Минутка физиологии: бактерии, железо, трансферрин

Человечество имеет хорошо развитую естественную устойчивостью к бактериальным инфекциям, отработанную за тысячелетия эволюции. Эти механизмы сложны, к ним относятся антибактериальные свойства тканевых жидкостей и уникальные свойства клеток (фагоцитоз).
Однако, наш организм имеет и ряд уязвимостей, так как для правильного функционирования защитных систем требуется среда без железа.
Доказано, что наличие свободного (не связанного с трансферрином) железа или свободного гема подавляет как бактерицидные, так и бактериостатические эффекты крови и приводит к значимому усилению силы бактерий с повышенной скоростью размножения, которые подавляют естественную защиту организма.

Железо играет решающую роль в росте и выживании бактерий:

1. Это важнейшее питательное вещество для большинства бактерий. Оно является ключевым компонентом многих ферментов и белков, участвующих в критических метаболических процессах, таких как синтез ДНК, перенос электронов и обезвреживание агрессивных форм кислорода. Когда железо доступно, бактерии могут размножаться более эффективно.

2. Организм человека строго регулирует доступность железа — это защитный механизм от бактериальных инфекций. Железо часто связано с такими белками, как трансферрин, ферритин и лактоферрин, что делает его недоступным для вторгающихся в организм бактерий. Ограничение доступности свободного железа является частью врожденного иммунного ответа, ограничивающего рост бактерий.

3. Чтобы преодолеть дефицит железа, многие бактерии выработали сложные системы для его получения железа от организма хозяина:
- Сидерофоры: небольшие молекулы, выделяемые бактериями, которые могут извлекать железо из белков хозяина.
- Системы захвата гема: некоторые бактерии могут извлекать железо из молекул гема в гемоглобине.
- Рецепторы трансферрина и лактоферрина: некоторые бактерии могут напрямую связываться с белками хозяина и извлекать из них железо.

4. Когда в организме избыток свободного железа (например, из-за таких состояний, как гемохроматоз или перегрузка рациона железом), это может подавлять защитные механизмы хозяина. Повышенная доступность железа может усилить рост и вирулентность бактерий, а инфекции более тяжелыми.

5. Железо также может способствовать образованию биопленки у некоторых видов бактерий. Биопленки — это защитные сообщества бактерий, которые обладают высокой устойчивостью к антибиотикам и действиям иммунной системы, что приводит к хроническим инфекциям.

6. Избыток железа может нарушить функцию иммунных клеток. Например, подавлять активность макрофагов, которые имеют решающее значение для уничтожения бактерий. Это еще больше увеличивает риск бактериальной инвазии.