Železo vyživuje imunitní buňky – a to může zhoršit astma

Pravděpodobně jste slyšeli, že železo můžete získat tím, že budete jíst špenát a steak. Možná také víte, že jde o základní stopový minerál, který je hlavní složkou hemoglobinu, proteinu v červených krvinkách, který přenáší kyslík z plic do všech částí těla.

Méně známou důležitou funkcí železa je jeho role při výrobě energie pro určité imunitní buňky.

V nedávno publikované studii z naší laboratoře jsme zjistili, že blokování nebo omezení vstupu železa do imunitních buněk by mohlo potenciálně zlepšit příznaky astmatu vyvolaného alergeny útok.

Imunitní buňky, které potřebují železo

Během astmatického záchvatu aktivují neškodné alergeny imunitní buňky v plicích nazývané ILC2 (vnitřní lymfoidní buňky typu 2). To vede k jejich množení a uvolňování velkého množství cytokinů – poslů, které imunitní buňky využívají ke komunikaci, a způsobuje nežádoucí záněty. Výsledkem jsou příznaky jako kašel a sípání, které způsobují, že vaše dýchací cesty jsou stlačené.

Abychom vyhodnotili roli železa ve funkci ILC2 v plicích, provedli jsme sérii experimentů s ILC2 v laboratoři. Poté jsme potvrdili naše zjištění u myší s alergickým astmatem a u pacientů s různým stupněm závažnosti astmatu.

Experimentální výsledky

Nejprve jsme zjistili, že ILC2 využívají k vychytávání železa protein zvaný transferinový receptor 1 (TfR1). Když jsme tento protein zablokovali v době aktivace ILC2, buňky nebyly schopny využívat železo a již nebyly schopny proliferovat a způsobovat záněty tak efektivně jako dříve.

Potom jsme použili chemikálii zvanou chelátor železa, abychom zabránili ILC2 používat železo. Chelatátory železa jsou podobné supermagnetům 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 přepnout na jiný způsob výroby energie, podobně jako při změně sportovního auta na kolo. Buňky již nebyly tak účinné při způsobování zánětu v plicích.

Dále jsme omezili buněčné železo u myší s citlivými dýchacími cestami kvůli aktivitě ILC2. Dělali jsme to třemi různými způsoby: inhibicí TfR1, přidáním chelátoru železa nebo indukcí nízkých hladin celkového železa pomocí syntetického proteinu zvaného mini-hepcidin. Každá z těchto metod pomohla snížit hyperreaktivitu dýchacích cest u myší, což ve skutečnosti snížilo závažnost jejich astmatických příznaků.

Nakonec jsme studovali buňky od pacientů s astmatem. Všimli jsme si něčeho zajímavého: čím více proteinu TfR1 na jejich buňkách ILC2, tím horší byly příznaky astmatu. Jinými slovy, železo hrálo velkou roli v závažnosti jejich astmatu. Blokáda TfR1 a léčba chelátorem železa snížila proliferaci ILC2 a produkci cytokinů, což naznačuje, že naše výsledky u myší jsou aplikovatelné na lidské buňky. To znamená, že můžeme tyto výsledky co nejrychleji přesunout z laboratoře do klinických studií.

Terapie astmatu železem

Železo je jako dirigent orchestru, který říká imunitním buňkám, jako je ILC2, jak se chovat během astmatického záchvatu. Bez dostatku železa nemohou tyto buňky způsobit tolik potíží, což by mohlo znamenat méně příznaků astmatu.

Dále pracujeme na zacílení na imunitní buňky pacienta během astmatického záchvatu. Pokud dokážeme snížit množství železa dostupného pro ILC2, aniž bychom vyčerpali celkové hladiny železa v těle, mohlo by to vést k novým terapiím astmatu, které se zabývají základní příčinou nemoci, nejen jejími příznaky. Dostupné léčebné postupy mohou kontrolovat příznaky, aby pacienty udržely naživu, ale nemoc nevyléčí. Léčby související se železem mohou pacientům s astmatem nabídnout lepší řešení.

Náš objev platí nejen pro astma. To by mohlo změnit hru pro další nemoci, které zahrnují ILC2, jako je ekzém a diabetes 2. Kdo by si pomyslel, že železo může být tak důležité pro váš imunitní systém?

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