Два белка гарантируют, что клетки могут поглощать железо, когда это необходимо. Если оба контрольных белка выключены у мышей, у животных, как и ожидалось, развивается тяжелая анемия. В то же время, что удивительно, тип клеток врожденной иммунной защиты, нейтрофилы, также резко снижается, как это впервые показали ученые из Немецкого центра исследования рака. Дефицит железа, известный защитный механизм против инфекционных патогенов, является обоюдоострым мечом, поскольку он одновременно ограничивает защитную силу важного звена врожденной иммунной системы.
Сбалансированный метаболизм железа является важным условием для нашего здоровья. Лекарства, 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, почти общеизвестен : металл является важным компонентом кровяного пигмента гемоглобина, который отвечает за транспортировку кислорода в эритроцитах .
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 железо в клетку. IRP-1 и IRP-2 также гарантируют, что не произойдет одинаково опасного избытка железа.
IRP-1 и IRP-2 необходимы для выживания: мыши, лишенные обоих контрольных белков во время эмбрионального развития, умирают, еще находясь в утробе матери. Но что происходит, когда IRP-1 и IRP-2 терпят неудачу у взрослых мышей? Группа под руководством Бруно Гали из DKFZ исследовала это на мышах, у которых производство IRP можно было остановить с помощью инъекции препарата.
Как исследователи и ожидали, наиболее поразительным изменением после отключения IRP стало выраженное снижение количества эритроцитов. Из-за отсутствия гемоглобина эти эритроциты достигали лишь минимальных размеров.
Однако исследователи были удивлены, увидев, что лейкоциты также значительно уменьшились. При ближайшем рассмотрении 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.
Это снижение вызвано не массовой гибелью нейтрофилов, а блокадой развития в кроветворной системе: клетки-предшественники в костном мозге больше не развиваются в зрелые нейтрофилы, так как этот процесс дифференцировки, по-видимому, зависит от железа. Другие типы лейкоцитов, такие как моноциты, не были затронуты IRP-зависимой блокадой развития.
Железное ограничение — палка о двух концах
«Эта сильная зависимость нейтрофилов от железа ранее была неизвестна. Возможно, она влияет на иммунную защиту от бактериальных патогенов», — говорит Бруно Гали. 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.
Другая публикация в том же номере журнала Science Advances , в которой также участвует Гали, демонстрирует, что дефицит железа в сыворотке крови , как это обычно бывает при инфекциях, приводит к уменьшению количества нейтрофилов у мышей и ограничивает способность этих иммунных клеток к бороться с бактериями. «Дефицит железа, по-видимому, модулирует врожденную иммунную систему. Он подавляет созревание нейтрофилов, а также снижает их защитную способность», — говорит 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 онкологические больные, чье заболевание сопровождается хроническими воспалительными состояниями, часто страдают анемией, которая может серьезно снизить качество их жизни. «Далее мы хотим выяснить, влияет ли дефицит железа при хроническом воспалении на иммунную функцию», — говорит Гали.
