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

Πιθανότατα έχετε ακούσει ότι μπορείτε να πάρετε σίδηρο τρώγοντας σπανάκι και μπριζόλα. Μπορεί επίσης να γνωρίζετε ότι είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο που αποτελεί κύριο συστατικό της αιμοσφαιρίνης, της πρωτεΐνης στα ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες σε όλα τα μέρη του σώματος.

Μια λιγότερο γνωστή σημαντική λειτουργία του σιδήρου είναι ο ρόλος του στη δημιουργία ενέργειας για ορισμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.

Σε μια πρόσφατη δημοσιευμένη μελέτη από το εργαστήριό μας, διαπιστώσαμε ότι η παρεμπόδιση ή ο περιορισμός της εισόδου σιδήρου στα κύτταρα του ανοσοποιητικού θα μπορούσε ενδεχομένως να βελτιώσει τα συμπτώματα ενός άσθματος που προκαλείται από αλλεργιογόνα επίθεση.

Κύτταρα του ανοσοποιητικού που χρειάζονται σίδηρο

Κατά τη διάρκεια μιας κρίσης άσθματος, αβλαβή αλλεργιογόνα ενεργοποιούν τα ανοσοκύτταρα στους πνεύμονές σας που ονομάζονται ILC2s (εγγενή λεμφοειδή κύτταρα τύπου 2). Αυτό οδηγεί στον πολλαπλασιασμό τους και στην απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων κυτοκινών - αγγελιαφόρων που χρησιμοποιούν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού για να επικοινωνήσουν και προκαλεί ανεπιθύμητη φλεγμονή. Το αποτέλεσμα είναι συμπτώματα όπως ο βήχας και ο συριγμός, που κάνουν τους αεραγωγούς σας να αισθάνονται σαν να συμπιέζονται.

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

Πειραματικά αποτελέσματα

Πρώτον, ανακαλύψαμε ότι τα ILC2 χρησιμοποιούν μια πρωτεΐνη που ονομάζεται υποδοχέας τρανσφερίνης 1 (TfR1) για την πρόσληψη σιδήρου. Όταν αποκλείσαμε αυτήν την πρωτεΐνη τη στιγμή της ενεργοποίησης του ILC2, τα κύτταρα δεν μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν σίδηρο και δεν ήταν πλέον σε θέση να πολλαπλασιαστούν και να προκαλέσουν φλεγμονή τόσο αποτελεσματικά όσο πριν.

Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε μια χημική ουσία που ονομάζεται χηλικός παράγοντας σιδήρου για να αποτρέψουμε το ILC2 από τη χρήση σιδήρου. Οι χηλικοί παράγοντες σιδήρου είναι παρόμοιοι με τους υπερμαγνήτες για τον σίδηρο και χρησιμοποιούνται ιατρικά για τη διαχείριση συνθηκών στις οποίες υπάρχει πάρα πολύ σίδηρος στο σώμα.

Όταν στερήσαμε τα ILC2 από σίδηρο χρησιμοποιώντας χηλικό παράγοντα, τα κύτταρα αναγκάστηκαν να αλλάξουν τον μεταβολισμό τους και να στραφούν σε διαφορετικό τρόπο παραγωγής ενέργειας, παρόμοιο με την αλλαγή ενός σπορ αυτοκινήτου σε 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 ILC2. Το κάναμε αυτό με τρεις διαφορετικούς τρόπους: αναστέλλοντας το TfR1, προσθέτοντας χηλικό παράγοντα σιδήρου ή προκαλώντας χαμηλά επίπεδα ολικού σιδήρου χρησιμοποιώντας μια συνθετική πρωτεΐνη που ονομάζεται mini-hepcidin. Καθεμία από αυτές τις μεθόδους βοήθησε στη μείωση της υπερανταπόκρισης των αεραγωγών στα ποντίκια, γεγονός που μείωσε πραγματικά τη σοβαρότητα των συμπτωμάτων άσθματός τους.

Τέλος, μελετήσαμε κύτταρα από ασθενείς με άσθμα. Παρατηρήσαμε κάτι ενδιαφέρον: όσο περισσότερη πρωτεΐνη TfR1 στα ILC2 κύτταρα τους, τόσο χειρότερα ήταν τα συμπτώματα άσθματος. Με άλλα λόγια, ο σίδηρος έπαιξε μεγάλο ρόλο στη σοβαρότητα του άσθματός τους. Ο αποκλεισμός TfR1 και η θεραπεία με χηλικό σίδηρο μείωσαν τον πολλαπλασιασμό ILC2 και την παραγωγή κυτοκίνης, υποδηλώνοντας ότι τα αποτελέσματά μας σε ποντίκια είναι εφαρμόσιμα και στα ανθρώπινα κύτταρα. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να μεταφέρουμε αυτά τα αποτελέσματα από το εργαστήριο σε κλινικές δοκιμές όσο το δυνατόν γρηγορότερα.

Σιδηροθεραπεία για το άσθμα

Ο σίδηρος είναι σαν μαέστρος ορχήστρας, που λέει στα κύτταρα του ανοσοποιητικού όπως το ILC2 πώς να συμπεριφέρονται κατά τη διάρκεια μιας κρίσης άσθματος. Χωρίς αρκετό σίδηρο, αυτά τα κύτταρα δεν μπορούν να προκαλέσουν τόσο μεγάλο πρόβλημα, πράγμα που θα μπορούσε να σημαίνει λιγότερα συμπτώματα άσθματος.

Στη συνέχεια, εργαζόμαστε για να στοχεύσουμε τα κύτταρα του ανοσοποιητικού ενός ασθενούς κατά τη διάρκεια μιας κρίσης άσθματος. Εάν μπορέσουμε να μειώσουμε την ποσότητα του σιδήρου που διατίθεται στα ILC2 χωρίς να εξαντλήσουμε τα συνολικά επίπεδα σιδήρου στο σώμα, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες για το άσθμα που αντιμετωπίζουν την υποκείμενη αιτία της νόσου, όχι μόνο τα συμπτώματά της. Οι διαθέσιμες θεραπείες μπορούν να ελέγξουν τα συμπτώματα για να κρατήσουν τους ασθενείς στη ζωή, αλλά δεν θεραπεύουν την ασθένεια. Οι θεραπείες που σχετίζονται με τον σίδηρο μπορεί να προσφέρουν καλύτερη λύση για ασθενείς με άσθμα.

Η ανακάλυψή μας δεν ισχύει μόνο για το άσθμα. Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι για άλλες ασθένειες που περιλαμβάνουν ILC2s, όπως το έκζεμα και ο διαβήτης τύπου 2. Ποιος θα πίστευε ότι ο σίδηρος θα μπορούσε να είναι τόσο σημαντικός για το ανοσοποιητικό σας σύστημα;

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