ธาตุเหล็กช่วยบำรุงเซลล์ภูมิคุ้มกัน และอาจทำให้โรคหอบหืดแย่ลงได้

คุณอาจเคยได้ยินมาว่าผักโขมและสเต็กสามารถได้รับธาตุเหล็กได้ นอกจากนี้ คุณยังอาจทราบด้วยว่าธาตุเหล็กเป็นสารอาหารที่สำคัญชนิดหนึ่งซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของฮีโมโกลบิน ซึ่งเป็นโปรตีนในเม็ดเลือดแดงที่ทำหน้าที่ลำเลียงออกซิเจนจากปอดไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย

หน้าที่สำคัญของธาตุเหล็กที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักก็คือการมีส่วนร่วมในการสร้างพลังงานสำหรับเซลล์ภูมิคุ้มกันบางเซลล์

ในการศึกษาวิจัยที่เพิ่งตีพิมพ์ในห้องแล็บของเรา เราพบว่าการปิดกั้นหรือจำกัดการไหลของธาตุเหล็กเข้าสู่เซลล์ภูมิคุ้มกันอาจช่วยบรรเทาอาการของการเกิดโรคหอบหืดที่เกิดจากสารก่อภูมิแพ้ได้

เซลล์ภูมิคุ้มกันที่ต้องการธาตุเหล็ก

ในระหว่างการเกิดอาการหอบหืด สารก่อภูมิแพ้ที่ไม่เป็นอันตรายจะกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันในปอดของคุณที่เรียกว่า ILC2 (เซลล์ลิมฟอยด์ชนิดที่ 2) ส่งผลให้เซลล์เหล่านี้ขยายตัวและปล่อยไซโตไคน์จำนวนมาก ซึ่งเป็นสารสื่อสัญญาณที่เซลล์ภูมิคุ้มกันใช้ในการสื่อสาร ทำให้เกิดการอักเสบที่ไม่พึงประสงค์ ผลลัพธ์คืออาการต่างๆ เช่น ไอและมีเสียงหวีด ทำให้รู้สึกเหมือนทางเดินหายใจของคุณถูกตีบ

เพื่อประเมินบทบาทของธาตุเหล็กในการทำงานของ ILC2 ในปอด เราได้ทำการทดลองกับ ILC2 ในห้องแล็บหลายชุด จากนั้นจึงตรวจสอบผลการค้นพบในหนูที่มีโรคหอบหืดจากภูมิแพ้และในผู้ป่วยที่มีอาการหอบหืดในระดับความรุนแรงต่างๆ

ผลการทดลอง

ประการแรก เราค้นพบว่า ILC2 ใช้โปรตีนที่เรียกว่าตัวรับทรานสเฟอร์ริน 1 (TfR1) เพื่อดูดซับธาตุเหล็ก เมื่อเราบล็อกโปรตีนนี้เมื่อ ILC2 ถูกกระตุ้น เซลล์จะไม่สามารถใช้ธาตุเหล็กได้ และไม่สามารถจำลองและทำให้เกิดการอักเสบได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนอย่างเคย

จากนั้นเราใช้สารเคมีที่เรียกว่าสารจับเหล็กเพื่อป้องกันไม่ให้ ILC2 ใช้ธาตุเหล็ก สารจับเหล็กเปรียบเสมือนแม่เหล็กดูดธาตุเหล็ก และใช้ในทางการแพทย์เพื่อควบคุมอาการที่ร่างกายมีธาตุเหล็กมากเกินไป

เมื่อเราใช้สารคีเลตเพื่อกำจัดธาตุเหล็กออกจาก ILC2 เซลล์จะถูกบังคับให้เปลี่ยนกระบวนการเผาผลาญและเปลี่ยนไปใช้วิธีอื่นในการรับพลังงาน เช่น เปลี่ยนจากรถสปอร์ตมาเป็นจักรยาน เซลล์จะไม่สามารถทำให้เกิดการอักเสบในปอดได้อีกต่อไป

จากนั้น เราจำกัดปริมาณธาตุเหล็กในเซลล์ของหนูที่มีทางเดินหายใจไวต่อสาร ILC2 โดยทำการทดลองด้วยวิธีการ 3 วิธี ได้แก่ การยับยั้ง TfR1 การเติมสารคีเลตธาตุเหล็ก หรือการทำให้ระดับธาตุเหล็กโดยรวมต่ำด้วยโปรตีนสังเคราะห์ที่เรียกว่ามินิเฮปซิดิน วิธีการเหล่านี้แต่ละวิธีช่วยลดปฏิกิริยาตอบสนองมากเกินไปของทางเดินหายใจในหนู ซึ่งช่วยลดความรุนแรงของอาการหอบหืดได้จริง

ในที่สุด เราก็ได้ศึกษาเซลล์ของผู้ป่วยโรคหอบหืด เราสังเกตเห็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างหนึ่ง นั่นคือ ยิ่งเซลล์ ILC2 มีโปรตีน TfR1 มากเท่าไร อาการหอบหืดของผู้ป่วยก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ธาตุเหล็กมีบทบาทสำคัญในความรุนแรงของโรคหอบหืดของผู้ป่วย การบล็อก TfR1 และใช้สารคีเลตธาตุเหล็กช่วยลดการแพร่กระจายของ ILC2 และการผลิตไซโตไคน์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าผลการศึกษาในหนูของเราสามารถนำไปใช้กับเซลล์ของมนุษย์ได้ ซึ่งหมายความว่าเราสามารถนำผลการศึกษานี้จากห้องแล็ปไปทดลองทางคลินิกได้โดยเร็วที่สุด

การบำบัดด้วยธาตุเหล็กสำหรับโรคหอบหืด

ธาตุเหล็กเปรียบเสมือนตัวนำวงออร์เคสตราที่คอยบอกเซลล์ภูมิคุ้มกัน เช่น ILC2 ว่าจะต้องทำอย่างไรเมื่อเกิดอาการหอบหืด เซลล์เหล่านี้จะไม่สามารถก่อปัญหาได้มากนักหากขาดธาตุเหล็ก ซึ่งอาจส่งผลให้มีอาการหอบหืดน้อยลง

ขั้นต่อไป เรากำลังดำเนินการกำหนดเป้าหมายไปที่เซลล์ภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยระหว่างการเกิดอาการหอบหืด หากเราสามารถลดปริมาณธาตุเหล็กที่ ILC2 สามารถรับได้โดยไม่ทำให้ระดับธาตุเหล็กในร่างกายลดลงโดยรวม อาจนำไปสู่วิธีการรักษาโรคหอบหืดแบบใหม่ที่แก้ไขที่สาเหตุเบื้องต้นของโรค ไม่ใช่แค่เพียงอาการเท่านั้น วิธีการรักษาในปัจจุบันสามารถควบคุมอาการเพื่อให้ผู้ป่วยมีชีวิตอยู่ได้ แต่ไม่สามารถรักษาโรคได้ การบำบัดด้วยธาตุเหล็กอาจเป็นทางออกที่ดีกว่าสำหรับผู้ป่วยหอบหืด

การค้นพบของเราไม่เพียงแต่ใช้ได้กับโรคหอบหืดเท่านั้น แต่ยังอาจช่วยเปลี่ยนแปลงโรคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับ ILC2 เช่น กลากและเบาหวานประเภท 2 ได้ด้วย ใครจะคิดว่าธาตุเหล็กจะมีความสำคัญต่อระบบภูมิคุ้มกันของคุณได้มากขนาดนี้

ผลงานดังกล่าวได้รับการอธิบายไว้โดยละเอียดในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารThe Conversation