IJzer voedt immuuncellen - en het kan astma verergeren

Je hebt waarschijnlijk gehoord dat je ijzer uit spinazie en biefstuk kunt halen. Je weet misschien ook dat het een essentiële micronutriënt is die een belangrijk onderdeel is van hemoglobine, het eiwit in rode bloedcellen dat zuurstof van je longen naar alle delen van je lichaam transporteert.

Een minder bekende belangrijke functie van ijzer is de rol die het speelt bij de energieopwekking van bepaalde immuuncellen.

Uit een onlangs gepubliceerd onderzoek van ons laboratorium blijkt dat het blokkeren of beperken van de ijzerstroom naar immuuncellen mogelijk de symptomen van een door allergenen veroorzaakte astma-aanval kan verlichten.

Immuuncellen die ijzer nodig hebben

Tijdens een astma-aanval activeren onschadelijke allergenen immuuncellen in je longen, genaamd ILC2's (intrinsieke lymfoïde cellen type 2). Dit zorgt ervoor dat ze zich vermenigvuldigen en grote hoeveelheden cytokines afgeven, de boodschappers die immuuncellen gebruiken om te communiceren, wat ongewenste ontstekingen veroorzaakt. Het resultaat zijn symptomen zoals hoesten en piepen, waardoor het voelt alsof je luchtwegen vernauwd zijn.

Om de rol van ijzer in de ILC2-functie in de longen te onderzoeken, voerden we een reeks experimenten met ILC2 uit in het laboratorium. Vervolgens valideerden we onze bevindingen bij muizen met allergisch astma en bij patiënten met verschillende gradaties van astma-ernst.

Experimentele resultaten

Ten eerste ontdekten we dat ILC2's een eiwit genaamd transferrinereceptor 1 (TfR1) gebruiken om ijzer op te nemen. Toen we dit eiwit blokkeerden terwijl ILC2's geactiveerd waren, konden de cellen het ijzer niet meer gebruiken en konden ze zich niet meer zo effectief vermenigvuldigen en ontstekingen veroorzaken als voorheen.

Vervolgens gebruikten we een chemische stof, een ijzerchelator, om te voorkomen dat ILC2 ijzer zou gebruiken. IJzerchelatoren zijn als supermagneten voor ijzer en worden medisch gebruikt om aandoeningen te behandelen waarbij er te veel ijzer in het lichaam aanwezig is.

Toen we ILC2's van ijzer ontdeden met een chelator, werden de cellen gedwongen hun metabolisme aan te passen en over te schakelen op een andere manier om energie te verkrijgen, zoals de overstap van een sportwagen naar een fiets. De cellen waren niet langer zo effectief in het veroorzaken van ontstekingen in de longen.

Vervolgens beperkten we het cellulaire ijzergehalte in muizen met gevoelige luchtwegen door ILC2-activiteit. We deden dit op drie verschillende manieren: door TfR1 te remmen, een ijzerchelator toe te voegen of een laag ijzergehalte te induceren met een synthetisch eiwit genaamd mini-hepcidine. Elk van deze methoden hielp de hyperreactiviteit van de luchtwegen bij de muizen te verminderen, wat de ernst van hun astmasymptomen daadwerkelijk verminderde.

Tot slot keken we naar cellen van astmapatiënten. We merkten iets interessants op: hoe meer TfR1-eiwit ze op hun ILC2-cellen hadden, hoe ernstiger hun astmasymptomen waren. Met andere woorden: ijzer speelde een belangrijke rol in de ernst van hun astma. Het blokkeren van TfR1 en het gebruik van ijzerchelatoren verminderde de proliferatie en cytokineproductie van ILC2, wat suggereert dat onze bevindingen bij muizen toepasbaar zijn op menselijke cellen. Dit betekent dat we deze bevindingen zo snel mogelijk van het laboratorium naar klinische studies kunnen brengen.

IJzertherapie voor astma

IJzer is als een orkestdirigent die immuuncellen zoals ILC2 vertelt hoe ze zich moeten gedragen tijdens een astma-aanval. Zonder voldoende ijzer kunnen deze cellen minder problemen veroorzaken, wat kan leiden tot minder astmasymptomen.

Vervolgens richten we ons op de immuuncellen van de patiënt tijdens een astma-aanval. Als we de hoeveelheid ijzer die beschikbaar is voor ILC2's kunnen verminderen zonder de algehele ijzerspiegel in het lichaam te verlagen, zou dit kunnen leiden tot een nieuwe therapie voor astma die de onderliggende oorzaak van de ziekte aanpakt, niet alleen de symptomen. Bestaande behandelingen kunnen symptomen onder controle houden en patiënten in leven houden, maar ze genezen de ziekte niet. IJzerhoudende therapieën bieden mogelijk een betere oplossing voor astmapatiënten.

Onze ontdekking is niet alleen toepasbaar op astma. Het zou een game-changer kunnen zijn voor andere ziekten waarbij ILC2 betrokken is, zoals eczeem en diabetes type 2. Wie had gedacht dat ijzer zo belangrijk zou zijn voor je immuunsysteem?

De resultaten van het werk worden gedetailleerd beschreven in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift The Conversation.