Исследователи говорят, что исследование, которое включает данные образцов пациентов с астмой и моделей мышей, является первым, кто окончательно показывает взаимосвязь между накоплением железа в клетках и тканях легких и тяжестью астмы.
Экспериментальные модели также показали, что накопление железа в легких вызывает реакции иммунной системы, которые типичны для астмы, и приводят к обострению заболевания.
Это включает такие эффекты, как усиление секреции слизи и рубцевание легких, что приводит к сужению дыхательных путей и затруднению дыхания.
Железо – это важный минерал, который мы получаем с пищей или добавками, который помогает организму вырабатывать красные кровяные тельца, переносящие кислород по нашему телу. Всасывание железа строго регулируется на уровне всего тела, органов и клеток, чтобы наши запасы железа были сбалансированы и поддерживалось здоровье. Когда слишком много железа поглощается клетками, это может привести к накоплению железа внутри клеток.
Джей Хорват, доцент кафедры иммунологии и микробиологии Университета Ньюкасла и Медицинского исследовательского института Хантера, Австралия, является ведущим автором исследования. Он объяснил: «Нашим органам и тканям необходимо железо для поддержания потока кислорода и нормальной активности ферментов, но инфекциям в организме также необходимо железо для развития. Из-за этого наша иммунная система имеет способы скрывать минералы железа в клетках, где инфекции не могут получить доступ к железу. Это может привести к накоплению железа в клетках и тканях близлежащих органов.
"Есть доказательства того, что нерегулярное всасывание железа и аномальный уровень железа связаны с заболеванием легких. Мы знаем, что при астме регистрируются как высокие, так и низкие уровни железа, но неясно, способствует ли накопление железа в легких развитию болезни. Мы стремились развить это, исследуя связь между железом и астмой, чтобы лучше понять, усугубляет ли болезнь повышенный или пониженный уровень железа в клетках легких."
Исследователи использовали комбинацию образцов пациентов с астмой и экспериментальных моделей, чтобы исследовать нерегулярное всасывание железа клетками легких и оценить, как уровни железа в клетках легких влияют на тяжесть заболевания. Во-первых, исследователи оценили уровни железа в клетках дыхательных путей у 11 пациентов с тяжелой и 12 легкой и средней степени тяжести астмы и сравнили их уровни железа с 12 здоровыми людьми, у которых не было астмы. Тяжесть астмы определялась количеством воздуха, которое человек может выдохнуть за одну секунду, и частотой появления симптомов астмы.
Исследователи из Университета Ньюкасла, Австралия, собрали образцы клеток дыхательных путей у участников с помощью биопсии, медицинской процедуры, которая включает в себя взятие небольшого образца легочной ткани для исследования под микроскопом и использование «промывки» бронхоскопа, где вводится тонкая трубка. вводится в рот или нос, чтобы пропустить небольшое количество соленой воды в определенную часть легкого. Жидкость снова всасывается через трубку и затем проверяется.
Эти данные были дополнены высококачественными образцами клеток легких, собранными с помощью чистки бронхов, когда небольшая щеточка с жесткой щетиной пропускается через трубку бронхоскопа в легкие, которая проходит по внутренней части дыхательных путей для сбора клеток. Эти образцы были собраны у 39 пациентов с тяжелой формой астмы, у 29 пациентов с астмой легкой и средней степени тяжести и у 29 здоровых людей в рамках более широкого сбора данных для общеевропейского проекта U-BIOPRED.
Исследователи провели несколько тестов для оценки уровня железа в образцах клеток дыхательных путей и обнаружили, что уровни железа вне клеток легких были ниже у пациентов с астмой по сравнению со здоровыми людьми; Уровень железа также был значительно ниже у тяжелых астматиков по сравнению с легкими и умеренными астматиками.
Напротив, уровни железа в клетках легких были заметно выше в образцах "промывки" бронхоскопа у больных астмой легкой, средней и тяжелой степени по сравнению со здоровыми людьми.
Разница в уровнях железа в клетках легких у тяжелых астматиков по сравнению с астматиками легкой и средней степени тяжести не была значительной, но анализы показали, что наличие высокого уровня железа в клетках легких и меньшего количества железа вне клеток было связано с более серьезной обструкцией воздушного потока.
