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南加州大学的一项新研究表明，在过敏性哮喘发作期间，铁可以作为驱动某些免疫细胞的油门踏板，这些免疫细胞会引起肺部炎症，而阻断或限制铁可以减轻症状的严重程度。这项研究揭示了这种联系背后机制的关键细节，包括ILC2s依赖铁来产生能量。研究小组使用人类细胞和小鼠模型进行了一系列测试。他们发现ILC2s利用铁为一系列细胞过程提供燃料，因此使其有助于激活免疫细胞。在小鼠实验中，阻止ILC2s中的铁摄取降低了哮喘症状的严重程度。
南加州大学的一项新研究表明，在过敏性哮喘发作期间，铁可以作为驱动某些免疫细胞的油门踏板，这些免疫细胞会引起肺部炎症，而阻断或限制铁可以减轻症状的严重程度。
在疾病发作期间，免疫细胞，即第二组先天淋巴样细胞(ILC2s)会变得过度活跃，导致过度炎症和气道收紧，使呼吸困难。然而，人们对潜在的生物学知之甚少。
现在，南加州大学凯克医学院的研究人员已经发现了这种联系背后机制的关键细节，包括ILC2s依赖铁来产生能量。这一发现可能会带来新的治疗方法，为哮喘和一系列其他过敏性疾病患者提供缓解。
在美国国立卫生研究院的支持下，研究小组使用人类细胞和小鼠模型进行了一系列测试。他们发现ILC2s利用铁为一系列细胞过程提供燃料，因此使其有助于激活免疫细胞。在小鼠实验中，阻止ILC2s中的铁摄取降低了哮喘症状的严重程度。在人类细胞中，ILC2活性和铁摄取的增加与哮喘严重程度相关，这表明ILC2和铁在更严重的疾病病例中起重要作用。这项研究刚刚发表在《科学转化医学》杂志上。
“这是第一次证明铁是肺免疫细胞(如ILC2s)的重要代谢调节剂，使它们能够产生能量。这对治疗疾病很有帮助，因为针对细胞的能量可以让我们有选择地增加或减少它的功能，”本杰明·赫雷尔博士说，他是凯克医学院分子微生物学和免疫学的研究助理教授，也是这项研究的主要作者。
这些发现建立在该团队对ILC2s的更广泛研究的基础上，包括最近发表在《实验医学杂志》上的一项研究中关于一种可能阻止免疫细胞过度活跃的蛋白质的见解。研究人员与凯克学院医学系密切合作，在人体细胞中测试他们的发现，以确保他们能尽快从实验室转移到临床。
凯克医学院分子微生物学和免疫学教授、该研究的资深作者奥米德·阿克巴里博士说:“除了类固醇，我们对哮喘患者的药物有限。”“类固醇吸入器和药片可以控制症状，使患者存活，但它们不能攻击疾病的潜在病理生理学。我们希望我们的研究最终能提供更好的解决方案。”
铁在哮喘中的作用
为了了解铁在过敏性哮喘中的作用，研究人员首先进行了一系列机制研究，即对各种生物过程背后的基本分子、途径和基因进行科学调查。
在人体内，铁通过与一种叫做转铁蛋白的蛋白质结合进入细胞。研究人员使用一种可追踪的转铁蛋白，然后用过敏原激活ILC2细胞。他们观察到转铁蛋白进入细胞，证明铁也被吸收了。当研究人员阻止ILC2细胞吸收转铁蛋白(和铁)时，ILC2的活性下降。
阻断转铁蛋白受体是阻止细胞摄取铁的一种方法，但研究人员还使用另一种方法来测试他们的理论:一种称为螯合剂的物质，它可以与铁结合并限制其对细胞的可用性。研究小组使用了去铁酮，这是一种铁螯合剂，用于治疗血色素沉着症或铁超载患者。当他们在培养的ILC2s中添加去铁素时，结果是一样的:铁的可用性降低，ILC2的活性也降低了。
接下来，研究小组使用单细胞RNA测序分析ILC2细胞的转录组。该分析表明，铁是ILC2细胞能量产生途径的关键部分。
除了机制研究外，研究人员还在小鼠模型中测试了限制细胞铁可用性的效果。与对照组的小鼠相比，接受铁螯合剂治疗的小鼠肺部炎症和气道过度活跃(哮喘的关键特征)较少。Hurrell说，在缺乏铁的情况下，ILC2s必须适应并以其他方式产生能量，这与降低炎症有关。
最后，研究小组使用了36名不同哮喘严重程度患者的细胞来进一步证实他们的发现将对患者有用。他们再次表明，阻断铁的摄取降低了ILC2细胞的激活。他们还发现，来自一些供体的细胞有更高的转铁蛋白受体表达，导致ILC2s吸收更多的铁。这一特征与更严重的哮喘有关，证实了铁摄取与人类哮喘之间的直接联系。
靶向ILC2细胞
研究结果指出了一种新的治疗过敏性哮喘的潜在疗法，与类固醇治疗不同，它实际上是针对疾病的根本原因。
阿克巴里说:“我们不能耗尽铁的生物系统，铁是在体内运输氧气的基本元素。”“但是限制肺部免疫细胞的铁供应可以减少哮喘急性发作时的恶化。这种方法还为治疗其他肺部免疫介导和炎症性疾病(如COVID-19)铺平了道路。”
此外，这些发现还有助于缓解其他过敏性疾病，包括湿疹、皮炎、花粉热、鼻炎和食物过敏，在这些疾病中，ILC2细胞也会变得过度活跃。
接下来，研究人员的目标是找到一种限制肺部ILC2细胞的方法，以便在不影响身体其他系统的情况下减少局部铁摄取。
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