IJzer voedt immuuncellen – en dat kan astma verergeren

Je hebt waarschijnlijk gehoord dat je ijzer binnenkrijgt door spinazie en biefstuk te eten. U weet misschien ook dat het een essentieel sporenelement is dat een belangrijk onderdeel is van hemoglobine, het eiwit in rode bloedcellen dat zuurstof van de longen naar alle delen van het lichaam transporteert.

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

In een recent gepubliceerd onderzoek van ons laboratorium, ontdekten we dat het blokkeren of beperken van de toegang van ijzer tot immuuncellen mogelijk de symptomen van een allergeen-geïnduceerde astma-aanval zou kunnen verbeteren.

Immuuncellen die ijzer nodig hebben

Tijdens een astma-aanval activeren onschadelijke allergenen immuuncellen in uw longen, genaamd ILC2's (intrinsieke lymfoïde cellen type 2). Dit leidt tot hun proliferatie en de afgifte van grote hoeveelheden cytokines - boodschappers die immuuncellen gebruiken om te communiceren, en veroorzaakt ongewenste ontstekingen. Het resultaat zijn symptomen zoals hoesten en piepen, waardoor het voelt alsof uw luchtwegen worden samengedrukt.

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

Experimentele resultaten

Eerst ontdekten we dat ILC2's een eiwit genaamd transferrinereceptor 1 (TfR1) gebruiken om ijzer op te nemen. Toen we dit eiwit blokkeerden op het moment dat ILC2 werd geactiveerd, konden de cellen geen ijzer meer gebruiken en konden ze zich niet langer zo efficiënt vermenigvuldigen en ontstekingen veroorzaken als voorheen.

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

Toen we ILC2's van ijzer beroofden met behulp van een chelator, werden de cellen gedwongen hun metabolisme te veranderen en over te schakelen naar een andere manier van energieproductie, vergelijkbaar met het veranderen van een sportwagen in een fiets. De cellen waren niet meer zo effectief in het veroorzaken van ontstekingen in de longen.

Vervolgens hebben we het cellulaire ijzer beperkt bij muizen met gevoelige luchtwegen vanwege ILC2-activiteit. We deden dit op drie verschillende manieren: door TfR1 te remmen, een ijzerchelator toe te voegen, of door een laag totaal ijzergehalte te induceren met behulp van een synthetisch eiwit genaamd mini-hepcidine. Elk van deze methoden hielp bij het verminderen van de hyperreactiviteit van de luchtwegen bij muizen, waardoor de ernst van hun astmasymptomen feitelijk werd verminderd.

Ten slotte hebben we cellen van astmapatiënten bestudeerd. We merkten iets interessants op: hoe meer TfR1-eiwit op hun ILC2-cellen, hoe erger hun astmasymptomen waren. Met andere woorden: ijzer speelde een grote rol in de ernst van hun astma. TfR1-blokkade en ijzerchelatorbehandeling verminderden de ILC2-proliferatie en cytokineproductie, wat suggereert dat onze resultaten bij muizen toepasbaar zijn op menselijke cellen. Dit betekent dat we deze resultaten zo snel mogelijk van het laboratorium naar klinische onderzoeken kunnen overbrengen.

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 niet zoveel problemen veroorzaken, wat zou kunnen leiden tot minder astmasymptomen.

Vervolgens werken we aan het aanvallen van de immuuncellen van een patiënt tijdens een astma-aanval. Als we de hoeveelheid ijzer die beschikbaar is voor ILC2’s kunnen verminderen zonder de algehele ijzerniveaus in het lichaam uit te putten, zou dit kunnen leiden tot nieuwe therapieën voor astma die de onderliggende oorzaak van de ziekte aanpakken, en niet alleen de symptomen. Beschikbare behandelingen kunnen de symptomen onder controle houden en patiënten in leven houden, maar ze genezen de ziekte niet. IJzergerelateerde therapieën kunnen een betere oplossing bieden voor astmapatiënten.

Onze ontdekking geldt niet alleen voor astma. Dit zou een game changer kunnen zijn voor andere ziekten waarbij ILC2’s betrokken zijn, zoals eczeem en diabetes type 2. Wie had ooit gedacht dat ijzer zo belangrijk zou kunnen zijn voor je immuunsysteem?

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