Ο σίδηρος τροφοδοτεί τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος - και μπορεί να επιδεινώσει το άσθμα

Πιθανότατα έχετε ακούσει ότι μπορείτε να πάρετε σίδηρο από το σπανάκι και την μπριζόλα. Ίσως γνωρίζετε επίσης ότι είναι ένα απαραίτητο μικροθρεπτικό συστατικό που αποτελεί σημαντικό συστατικό της αιμοσφαιρίνης, της πρωτεΐνης στα ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονές σας σε όλα τα μέρη του σώματός σας.

Μια λιγότερο γνωστή σημαντική λειτουργία του σιδήρου είναι η συμμετοχή του στην παραγωγή ενέργειας για ορισμένα ανοσοκύτταρα.

Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη από το εργαστήριό μας, διαπιστώσαμε ότι ο αποκλεισμός ή ο περιορισμός της ροής σιδήρου στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος θα μπορούσε ενδεχομένως να ανακουφίσει τα συμπτώματα μιας κρίσης άσθματος που προκαλείται από αλλεργιογόνα.

Ανοσοποιητικά κύτταρα που απαιτούν σίδηρο

Κατά τη διάρκεια μιας κρίσης άσθματος, τα αβλαβή αλλεργιογόνα ενεργοποιούν τα ανοσοκύτταρα στους πνεύμονές σας που ονομάζονται ILC2s (ενδογενή λεμφικά κύτταρα τύπου 2). Αυτό τα αναγκάζει να πολλαπλασιάζονται και να απελευθερώνουν μεγάλες ποσότητες κυτοκινών, των αγγελιοφόρων που χρησιμοποιούν τα ανοσοκύτταρα για να επικοινωνούν, προκαλώντας ανεπιθύμητη φλεγμονή. Το αποτέλεσμα είναι συμπτώματα όπως βήχας και συριγμός, που κάνουν να νιώθετε ότι οι αεραγωγοί σας είναι συσταλμένοι.

Για να αξιολογήσουμε τον ρόλο του σιδήρου στη λειτουργία της ILC2 στον πνεύμονα, πραγματοποιήσαμε μια σειρά πειραμάτων με την ILC2 στο εργαστήριο. Στη συνέχεια, επικυρώσαμε τα ευρήματά μας σε ποντίκια με αλλεργικό άσθμα και σε ασθενείς με ποικίλους βαθμούς σοβαρότητας άσθματος.

Πειραματικά αποτελέσματα

Αρχικά, ανακαλύψαμε ότι οι ILC2 χρησιμοποιούν μια πρωτεΐνη που ονομάζεται υποδοχέας τρανσφερίνης 1 (TfR1) για την πρόσληψη σιδήρου. Όταν μπλοκάραμε αυτήν την πρωτεΐνη όταν ενεργοποιήθηκαν οι ILC2, τα κύτταρα δεν μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τον σίδηρο και δεν ήταν πλέον σε θέση να αναπαράγονται και να προκαλούν φλεγμονή τόσο αποτελεσματικά όσο πριν.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιήσαμε μια χημική ουσία που ονομάζεται χηλικός παράγοντας σιδήρου για να αποτρέψουμε την ILC2 από τη χρήση του σιδήρου. Οι χηλικοί παράγοντες σιδήρου είναι σαν υπερμαγνήτες για τον σίδηρο και χρησιμοποιούνται ιατρικά για τη διαχείριση καταστάσεων όπου υπάρχει υπερβολική ποσότητα σιδήρου στον οργανισμό.

Όταν στερήσαμε σίδηρο από τις ILC2 με ένα χηλικό παράγοντα, τα κύτταρα αναγκάστηκαν να αλλάξουν τον μεταβολισμό τους και να στραφούν σε έναν διαφορετικό τρόπο πρόσληψης ενέργειας, όπως η μετάβαση από ένα σπορ αυτοκίνητο σε ένα ποδήλατο. Τα κύτταρα δεν ήταν πλέον τόσο αποτελεσματικά στην πρόκληση φλεγμονής στους πνεύμονες.

