Что происходит, когда красные кровяные тельца повреждаются или достигают конца своей нормальной продолжительности жизни, и как повторно используется железо, необходимое для переноса кислорода? Новое исследование, проведенное исследователями Массачусетской больницы общего профиля (MGH), противоречит предыдущим представлениям о том, где и как изношенные эритроциты удаляются, а их железо сохраняется для использования в новых клетках. Их результаты, опубликованные в Интернете в журнале Nature Medicine, могут привести к улучшению лечения или профилактики анемии или отравления железом.
"Учебники говорят нам, что эритроциты удаляются в селезенке с помощью специализированных макрофагов, которые живут в этом органе, но наше исследование показывает, что печень, а не селезенка, является основным местом элиминации эритроцитов и рециркуляции железа," говорит старший автор Филип Свирски, доктор философии, Центр системной биологии MGH. "Помимо определения печени как основного места этих процессов, мы также идентифицировали временную популяцию иммунных клеток, полученных из костного мозга, как рециркулирующих клеток."
Средняя продолжительность жизни здоровых эритроцитов (эритроцитов) составляет 120 дней, но она может быть сокращена при патологических состояниях, включая сепсис, и при таких заболеваниях, как серповидно-клеточная анемия, которые мешают нормальному производству эритроцитов. Клетки также могут быть повреждены во время операции коронарного шунтирования или диализа, а переливание крови может содержать эритроциты, которые были повреждены в процессе сбора, хранения и введения. Поврежденные эритроциты могут выделять несвязанные формы гемоглобина, несущего железо, что может вызвать повреждение почек и может привести к анемии, уменьшая доставку кислорода к тканям. Если связанное с заболеванием повреждение эритроцитов превышает способность организма очищать старые эритроциты, может высвобождаться токсичный уровень свободного железа.
В текущем исследовании исследовательская группа использовала несколько различных моделей повреждения эритроцитов, в том числе кровь от пациентов с шунтированием, чтобы изучить механизмы, участвующие в очистке клеток и рециркуляции их железа. Эксперименты на мышах показали, что присутствие поврежденных эритроцитов в кровотоке приводит к быстрому увеличению определенной популяции моноцитов, которые захватывают поврежденные клетки и перемещаются как в печень, так и в селезенку. Но несколько часов спустя почти все эти эритроциты были обнаружены в популяции специализированных макрофагов – клеток, продуцируемых моноцитами, которые поглощают и удаляют мусор, поврежденные клетки и микробы, – которые наблюдались только в печени. Эти макрофаги в конечном итоге исчезли, когда они больше не были нужны.
Исследователи также показали, что экспрессия хемокинов – белков, управляющих движением других клеток, – привлекает моноциты, потребляющие эритроциты, в печень, что приводит к накоплению макрофагов, рециркулирующих железо. Блокирование этого процесса привело к появлению нескольких индикаторов нарушения клиренса эритроцитов, включая токсические уровни свободного железа и гемоглобина, а также признаки поражения печени и почек.
"Тот факт, что печень является основным органом удаления эритроцитов и рециркуляции железа, удивителен, как и тот факт, что печень полагается на буферную систему, состоящую из моноцитов, полученных из костного мозга, которые потребляют поврежденные эритроциты в крови и оседают в ней. печень, где они становятся временными макрофагами, способными перерабатывать железо," – говорит Свирски, доцент кафедры радиологии Гарвардской медицинской школы. "Выявленный нами механизм может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от условий. Если он сверхактивен, он может удалить слишком много эритроцитов, но если он вялый или нарушен иным образом, это может привести к токсичности железа. Дальнейшее исследование могло бы предоставить нам детали того, как этот механизм возникает в первую очередь, и помочь нам понять, как использовать или подавить его в различных условиях."