Downregulation of SLC7A11 (xCT) expression by influenza A virus (Orthomyxoviridae: Alphainfluenzavirus) as a mechanism for ferroptosis induction
- Authors: Korepanova D.E.1, Chernysheva A.E.1,2
-
Affiliations:
- Federal Scientific Research Institute of Viral Infections "Virome" Federal Service for Surveillance on Costumer Rights Protection and Human Wellbeing
- Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin
- Issue: Vol 71, No 3 (2026)
- Pages: 244-253
- Section: REVIEWS
- URL: https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/16859
- DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-371
- EDN: https://elibrary.ru/nriysa
- ID: 16859
Cite item
Full Text
Abstract
The aim of the review was to analyze current literature data on the mechanisms by which the influenza A virus causes a decrease in the level of the SLC7A11 (xCT) protein in human cells, which contributes to the initiation of ferroptosis. The literature search was performed in the eLIBRARY.RU, CyberLeninka, Google Scholar, PubMed databases for the period 2009-2026.
Data are presented on the role of the Xc⁻ transport antioxidant system and its key subunit SLC7A11 in the pathogenesis of influenza infection in the context of ferroptosis induction. The Xc− system mediates the import of cystine, which is essential for the synthesis of glutathione, the primary intracellular antioxidant. The molecular mechanisms of ferroptotic cell death are described, including Xc− dysfunction, activation of the transferrin receptor TfR1, lipoxygenase ALOX15. Data on experimental evidence of ferroptosis induction upon influenza virus infection, obtained using A549, 16HBE, BeWo cell lines as well in mouse cells, are presented. This evidence includes increased expression of TRIM family proteins, TNF-α, and elevated TGF-β1 mRNA levels. Hypothetical models of indirect pathogen-mediated effects are discussed, suggesting SLC7A11 suppression driven by pro-inflammatory cytokines (TNF, IFN-γ, IL-1β, TGF-β1) and proteins p53 and BAP1. The need for further research to confirm the contribution of the pathways discussed and to assess their clinical potential as targets for therapy or biomarkers is emphasized.
Keywords
Full Text
Введение
Заболевание, вызванное вирусом гриппа, – высококонтагиозная респираторная инфекция, которая приводит к проблемам со здоровьем и значительному числу летальных исходов [1, 2]. Широкое распространение патогена влечет за собой социально-экономические последствия по всему миру. Инфекция проявляется лихорадкой, миалгией, ринореей, ознобом, симптомы которой могут сохраняться до 10 сут, и в части случаев осложняется развитием бронхита, пневмонии или обострением хронических заболеваний [1–3]. Наиболее тяжело заболевание протекает у детей, пожилых, беременных и лиц с хроническими и иммунодефицитными состояниями [1, 2]. В связи с этим необходимы углубленное изучение вируса гриппа и разработка эффективных вакцин для борьбы с ежегодными вспышками инфекции.
Патогенез гриппа начинается с проникновения вируса в клетки-мишени. Патоген, попадая в организм, с помощью поверхностного белка гемагглютинина связывается с рецепторами эпителиальных клеток верхних дыхательных путей для прохождения внутрь клетки [4]. Важным аспектом вирусной инфекции является ее способность влиять на процессы регулируемой клеточной гибели (РКГ) для распространения своего генетического материала в организме хозяина. Изначально являясь защитным механизмом организма, РКГ может быть использована вирусом для облегчения выхода новых вирионов и распространения инфекции [5]. Наиболее изученным типом клеточной гибели является апоптоз, однако в последние годы были открыты и альтернативные пути клеточной гибели: пироптоз, некроптоз, ферроптоз и т.д. Имеющаяся информация свидетельствует о том, что вирусы гриппа способны индуцировать ферроптоз, приводя к патологическим изменениям, в первую очередь, органов дыхательной системы [6].
