鉄分は免疫細胞に栄養を与え、喘息を悪化させる可能性があります

ほうれん草やステーキを食べると鉄分が摂取できると聞いたことがあるでしょう。また、鉄はヘモグロビンの主要成分である必須微量ミネラルであることもご存知でしょう。ヘモグロビンは、肺から体全体に酸素を運ぶ赤血球のタンパク質です。

鉄のあまり知られていない重要な機能は、特定の免疫細胞にエネルギーを生成する役割です。

私たちの研究室で最近発表された研究では、鉄が免疫細胞に入るのを阻止または制限すると、アレルゲン誘発性喘息発作の症状が改善する可能性があることがわかりました。

鉄を必要とする免疫細胞

喘息発作中、無害なアレルゲンが肺のILC2（内因性リンパ球2型）と呼ばれる免疫細胞を活性化します。これにより、免疫細胞が増殖し、大量のサイトカイン（免疫細胞が通信に使用するメッセンジャー）が放出され、望ましくない炎症を引き起こします。その結果、咳や喘鳴などの症状が現れ、気道が圧迫されているように感じられます。

肺における ILC2 機能における鉄の役割を評価するために、私たちは実験室で ILC2 を使った一連の実験を行いました。その後、アレルギー性喘息のマウスと、さまざまな重症度の喘息患者で調査結果を確認しました。

実験結果

まず、ILC2 が鉄を取り込むためにトランスフェリン受容体 1 (TfR1) と呼ばれるタンパク質を使用していることを発見しました。ILC2 が活性化したときにこのタンパク質をブロックすると、細胞は鉄を使用できなくなり、以前ほど効率的に増殖して炎症を引き起こすことができなくなりました。

次に、ILC2 が鉄を使用するのを防ぐために、鉄キレート剤と呼ばれる化学物質を使用しました。鉄キレート剤は鉄のスーパーマグネットに似ており、体内に鉄が多すぎる状態を管理するために医療で使用されます。

キレート剤を使用して ILC2 から鉄を奪うと、細胞は代謝を変えて、スポーツカーを自転車に変えるのと同じように、別のエネルギー生成モードに切り替えることを余儀なくされました。細胞は肺に炎症を引き起こすのにそれほど効果的ではなくなりました。

次に、ILC2 の活動により気道が敏感になったマウスの細胞内の鉄を制限しました。私たちは、TfR1 を阻害する、鉄キレート剤を追加する、またはミニヘプシジンと呼ばれる合成タンパク質を使用して総鉄レベルを低くするという 3 つの異なる方法でこれを行いました。これらの方法はいずれも、マウスの気道過敏性を軽減するのに役立ち、実際に喘息症状の重症度を軽減しました。

最後に、喘息患者の細胞を調べました。興味深いことに気付きました。ILC2 細胞上の TfR1 タンパク質が多いほど、喘息症状が悪化したのです。言い換えれば、鉄が喘息の重症度に大きな役割を果たしていたのです。TfR1 の遮断と鉄キレート剤による治療により、ILC2 の増殖とサイトカイン産生が減少しました。これは、マウスでの結果がヒト細胞にも適用できることを示唆しています。つまり、これらの結果をできるだけ早く研究室から臨床試験に移行できるということです。

喘息に対する鉄療法

鉄はオーケストラの指揮者のようなもので、喘息発作中に ILC2 などの免疫細胞にどう行動すべきかを指示します。十分な鉄がなければ、これらの細胞はそれほど問題を引き起こすことができず、喘息の症状が軽減される可能性があります。

次に、私たちは喘息発作中の患者の免疫細胞を標的にすることに取り組んでいます。体内の全体的な鉄レベルを枯渇させることなく、ILC2 が利用できる鉄の量を減らすことができれば、症状だけでなく病気の根本的な原因に対処する喘息の新しい治療法につながる可能性があります。現在利用可能な治療法は、患者の生命を維持するために症状をコントロールすることはできますが、病気を治すことはできません。鉄に関連する治療法は、喘息患者にとってより良い解決策となる可能性があります。

私たちの発見は喘息だけに当てはまるわけではありません。これは、湿疹や 2 型糖尿病など、ILC2 が関与する他の病気にも大きな変化をもたらす可能性があります。鉄が免疫系にとってこれほど重要だとは誰が考えたでしょうか?

この研究の結果は、雑誌「The Conversation」に掲載された記事で詳細に説明されています。