MADRID, 9. Mai. (EUROPA PRESS) –
Eisen dient als Beschleuniger, der bestimmte Immunzellen antreibt, die bei einem allergischen Asthmaanfall eine Entzündung in der Lunge verursachen, und die Blockierung oder Einschränkung von Eisen kann die Schwere der Symptome verringern. Dies belegen neue Forschungsergebnisse der Keck School of Medicine des USC (USA). Die Studie wurde gerade in der Fachzeitschrift „Science Translational Medicine“ veröffentlicht.
Während eines Angriffs können Immunzellen, sogenannte angeborene Lymphoidzellen der Gruppe 2 (ILC2), überaktiv werden, was zu übermäßigen Entzündungen und einer Verengung der Atemwege führt, was das Atmen erschwert. Die zugrunde liegende Biologie ist jedoch nicht vollständig verstanden.
Jetzt haben Forscher der Keck School of Medicine der USC wichtige Details über den Mechanismus hinter der Verbindung aufgedeckt, einschließlich der Tatsache, dass ILC2 zur Energieerzeugung auf Eisen angewiesen sind. Die Ergebnisse könnten zu neuen Behandlungen führen, die Patienten mit Asthma und einer Vielzahl anderer allergischer Erkrankungen Linderung verschaffen.
Dazu führte das Forschungsteam eine Reihe von Tests mit menschlichen Zellen und Mausmodellen durch. Sie entdeckten, dass ILC2 Eisen nutzen, um eine Vielzahl zellulärer Prozesse anzutreiben, wodurch es maßgeblich an der Aktivierung von Immunzellen beteiligt ist. Bei Mäusen verringerte die Verhinderung der Eisenaufnahme in ILC2 die Schwere der Asthmasymptome. In menschlichen Zellen korrelierten eine erhöhte ILC2-Aktivität und Eisenabsorption mit der Schwere des Asthmas, was darauf hindeutet, dass ILC2 und Eisen bei schwereren Fällen der Krankheit eine wichtige Rolle spielen.
„Dies ist das erste Mal, dass Eisen ein wichtiger Stoffwechselregulator von Lungenimmunzellen wie ILC2 ist, der es ihnen ermöglicht, Energie zu erzeugen. Dies ist nützlich für die Behandlung von Krankheiten, da die gezielte gezielte Energiegewinnung einer Zelle es uns ermöglichen kann, diese selektiv zu erhöhen oder zu verringern.“ Funktion“, sagt Benjamin Hurrell, wissenschaftlicher Assistenzprofessor für molekulare Mikrobiologie und Immunologie an der Keck School of Medicine und leitender Autor der Studie. .
Die Ergebnisse bauen auf der umfassenderen Forschung des Teams zu ILC2s auf, einschließlich neuerer Erkenntnisse zu einem Protein, das verhindern kann, dass Immunzellen überaktiv werden, in einer im Journal of Experimental Medicine veröffentlichten Studie. Die Forscher arbeiteten eng mit der medizinischen Abteilung der Keck School zusammen und testeten ihre Erkenntnisse an menschlichen Zellen, um sicherzustellen, dass sie so schnell wie möglich vom Labor in die Klinik gelangen können.
„Wir haben nur begrenzte Medikamente außer Steroiden für Asthmapatienten“, sagte Omid Akbari, Professor für molekulare Mikrobiologie und Immunologie an der Keck School of Medicine und leitender Autor der Studie. „Steroidinhalatoren und -pillen können zwar die Symptome kontrollieren, um Patienten am Leben zu halten, aber sie greifen nicht die zugrunde liegende Pathophysiologie der Krankheit an. Wir hoffen, dass unsere Forschung letztendlich eine bessere Lösung bietet.“
Um die Rolle von Eisen bei allergischem Asthma zu verstehen, führten Forscher zunächst eine Reihe mechanistischer Studien durch, bei denen es sich um wissenschaftliche Untersuchungen der grundlegenden Moleküle, Signalwege und Gene handelt, die verschiedenen biologischen Prozessen zugrunde liegen.
