鉄のレベルがCOVID-19の結果に与える影響
鉄欠乏と過剰がCOVID-19の重症度や免疫反応にどんな影響を与えるかを調べてる。
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SARS-CoV-2ってウイルスがCOVID-19って病気を引き起こすんだ。この病気は世界中で流行してて、約7億7500万人が影響を受けて、約700万人が亡くなったんだよ。COVID-19は強い免疫反応を引き起こしたり、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)ってやばい肺の病気になったりすることもある。COVID-19になる前に持ってた健康問題、コモルビディティって呼ばれるやつがあって、これが病気を悪化させることもあるんだ。最近の研究では、体の中の鉄が少なすぎたり多すぎたりすると、COVID-19でどれだけ具合が悪くなるかにも影響する可能性があるって言われてるよ。
鉄の健康への役割
鉄は体のいろんな機能に重要なんだ。免疫システムの働きや炎症を戦うのに関わってるし、体のいろんな部分の鉄の量は厳密に調整されてる。研究によると、SARS-CoV-2ウイルスに感染すると体の鉄のバランスが崩れて、鉄のレベルを測る指標にも影響が出るみたい。これはCOVID-19だけじゃなくて、他の感染症でも鉄のレベルに影響を与えるから、病気の時にその人の本当の鉄の状態を知るのは難しいんだ。
COVID-19の患者の鉄のレベルを測るのって結構大変なんだ。みんな病気になってから医者に行くから、病気になる前の鉄の状態を知るのが難しいんだよ。鉄欠乏症、つまり鉄が不足してる状態はよくある問題で、いろんな健康問題、特に貧血を引き起こすこともある。COVID-19で入院する前に貧血だった人は、亡くなるリスクが高いかもしれない。ウイルスが貧血を悪化させることがあるからね。世界的には、貧血の半分は食べ物から十分な鉄を摂取できてないことが原因なんだけど、サラセミアや鎌状赤血球症、マラリアみたいな感染症も貧血を引き起こすことがある。
低い鉄が貧血を引き起こすことでCOVID-19の悪化につながるかどうかはまだ議論があるし、体の鉄のレベルが不規則だと長期的なCOVIDの症状とも関連してる。ただ、重いCOVID-19感染の結果として鉄のレベルが問題になるのか、その後の問題に寄与するのかは判断が難しいんだよね。
いくつかの研究では、鉄が多すぎるとCOVID-19の症状が悪化する可能性があるとも言われてる。マウスを使った研究では、鉄レベルが高いと特定の免疫シグナルに変化が見られたみたい。鉄が多すぎるのは遺伝性ヘモクロマトーシスとか、鉄分が多い食べ物やサプリを摂りすぎることから来ることがある。でも、高い鉄のレベルがCOVID-19の重症度にどう影響するかはまだ明確じゃないんだ。
研究の概要
この研究では、マウスを使って鉄が少なすぎたり多すぎたりするとCOVID-19にどう影響するかを調べたよ。マウスは普通の食事、鉄が足りない食事、過剰な鉄を含む食事のグループに分けられて、数週間飼育された。その後、全グループにSARS-CoV-2ウイルスを感染させた。科学者たちは、異なる食事がウイルスの増殖や肺の炎症に与える影響を観察したんだ。
鉄が不足した食事をしてたマウスは、感染前に普通の食事をしてたマウスに比べて成長が遅かったけど、感染によって体重には大きな影響はなかった。肺の組織を調べたら、鉄が少ないグループとコントロールグループの間で大きな違いは見られなかった。研究者たちは、免疫細胞の反応には変化があったけど、全体的に肺の健康は食事によって大きく悪化しなかったって観察した。
鉄が不足した食事の影響
鉄が足りない食事を7週間続けたマウスは、ウイルスに関連する症状が少なかった。コントロールマウスより体重が少なかったけど、それは鉄が不足してたから予想通りだったよ。体重は少なかったけど、肺の組織サンプルではウイルスレベルに大きな違いは見られなかった。ただ、鼻の周りで見つかったウイルスの量は少なめだったから、低い鉄が上部呼吸器でのウイルス増殖に少し影響を与えている可能性があるね。
研究者たちは、肺のサンプルを調べて損傷の兆候を探った。組織を顕微鏡で見る組織学的分析を行ったら、鉄が不足したマウスとコントロールマウスの間で肺の損傷の量に大きな違いは見られなかった。つまり、鉄が少ないことは感染中に肺の健康を悪化させなかったってことだ。
遺伝子発現の詳細な分析を使って、研究は鉄欠乏が肺の遺伝子活動にわずかな変化しか引き起こさなかったことを示した。これらの遺伝子活動の変化の一部は体の免疫反応に関連してたけど、全体的には影響は大きくなかった。鉄が不足してるマウスは免疫シグナルの増加が見られたけど、やっぱりこれらの変化は肺の健康に目立つ違いをもたらさなかったんだ。
鉄が過剰な食事の影響
同じ方法が鉄を多く含む食事をしているマウスにも適用された。これらのマウスはコントロールグループに比べて体重が少し低かったけど、感染から2日後には肺に見られるウイルスの量が少し減ってた。減少は大きくはなかったけど、高い鉄レベルがCOVID-19に対してわずかに保護的な効果があるかもしれないって示唆してるね。ただ、これを確認するためにはさらに研究が必要だよ。
研究者たちはこれらのマウスの肺でも組織学的方法を使ったけど、結果はコントロールマウスに比べて肺の損傷が少なかったので、肺のウイルス量が少なかったことと一致してる。だから、高い鉄レベルがウイルスの肺での増殖を抑えるのに役立つ可能性があるんだ。
これらの肺の遺伝子発現を調べたら、1つの遺伝子だけが顕著な変化を示した。この大きな遺伝子の変化がないことは、鉄の過剰がCOVID-19中の肺の健康にどう影響するかについての結論を制限するんだ。さらなる分析では、いくつかの免疫細胞タイプが変化してたけど、これらの変化は鉄過剰がCOVID-19中の肺の健康にどう影響するかを明確に理解することにはつながらなかった。
免疫反応の洞察
マウスの免疫反応を詳しく調べると、面白いパターンが浮かび上がった。鉄が不足しているグループと鉄が過剰なグループの両方で、肺の免疫細胞のタイプに顕著な変化が見られた。鉄が不足しているグループでは、感染と戦うのを助ける特定の細胞が増えているように見えたけど、完全な免疫反応に必要な重要な細胞タイプが不足してた。
鉄が過剰なグループでは、免疫システムを活性化するのに重要な役割を果たす樹状細胞が少なかった。この発見は、鉄が過剰だと免疫システムが感染に対して効果的に反応する能力を妨げる可能性があることを示唆してる。免疫細胞の集団の変化は、鉄のレベルが免疫反応にどう影響するかの複雑さを反映していて、COVID-19中にいろんな結果をもたらす可能性があるんだ。
結論
体内の鉄レベルが低いと高いとでCOVID-19に与える影響を調査したこの研究では、食事の違いによって肺の損傷が大きく悪化することはなかった。鉄欠乏と過剰は免疫反応に影響を与えるようだったけど、体がウイルスをコントロールする能力は大きく損なわれてなかったみたい。
鉄のレベルがCOVID-19の結果にどう影響するかを理解することは重要で、リスクのある人への治療戦略や推奨を考えるのに役立つかもしれない。感染症、特にCOVID-19の文脈で鉄の状態がいろんな健康状態とどう相互作用するか、免疫にどう影響するかについてのもっと包括的な研究が必要だって強調してるんだ。
