Jern nærer immunceller - og det kan forværre astma

Du har sikkert hørt, at du kan få jern ved at spise spinat og bøf. Du ved måske også, at det er et vigtigt spormineral, der er en vigtig bestanddel af hæmoglobin, proteinet i røde blodlegemer, der transporterer ilt fra lungerne til alle dele af kroppen.

En mindre kendt vigtig funktion af jern er dets rolle i at generere energi til visse immunceller.

I en nylig offentliggjort undersøgelse fra vores laboratorium fandt vi ud af, at blokering eller begrænsning af jerns indtrængen i immunceller potentielt kunne forbedre symptomerne på en allergen-induceret astma angreb.

Immunceller, der har brug for jern

Under et astmaanfald aktiverer harmløse allergener immunceller i dine lunger kaldet ILC2'er (intrinsiske lymfoide celler type 2). Dette fører til deres spredning og frigivelse af store mængder cytokiner - budbringere, som immunceller bruger til at kommunikere, og forårsager uønsket betændelse. Resultatet er symptomer som hoste og hvæsende vejrtrækning, som får dine luftveje til at føle, at de bliver komprimeret.

For at evaluere jerns rolle i ILC2-funktionen i lungen udførte vi en række eksperimenter med ILC2 i laboratoriet. Vi bekræftede derefter vores fund hos mus med allergisk astma og hos patienter med varierende grad af astmasvær.

Eksperimentelle resultater

Først opdagede vi, at ILC2'er bruger et protein kaldet transferrinreceptor 1 (TfR1) til at optage jern. Da vi blokerede dette protein på tidspunktet for ILC2-aktivering, var cellerne ude af stand til at bruge jern og var ikke længere i stand til at formere sig og forårsage betændelse lige så effektivt som før.

Vi brugte derefter et kemikalie kaldet en jernchelator for at forhindre ILC2 i at bruge jern. Jernchelatorer ligner supermagneter til jern og bruges medicinsk til at håndtere tilstande, hvor der er for meget jern i kroppen.

Da vi fratog ILC2'er jern ved hjælp af en chelator, blev cellerne tvunget til at ændre deres stofskifte og skifte til en anden energiproduktionsmåde, svarende til at skifte en sportsvogn til en cykel. Cellerne var ikke længere så effektive til at forårsage betændelse i lungerne.

Dernæst begrænsede vi cellulært jern i 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 totale jernniveauer ved hjælp af et syntetisk protein kaldet mini-hepcidin. Hver af disse metoder hjalp med at reducere luftvejshyperrespons hos mus, hvilket faktisk reducerede sværhedsgraden af deres astmasymptomer.

Til sidst undersøgte vi celler fra astmapatienter. Vi bemærkede noget interessant: Jo mere TfR1-protein på deres ILC2-celler, jo værre var deres astmasymptomer. Med andre ord spillede jern en stor rolle i sværhedsgraden af deres astma. TfR1-blokade og jernchelatorbehandling reducerede ILC2-proliferation og cytokinproduktion, hvilket tyder på, at vores resultater i mus er anvendelige til humane celler. Det betyder, at vi kan flytte 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 mod en patients 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 nye behandlinger mod astma, der adresserer den underliggende årsag til sygdommen, ikke kun dens symptomer. Tilgængelige behandlinger kan kontrollere symptomer for at holde patienter i live, men de helbreder ikke sygdommen. Jern-relaterede behandlinger kan tilbyde en bedre løsning for astmapatienter.

Vores opdagelse gælder ikke kun for astma. Dette kunne være en game changer for andre sygdomme, der involverer ILC2'er, såsom eksem og type 2-diabetes. Hvem ville have troet, at jern kunne være så vigtigt for dit immunsystem?

Resultaterne af arbejdet er beskrevet detaljeret i en artikel publiceret i tidsskriftet The Conversation.