Железо питает иммунные клетки — и это может усугубить астму

Вы, вероятно, слышали, что железо можно получить, употребляя шпинат и стейк. Вы, возможно, также знаете, что это важный микроэлемент, который является основным компонентом гемоглобина, белка в красных кровяных клетках, который переносит кислород из легких ко всем частям тела.

Менее известная важная функция железа заключается в его участии в генерации энергии для определенных иммунных клеток.

В недавно опубликованном исследовании нашей лаборатории мы обнаружили, что блокирование или ограничение поступления железа в иммунные клетки может потенциально облегчить симптомы астматического приступа, вызванного аллергенами.

Иммунные клетки, которым необходимо железо

Во время астматического приступа безвредные аллергены активируют иммунные клетки в ваших легких, называемые ILC2 (внутренние лимфоидные клетки второго типа). Это приводит к их размножению и выделению большого количества цитокинов — мессенджеров, которые используют иммунные клетки для общения, и вызывает нежелательное воспаление. В результате возникают такие симптомы, как кашель и хрипы, которые создают ощущение, что ваши дыхательные пути сжаты.

Чтобы оценить роль железа в функционировании ILC2 в легких, мы провели серию экспериментов с ILC2 в лаборатории. Затем мы подтвердили наши выводы на мышах с аллергической астмой и у пациентов с различными степенями тяжести астмы.

Результаты экспериментов

Во-первых, мы обнаружили, что ILC2 используют белок, называемый трансферриновым рецептором 1 (TfR1), чтобы поглощать железо. Когда мы блокировали этот белок в момент активации ILC2, клетки не могли использовать железо и больше не могли так эффективно размножаться и вызывать воспаление, как раньше.

Затем мы использовали химическое вещество, называемое хелатором железа, чтобы предотвратить использование железа ILC2. Хелаторы железа подобны супермагнитам для железа и используются в медицинских целях для управления состояниями, при которых в организме слишком много железа.

Когда мы лишали ILC2 железа с помощью хелатора, клетки были вынуждены изменить свой метаболизм и переключиться на другой способ получения энергии, как если бы спортивный автомобиль сменили на велосипед. Клетки уже не были столь эффективны в вызове воспаления в легких.

Далее, мы ограничили клеточное железо у мышей с чувствительными дыхательными путями из-за активности ILC2. Мы сделали это тремя разными способами: ингибируя TfR1, добавляя хелатор железа или вызывая низкие общие уровни железа с помощью синтетического белка, называемого мини-гепцидином. Каждый из этих методов помог снизить гиперреактивность дыхательных путей у мышей, что фактически уменьшило тяжесть их симптомов астмы.

Наконец, мы изучили клетки от пациентов с астмой. Мы заметили что-то интересное: чем больше белка TfR1 на их клетках ILC2, тем хуже были симптомы астмы. Другими словами, железо играло большую роль в тяжести их астмы. Блокировка TfR1 и применение хелаторов железа уменьшали пролиферацию ILC2 и производство цитокинов, что позволяет предположить, что наши результаты на мышах применимы к человеческим клеткам. Это означает, что мы можем перенести эти результаты из лаборатории в клинические испытания как можно быстрее.

Терапия железом для астмы

Железо подобно дирижеру оркестра, указывающему иммунным клеткам, таким как ILC2, как вести себя во время астматического приступа. Без достаточного количества железа эти клетки не могут причинять столько проблем, что может означать уменьшение симптомов астмы.

В следующий раз мы работаем над тем, чтобы нацелиться на иммунные клетки пациента во время астматического приступа. Если мы сможем уменьшить количество железа, доступного для ILC2, не истощая общие уровни железа в организме, это может привести к появлению новой терапии для астмы, которая решает основную причину заболевания, а не только его симптомы. Доступные методы лечения могут контролировать симптомы, чтобы сохранить жизнь пациентам, но они не лечат болезнь. Терапии, связанные с железом, могут предложить лучшее решение для пациентов с астмой.

Наше открытие применимо не только к астме. Это может изменить правила игры для других заболеваний, в которых участвуют ILC2, таких как экзема и диабет 2 типа. Кто бы мог подумать, что железо может иметь такое большое значение для вашей иммунной системы?

Результаты работы подробно описаны в статье, опубликованной в журнале The Conversation.