Установлено, что нарушение обмена железа в организме существенно изменяет функцию иммунной системы, в частности влияет на антибактериальный иммунитет.
Железо является очень важным микроэлементом организма человека и животных. Оно присутствует в двух формах: клеточное (в составе гемоглобина эритроцитов крови, цитохромов митохондрий и т.д.) и внеклеточное (в составе некоторых ферментов и особых белов - металлопротеидов). Общее содержание железа в организме взрослого человека составляет 3-4 г, причём около 70% его находится в эритроцитах.
Метаболизм железа обеспечивается несколькими механизмами: поступлением его с пищей и водой, всасыванием в желудочно-кишечном тракте, транспортированием специальными белками в крови и межклеточной жидкости и т.д. Интересно, что в организм здорового взрослого человека поступает с пищей около 20 мг железа в день, однако усваивается всего 1-2 мг. Наиболее активно железо всасывается в верхних отделах тонкого кишечника. Основная масса поглощённого железа поступает в костный мозг (для образования гемоглобина), а также в печень и селезёнку. При помощи особого белка гепцидина атомы железа из тканей организма по мере необходимости попадают в костный мозг; кроме этого, гепцидин тормозит всасывание железа в кишечнике и его освобождение из фагоцитов.
Свидетельством нормального метаболизма железа является его постоянная концентрация в плазме крови; у мужчин она составляет 15-30 микромоль/литр, у женщин на 15-20% меньше. При значительном уменьшении данного показателя развивается малокровие (анемия), обязательно приводящее к гипоксии (кислородному голоданию) всех органов и тканей.
Увеличение концентрации железа в организме наблюдается относительно редко, например при врождённом заболевании - гемохроматозе, причиной которого принято считать нарушение функции гемохроматозного гена (Hfe), в результате чего клетками печени, кишечника и макрофагами синтезируется атипический белок HFЕ, усиливающий всасывание железа в желудочно-кишечном тракте и активно связывающий циркулирующее в крови железо с образованием нерастворимых комплексов. Они накапливаются во многих тканях организма (сердце, печени, поджелудочной железе, почках, коже и др.), необратимо нарушая их структуру и функцию. Постепенно у больных развиваются тяжёлый сахарный диабет, сердечная и печёночная недостаточность, приводящие к смерти через 4-6 лет, если не будет начато своевременное лечение. Симптомы гемохроматоза можно выявить у одного из 200-250 человек, причём мужчины болеют чаще женщин примерно в 6-10 раз.
Ранее проведенные исследования гемохроматоза показали, что данное заболевание сопровождается существенным повышением чувствительности к некоторым возбудителям инфекционных заболеваний, например к сальмонеллам (Salmonella typhimurium), иерсиниям (Yersinia enterocolitica), вибрионам (Vibrio vulnificus) и т.п. В частности, у животных с экспериментальным гемохроматозом возникает предрасположенность к сальмонеллёзу и туберкулёзу. Известно также, что при угнетении гена Hfe попадание сальмонелл в кишечник не вызывает в нём адекватного воспаления, а способствует вялому протеканию патологического процесса со значительным накоплением микробов в различных отделах желудочно-кишечного тракта. Клинические исследования также подтвердили ослабление определённых ветвей иммунитета у пациентов при интенсивном поступлении в организм железосодержащих препаратов [1,2]. При снижении содержания железа сопротивляемость несколько возрастает. Особенности такого поведения иммунной системы до настоящего времени практически не изучены.
Группой учёных из США под руководством Lijian Wang проводилось экспериментальное исследование влияния изменённого метаболизма железа на механизмы антибактериального иммунитета [3]. Для этого у лабораторных животных моделировался гемохроматоз путём воздействия на функцию гена Hfe и анализировались различные параметры иммунной системы: деятельность лейкоцитов, макрофагов, образование важных биологически-активных веществ (цитокинов) и т.д.
Учёным удалось установить, что снижение содержания внутриклеточного железа уменьшает образование противовоспалительных цитокинов (TNF-а and IL-6) при бактериальном заражении. Кроме этого, угнетается деятельность фагоцитирующих клеток (особенно макрофагов), играющих важную роль в формировании очагов воспаления и ликвидации микробных агентов. Подтверждено также активное участие регулирующего содержание железа белка гепцидина в развитии воспалительных реакций и их протекании.
Таким образом, установлено, что нормальный метаболизм железа в организме оказывает существенное влияние на различные стороны антибактериального иммунитета. Воздействие на обмен железа следует использовать для эффективного контролирования процесса воспаления и его лечения.