Jern giver næring til immunceller - og det kan forværre astmaen

Du har sikkert hørt, at du kan få jern fra spinat og bøf. Du ved måske også, at det er et essentielt mikronæringsstof, der er en vigtig del af hæmoglobin, proteinet i røde blodlegemer, der transporterer ilt fra dine lunger til alle dele af din krop.

En mindre kendt vigtig funktion af jern er dets involvering i energiproduktion for visse immunceller.

I et nyligt offentliggjort studie fra vores laboratorium fandt vi, at blokering eller begrænsning af strømmen af jern ind i immunceller potentielt kan lindre symptomerne på et astmaanfald udløst af allergener.

Immunceller, der kræver jern

Under et astmaanfald aktiverer harmløse allergener immunceller i dine lunger kaldet ILC2'er (intrinsiske lymfoide celler type 2). Dette får dem til at formere sig og frigive store mængder cytokiner, de budbringere, som immunceller bruger til at kommunikere, hvilket forårsager uønsket inflammation. Resultatet er symptomer som hoste og hvæsen, hvilket får det til at føles som om dine luftveje er forsnævrede.

For at vurdere jerns rolle i ILC2-funktionen i lungen, udførte vi en række eksperimenter med ILC2 i laboratoriet. Vi validerede derefter vores fund hos mus med allergisk astma og hos patienter med varierende grader af astma.

Eksperimentelle resultater

Først opdagede vi, at ILC2'er bruger et protein kaldet transferrinreceptor 1 (TfR1) til at optage jern. Da vi blokerede dette protein, når ILC2'erne blev aktiveret, kunne cellerne ikke bruge jernet og var ikke længere i stand til at replikere og forårsage inflammation så effektivt, som de havde gjort før.

Derefter brugte vi et kemikalie kaldet en jernkelator for at forhindre ILC2 i at bruge jern. Jernkelatorer er som supermagneter for jern og bruges medicinsk til at håndtere tilstande, hvor der er for meget jern i kroppen.

Da vi fratog ILC2'er jern med en chelator, blev cellerne tvunget til at ændre deres stofskifte og skifte til en anden måde at få energi på, som f.eks. at skifte fra en sportsvogn til en cykel. Cellerne var ikke længere lige så effektive til at forårsage betændelse i lungerne.

Dernæst begrænsede vi cellulært jern hos mus med følsomme luftveje på grund af ILC2-aktivitet. Vi gjorde dette på tre forskellige måder: ved at hæmme TfR1, tilføje en jernchelator eller inducere lave samlede jernniveauer med et syntetisk protein kaldet mini-hepcidin. Hver af disse metoder hjalp med at reducere luftvejshyperreaktiviteten hos musene, hvilket faktisk reducerede sværhedsgraden af deres astmasymptomer.

Endelig undersøgte vi celler fra astmapatienter. Vi bemærkede noget interessant: jo mere TfR1-protein de havde på deres ILC2-celler, desto værre var deres astmasymptomer. Med andre ord spillede jern en stor rolle i sværhedsgraden af deres astma. Blokering af TfR1 og brug af jernchelatorer reducerede ILC2-proliferation og cytokinproduktion, hvilket tyder på, at vores museresultater kan anvendes på menneskeceller. Det betyder, at vi kan overføre disse resultater fra laboratoriet til kliniske forsøg så hurtigt som muligt.

Jernbehandling mod astma

Jern er som en orkesterdirigent, der fortæller immunceller som ILC2, hvordan de skal opføre sig under et astmaanfald. Uden nok jern kan disse celler ikke forårsage så mange problemer, hvilket kan betyde færre astmasymptomer.

Dernæst arbejder vi på at målrette patientens immunceller under et astmaanfald. Hvis vi kan reducere mængden af jern, der er tilgængeligt for ILC2'er, uden at nedbryde det samlede jernniveau i kroppen, kan dette føre til en ny behandling mod astma, der adresserer den underliggende årsag til sygdommen, ikke kun symptomerne. Nuværende behandlinger kan kontrollere symptomer for at holde patienterne i live, men de helbreder ikke sygdommen. Jernbaserede behandlinger kan tilbyde en bedre løsning for astmapatienter.

Vores opdagelse gælder ikke kun for astma. Den kan være revolutionerende for andre sygdomme, der involverer ILC2'er, såsom eksem og type 2-diabetes. Hvem skulle have troet, at jern kunne være så vigtigt for immunforsvaret?

Resultaterne af arbejdet er beskrevet i detaljer i en artikel udgivet i tidsskriftet The Conversation.