要するに、この研究は貴重な洞察を提供したけど、健康や病気における鉄の複雑な役割を解き明かすためにさらなる研究が必要だってことを示してるね。特に続くウイルスの脅威に対して。
タイトル: The effects of iron deficient and high iron diets on SARS-CoV-2 lung infection and disease
概要: The severity of Coronavirus disease 2019 (COVID-19) caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is often dictated by a range of comorbidities. A considerable literature suggests iron deficiency and iron overload may contribute to increased infection, inflammation and disease severity, although direct causal relationships have been difficult to establish. Here we generate iron deficient and iron loaded C57BL/6J mice by feeding low and high iron diets, with mice on a normal iron diet representing controls. All mice were infected with a primary omicron XXB SARS-CoV-2 isolate and lung inflammatory responses were analyzed by histology, immunohistochemistry and RNA-Seq. Compared with controls, iron deficient mice showed no significant changes in lung viral loads or histopathology, whereas, iron loaded mice showed slightly, but significantly, reduced lung viral loads and histopathology. Transcriptional changes were modest, but illustrated widespread dysregulation of inflammation signatures for both iron deficient vs. controls, and iron loaded vs. controls. Some of these changes could be associated with detrimental outcomes, whereas others would be viewed as beneficial. Diet-associated iron deficiency or overload thus induced modest modulations of inflammatory signatures, but no significant histopathologically detectable disease exacerbations. Author summaryA diet deficient in iron can lead to anemia, a widespread problem worldwide. A diet with excessive iron is less common, but can be associated with excessive consumption of iron supplements. We investigate herein using a mouse model, whether low or high iron diets predispose to detrimental outcomes in the lungs after infection with SARS-CoV-2. A considerable literature suggests iron dysregulation would promote infection and inflammation. However, we found, although inflammatory responses showed modest modulations, viral loads were unaffected or slightly reduced, and lung histopathology was either unaffected or indicated slightly less severe disease. These findings do not support a view that low or high iron diets represent comorbidities predisposing to overt detrimental outcomes for acute COVID-19 lung disease.
著者: Andreas Suhrbier, A. Carolin, D. Frazer, K. Yan, C. R. Bishop, B. Tang, W. Nguyen, S. L. Helman, J. Horvat, T. Larcher, D. J. Rawle
最終更新: 2024-05-29 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.29.596393
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.29.596393.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。
参照リンク
- https://www.klinikum.uni-heidelberg.de/zentrum-fuer-infektiologie/molecular-virology/welcome/downloads
- https://github.com/Nanostring-Biostats/CellProfileLibrary/blob/master/Mouse/Adult/Lung_MCA.RData
- https://github.com/Nanostring-Biostats/CellProfileLibrary/blob/master/Mouse/Adult/ImmuneAtlas_ImmGen_cellFamily.R