Железо играет ключевую роль в работе иммунной системы, особенно в формировании Т-клеточного иммунитета, который отвечает за уничтожение патогенов и создание иммунной памяти. Железо необходимо для клеточной активации и пролиферации, которые лежат в основе формирования защитных реакций Т-клеток.
Ученые из Колумбийского университета в США исследовали, как дефицит железа влияет на Т-клетки у мышей во время и после гриппа. Мыши, которым не хватало железа в пище, болели тяжелее, медленнее восстанавливались и теряли больше веса. Хотя количество антиген-специфических Т-клеток у них увеличивалось, их способность к выработке воспалительных цитокинов ИФНγ и TNFα была снижена. Кроме того, у антиген-специфических Т-клеток снизилась экспрессия маркеров, необходимых для их закрепления в тканях. Закрепление Т-клеток в тканях нужно, чтобы эти клетки могли быстро реагировать на повторные инфекции в том же месте. Таким образом, дефицит железа может ослаблять иммунные реакции и препятствовать формированию иммунной памяти.
Дизайн исследования
Две группы мышей кормили диетами с разным содержанием железа: одна группа получала нормальные дозы железа, а другая — очень низкие. Мыши с дефицитом железа медленнее набирали вес, и у них развилась анемия, что подтверждалось пониженным уровнем гемоглобина и снижением содержания железа в печени.
Дефицит железа влияет на Т-клетки
Хотя общее количество Т-клеток в селезенке оставалось неизменным, у мышей с дефицитом железа наблюдалось снижение количества Т-клеток в легочной ткани. Также у мышей с дефицитом железа уменьшалась доля наивных Т-клеток в селезенке.
Особенно заметным оказалось повышение экспрессии рецептора трансферрина (CD71), который помогает клеткам захватывать железо. Рецептор трансферрина широко экспрессировался на ненаивных CD4 и CD8 Т-клетках у мышей с дефицитом железа.
Дефицит железа ухудшает T-клеточный ответ при гриппе
При гриппе мыши с дефицитом железа теряли вес быстрее и дольше восстанавливали его после заражения по сравнению с мышами, у которых уровень железа был в норме. Восстановление веса у мышей с нормальным уровнем железа совпало с пиковым ответом T-клеток.
Анализ Т-клеточного ответа на 5-й и 7-й дни инфекции показал, что, хотя общее количество Т-клеток в легких оставалось одинаковым, у мышей с дефицитом железа наблюдалось повышенное количество CD4 и CD8 Т-клеток в селезенке.
У мышей с дефицитом железа на ранней стадии инфекции было снижено количество эффекторных T-клеток и T-клеток памяти в легких. Это было видно по снижению экспрессии гликопротеина CD44 на поверхности клеток – маркера эффекторных реакций и реакций памяти.
Также ученые исследовали маркеры CD25 и CD71, которые напрямую коррелируют с активацией и пролиферацией Т-клеток. У мышей и дефицитом железа маркер активации Т-клеток CD71 оставался повышенным на поздних сроках инфекции, что свидетельствует о замедленной активации иммунного ответа. Мыши с нормальным уровнем железа быстрее формировали эффективные Т-клеточные ответы, необходимые для устранения вируса. В легких мышей с нормальным содержанием железа наблюдалось более высокое количество CD8 специфических для гриппа T-клеток.
Дефицит железа снижает противовирусную функцию T-клеток
Ученые проанализировали Т-клеточный ответ у мышей, которые выздоровели от гриппозной инфекции, на 28 день. Общее количество CD4 и CD8 Т-клеток было одинаковым как в легких, так и в селезенке у мышей с дефицитом и нормальным уровнем железа. В легочной ткани мышей с дефицитом железа наблюдалось повышенное количество CD4 T-клеток эффекторной памяти. Эти клетки известны тем, что закрепляются в тканях и обеспечивают оптимальную защиту при повторном заражении. Закрепившиеся клетки называются резидентным Т-клетками памяти (TRM).
TRM экспрессируют маркеры CD69 и CD103. По этим маркерам ученые обнаружили снижение доли CD8 TRM в легких мышей с дефицитом железа.
Более того, несмотря на накопление специфических для гриппа CD4 и CD8 Т-клеток, у мышей с дефицитом железа была сильно снижена способность этих клеток продуцировать ИФНγ. Способность продуцировать ИФНγ и TNFα не восстанавливалась при совместном культивировании Т-клеток с дендритными клетками, богатыми железом. Это указывает на внутренний дефект Т-клеток, вызванный дефицитом железа, который ухудшает способность формирования функциональной иммунной памяти.
Вывод
Дефицит железа влияет на способность организма бороться с инфекциями. У мышей с дефицитом железа наблюдалась сниженная активность Т-клеток — ключевых защитников организма. Хотя в легких таких мышей было повышено количество Т-клеток, их способность вырабатывать ключевые противовирусные цитокины, такие как ИФНγ и TNFα, была заметно снижена. Это означает, что при дефиците железа иммунные клетки теряют эффективность в борьбе с инфекцией и формировании иммунной памяти.
Во всем мире дефицит железа является распространенной проблемой, связанной с повышенной заболеваемостью и снижением чувствительности к вакцинации. Коррекция уровня железа может помочь повысить эффективность вакцинации и улучшить исход заболеваний. Однако накопление железа в организме может ухудшить течение вирусных инфекций – подробнее об этом рассказано в статье «Ограничение железа блокирует размножение вирусов».
Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!
Кому-то она тоже будет полезной и нужной:
Источник
Dietary iron deficiency impairs effector function of memory T cells following influenza infection
