Železo vyživuje imunitní buňky - a může zhoršovat astma

Pravděpodobně jste slyšeli, že železo můžete získat ze špenátu a steaku. Možná také víte, že se jedná o esenciální mikroživinu, která je hlavní složkou hemoglobinu, bílkoviny v červených krvinkách, která přenáší kyslík z plic do všech částí těla.

Méně známou důležitou funkcí železa je jeho zapojení do tvorby energie pro určité imunitní buňky.

V nedávno publikované studii z naší laboratoře jsme zjistili, že blokování nebo omezení toku železa do imunitních buněk by mohlo potenciálně zmírnit příznaky astmatického záchvatu vyvolaného alergeny.

Imunitní buňky, které potřebují železo

Během astmatického záchvatu aktivují neškodné alergeny imunitní buňky v plicích zvané ILC2 (vnitřní lymfoidní buňky typu 2). To způsobuje jejich množení a uvolňování velkého množství cytokinů, poslů, které imunitní buňky používají ke komunikaci, což způsobuje nežádoucí zánět. Výsledkem jsou příznaky jako kašel a sípání, které vyvolávají pocit zúžených dýchacích cest.

Abychom posoudili roli železa ve funkci ILC2 v plicích, provedli jsme sérii experimentů s ILC2 v laboratoři. Naše zjištění jsme následně validovali na myších s alergickým astmatem a u pacientů s různým stupněm závažnosti astmatu.

Experimentální výsledky

Nejprve jsme zjistili, že ILC2 používají k vychytávání železa protein zvaný transferinový receptor 1 (TfR1). Když jsme tento protein zablokovali při aktivaci ILC2, buňky nemohly železo využívat a již se nemohly replikovat a způsobovat zánět tak efektivně jako dříve.

Poté jsme použili chemikálii zvanou chelátor železa, abychom zabránili ILC2 v využívání železa. Chelátory železa jsou jako supermagnety pro železo a používají se v lékařství k léčbě stavů, kdy je v těle příliš mnoho železa.

Když jsme ILC2 zbavili železa pomocí chelátoru, buňky byly nuceny změnit svůj metabolismus a přejít na jiný způsob získávání energie, jako například přechod ze sportovního auta na kolo. Buňky již nebyly tak účinné při vyvolávání zánětu v plicích.

Dále jsme omezili buněčné množství železa u myší s citlivými dýchacími cestami kvůli aktivitě ILC2. Toho jsme dosáhli třemi různými způsoby: inhibicí TfR1, přidáním chelátoru železa nebo indukcí nízkých celkových hladin železa syntetickým proteinem zvaným mini-hepcidin. Každá z těchto metod pomohla snížit hyperreaktivitu dýchacích cest u myší, což ve skutečnosti zmírnilo závažnost jejich astmatických příznaků.

Nakonec jsme se podívali na buňky pacientů s astmatem. Všimli jsme si něčeho zajímavého: čím více proteinu TfR1 měli na svých buňkách ILC2, tím horší byly jejich příznaky astmatu. Jinými slovy, železo hrálo velkou roli v závažnosti jejich astmatu. Blokování TfR1 a použití chelátorů železa snížilo proliferaci ILC2 a produkci cytokinů, což naznačuje, že naše zjištění z myší lze aplikovat i na lidské buňky. To znamená, že můžeme tato zjištění co nejrychleji přesunout z laboratoře do klinických studií.

Železná terapie pro astma

Železo je jako dirigent orchestru, který říká imunitním buňkám, jako je ILC2, jak se mají chovat během astmatického záchvatu. Bez dostatečného množství železa nemohou tyto buňky způsobovat tolik problémů, což by mohlo znamenat méně příznaků astmatu.

Dále pracujeme na cíleném působení na imunitní buňky pacienta během astmatického záchvatu. Pokud se nám podaří snížit množství železa dostupného pro ILC2, aniž by se snížila celková hladina železa v těle, mohlo by to vést k nové terapii astmatu, která by řešila základní příčinu onemocnění, nejen příznaky. Současné léčebné postupy mohou kontrolovat příznaky a udržet pacienty naživu, ale nemoc nevyléčí. Terapie na bázi železa by mohly nabídnout lepší řešení pro pacienty s astmatem.

Náš objev se nevztahuje jen na astma. Mohl by být průlomový i u dalších onemocnění, která zahrnují ILC2, jako je ekzém a cukrovka 2. typu. Kdo by si pomyslel, že železo může být pro imunitní systém tak důležité?

Výsledky práce jsou podrobně popsány v článku publikovaném v časopise The Conversation.