Στη συνέχεια, περιορίσαμε τον κυτταρικό σίδηρο σε ποντίκια με ευαίσθητους αεραγωγούς λόγω της δραστηριότητας της ILC2. Το κάναμε αυτό με τρεις διαφορετικούς τρόπους: αναστέλλοντας τον TfR1, προσθέτοντας έναν χηλικό παράγοντα σιδήρου ή προκαλώντας χαμηλά συνολικά επίπεδα σιδήρου με μια συνθετική πρωτεΐνη που ονομάζεται μίνι-εψιδίνη. Κάθε μία από αυτές τις μεθόδους βοήθησε στη μείωση της υπεραντιδραστικότητας των αεραγωγών στα ποντίκια, γεγονός που στην πραγματικότητα μείωσε τη σοβαρότητα των συμπτωμάτων άσθματος.

Τέλος, εξετάσαμε κύτταρα από ασθενείς με άσθμα. Παρατηρήσαμε κάτι ενδιαφέρον: όσο περισσότερη πρωτεΐνη TfR1 είχαν στα κύτταρα ILC2 τους, τόσο χειρότερα ήταν τα συμπτώματα άσθματος. Με άλλα λόγια, ο σίδηρος έπαιξε σημαντικό ρόλο στη σοβαρότητα του άσθματός τους. Ο αποκλεισμός του TfR1 και η χρήση χηλικών σιδήρου μείωσε τον πολλαπλασιασμό της ILC2 και την παραγωγή κυτοκινών, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα ευρήματά μας σε ποντίκια είναι εφαρμόσιμα και σε ανθρώπινα κύτταρα. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να μεταφέρουμε αυτά τα ευρήματα από το εργαστήριο σε κλινικές δοκιμές το συντομότερο δυνατό.

Θεραπεία με σίδηρο για το άσθμα

Ο σίδηρος λειτουργεί σαν μαέστρος ορχήστρας, που λέει σε ανοσοκύτταρα όπως το ILC2 πώς να συμπεριφερθούν κατά τη διάρκεια μιας κρίσης άσθματος. Χωρίς αρκετό σίδηρο, αυτά τα κύτταρα δεν μπορούν να προκαλέσουν τόσα πολλά προβλήματα, πράγμα που θα μπορούσε να σημαίνει λιγότερα συμπτώματα άσθματος.

Στη συνέχεια, εργαζόμαστε για τη στόχευση των ανοσοκυττάρων του ασθενούς κατά τη διάρκεια μιας κρίσης άσθματος. Εάν μπορέσουμε να μειώσουμε την ποσότητα σιδήρου που διατίθεται στα ILC2 χωρίς να μειώσουμε τα συνολικά επίπεδα σιδήρου στον οργανισμό, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα θεραπεία για το άσθμα που θα αντιμετωπίζει την υποκείμενη αιτία της νόσου, όχι μόνο τα συμπτώματα. Οι τρέχουσες θεραπείες μπορούν να ελέγξουν τα συμπτώματα για να διατηρήσουν τους ασθενείς στη ζωή, αλλά δεν θεραπεύουν την ασθένεια. Οι θεραπείες που βασίζονται στον σίδηρο μπορεί να προσφέρουν μια καλύτερη λύση για τους ασθενείς με άσθμα.

Η ανακάλυψή μας δεν εφαρμόζεται μόνο στο άσθμα. Θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα και για άλλες ασθένειες που σχετίζονται με τα ILC2, όπως το έκζεμα και ο διαβήτης τύπου 2. Ποιος θα φανταζόταν ότι ο σίδηρος θα μπορούσε να είναι τόσο σημαντικός για το ανοσοποιητικό σας σύστημα;

Τα αποτελέσματα της εργασίας περιγράφονται λεπτομερώς σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό The Conversation.