Eisen nährt Immunzellen – und das kann Asthma verschlimmern

Sie haben wahrscheinlich schon gehört, dass Sie durch den Verzehr von Spinat und Steak Eisen aufnehmen können. Sie wissen vielleicht auch, dass es sich um ein essentielles Spurenelement handelt, das ein Hauptbestandteil von Hämoglobin ist, dem Protein in den roten Blutkörperchen, das Sauerstoff von der Lunge in alle Teile des Körpers transportiert.

Eine weniger bekannte wichtige Funktion von Eisen ist seine Rolle bei der Energieerzeugung für bestimmte Immunzellen.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie aus unserem Labor haben wir festgestellt, dass die Blockierung oder Einschränkung des Eintritts von Eisen in Immunzellen möglicherweise die Symptome eines durch Allergene verursachten Asthmaanfalls verbessern könnte.

Immunzellen, die Eisen benötigen

Während eines Asthmaanfalls aktivieren harmlose Allergene Immunzellen in Ihren Lungen, die sogenannten ILC2s (intrinsische Lymphzellen Typ 2). Dies führt zu ihrer Vermehrung und der Freisetzung großer Mengen von Zytokinen – Botenstoffen, die Immunzellen zur Kommunikation verwenden, und verursacht unerwünschte Entzündungen. Das Ergebnis sind Symptome wie Husten und Keuchen, die das Gefühl vermitteln, Ihre Atemwege würden zusammengedrückt.

Um die Rolle von Eisen bei der ILC2-Funktion in der Lunge zu untersuchen, führten wir im Labor eine Reihe von Experimenten mit ILC2 durch. Anschließend bestätigten wir unsere Ergebnisse bei Mäusen mit allergischem Asthma und bei Patienten mit unterschiedlichem Asthmaschweregrad.

Experimentelle Ergebnisse

Zuerst entdeckten wir, dass ILC2s ein Protein namens Transferrinrezeptor 1 (TfR1) verwenden, um Eisen aufzunehmen. Als wir dieses Protein zum Zeitpunkt der ILC2-Aktivierung blockierten, konnten die Zellen kein Eisen mehr verwenden und waren nicht mehr in der Lage, sich so effizient wie zuvor zu vermehren und Entzündungen zu verursachen.

Dann verwendeten wir eine Chemikalie namens Eisenchelator, um ILC2 an der Verwendung von Eisen zu hindern. Eisenchelatoren sind ähnlich wie Supermagnete für Eisen und werden medizinisch zur Behandlung von Erkrankungen eingesetzt, bei denen zu viel Eisen im Körper vorhanden ist.

Als wir ILC2s mithilfe eines Chelators das Eisen entzogen, waren die Zellen gezwungen, ihren Stoffwechsel umzustellen und auf eine andere Art der Energieproduktion umzusteigen, ähnlich wie wenn man einen Sportwagen in ein Fahrrad umwandelt. Die Zellen waren nicht mehr so effektiv darin, Entzündungen in der Lunge zu verursachen.

Als Nächstes begrenzten wir das zelluläre Eisen bei Mäusen mit empfindlichen Atemwegen aufgrund der ILC2-Aktivität. Wir haben dies auf drei verschiedene Arten getan: durch Hemmung von TfR1, Zugabe eines Eisenchelators oder Herbeiführung niedriger Gesamteisenwerte mithilfe eines synthetischen Proteins namens Mini-Hepcidin. Jede dieser Methoden half, die Überempfindlichkeit der Atemwege bei Mäusen zu verringern, was tatsächlich die Schwere ihrer Asthmasymptome verringerte.

Schließlich untersuchten wir Zellen von Asthmapatienten. Uns fiel etwas Interessantes auf: Je mehr TfR1-Protein auf ihren ILC2-Zellen war, desto schlimmer waren ihre Asthmasymptome. Mit anderen Worten, Eisen spielte eine große Rolle bei der Schwere ihres Asthmas. Die TfR1-Blockade und die Behandlung mit einem Eisenchelator reduzierten die ILC2-Proliferation und die Zytokinproduktion, was darauf hindeutet, dass unsere Ergebnisse bei Mäusen auf menschliche Zellen übertragbar sind. Das bedeutet, dass wir diese Ergebnisse so schnell wie möglich vom Labor in klinische Studien überführen können.

Eisentherapie bei Asthma

Eisen ist wie ein Orchesterdirigent, der Immunzellen wie ILC2 sagt, wie sie sich während eines Asthmaanfalls verhalten sollen. Ohne ausreichend Eisen können diese Zellen nicht so viel Ärger verursachen, was weniger Asthmasymptome bedeuten könnte.

Als nächstes arbeiten wir daran, die Immunzellen eines Patienten während eines Asthmaanfalls anzugreifen. Wenn wir die Menge an Eisen, die ILC2s zur Verfügung steht, reduzieren können, ohne den Eisenspiegel im Körper insgesamt zu senken, könnte dies zu neuen Therapien für Asthma führen, die die zugrunde liegende Ursache der Krankheit angehen, nicht nur ihre Symptome. Verfügbare Behandlungen können die Symptome kontrollieren, um die Patienten am Leben zu erhalten, aber sie heilen die Krankheit nicht. Eisenbezogene Therapien könnten eine bessere Lösung für Asthmapatienten bieten.

Unsere Entdeckung gilt nicht nur für Asthma. Sie könnte auch für andere Krankheiten, an denen ILC2s beteiligt sind, wie Ekzeme und Typ-2-Diabetes, bahnbrechend sein. Wer hätte gedacht, dass Eisen so wichtig für das Immunsystem sein kann?

Die Ergebnisse der Arbeit werden ausführlich in einem Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift The Conversation veröffentlicht wurde.