Organizm gospodarza kontra drobnoustroje w walce o żelazo. Rola żelaza w zakażeniach

Abstrakt

Żelazo, poprzez swój udział w wielu procesach metabolicznych, jest niezbędnym składnikiem odżywczym dla wszystkich istot żywych: drobnoustrojów i organizmów wyższych. Problem pojawia się, gdy z żelaza korzysta organizm gospodarza i zasiedlające go drobnoustroje patogenne. Żelazo warunkuje wzrost patogenów, więc w interesie gospodarza jest ograniczyć jego dostępność dla drobnoustrojów. Z drugiej strony, organizm gospodarza sam potrzebuje odpowiedniej ilości żelaza dla własnych potrzeb metabolicznych, w tym do prawidłowego funkcjonowania kluczowego w zwalczaniu infekcji układu odpornościowego. Najlepszym rozwiązaniem jest więc utrzymywanie zasobów żelaza pod stałą i ścisłą kontrolą. Elementem tej kontroli są białka silnie wiążące jony żelaza, głównie siderofiliny (laktoferyna i transferyna) oraz ferrytyna, albumina, hemopeksyna, haptoglobina i albumina. Odgrywają one rolę zarówno w stanie zdrowia, jak i w czasie zakażenia i zapalenia. Jako odpowiedź na uraz (infekcję, uszkodzenie tkanek, wzrost nowotworowy) rozwija się ważna fizjologicznie reakcja obronna nazywana hipoferremią/anemią zapalenia lub chorób przewlekłych, której celem jest dalsze czasowe ograniczenie dostępności żelaza dla patogenów i procesów zapalnych. Drobnoustroje w drodze ewolucji rozwinęły własne systemy pozyskiwania żelaza w ustroju żywiciela. To różne białka receptorowe wiążące siderofiliny i odzyskujące z nich żelazo oraz drobnocząsteczkowe związki silnie chelatujące żelazo, siderofory. Patogeny mogą też uzyskiwać żelazo po degradacji proteolitycznej bogatych w żelazo białek gospodarza, np. hemoglobiny. Skuteczność nabywania żelaza przez patogeny stanowi o ich wirulencji. Obecnie stosowane są różne metody lecznicze, które mają wspomóc organizm w walce z zakażeniem poprzez zmniejszenie dostępności żelaza dla patogenów. W zależności od potrzeb stosuje się ubogą w żelazo dietę, cykliczne upusty krwi lub związki chelatujące żelazo: desferoksaminę, deferipron i inne.