Взятые вместе, результаты показывают, что более низкие уровни железа вне клеток и более высокие уровни железа внутри клеток были связаны с более низкой функцией легких и ухудшением астмы.
Профессор Хорват объяснил результаты: «Мы показали, что функция легких была самой низкой среди пациентов с самым высоким уровнем накопления железа в клетках и тканях дыхательных путей. Поскольку более низкие уровни железа вне клеток и более высокие уровни железа в клетках были связаны с ухудшением функции легких, мы думаем, что роль иммунной системы в «сокрытии» минералов железа в клетках легких может способствовать серьезности астмы.
Однако данные образцов пациентов не могут подтвердить эту взаимосвязь, и симптомы повышенного содержания железа в клетках легких не были ясны."
Затем исследователи провели лабораторные тесты с использованием двух разных моделей мышей, чтобы изучить влияние повышения уровня железа в клетках легких на тяжесть астмы. В одной из экспериментальных моделей, проведенных в течение восьминедельного периода, одна группа мышей подвергалась перегрузке железом через диету, а другая группа получала нормальную диету с низким содержанием железа. Через восемь недель у мышей собирали ткани печени и легких для дальнейшего анализа и измеряли воспаление дыхательных путей.
В отдельной генетической модели исследователи вызвали перегрузку железом в клетках легких мышей, которые получали нормальную железную диету, чтобы оценить влияние на легкие.
Анализы показали, что повышение уровня железа в клетках легких вызывает воспалительные реакции клеток, такие как усиление секреции слизи и рубцевание в дыхательных путях, что, по словам исследователей, приводит к ухудшению течения астмы. Профессор Хорват объяснил: «У людей слизистые выделения и рубцы в легких сужают дыхательные пути, вызывая затруднение воздушного потока и затруднения дыхания.
Эти симптомы распространены при астме и других хронических заболеваниях легких, и наши данные показывают, что увеличение содержания железа в клетках и тканях легких привело к усилению этих эффектов.
«Наши тесты хорошо контролировались, чтобы гарантировать, что мыши не подвергались воздействию патогенов или других факторов, которые могут повлиять на астму, поэтому мы уверены, что данные ясно демонстрируют связь между повышением уровня железа в клетках легких и тканях и этими реакциями иммунной системы."
Исследователи говорят, что результаты открывают большой потенциал для разработки методов лечения астмы, направленных на нерегулярное всасывание железа в клетках и тканях легких, но необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, почему наблюдается повышенное всасывание железа в легких у астматиков. Профессор Хорват сказал: «Это исследование не следует интерпретировать как высокий уровень легочного железа, связанный с потреблением железа с пищей или применением добавок. Мы все еще очень мало знаем о том, как потребление железа и то, как организм регулирует железо, может влиять на уровень железа в клетках и тканях легких, но мы надеемся, что эти данные будут способствовать увеличению финансирования исследований, которые исследуют роль и терапевтическое использование железа при астме, поскольку целенаправленное лечение, диетическое железо или использование добавок могут улучшить исходы для пациентов."
В настоящее время исследовательская группа изучает способы изменения процесса хранения железа в клетках легких и возможность изменения количества клеток, ответственных за абсорбцию железа клетками легких.
Они надеются разработать эти подходы для лечения не только астмы, но и редких заболеваний легких, таких как идиопатический фиброз легких.
Кристофер Брайтлинг, председатель научного совета Европейского респираторного общества и клинический профессор респираторной медицины в Университете Лестера, Великобритания, не принимал участия в исследовании. Он сказал: «Это исследование предлагает интересные данные, позволяющие предположить, что больше железа всасывается в ткань легких у людей, страдающих астмой, и что это связано с тяжестью заболевания. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить этот вывод и изучить этот процесс, который, возможно, может привести к новым методам лечения.
Важно отметить, что исследования не предполагают, что высокий уровень железа в легких вызван диетой.
"Люди, которые живут с астмой, не должны избегать продуктов, богатых железом, согласно этому исследованию. Чтобы управлять своим состоянием наиболее эффективно, люди, страдающие астмой, должны продолжать придерживаться сбалансированной диеты, включающей рекомендуемый дневной уровень железа, а также принимать лекарства, прописанные их врачами, и стараться вести активный образ жизни."