Fierul hrănește celulele imunitare - și poate agrava astmul

Probabil ai auzit că poți obține fier din spanac și friptură. De asemenea, s-ar putea să știi că este un micronutrient esențial, o componentă majoră a hemoglobinei, proteina din globulele roșii care transportă oxigenul din plămâni către toate părțile corpului.

O funcție importantă mai puțin cunoscută a fierului este implicarea sa în generarea de energie pentru anumite celule imunitare.

Într -un studiu publicat recent în laboratorul nostru, am descoperit că blocarea sau limitarea fluxului de fier în celulele imune ar putea ameliora simptomele unui atac de astm declanșat de alergeni.

Celulele imune care necesită fier

În timpul unui atac de astm, alergenii inofensivi activează celulele imune din plămâni numite ILC2 (celule limfoide intrinseci de tip 2). Acest lucru le determină să se înmulțească și să elibereze cantități mari de citokine, mesagerii pe care celulele imune îi folosesc pentru a comunica, provocând inflamații nedorite. Rezultatul este simptome precum tusea și respirația șuierătoare, ceea ce dă senzația de îngustare a căilor respiratorii.

Pentru a evalua rolul fierului în funcția ILC2 la nivel pulmonar, am efectuat o serie de experimente cu ILC2 în laborator. Apoi, am validat descoperirile noastre la șoareci cu astm alergic și la pacienți cu diferite grade de severitate a astmului.

Rezultate experimentale

În primul rând, am descoperit că ILC2 utilizează o proteină numită receptor 1 al transferinei (TfR1) pentru a absorbi fierul. Când am blocat această proteină în momentul activării ILC2, celulele nu au mai putut utiliza fierul și nu au mai fost capabile să se reproducă și să provoace inflamație la fel de eficient ca înainte.

Apoi am folosit o substanță chimică numită chelator de fier pentru a împiedica ILC2 să utilizeze fierul. Chelatorii de fier sunt ca niște supermagneți pentru fier și sunt utilizați în medicină pentru a gestiona afecțiunile în care există prea mult fier în organism.

Când am privat celulele ILC2 de fier cu un chelator, celulele au fost forțate să își modifice metabolismul și să treacă la o altă modalitate de obținere a energiei, cum ar fi trecerea de la o mașină sport la o bicicletă. Celulele nu au mai fost la fel de eficiente în provocarea inflamației în plămâni.

Apoi, am limitat fierul celular la șoarecii cu căi respiratorii sensibile datorită activității ILC2. Am făcut acest lucru în trei moduri diferite: prin inhibarea TfR1, adăugarea unui chelator de fier sau inducerea unor niveluri generale scăzute de fier cu o proteină sintetică numită mini-hepcidină. Fiecare dintre aceste metode a contribuit la reducerea hiperreactivității căilor respiratorii la șoareci, ceea ce a redus de fapt severitatea simptomelor de astm.

În cele din urmă, am analizat celulele pacienților cu astm. Am observat ceva interesant: cu cât mai multă proteină TfR1 aveau pe celulele ILC2, cu atât simptomele lor de astm erau mai grave. Cu alte cuvinte, fierul a jucat un rol important în severitatea astmului lor. Blocarea TfR1 și utilizarea chelatorilor de fier au redus proliferarea ILC2 și producția de citokine, sugerând că descoperirile noastre la șoareci sunt aplicabile celulelor umane. Aceasta înseamnă că putem transfera aceste descoperiri din laborator în studii clinice cât mai repede posibil.

Terapia cu fier pentru astm

Fierul este ca un dirijor de orchestră, spunând celulelor imune precum ILC2 cum să se comporte în timpul unui atac de astm. Fără suficient fier, aceste celule nu pot cauza atât de multe probleme, ceea ce ar putea însemna mai puține simptome de astm.

În continuare, lucrăm la țintirea celulelor imune ale pacientului în timpul unui atac de astm. Dacă putem reduce cantitatea de fier disponibilă ILC2 fără a epuiza nivelurile generale de fier din organism, acest lucru ar putea duce la o nouă terapie pentru astm care abordează cauza principală a bolii, nu doar simptomele. Tratamentele actuale pot controla simptomele pentru a menține pacienții în viață, dar nu vindecă boala. Terapiile pe bază de fier ar putea oferi o soluție mai bună pentru pacienții cu astm.

Descoperirea noastră nu este aplicabilă doar astmului. Ar putea schimba regulile jocului și alte boli care implică ILC2, cum ar fi eczema și diabetul de tip 2. Cine ar fi crezut că fierul ar putea fi atât de important pentru sistemul imunitar?

Rezultatele lucrării sunt descrise în detaliu într-un articol publicat în revista The Conversation.