Ферроптоз – это тип РКГ, зависимый от железа и регулируемый окислением, который вызван накоплением липидных пероксидов [3, 7, 8]. Термин был впервые предложен в 2012 г. в работе B.R. Stockwell и соавт., экспериментальная часть исследования была проведена S.J. Dixon [9]. На клеточном уровне ферроптоз сопровождается окислительным стрессом: активируется перекисное окисление липидов (ПОЛ), накапливаются молекулы свободного железа, активных форм кислорода (АФК) и азота (АФА) [3, 7]. Происходит повреждение белков и липидов клетки, запускается ее гибель [8]. Ключевую роль в предотвращении этого процесса играет антиоксидантная система клетки, в частности белковая субъединица SLC7A11 [3]. Подробно железозависимый процесс клеточной смерти изучен в контексте онкологических заболеваний, однако его роль в патогенезе вирусных инфекций в настоящее время интенсивно исследуется.
В связи с этим, цель обзора – анализ современных данных литературы о механизмах, с помощью которых вирус гриппа A вызывает снижение уровня белка SLC7A11 (xCT) в клетках человека, способствуя запуску ферроптоза. Поиск литературы проводили в базах данных eLIBRARY.RU, CyberLeninka, Google Scholar, PubMed за период 2009-2026 гг.
Механизмы ферроптоза
Молекулярные механизмы ферроптоза имеют несколько путей активирования процесса РКГ. Для каждого из них свойственны уникальные молекулы-индукторы, специфически запускающие этот каскад. При ферроптозе происходит сбой защитных механизмов и накапливается токсичное количество липидных пероксидов в клеточной мембране и мембранах органелл. Это приводит к тому, что клеточная мембрана разрушается и клетка погибает [3]. Изучение различных патологических состояний позволяет выявлять не только новые регуляторные пути, но и их уязвимые точки, что открывает возможности для целенаправленного терапевтического воздействия и предотвращения заболевания.
Первым классическим механизмом является нарушение антиоксидантной системы, ключевыми компонентами которой являются фермент глутатионпероксидаза 4 (GPX4) и восстановленный глутатион (GSH). Аминокислота цистин (Cys-Cys) проникает в клетку через систему Xc− (антипортер цистина/глутамата на клеточной мембране), состоящую из белков легкой цепи SLC7A11 (xCT) и тяжелой цепи SLC3A2 (4F2hc; CD98) [10, 11]. В ходе метаболических превращений (рис. 1) Cys-Cys способствует синтезу GSH, который является донором электронов для получения GPX4 [12]. С потерей электронов GSH превращается в окисленную форму глутатиона – GSSG (дисульфид глутатиона), и может восстановиться с помощью глутатионредуктазы и NADPH до GSH [12]. GPX4 является ферментом с антиоксидантным действием, восстанавливающим липидные пероксиды (L-OOH) до липидных спиртов (L-OH). Следовательно, при ингибировании или дисфункции системы GSH/GPX4 процесс восстановления липидных пероксидов нарушается, что вызывает ПОЛ и накопление АФК. Данная система служит защитным механизмом, подавляющим ферроптоз, и ее нарушение провоцирует гибель клеток по ферроптотическому пути. Именно этот способ функционирования подробно рассмотрен в настоящей статье.
Рис. 1. Схема механизма подавления ферроптоза системой Xc–/GSH/GPX4.
Осуществляется антипорт внутриклеточного глутамата на внеклеточный цистин в соотношении 1 : 1 через транспортную систему Xc−. Она состоит из белков легкой цепи SLC7A11 и тяжелой цепи SLC3A2. Cys-Cys восстанавливается до Cys в клетке. Затем Cys и Glu совместно с GCL образуют γ-GC. При взаимодействии γ-GC и Gly при участии GSS синтезируется GSH. GSH поддерживает активность GPX4, который подавляет ферроптоз путем восстановления липидных пероксидов до липидных спиртов. GPX4 катализирует окисление GSH до GSSG, который затем восстанавливается до GSH под действием GSR и (1) никотинамидадениндинуклеотидфосфата.
Fig. 1. Scheme of the mechanism of ferroptosis suppression by the Xc–/GSH/GPX4 system.
The antiport of intracellular glutamate to extracellular cystine is carried out in a 1 : 1 ratio through the Xc− transport system. It consists of the SLC7A11 light chain and the SLC3A2 heavy chain proteins. Cys-Cys is reduced to Cys in the cell. Cys and Glu then, together with GCL, form γ-GC. The interaction of γ-GC and Gly with the participation of GSS synthesizes GSH. GSH maintains the activity of GPX4, which suppresses ferroptosis by reducing lipid peroxides to lipid alcohols. GPX4 catalyzes the oxidation of GSH to GSSG, which is then reduced to GSH by GSR and (1) nicotinamide adenine dinucleotide phosphate.
