Geležis maitina imunines ląsteles - ir gali pabloginti astmą

Tikriausiai esate girdėję, kad geležies galite gauti iš špinatų ir kepsnio. Taip pat galbūt žinote, kad tai yra būtinas mikroelementas, kuris yra pagrindinis hemoglobino, raudonuosiuose kraujo kūneliuose esančio baltymo, pernešančio deguonį iš plaučių į visas kūno dalis, komponentas.

Mažiau žinoma svarbi geležies funkcija yra jos dalyvavimas energijos gamyboje tam tikroms imuninėms ląstelėms.

Neseniai paskelbtame mūsų laboratorijos tyrime nustatėme, kad geležies srauto į imunines ląsteles blokavimas arba ribojimas gali potencialiai palengvinti alergenų sukelto astmos priepuolio simptomus.

Imuninės ląstelės, kurioms reikia geležies

Astmos priepuolio metu nekenksmingi alergenai suaktyvina plaučių imunines ląsteles, vadinamas ILC2 (vidinėmis limfoidinėmis ląstelėmis 2 tipo). Dėl to jos dauginasi ir išskiria didelius kiekius citokinų – pasiuntinių, kuriuos imuninės ląstelės naudoja bendravimui, sukeldamos nepageidaujamą uždegimą. Dėl to atsiranda tokių simptomų kaip kosulys ir švokštimas, dėl kurių jaučiamas kvėpavimo takų susiaurėjimas.

Norėdami įvertinti geležies vaidmenį ILC2 funkcijoje plaučiuose, laboratorijoje atlikome eksperimentų seriją su ILC2. Tuomet patvirtinome savo išvadas su pelėmis, sergančiomis alergine astma, ir pacientais, kurių astmos sunkumas yra įvairus.

Eksperimentiniai rezultatai

Pirma, atradome, kad ILC2 baltymai geležiai pasisavinti naudoja baltymą, vadinamą transferino receptoriumi 1 (TfR1). Kai užblokavome šį baltymą, kai ILC2 baltymai buvo aktyvuoti, ląstelės nebegalėjo panaudoti geležies ir nebegalėjo daugintis bei sukelti uždegimo taip efektyviai, kaip anksčiau.

Tada panaudojome cheminę medžiagą, vadinamą geležies chelatoriumi, kad ILC2 negalėtų panaudoti geležies. Geležies chelatoriai yra tarsi supermagnetai geležiai ir yra naudojami medicinoje, siekiant valdyti ligas, kai organizme yra per daug geležies.

Kai chelatoriumi atėmėme iš ILC2 geležį, ląstelės buvo priverstos pakeisti savo medžiagų apykaitą ir pereiti prie kitokio energijos gavimo būdo, pavyzdžiui, pereinant nuo sportinio automobilio prie dviračio. Ląstelės nebebuvo tokios veiksmingos sukeldamos uždegimą plaučiuose.

Toliau, dėl ILC2 aktyvumo pelių, kurių kvėpavimo takai jautrūs, organizme apribojome ląstelinį geležies kiekį. Tai padarėme trimis skirtingais būdais: slopindami TfR1, pridėdami geležies chelatoriaus arba sumažindami bendrą geležies kiekį sintetiniu baltymu, vadinamu mini-hepcidinu. Kiekvienas iš šių metodų padėjo sumažinti pelių kvėpavimo takų hiperreaktyvumą, o tai iš tikrųjų sumažino jų astmos simptomų sunkumą.

Galiausiai, ištyrėme astma sergančių pacientų ląsteles. Pastebėjome kai ką įdomaus: kuo daugiau TfR1 baltymo buvo jų ILC2 ląstelėse, tuo sunkesni buvo jų astmos simptomai. Kitaip tariant, geležis vaidino svarbų vaidmenį jų astmos sunkumui. TfR1 blokavimas ir geležies chelatorių naudojimas sumažino ILC2 proliferaciją ir citokinų gamybą, o tai rodo, kad mūsų pelių tyrimų rezultatai taikomi žmogaus ląstelėms. Tai reiškia, kad šiuos rezultatus galime kuo greičiau perkelti iš laboratorijos į klinikinius tyrimus.

Geležies terapija astmai gydyti

Geležis yra tarsi orkestro dirigentas, nurodantis imuninėms ląstelėms, tokioms kaip ILC2, kaip elgtis astmos priepuolio metu. Neturėdamos pakankamai geležies, šios ląstelės negali sukelti tiek daug problemų, o tai gali reikšti mažiau astmos simptomų.

Toliau dirbame ties paciento imuninių ląstelių veikimu astmos priepuolio metu. Jei pavyks sumažinti ILC2 prieinamą geležies kiekį nesumažinant bendro geležies kiekio organizme, tai gali padėti sukurti naują astmos gydymo būdą, kuris pašalintų pagrindinę ligos priežastį, o ne tik simptomus. Dabartiniai gydymo būdai gali kontroliuoti simptomus, kad pacientai išgyventų, tačiau jie neišgydo ligos. Geležies pagrindu pagaminta terapija gali pasiūlyti geresnį sprendimą astma sergantiems pacientams.

Mūsų atradimas taikomas ne tik astmai. Jis gali pakeisti žaidimo taisykles ir kitų ligų, susijusių su ILC2, tokių kaip egzema ir 2 tipo diabetas, atveju. Kas būtų pagalvojęs, kad geležis gali būti tokia svarbi imuninei sistemai?

Darbo rezultatai išsamiai aprašyti straipsnyje, paskelbtame žurnale „The Conversation“.