Im Körper gelangt Eisen durch Bindung an ein Protein namens Transferrin in die Zellen. Die Forscher verwendeten eine nachweisbare Form von Transferrin und aktivierten dann die ILC2-Zellen mit einem Allergen. Sie beobachteten, wie Transferrin in die Zellen gelangte, was zeigte, dass auch Eisen absorbiert wurde. Als die Forscher ILC2-Zellen daran hinderten, Transferrin (und Eisen) aufzunehmen, nahm die ILC2-Aktivität ab.
Das Blockieren von Transferrinrezeptoren ist eine Möglichkeit, die Eisenaufnahme in Zellen zu verhindern, aber die Forscher testeten ihre Theorie auch mit einer anderen Methode: einer Substanz namens Chelator, die sich an Eisen binden und dessen Verfügbarkeit für Zellen einschränken kann. Das Team verwendete Deferipron, einen Eisenchelatbildner zur Behandlung von Patienten mit einer als Hämochromatose oder Eisenüberladung bekannten Erkrankung. Als sie kultiviertem ILC2 Deferipron hinzufügten, war das Ergebnis dasselbe: Die Eisenverfügbarkeit nahm ab und damit auch die ILC2-Aktivität.
Als nächstes analysierte das Forschungsteam mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung die Transkriptome der ILC2-Zellen. Diese Analyse ergab, dass Eisen ein wichtiger Teil des Energieerzeugungswegs in ILC2-Zellen ist.
Zusätzlich zu mechanistischen Studien testeten die Forscher die Auswirkung einer Einschränkung der zellulären Eisenverfügbarkeit in Mausmodellen. Mäuse, denen ein Eisenchelatbildner verabreicht wurde, hatten im Vergleich zu Mäusen in der Kontrollgruppe weniger Lungenentzündungen und Hyperaktivität der Atemwege (Hauptmerkmale von Asthma). In Abwesenheit von Eisen müssen sich ILC2 anpassen und auf andere Weise Energie erzeugen.
Schließlich verwendete das Team Zellen von 36 Patienten mit unterschiedlichem Asthmagrad, um zu bestätigen, dass ihre Ergebnisse für die Patienten von Nutzen sein werden. Sie zeigten erneut, dass die Blockierung der Eisenaufnahme die Aktivierung von ILC2-Zellen verringerte. Sie fanden auch heraus, dass Zellen einiger Spender eine höhere Expression eines Transferrinrezeptors aufwiesen, was dazu führte, dass die ILC2 mehr Eisen absorbierten. Dieses Merkmal korrelierte mit schwererem Asthma und bestätigte einen direkten Zusammenhang zwischen Eisenaufnahme und Asthma beim Menschen.
Die Ergebnisse deuten auf eine mögliche neue Therapie für allergisches Asthma hin, die im Gegensatz zu Steroidbehandlungen tatsächlich die zugrunde liegende Ursache der Krankheit angeht. „Wir können das biologische System nicht an Eisen abbauen, das ein wesentliches Element für den Sauerstofftransport im Körper ist“, sagt Akbari. „Aber die Einschränkung der Verfügbarkeit von Eisen für Immunzellen in der Lunge könnte die Asthma-Exazerbation während eines akuten Anfalls verringern. Dieser Ansatz ebnet auch den Weg für die Behandlung anderer entzündlicher und immunvermittelter Erkrankungen des Lungensystems, wie beispielsweise COVID-19.“ .
Darüber hinaus könnten die Ergebnisse dazu beitragen, andere allergische Erkrankungen wie Ekzeme, Dermatitis, Heuschnupfen, Rhinitis und Nahrungsmittelallergien zu lindern, bei denen auch ILC2-Zellen hyperaktiv werden. Als nächstes wollen die Forscher einen eingeschränkten Weg finden, ILC2-Zellen in der Lunge anzugreifen, um die Eisenabsorption lokal zu reduzieren, ohne andere Körpersysteme zu beeinträchtigen.