Другим примером запуска ферроптоза служит активация трансферринового рецептора (TfR1). TfR1 или CD71 – это трансмембранный гликопротеин II типа, который доставляет железо через мембрану в клетку посредством связывания с транспортным белком трансферрином (Tf) [13]. Tf связывает и переносит на себе до двух атомов Fe3+ в крови [13, 14]. С помощью рецептора TfR1 распознается трансферрин, и железо после высвобождения в клетку преобразуется в Fe2+ с помощью эпителиального 6-трансмембранного антигена 3 предстательной железы (STEAP3) [3, 13, 14]. Кроме того, существуют второстепенные пути поступления железа в клетку, которые также способствуют увеличению внутриклеточного пула лабильного железа через белковый комплекс H-ferritin (FTH1) или транспортеры ZIP8/ZIP14 [3, 15].
Наличие лабильного Fe2+ в клетке в условиях кислой среды (например, в лизосомах) катализирует реакцию Фентона (Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH + OH−), генерирующую высокореактивные гидроксильные радикалы [3]. Неконтролируемое образование АФК является ключевым механизмом окислительной деградации липидов – ПОЛ [3].
Третий механизм реализуется за счет фермента арахидонат-15-липоксигеназы (ALOX15). В качестве его субстратов выступают полиненасыщенные жирные кислоты, такие как арахидоновая и адреновая [16, 17]. Они встраиваются в фосфолипиды клеточных мембран (фосфатидилэтаноламин и фосфатидилхолин) и высоковосприимчивы к ПОЛ [17]. Ремоделирование фосфолипидов с включением полиненасыщенных жирных кислот осуществляется двумя ферментами: ацил-КоА-синтетаза 4 (ACSL4) активирует кислоты, подготавливая их к встраиванию в мембрану, а лизофосфатидилхолинацилтрансфераза 3 (LPCAT3) непосредственно их внедряет в липидный бислой [3, 17, 18]. Далее ALOX15 катализирует присоединение молекулы кислорода к полученным мембранным фосфолипидам, содержащим полиненасыщенные жирные кислоты [19]. Это приводит к образованию липидных пероксидов (L-OOH) в мембране [3, 17, 18]. Если путь синтеза GPX4 не нарушен, то этот фермент, аналогично первому механизму, восстанавливает образующиеся липидные пероксиды до спиртов, тем самым подавляя развитие ферроптоза.
Понимание основных механизмов ферроптоза служит фундаментом для анализа того, как вирусы могут манипулировать клеточной гибелью. Понимание процессов железозависимой РКГ позволяет исследовать влияние патогена на клетки. В рамках настоящего обзора будет уделено внимание анализу накопленных данных, касающихся взаимодействия вируса гриппа A с белком SLC7A11 (xCT).
Индукция ферроптоза вирусом гриппа через подавление SLC7A11
Вирус гриппа продуктивно реплицируется в эпителиальных клетках и инфицирует некоторые типы лейкоцитов, что приводит к выработке цитокинов, которые способствуют перемещению клеток крови к месту инфицирования и развитию противовирусного иммунного ответа, а также производству АФК и АФА [6]. Цель этого процесса – создать враждебную для возбудителя среду и координировать защитную реакцию организма. В ответ на инфекционный агент активируется и антиоксидантная система Xc−.
Было продемонстрировано, что вирус свиного гриппа (H1N1) на клеточной культуре A549 подавляет экспрессию транспортной системы Xc−. Нарушается выработка GSH, происходит снижение GPX4. Это в конечном итоге приводит к ПОЛ и гибели клеток по механизму ферроптоза. В качестве подтверждения ферроптотической РКГ был использован специфический ингибитор Fer-1 [20].
Y. Zhao и соавт. показали влияние гриппа А (H1N1) на клетки BeWo, обработанные форсколином. Повышение уровня фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α) через ось ISG15/EGR1 приводило к подавлению белка GPX4 и снижению транскрипции SLC7A11. Авторами была обнаружена положительная обратная связь: EGR1 усиливал транскрипцию TNF-α [21].
