Il ferro alimenta le cellule immunitarie e può peggiorare l'asma

Probabilmente hai sentito dire che il ferro si può assumere da spinaci e carne. Forse sai anche che è un micronutriente essenziale, componente fondamentale dell'emoglobina, la proteina presente nei globuli rossi che trasporta l'ossigeno dai polmoni a tutto il corpo.

Una funzione importante del ferro, ma meno nota, è il suo coinvolgimento nella produzione di energia per alcune cellule immunitarie.

In uno studio pubblicato di recente dal nostro laboratorio, abbiamo scoperto che bloccare o limitare il flusso di ferro nelle cellule immunitarie potrebbe potenzialmente alleviare i sintomi di un attacco d'asma scatenato da allergeni.

Cellule immunitarie che necessitano di ferro

Durante un attacco d'asma, allergeni innocui attivano le cellule immunitarie polmonari chiamate ILC2 (cellule linfoidi intrinseche di tipo 2). Questo le induce a moltiplicarsi e a rilasciare grandi quantità di citochine, i messaggeri che le cellule immunitarie utilizzano per comunicare, causando un'infiammazione indesiderata. Il risultato sono sintomi come tosse e respiro sibilante, che danno la sensazione di costrizione delle vie aeree.

Per valutare il ruolo del ferro nella funzione di ILC2 nel polmone, abbiamo condotto una serie di esperimenti con ILC2 in laboratorio. Abbiamo poi convalidato i nostri risultati su topi con asma allergico e su pazienti con vari gradi di gravità dell'asma.

Risultati sperimentali

In primo luogo, abbiamo scoperto che le ILC2 utilizzano una proteina chiamata recettore della transferrina 1 (TfR1) per assorbire il ferro. Quando abbiamo bloccato questa proteina quando le ILC2 erano attivate, le cellule non riuscivano più a utilizzare il ferro e non erano più in grado di replicarsi e causare infiammazione con la stessa efficacia di prima.

Abbiamo quindi utilizzato una sostanza chimica chiamata chelante del ferro per impedire all'ILC2 di utilizzare il ferro. I chelanti del ferro sono come supermagneti per il ferro e vengono utilizzati in medicina per gestire le condizioni in cui l'organismo presenta un eccesso di ferro.

Quando abbiamo privato le ILC2 del ferro con un chelante, le cellule sono state costrette a modificare il loro metabolismo e a passare a un modo diverso di ottenere energia, come passare da un'auto sportiva a una bicicletta. Le cellule non erano più così efficaci nel causare infiammazione nei polmoni.

Successivamente, abbiamo limitato il ferro cellulare nei topi con vie aeree sensibili a causa dell'attività di ILC2. Lo abbiamo fatto in tre modi diversi: inibendo TfR1, aggiungendo un chelante del ferro o inducendo bassi livelli complessivi di ferro con una proteina sintetica chiamata mini-epcidina. Ognuno di questi metodi ha contribuito a ridurre l'iperreattività delle vie aeree nei topi, riducendo di fatto la gravità dei sintomi dell'asma.

Infine, abbiamo esaminato le cellule di pazienti asmatici. Abbiamo notato un aspetto interessante: maggiore era la quantità di proteina TfR1 presente sulle cellule ILC2, peggiori erano i sintomi dell'asma. In altre parole, il ferro giocava un ruolo importante nella gravità dell'asma. Il blocco di TfR1 e l'uso di chelanti del ferro hanno ridotto la proliferazione di ILC2 e la produzione di citochine, suggerendo che i nostri risultati ottenuti sui topi sono applicabili alle cellule umane. Ciò significa che possiamo trasferire questi risultati dal laboratorio alla sperimentazione clinica il più rapidamente possibile.

Terapia del ferro per l'asma

Il ferro è come un direttore d'orchestra che indica alle cellule immunitarie come l'ILC2 come comportarsi durante un attacco d'asma. Senza abbastanza ferro, queste cellule non possono causare problemi, il che potrebbe significare una riduzione dei sintomi dell'asma.

In seguito, stiamo lavorando per colpire le cellule immunitarie del paziente durante un attacco d'asma. Se riuscissimo a ridurre la quantità di ferro disponibile per le cellule ILC2 senza esaurire i livelli complessivi di ferro nell'organismo, potremmo arrivare a una nuova terapia per l'asma che affronti la causa sottostante della malattia, non solo i sintomi. I trattamenti attuali possono controllare i sintomi e mantenere in vita i pazienti, ma non curano la malattia. Le terapie a base di ferro potrebbero offrire una soluzione migliore per i pazienti asmatici.

La nostra scoperta non è applicabile solo all'asma. Potrebbe cambiare le carte in tavola anche per altre malattie che coinvolgono le ILC2, come l'eczema e il diabete di tipo 2. Chi avrebbe mai pensato che il ferro potesse essere così importante per il sistema immunitario?

I risultati del lavoro sono descritti in dettaglio in un articolo pubblicato sulla rivista The Conversation.