Science Advances: дефицит железа подавляет созревание лейкоцитов

Авторы нового исследования из Немецкого центра исследования рака (German Cancer Research Center) пришли к выводу, что дефицит железа снижает защитную силу важного звена врожденной иммунной системы. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science Advances.

Актуальность работы

Сбалансированный метаболизм железа является важным условием для нашего здоровья. Лекарственные средства, направленные на дефицит или избыток железа, являются одними из наиболее широко назначаемых методов лечения во всем мире. Тот факт, что железо является незаменимым компонентом крови, общеизвестен: металл является важным компонентом кровяного пигмента гемоглобина, который отвечает за транспортировку кислорода в эритроцитах.

Новизна исследования

Два белка ответственны за то, как клетки поглощают железо. Если оба белка выключены у мышей, то у животных развивается тяжелая анемия. В то же время, тип клеток, ответственных за врожденный иммунитет, нейтрофилы, также резко уменьшаются в размерах.

IRP-1 и IRP-2 — функция

Поступление железа в клетки контролируется двумя белками IRP-1 и IRP-2. Если в клетке не хватает железа, IRP-1 и IRP-2 увеличивают выработку различных белков-переносчиков железа, которые доставляют металл в клетку. IRP-1 и IRP-2 также ответственны за то, чтобы не произошло избытка железа.

IRP-1 и IRP-2 необходимы для выживания: мыши, лишенные обоих белков во время эмбрионального развития, умирают, еще находясь в утробе матери. Но что происходит, когда IRP-1 и IRP-2 не вырабатываются у взрослых мышей? Группа ученых под руководством Бруно Гали из DKFZ изучило это на мышах, у которых производство IRP можно было остановить с помощью инъекции препарата.

Результаты научной работы

Как исследователи и ожидали, наиболее поразительным изменением после отключения IRP стало выраженное снижение количества эритроцитов. Из-за отсутствия гемоглобина эти эритроциты достигали небольших размеров. Однако исследователи были удивлены, обнаружив, что лейкоциты также значительно уменьшились. При детальном изучении выяснилось, что это снижение было в основном связано с дефицитом нейтрофилов. Эти иммунные клетки составляют до двух третей лейкоцитов у человека и являются важным компонентом врожденной иммунной системы.

Данный эффект вызван не массовой гибелью нейтрофилов, а блокадой развития в кроветворной системе: клетки-предшественники в костном мозге больше не развивались в зрелые нейтрофилы, так как этот процесс дифференцировки, по-видимому, железозависим. Другие типы лейкоцитов, такие как моноциты, не были затронуты.

Обсуждение результатов исследования

«Эта сильная зависимость нейтрофилов от железа ранее была неизвестна. Возможно, она влияет на иммунную защиту от бактериальных патогенов», — комментирует автор исследования Бруно Гали (Bruno Galy).

С другой стороны, интересно, что дефицит железа является одной из защитных стратегий организма при бактериальных инфекциях: многие патогены зависят от железа. Чтобы замедлить их размножение, организм накапливает металл в определенных клетках, которые служат камерой хранения, чтобы патогенам было труднее получить доступ к этому ценному ресурсу.

«Дефицит железа, по-видимому, модулирует врожденную иммунную систему. Это подавляет созревание нейтрофилов, а также снижает их защитную способность», — считает Бруно Гали. «Ограничение доступного железа, по-видимому, является обоюдоострым мечом: с одной стороны, организм препятствует распространению бактерий. С другой стороны, страдает функция важной ветви врожденной иммунной системы».

Не только инфекции, но и воспаления часто приводят к дефициту железа и, следовательно, к анемии. Поэтому больные раком, чье заболевание сопровождается хроническими воспалительными состояниями, часто страдают анемией, которая может серьезно снизить качество их жизни. 

«В дальнейшем мы хотим выяснить, влияет ли дефицит железа при хроническом воспалении на иммунную функцию», — заключает Гали.

Авторы другого исследования утверждают, что дефицит железа связан с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Дефицит железа в организме — симптомы