Rauta ruokkii immuunisoluja - ja se voi pahentaa astmaa.

Olet luultavasti kuullut, että pinaatista ja pihvistä saa rautaa. Saatat myös tietää, että se on välttämätön hivenaine, joka on tärkeä osa hemoglobiinia, punasolujen proteiinia, joka kuljettaa happea keuhkoistasi kaikkiin kehon osiin.

Raudan vähemmän tunnettu tärkeä tehtävä on sen osallistuminen tiettyjen immuunisolujen energiantuotantoon.

Laboratoriomme hiljattain julkaisemassa tutkimuksessa havaitsimme, että raudan virtauksen estäminen tai rajoittaminen immuunisoluihin voisi mahdollisesti lievittää allergeenien laukaiseman astmakohtauksen oireita.

Rautaa tarvitsevat immuunisolut

Astmakohtauksen aikana vaarattomat allergeenit aktivoivat keuhkoissasi olevia immuunisoluja, joita kutsutaan ILC2-soluiksi (intrinsis lymfoidisolut tyyppi 2). Tämä saa ne lisääntymään ja vapauttamaan suuria määriä sytokiineja, immuunisolujen kommunikointiin käyttämiä viestinviejiä, mikä aiheuttaa ei-toivottua tulehdusta. Seurauksena on oireita, kuten yskimistä ja hengityksen vinkumista, jotka saavat hengitystiet tuntumaan ahtailta.

Arvioidaksemme raudan roolia ILC2:n toiminnassa keuhkoissa, teimme sarjan ILC2:lla laboratoriossa kokeita. Sitten validoimme havaintomme allergista astmaa sairastavilla hiirillä ja eriasteisen astman omaavilla potilailla.

Kokeelliset tulokset

Ensin havaitsimme, että ILC2-proteiinit käyttävät transferriinireseptori 1:tä (TfR1) raudan sitomiseen. Kun estimme tämän proteiinin toiminnan ILC2-proteiinien aktivoituessa, solut eivät kyenneet käyttämään rautaa eivätkä enää kyenneet replikoitumaan ja aiheuttamaan tulehdusta yhtä tehokkaasti kuin ennen.

Sitten käytimme rautakelaattoriksi kutsuttua kemikaalia estääksemme ILC2:ta käyttämästä rautaa. Rautakelaattorit ovat kuin supermagneetteja raudalle, ja niitä käytetään lääketieteellisesti hoitamaan tiloja, joissa kehossa on liikaa rautaa.

Kun veimme ILC2-soluilta raudan kelaattorilla, solut pakotettiin muuttamaan aineenvaihduntaansa ja vaihtamaan energian saantitapaa, kuten vaihtamalla urheiluautosta polkupyörään. Solut eivät enää olleet yhtä tehokkaita aiheuttamaan tulehdusta keuhkoissa.

Seuraavaksi rajoitimme solujen raudan määrää hiirillä, joilla oli herkät hengitystiet ILC2-aktiivisuuden vuoksi. Teimme tämän kolmella eri tavalla: estämällä TfR1:tä, lisäämällä rautakelaattoria tai indusoimalla alhaiset kokonaisrautatasot synteettisellä proteiinilla nimeltä mini-hepsidiini. Jokainen näistä menetelmistä auttoi vähentämään hengitysteiden yliaktiivisuutta hiirillä, mikä itse asiassa vähensi niiden astmaoireiden vakavuutta.

Lopuksi tutkimme astmapotilaiden soluja. Huomasimme jotain mielenkiintoista: mitä enemmän TfR1-proteiinia heidän ILC2-soluissaan oli, sitä pahemmat heidän astmaoireensa olivat. Toisin sanoen raudalla oli suuri rooli heidän astmansa vaikeusasteessa. TfR1:n estäminen ja rautakelaattoreiden käyttö vähensivät ILC2:n lisääntymistä ja sytokiinien tuotantoa, mikä viittaa siihen, että hiirilöydöksemme ovat sovellettavissa ihmissoluihin. Tämä tarkoittaa, että voimme siirtää nämä löydökset laboratoriosta kliinisiin tutkimuksiin mahdollisimman nopeasti.

Rautahoito astmaan

Rauta on kuin orkesterinjohtaja, joka kertoo immuunisoluille, kuten ILC2:lle, miten niiden tulisi käyttäytyä astmakohtauksen aikana. Ilman riittävästi rautaa nämä solut eivät voi aiheuttaa yhtä paljon ongelmia, mikä voi tarkoittaa vähemmän astmaoireita.

Seuraavaksi työskentelemme potilaan immuunisolujen kohdistamiseksi astmakohtauksen aikana. Jos pystymme vähentämään ILC2-proteiinien käytettävissä olevan raudan määrää ilman, että kehon kokonaisrautapitoisuus laskee, tämä voisi johtaa uuteen astman hoitoon, joka puuttuu taudin taustalla olevaan syyhyn, ei pelkästään oireisiin. Nykyiset hoidot voivat hallita oireita ja pitää potilaat hengissä, mutta ne eivät paranna tautia. Rautapohjaiset hoidot voivat tarjota paremman ratkaisun astmapotilaille.

Löytömme ei sovellu vain astmaan. Se voi olla käänteentekevä tekijä myös muissa ILC2-entsyymejä sisältävissä sairauksissa, kuten ekseemassa ja tyypin 2 diabeteksessa. Kuka olisi uskonut, että rauta voi olla niin tärkeä immuunijärjestelmälle?

Työn tuloksia on kuvattu yksityiskohtaisesti The Conversation -lehdessä julkaistussa artikkelissa.