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Alti livelli di ferro nei polmoni aumentano la gravità dell’asma

Un nuovo studio pubblicato sull’European Respiratory Journal nel marzo 2020 riporta che l’accumulo di ferro nelle cellule del polmone aggrava i sintomi dell’asma e riduce la funzione polmonare.

Il ferro è un minerale necessario per la sintesi dell’emoglobina, la molecola che lega l’ossigeno e lo trasporta in tutto il corpo per essere utilizzato dalle cellule per la loro generazione di energia. L’assorbimento del ferro è un processo strettamente regolato a più livelli, per prevenire carenze e immagazzinamento eccessivo, mantenendo normali i livelli di ferro in circolo. L’eccessivo assorbimento di ferro può causare l’accumulo di ferro all’interno delle cellule. Tuttavia, i bambini nati da madri carenti di ferro hanno maggiori probabilità di avere respiro sibilante e ridotta funzionalità polmonare durante l’infanzia e un rischio maggiore di atopia.

Come spiega il ricercatore Jeff Horvat, “I nostri organi e tessuti hanno bisogno di ferro per supportare il flusso di ossigeno e la normale attività enzimatica, ma anche le infezioni nel corpo hanno bisogno di ferro per prosperare. Per questo motivo, il nostro sistema immunitario nasconde il ferro all’interno delle cellule per rendere alle infezioni impossibile l’ accesso. Ciò tuttavia, può provocare un accumulo di ferro nelle cellule e nei tessuti degli organi vicini”.

Lo studio è stato motivato dalla necessità di sapere se i livelli di ferro nei polmoni partecipano allo sviluppo dell’asma. Gli autori sottolineano che livelli elevati e bassi di ferro si trovano in pazienti asmatici. Ciò può indicare il contributo di modelli irregolari di assorbimento del ferro e livelli anormali di ferro alle malattie polmonari.

Horvat continua dicendo: “Non è chiaro se l’accumulo di ferro nei polmoni contribuisca allo sviluppo della malattia. Abbiamo cercato di approfondire questo studio osservando il legame tra ferro e asma, per capire meglio se i livelli di ferro aumentati o diminuiti nel le cellule polmonari peggiorano la malattia “.

Lo studio – fase 1

I ricercatori hanno utilizzato dati provenienti da campioni prelevati da pazienti affetti da asma e modelli sperimentali per rilevare l’assorbimento irregolare del ferro nelle cellule polmonari e per scoprire come i livelli di ferro nelle cellule polmonari sono correlati alla gravità della malattia. Il primo passo è stato analizzare i livelli di ferro all’interno delle cellule delle vie aeree in 23 pazienti, di cui 12 con asma da lieve a moderato e 11 con asma grave. La gravità dell’asma è stata determinata dalla quantità di aria che può essere espirata in un secondo, nonché dalla frequenza con cui l’individuo ha manifestato i sintomi dell’asma. Per misurare i livelli di ferro all’interno delle cellule delle vie aeree, i ricercatori hanno effettuato una biopsia a ciascuno dei pazienti .  Inoltre, i ricercatori hanno prelevato campioni  bronchiali per ottenere campioni cellulari di alta qualità. Tali campioni sono stati raccolti da 97 pazienti, 39 con asma grave, 29 con asma da lieve a moderato e 29 individui sani. La raccolta di campioni faceva parte del progetto U-BIOPRED che coinvolge l’intera Europa. I ricercatori hanno ora analizzato tutti i campioni utilizzando più test per il ferro.

I livelli di ferro all’esterno delle cellule polmonari erano più bassi nei pazienti con asma rispetto alle persone sane e la riduzione era proporzionale alla gravità dell’asma (volume inferiore di aria espirata nel primo secondo).

