ธาตุเหล็กป้อนเซลล์ภูมิคุ้มกัน และอาจทำให้โรคหอบหืดแย่ลง

คุณคงเคยได้ยินมาว่าคุณสามารถได้รับธาตุเหล็กจากการรับประทานผักโขมและสเต็ก คุณยังอาจทราบด้วยว่านี่คือแร่ธาตุที่จำเป็นซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของฮีโมโกลบิน ซึ่งเป็นโปรตีนในเซลล์เม็ดเลือดแดงที่นำออกซิเจนจากปอดไปยังทุกส่วนของร่างกาย

หน้าที่สำคัญของธาตุเหล็กที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักคือบทบาทของธาตุเหล็กในการสร้างพลังงานให้กับเซลล์ภูมิคุ้มกันบางชนิด

ใน การศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ จากห้องปฏิบัติการของเรา เราพบว่าการปิดกั้นหรือการจำกัดการเข้าสู่ธาตุเหล็กในเซลล์ภูมิคุ้มกันอาจช่วยปรับปรุงอาการของโรคหอบหืดที่เกิดจากสารก่อภูมิแพ้ได้ โจมตี.

เซลล์ภูมิคุ้มกันที่ต้องการธาตุเหล็ก

ในระหว่างที่เป็นโรคหอบหืด สารก่อภูมิแพ้ที่ไม่เป็นอันตรายจะกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันในปอดของคุณที่เรียกว่า ILC2 (เซลล์น้ำเหลืองภายในชนิดที่ 2) สิ่งนี้นำไปสู่การแพร่กระจายและการปล่อยไซโตไคน์จำนวนมากซึ่งเป็นสารที่เซลล์ภูมิคุ้มกันใช้ในการสื่อสาร และทำให้เกิดการอักเสบที่ไม่พึงประสงค์ ผลลัพธ์ที่ได้คืออาการต่างๆ เช่น ไอและหายใจมีเสียงวี๊ด ซึ่งทำให้ทางเดินหายใจของคุณรู้สึกเหมือนถูกบีบอัด

เพื่อประเมินบทบาทของธาตุเหล็กต่อการทำงานของ ILC2 ในปอด เราทำการทดลองกับ ILC2 ในห้องปฏิบัติการหลายครั้ง จากนั้น เรายืนยันการค้นพบของเราในหนูที่เป็นโรคหอบหืดจากภูมิแพ้ และในผู้ป่วยที่มีระดับความรุนแรงของโรคหอบหืดที่แตกต่างกัน

ผลการทดลอง

ประการแรก เราค้นพบว่า ILC2 ใช้โปรตีนที่เรียกว่า Transferrin receptor 1 (TfR1) เพื่อดูดซับธาตุเหล็ก เมื่อเราบล็อกโปรตีนนี้ในขณะที่เปิดใช้งาน ILC2 เซลล์จะไม่สามารถใช้ธาตุเหล็กได้ และไม่สามารถแพร่กระจายและทำให้เกิดการอักเสบได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนเมื่อก่อนอีกต่อไป

จากนั้น เราใช้สารเคมีที่เรียกว่าคีเลเตอร์เหล็กเพื่อป้องกันไม่ให้ ILC2 ใช้เหล็ก คีเลเตอร์เหล็กมีลักษณะคล้ายกับซุปเปอร์แม่เหล็กสำหรับเหล็ก และใช้ในทางการแพทย์เพื่อจัดการกับสภาวะที่มีธาตุเหล็กในร่างกายมากเกินไป

เมื่อเราสูญเสียธาตุเหล็กของ ILC2 โดยใช้คีเลเตอร์ เซลล์ต่างๆ จะถูกบังคับให้เปลี่ยนการเผาผลาญและเปลี่ยนไปใช้โหมดการผลิตพลังงานอื่น คล้ายกับการเปลี่ยนรถสปอร์ตเป็นจักรยาน เซลล์เหล่านี้ไม่มีประสิทธิภาพในการทำให้เกิดการอักเสบในปอดอีกต่อไป

ต่อไป เราจำกัดธาตุเหล็กในเซลล์ในหนูที่มีทางเดินหายใจที่ละเอียดอ่อนเนื่องจากการทำงานของ ILC2 เราทำสิ่งนี้ด้วยสามวิธีที่แตกต่างกัน: โดยการยับยั้ง TfR1, เพิ่มธาตุเหล็กคีเลเตอร์ หรือกระตุ้นระดับธาตุเหล็กรวมต่ำโดยใช้โปรตีนสังเคราะห์ที่เรียกว่ามินิเฮปซิดิน แต่ละวิธีการเหล่านี้ช่วยลดการตอบสนองมากเกินไปของทางเดินหายใจในหนู ซึ่งลดความรุนแรงของอาการของโรคหอบหืดได้จริง

สุดท้ายนี้ เราศึกษาเซลล์จากผู้ป่วยโรคหอบหืด เราสังเกตเห็นสิ่งที่น่าสนใจ: ยิ่งมีโปรตีน TfR1 ในเซลล์ ILC2 มากเท่าใด อาการหอบหืดก็จะแย่ลงเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง เหล็กมีบทบาทสำคัญในความรุนแรงของโรคหอบหืด การปิดล้อม TfR1 และการรักษาด้วยคีเลเตอร์เหล็กช่วยลดการแพร่กระจายของ ILC2 และการผลิตไซโตไคน์ ซึ่งบ่งชี้ว่าผลลัพธ์ของเราในหนูสามารถนำไปใช้กับเซลล์ของมนุษย์ได้ ซึ่งหมายความว่าเราสามารถย้ายผลลัพธ์เหล่านี้จากห้องปฏิบัติการไปยังการทดลองทางคลินิกโดยเร็วที่สุด

ธาตุเหล็กบำบัดสำหรับโรคหอบหืด

เหล็กเปรียบเสมือนตัวนำวงออเคสตรา ที่คอยบอกเซลล์ภูมิคุ้มกัน เช่น ILC2 ว่าควรปฏิบัติตนอย่างไรในระหว่างที่เป็นโรคหอบหืด หากไม่มีธาตุเหล็กเพียงพอ เซลล์เหล่านี้จะไม่สามารถก่อให้เกิดปัญหาได้มากนัก ซึ่งอาจส่งผลให้มีอาการหอบหืดน้อยลง

ต่อไป เรากำลังมุ่งเป้าไปที่เซลล์ภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยในระหว่างที่เป็นโรคหอบหืด หากเราสามารถลดปริมาณธาตุเหล็กที่มีอยู่ใน ILC2 โดยไม่ทำให้ระดับธาตุเหล็กโดยรวมในร่างกายลดลง สิ่งนี้อาจนำไปสู่การรักษาโรคหอบหืดแบบใหม่ที่จัดการกับสาเหตุที่แท้จริงของโรค ไม่ใช่แค่อาการเท่านั้น การรักษาที่มีอยู่สามารถควบคุมอาการเพื่อให้ผู้ป่วยมีชีวิตอยู่ได้ แต่ไม่สามารถรักษาโรคได้ การบำบัดที่เกี่ยวข้องกับธาตุเหล็กอาจเป็นทางออกที่ดีกว่าสำหรับผู้ป่วยโรคหอบหืด

การค้นพบของเราไม่เพียงแต่ใช้ได้กับโรคหอบหืดเท่านั้น นี่อาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับโรคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับ ILC2 เช่น กลากและเบาหวานประเภท 2 ใครจะคิดว่าธาตุเหล็กมีความสำคัญต่อระบบภูมิคุ้มกันของคุณ

ผลงานมีการอธิบายรายละเอียดไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Conversation