Dzelzs baro imūnsistēmas šūnas - un tā var pasliktināt astmu

Jūs droši vien esat dzirdējuši, ka dzelzi var iegūt no spinātiem un steika. Jūs, iespējams, arī zināt, ka tas ir svarīgs mikroelements, kas ir galvenā hemoglobīna sastāvdaļa – sarkano asins šūnu olbaltumvielas, kas pārnēsā skābekli no plaušām uz visām ķermeņa daļām.

Mazāk zināma svarīga dzelzs funkcija ir tā iesaistīšanās enerģijas ražošanā noteiktām imūnšūnām.

Nesen publicētā mūsu laboratorijas pētījumā mēs atklājām, ka dzelzs plūsmas bloķēšana vai ierobežošana imūnās šūnās varētu potenciāli mazināt alergēnu izraisītas astmas lēkmes simptomus.

Imūnās šūnas, kurām nepieciešams dzelzs

Astmas lēkmes laikā nekaitīgi alergēni aktivizē plaušu imūnās šūnas, ko sauc par ILC2 (2. tipa iekšējās limfoīdās šūnas). Tas izraisa to vairošanos un liela daudzuma citokīnu, kurjeru, ko imūnās šūnas izmanto saziņai, izdalīšanos, izraisot nevēlamu iekaisumu. Rezultātā rodas tādi simptomi kā klepus un sēkšana, kas rada sajūtu, ka elpceļi ir sašaurināti.

Lai novērtētu dzelzs lomu ILC2 funkcijā plaušās, mēs laboratorijā veicām virkni eksperimentu ar ILC2. Pēc tam mēs apstiprinājām savus atklājumus pelēm ar alerģisku astmu un pacientiem ar dažādas pakāpes astmas smagnēju.

Eksperimentālie rezultāti

Vispirms mēs atklājām, ka ILC2 izmanto proteīnu, ko sauc par transferīna receptoru 1 (TfR1), lai uzņemtu dzelzi. Kad mēs bloķējām šo proteīnu, kad ILC2 tika aktivizēti, šūnas vairs nevarēja izmantot dzelzi un vairs nespēja replicēties un izraisīt iekaisumu tikpat efektīvi kā iepriekš.

Pēc tam mēs izmantojām ķīmisku vielu, ko sauc par dzelzs helatoru, lai neļautu ILC2 izmantot dzelzi. Dzelzs helatori ir kā supermagnēti dzelzs pievilināšanai un tiek izmantoti medicīnā, lai pārvaldītu stāvokļus, kad organismā ir pārāk daudz dzelzs.

Kad mēs ar helatoru atņēmām ILC2 dzelzi, šūnas bija spiestas mainīt savu vielmaiņu un pāriet uz citu enerģijas iegūšanas veidu, piemēram, pārejot no sporta automašīnas uz velosipēdu. Šūnas vairs nebija tik efektīvas plaušu iekaisuma izraisīšanā.

Pēc tam mēs ierobežojām šūnu dzelzs daudzumu pelēm ar jutīgiem elpceļiem ILC2 aktivitātes dēļ. Mēs to panācām trīs dažādos veidos: inhibējot TfR1, pievienojot dzelzs helatoru vai izraisot zemu kopējo dzelzs līmeni ar sintētisku olbaltumvielu, ko sauc par mini-hepcidīnu. Katra no šīm metodēm palīdzēja samazināt elpceļu hiperaktivitāti pelēm, kas faktiski mazināja viņu astmas simptomu smagumu.

Visbeidzot, mēs aplūkojām astmas pacientu šūnas. Mēs pamanījām kaut ko interesantu: jo vairāk TfR1 proteīna bija viņu ILC2 šūnās, jo sliktāki bija viņu astmas simptomi. Citiem vārdiem sakot, dzelzs spēlēja lielu lomu astmas smaguma pakāpē. TfR1 bloķēšana un dzelzs helatoru lietošana samazināja ILC2 proliferāciju un citokīnu veidošanos, kas liecina, ka mūsu atklājumi par pelēm ir piemērojami cilvēka šūnām. Tas nozīmē, ka mēs varam pēc iespējas ātrāk pārvietot šos atklājumus no laboratorijas uz klīniskajiem pētījumiem.

Dzelzs terapija astmas ārstēšanai

Dzelzs darbojas kā orķestra diriģents, kas norāda imūnšūnām, piemēram, ILC2, kā uzvesties astmas lēkmes laikā. Bez pietiekama dzelzs daudzuma šīs šūnas nevar radīt tik daudz problēmu, kas varētu nozīmēt mazāk astmas simptomu.

Tālāk mēs strādājam pie tā, lai astmas lēkmes laikā iedarbotos uz pacienta imūnšūnām. Ja mēs varētu samazināt ILC2 pieejamā dzelzs daudzumu, nepazeminot kopējo dzelzs līmeni organismā, tas varētu novest pie jaunas astmas terapijas, kas vērsta uz slimības pamatcēloni, ne tikai uz simptomiem. Pašreizējās ārstēšanas metodes var kontrolēt simptomus, lai pacienti paliktu dzīvi, taču tās neārstē pašu slimību. Uz dzelzs bāzes veidotas terapijas varētu piedāvāt labāku risinājumu astmas pacientiem.

Mūsu atklājums nav piemērojams tikai astmas ārstēšanai. Tas varētu mainīt spēles noteikumus arī citu slimību, kas saistītas ar ILC2, piemēram, ekzēmas un 2. tipa diabēta, ārstēšanā. Kurš gan būtu domājis, ka dzelzs var būt tik svarīgs imūnsistēmai?

Darba rezultāti ir detalizēti aprakstīti rakstā, kas publicēts žurnālā The Conversation.