Zat besi memberi makan sel-sel kekebalan tubuh - dan dapat memperburuk asma

Anda mungkin pernah mendengar bahwa zat besi dapat diperoleh dari bayam dan daging sapi. Anda mungkin juga tahu bahwa zat besi merupakan mikronutrien penting yang merupakan komponen utama hemoglobin, protein dalam sel darah merah yang membawa oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh.

Fungsi penting zat besi yang kurang diketahui adalah keterlibatannya dalam produksi energi untuk sel imun tertentu.

Dalam studi yang diterbitkan baru-baru ini dari lab kami, kami menemukan bahwa memblokir atau membatasi aliran zat besi ke dalam sel imun berpotensi meringankan gejala serangan asma yang dipicu oleh alergen.

Sel imun yang membutuhkan zat besi

Selama serangan asma, alergen yang tidak berbahaya mengaktifkan sel imun di paru-paru yang disebut ILC2 (sel limfoid intrinsik tipe 2). Hal ini menyebabkan sel-sel tersebut berkembang biak dan melepaskan sejumlah besar sitokin, pembawa pesan yang digunakan sel imun untuk berkomunikasi, yang menyebabkan peradangan yang tidak diinginkan. Hasilnya adalah gejala seperti batuk dan mengi, yang membuat saluran napas terasa menyempit.

Untuk menilai peran zat besi dalam fungsi ILC2 di paru-paru, kami melakukan serangkaian percobaan dengan ILC2 di laboratorium. Kami kemudian memvalidasi temuan kami pada tikus dengan asma alergi dan pada pasien dengan berbagai tingkat keparahan asma.

Hasil percobaan

Pertama, kami menemukan bahwa ILC2 menggunakan protein yang disebut reseptor transferin 1 (TfR1) untuk menyerap zat besi. Ketika kami memblokir protein ini saat ILC2 diaktifkan, sel-sel tersebut tidak dapat menggunakan zat besi dan tidak lagi dapat bereplikasi dan menyebabkan peradangan seefektif sebelumnya.

Kami kemudian menggunakan zat kimia yang disebut chelator besi untuk mencegah ILC2 menggunakan zat besi. Chelator besi seperti magnet super untuk zat besi dan digunakan secara medis untuk mengelola kondisi ketika terdapat terlalu banyak zat besi dalam tubuh.

Ketika kami menghilangkan zat besi dari ILC2 dengan chelator, sel-sel tersebut dipaksa untuk mengubah metabolisme mereka dan beralih ke cara lain untuk mendapatkan energi, seperti beralih dari mobil sport ke sepeda. Sel-sel tersebut tidak lagi efektif dalam menyebabkan peradangan di paru-paru.

Selanjutnya, kami membatasi zat besi seluler pada tikus dengan saluran napas sensitif karena aktivitas ILC2. Kami melakukannya dengan tiga cara berbeda: dengan menghambat TfR1, menambahkan khelator zat besi, atau menginduksi kadar zat besi keseluruhan yang rendah dengan protein sintetis yang disebut mini-hepcidin. Masing-masing metode ini membantu mengurangi hiperreaktivitas saluran napas pada tikus, yang sebenarnya mengurangi keparahan gejala asma mereka.

Terakhir, kami mengamati sel dari pasien asma. Kami melihat sesuatu yang menarik: semakin banyak protein TfR1 yang mereka miliki pada sel ILC2, semakin parah gejala asma mereka. Dengan kata lain, zat besi memainkan peran besar dalam tingkat keparahan asma mereka. Memblokir TfR1 dan menggunakan khelator zat besi mengurangi proliferasi ILC2 dan produksi sitokin, yang menunjukkan bahwa temuan tikus kami berlaku untuk sel manusia. Ini berarti kami dapat memindahkan temuan ini dari laboratorium ke uji klinis secepat mungkin.

Terapi Zat Besi untuk Asma

Zat besi bagaikan konduktor orkestra, yang memberi tahu sel imun seperti ILC2 bagaimana berperilaku selama serangan asma. Tanpa zat besi yang cukup, sel-sel ini tidak dapat menimbulkan banyak masalah, yang berarti gejala asma berkurang.

Selanjutnya, kami berupaya menargetkan sel imun pasien selama serangan asma. Jika kami dapat mengurangi jumlah zat besi yang tersedia untuk ILC2 tanpa mengurangi kadar zat besi secara keseluruhan dalam tubuh, hal ini dapat mengarah pada terapi baru untuk asma yang mengatasi penyebab mendasar penyakit, bukan hanya gejalanya. Perawatan saat ini dapat mengendalikan gejala agar pasien tetap hidup, tetapi tidak menyembuhkan penyakitnya. Terapi berbasis zat besi dapat menawarkan solusi yang lebih baik bagi pasien asma.

Penemuan kami tidak hanya berlaku untuk asma. Penemuan ini dapat menjadi pengubah permainan untuk penyakit lain yang melibatkan ILC2, seperti eksim dan diabetes tipe 2. Siapa yang mengira bahwa zat besi dapat menjadi sangat penting bagi sistem kekebalan tubuh Anda?

Hasil penelitian tersebut dijelaskan secara rinci dalam sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal The Conversation.