasť na tvorbe energie pre určité imunitné bunky.

V nedávno publikovanej štúdii z nášho laboratória sme zistili, že blokovanie alebo obmedzenie toku železa do imunitných buniek by mohlo potenciálne zmierniť príznaky astmatického záchvatu vyvolaného alergénmi.

Imunitné bunky, ktoré potrebujú železo

Počas astmatického záchvatu neškodné alergény aktivujú imunitné bunky v pľúcach nazývané ILC2 (vnútorné lymfoidné bunky typu 2). To spôsobuje ich množenie a uvoľňovanie veľkého množstva cytokínov, poslov, ktoré imunitné bunky používajú na komunikáciu, čo spôsobuje nežiaduci zápal. Výsledkom sú príznaky ako kašeľ a sipot, ktoré vyvolávajú pocit zúženia dýchacích ciest.

Aby sme posúdili úlohu železa vo funkcii ILC2 v pľúcach, vykonali sme sériu experimentov s ILC2 v laboratóriu. Naše zistenia sme následne overili na myšiach s alergickou astmou a u pacientov s rôznym stupňom závažnosti astmy.

Experimentálne výsledky

Najprv sme zistili, že bunky ILC2 používajú na vychytávanie železa proteín nazývaný transferínový receptor 1 (TfR1). Keď sme tento proteín zablokovali pri aktivácii buniek ILC2, bunky nedokázali železo využiť a už sa nedokázali replikovať a spôsobovať zápal tak efektívne ako predtým.

Potom sme použili chemikáliu nazývanú chelátor železa, aby sme zabránili ILC2 využívať železo. Chelátory železa sú ako supermagnety pre železo a používajú sa v medicíne na liečbu stavov, keď je v tele priveľa železa.

Keď sme ILC2 zbavili železa pomocou chelátora, bunky boli nútené zmeniť svoj metabolizmus a prejsť na iný spôsob získavania energie, ako napríklad prechod zo športového auta na bicykel. Bunky už neboli také účinné pri spôsobovaní zápalu v pľúcach.

Následne sme obmedzili bunkové železo u myší s citlivými dýchacími cestami kvôli aktivite ILC2. Urobili sme to tromi rôznymi spôsobmi: inhibíciou TfR1, pridaním chelátora železa alebo indukciou nízkych celkových hladín železa syntetickým proteínom nazývaným mini-hepcidín. Každá z týchto metód pomohla znížiť hyperreaktivitu dýchacích ciest u myší, čo v skutočnosti znížilo závažnosť ich astmatických príznakov.

Nakoniec sme sa pozreli na bunky od pacientov s astmou. Všimli sme si niečo zaujímavé: čím viac proteínu TfR1 mali na svojich bunkách ILC2, tým horšie boli ich príznaky astmy. Inými slovami, železo zohrávalo veľkú úlohu v závažnosti ich astmy. Blokovanie TfR1 a použitie chelátorov železa znížilo proliferáciu ILC2 a produkciu cytokínov, čo naznačuje, že naše zistenia na myšiach sú aplikovateľné na ľudské bunky. To znamená, že tieto zistenia môžeme čo najrýchlejšie presunúť z laboratória do klinických skúšok.

Železná terapia pre astmu

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

Ďalej pracujeme na cielenom pôsobení na imunitné bunky pacienta počas astmatického záchvatu. Ak dokážeme znížiť množstvo železa dostupného pre ILC2 bez toho, aby sme znížili celkové hladiny železa v tele, mohlo by to viesť k novej terapii astmy, ktorá by riešila základnú príčinu ochorenia, nielen príznaky. Súčasné liečebné postupy dokážu kontrolovať príznaky, aby pacienti prežili, ale chorobu nevyliečia. Terapie na báze železa môžu ponúknuť lepšie riešenie pre pacientov s astmou.

Náš objav sa netýka len astmy. Mohol by byť prelomový aj pri iných ochoreniach, ktoré zahŕňajú ILC2, ako je ekzém a cukrovka 2. typu. Kto by si pomyslel, že železo môže byť také dôležité pre váš imunitný systém?

Výsledky práce sú podrobne opísané v článku publikovanom v časopise The Conversation.