Новое исследование, опубликованное в The Journal of Immunology, показало, что недостаток железа в рационе может негативно сказываться на способности иммунных клеток реагировать на вирусную инфекцию в легких. Полученные результаты также позволяют объяснить, почему дефицит железа связан с состояниями вроде астмы.
Железо и антиген-специфический иммунитет
В работе изучалось, как недостаток железа в рационе влияет на Т-клетки памяти при инфицировании гриппом. Т-клетки играют ключевую роль в устранении инфекций и формировании долговременной иммунной памяти (и вторичного иммунного ответа), а в условиях нехватки железа они менее способны выполнять свои функции. Производство ключевых противовирусных цитокинов, таких как IL-2, TNF-α и IFN-γ, снижается, тем самым ослабляется иммунная защита.
Железо необходимо для таких процессов, как пролиферация и активация лимфоцитов. Поглощение железа в Т-клетках во многом зависит от рецептора трансферрина — белка плазмы крови, который осуществляет транспорт ионов железа. Мутации в этом рецепторе нарушают активность как Т-, так и В-клеток.
Важно, что снижение уровня циркулирующего железа во время инфекции уменьшает формирование антиген-специфических Т-клеток.
Эффекты инфекции на активацию Т-клеток
Манипулируя уровнем железа в рационе и используя управляемую модель гриппозной инфекции, исследователи изучили, как дефицит железа изменяет развитие Т-клеток памяти в различных тканях, но с основным акцентом на легкие. Самок мышей разделили на группы с достаточным количеством железа в пище либо с его дефицитом и содержали в условиях, свободных от патогенов, а затем заражали вирусом гриппа H3N2. Исследователи оценивали анемию по уровню гемоглобина крови и измеряли негемовое железо в тканях печени и селезенке до инфекции, во время острой гриппозной инфекции (5–7-й дни) и на стадии формирования иммунного ответа (28-й день).
Проточная цитометрия проводилась для характеристики продукции внутриклеточных цитокинов, фенотипов Т-клеток и маркеров активации, а антиген-специфические CD4+ и CD8+ Т-клетки идентифицировали с помощью тетрамеров МHC (major histocompatibility complex, главного комплекса гистосовместимости), «нагруженных» пептидами гриппа. Для оценки функциональной способности Т-клеток памяти клетки легких стимулировали дендритными клетками, полученными из костного мозга и «нагруженными» гриппом, от доноров с достаточным уровнем железа.
У мышей на железодефицитной диете хуже набирался вес, развивалась анемия и резко снижалось содержание гемового железа. Несмотря на то что общее количество Т-клеток в легких было сопоставимо между группами, во время первичной гриппозной инфекции особи с дефицитом железа показывали измененные базовые фенотипы Т-клеток, включая повышенную экспрессию рецептора трансферрина, особенно на селезеночных CD4+ и CD8+ клетках, а также сдвиги в регуляторных и Th1-ассоциированных маркерах.
При нормальном уровне железа наблюдалось большее количество антиген-специфических Т-клеток в легких на 7-й день инфекции.
Экспрессия маркеров активации была сопоставимой в селезенке, но временно снижена в легочных CD4+ грипп-специфических Т-клетках у мышей с дефицитом железа, что предполагает задержку локальной активации, а не нарушение раннего распознавания антигена.
На стадии проверки иммунной памяти особи с дефицитом железа генерировали грипп-специфические Т-клетки в легких, однако эти клетки, особенно CD8+Т-клетки памяти, демонстрировали ослабленную продукцию TNF-α и IFN-γ, ключевых иммунных сигналов, необходимых для борьбы с вирусами. Примечательно, что это функциональное нарушение в CD8+ клетках сохранялось даже при стимуляции антиген-презентирующими клетками от доноров с достаточным уровнем железа, что указывает на стойкое изменение эффекторной способности в условиях дефицита железа.
Значимость иммунных нарушений
Исследование показывает, что дефицит железа в рационе нарушает раннюю активацию Т-клеток легких во время инфекции и ослабляет эффекторную функцию Т-клеток памяти, особенно CD8+ клеток памяти, при ответах на повторное заражение.
При дефиците железа отмечались более тяжелое течение инфекции, задержка ранних иммунных реакций в легких и формирование в итоге Т-клеток памяти со сниженной способностью производить ключевые противовирусные цитокины.
Эти дефекты сохранялись даже при оптимальной презентации антигена, что подтверждает наличие функционального перепрограммирования в периоды дефицита железа, и были наиболее выражены в легких, что особенно актуально, учитывая центральную роль легких в иммунитете против гриппа и важность тканеспецифических Т-клеток памяти для защиты от повторного заражения.
Результаты исследования подчеркивают статус железа как потенциально модифицируемого фактора иммунной защиты и необходимость поддержания достаточного уровня этого микроэлемента в рационе для здоровой функции Т-клеток памяти и формирования мощного долгосрочного противовирусного иммунитета.
В тему
Недавнее исследование в журнале Frontiers in Microbiology показало, что доступность железа парадоксальным образом одновременно способствует росту бактерий Pseudomonas aeruginosa и снижает их вирулентность, уменьшая повреждение тканей легких.
Известно, что железо играет свою роль в развитии биопленок P.aeruginosa (условно-патогенный микроорганизм, вызывающий инфекции в различных системах, включая органы дыхания, мочевыводящие пути, раневые повреждения и т. д.): хотя организм связывает железо в белках, P.aeruginosa продуцирует сидерофоры — молекулы, захватывающие железо. Но легочная среда уникальна и может подвергать бактерии колебаниям уровней железа, влияющим на их патогенность. Результаты исследования предполагают, что среды с ограниченным содержанием железа могут «подталкивать» P.aeruginosa к более агрессивному, вирулентному состоянию, в то время как условия избытка железа обеспечивают появление бактерий с уменьшенной патогенностью.
Авторы предостерегают, что терапевтические стратегии, направленные исключительно на депривацию железа, могут непреднамеренно усугубить легочное воспаление и повреждение тканей, подчеркивая необходимость подходов, обеспечивающих баланс бактериального клиренса с модуляцией путей вирулентности, зависящих от железа.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nutrients, дефицит железа без анемии является распространенной особенностью атопического дерматита средней и тяжелой степени.
Исследователи обнаружили, что нарушения в циркулирующих биомаркерах железа, указывающие на его дефицит, широко распространены у пациентов с атопическим дерматитом: 45 % пациентов имели низкий коэффициент насыщенности трансферрина (Tsat <20 %), 37 % — низкий ферритин и 26 % — сниженное сывороточное железо, несмотря в основном на нормальные уровни гемоглобина.
Пациенты с провоспалительной активацией (С-реактивный белок >5 мг/л) демонстрировали характерный паттерн: более низкие уровни железа и Tsat, а также повышенные уровни растворимого рецептора трансферрина. Низкий уровень сывороточного железа оставался связанным с худшими показателями Индекса качества жизни в дерматологии (DLQI), в то время как повышенный трансферрин ассоциировался с большей тяжестью заболевания, измеряемой по Индексу площади поражения и тяжести экземы (EASI) и шкале SCORAD.
Исследование указывает на дефицит железа как на распространенную системную особенность атопического дерматита. Эти нарушения связаны с тяжестью заболевания и ухудшением качества жизни, а значит, измененный метаболизм железа может представлять потенциально модифицируемый системный коррелят фенотипов атопического дерматита.