Tuttavia, i livelli all’interno delle cellule polmonari ottenuti dal lavaggio erano significativamente più alti nei pazienti con asma rispetto alle persone sane. Non c’era alcuna differenza marcata nel livello di ferro delle cellule polmonari con la gravità dell’asma. Tuttavia, il rapporto tra ferro all’interno e all’esterno della cellula è aumentato con il grado di ostruzione del flusso d’aria. Complessivamente, i risultati indicano che livelli di  ferro inferiore al di fuori delle cellule e livelli più alti di ferro all’interno delle cellule sono collegati a uno stato asmatico peggiore e ad una ridotta funzionalità polmonare. Commenti di Horvat: “Abbiamo dimostrato che la funzione polmonare era più bassa tra i pazienti con i più alti livelli di accumulo di ferro nelle cellule e nei tessuti delle vie aeree. Pensiamo che il ruolo del sistema immunitario nel” nascondere” il  ferro all’interno delle cellule polmonari possa contribuire alla gravità dell’asma. Tuttavia, i dati dei campioni dei pazienti non sono in grado di confermare questa relazione e i sintomi dall’aumento del ferro nelle cellule polmonari non erano chiari.
Lo studio – fase 2
I ricercatori hanno ora avviato un esperimento con i topi per scoprire cosa accadrebbe ai topi asmatici se i livelli di ferro nella cellula polmonare aumentassero. Nel primo modello, un gruppo di topi è stato alimentato con cibi eccessivamente ricchi di ferro per indurre un sovraccarico di ferro, per oltre otto settimane. L’altro gruppo è stato alimentato con una dieta normale. Alla fine dello studio, sono stati presi in esame sia i tessuti polmonari che quelli epatici dei topi e sono state misurate anche le infiammazioni nelle vie aeree.
Nel secondo modello, i ricercatori hanno attivato un gene che provoca un sovraccarico di ferro, anche quando si è a dieta normale, per scoprire come i polmoni sarebbero stati interessati. I risultati hanno mostrato che livelli più alti di ferro nelle cellule polmonari erano collegati a infiammazione, elevata secrezione di muco e cicatrici delle vie aeree, che sono tutte associate a ostruzione delle vie aeree e esacerbazioni asmatiche, secondo gli autori. I macrofagi sono le cellule principalmente coinvolte in questo sequestro di ferro. “Pertanto”, afferma Horvat, “Questi sintomi sono comuni nell’asma e in altre malattie polmonari croniche e i nostri dati mostrano che l’aumento del ferro nelle cellule polmonari e nei tessuti ha portato ad un aumento di questi effetti”.
I ricercatori hanno anche scoperto che alti livelli di ferro aumentano l’infiammazione delle cellule muscolari lisce delle vie aeree e dei fibroblasti. Ciò dà origine alle caratteristiche dell’asma, tra cui iper-reattività, fibrosi e infiammazione.
Implicazioni
Il team è stato attento ad assicurarsi che non vi fossero germi o altri fattori che potrebbero contribuire all’asma. Quindi, dicono, “Siamo fiduciosi che i dati dimostrino chiaramente il legame tra l’aumento dei livelli di ferro nelle cellule polmonari e dei livelli di ferro nei tessuti e queste risposte del sistema immunitario”. I ricercatori sono fiduciosi che questi risultati potrebbero aprire nuove strade per il trattamento dell’asma, come la prevenzione dell’assorbimento irregolare del ferro nelle cellule polmonari e nei tessuti. Ad esempio, i ricercatori stanno cercando modi per cambiare il modo in cui il ferro viene immagazzinato all’interno delle cellule polmonari e come modulare le cellule che causano l’assorbimento del ferro da parte delle cellule polmonari.
La ragione di tale assorbimento non è evidente, tuttavia. Horvat è attento a sottolineare che “Questo studio non dovrebbe essere interpretato come alti livelli di ferro polmonare correlati all’assunzione di ferro dalla dieta o dall’uso di integratori. Speriamo che questi dati incoraggino ulteriori finanziamenti per la ricerca che indaga il ruolo e l’uso terapeutico del ferro nell’asma “.
L’esperto Christopher Brighting fa eco a questo punto di vista: “È importante notare che la ricerca non suggerisce che livelli elevati di ferro nei polmoni siano dovuti alla dieta. Le persone che vivono con l’asma non dovrebbero evitare cibi ricchi di ferro sulla base di questa ricerca”.

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