В эксперименте на мышах при заражении вирусом гриппа A (H1N1) в легочной ткани снижались уровни мРНК и белка GPX4 и SLC7A11, одновременно повышались уровни мРНК и белка ACSL4 и накапливался малоновый диальдегид (MDA), который является продуктом ПОЛ. Вирусная нейраминидаза активировала трансформирующий фактор роста бета 1 (TGF-β1), который стимулирует CD4+-Т-клетки к продукции интерферона (IFN)-γ. Соответственно, происходило увеличение содержания провоспалительного цитокина IFN-γ, способствующего нарушению антиоксидантной защиты. Авторы сделали вывод о том, что патоген запускает ферроптоз, который вызывает острое повреждение легких. Примечательно, что в данном исследовании проантоцианидины продемонстрировали защитный эффект: они снижали маркеры ферроптоза, повышая уровень GSH, GPX4, SLC7A11 и подавляя ACSL4 [22].
В последние годы предметом изучения стали белки семейства с трипартитным мотивом, участвующие в регуляции множества клеточных процессов (TRIM). В исследовании C. Zhou и соавт. при заражении вирусом гриппа H1N1 клеточных линий A549 и 16HBE значительно повышался уровень TRIM46 [23, 24]. Это увеличение способствует подавлению экспрессии SLC7A11 [23]. Механизм этого эффекта заключается в том, что TRIM46 действует как Е3-убиквитин-лигаза для транспортера xCT, опосредуя его полиубиквитинирование с последующей протеасомной деградацией. Более того, при подавлении синтеза белка TRIM46 у мышей с повреждением легких, вызванным гриппом H1N1, снижалась тяжесть заболевания in vivo [24]. В работе Y. Liu и соавт. показано, что при инфицировании вирусом гриппа H5N1 клеточной линии A549 сверхэкспрессия белка TRIM16 снижает уровень мРНК гена SLC7A11 [25]. Результаты исследования Y. Wei и соавт. показали, что экспрессия TRIM21 повышается под действием вируса гриппа H5N1 в клетках линии A549 [7]. Это приводит к подавлению NRF2 и последующему снижению уровня ключевых антиферроптотических белков – xCT и GPX4. Данные изменения в конечном итоге снижают жизнеспособность клеток, способствуя развитию ферроптоза [7].
В исследовании Y. Chen и соавт. все эксперименты in vitro (А549, Vero, HEK293T) и in vivo (мыши C57BL/6) проводили со штаммом гриппа A/WSN/33 (H1N1). Инфекция приводила к умеренному снижению уровня мРНК и белка SLC7A11 в A549 и мононуклеарных клетках периферической крови пациентов и усиливала ферроптотическую гибель. При этом в отличие от классического механизма, где ферроптоз ингибируется осью Xc−/GSH/GPX4, основной вклад в подавление этого процесса принадлежал альтернативному пути MVP/IRF1/FSP1 [26].
Представленные данные демонстрируют (рис. 2), что вирус гриппа A способен подавлять активность SLC7A11, снижать уровень элементов антиоксидантной системы. В ряде исследований показано, что на клеточном уровне в качестве регуляторов процесса выступают белки семейства TRIM, которые влияют на SLC7A11. Стоит учитывать, что полученные на клеточной линии A549 сведения, метаболизм и стрессовый ответ которой может отличаться от физиологии нормальных клеток дыхательных путей, накладывают ограничения на интерпретацию и требуют воспроизведения на первичных культурах или in vivo.
Рис. 2. Пути подавления SLC7A11 и активации ферроптоза при инфекции гриппа A (подтипы H1N1, H5N1).
Схема объединяет данные, полученные на клеточных линиях A549, 16HBE, BeWo и на мышиных клетках с использованием различных штаммов вируса гриппа A подтипов H1N1 и H5N1. TRIM46 при H1N1 способствует убиквитинированию SLC7A11, TRIM16 при H5N1 снижает мРНК SLC7A11, TRIM21 при H5N1 подавляет ядерный фактор NRF2. Вирусная нейраминидаза подтипа H1N1 активирует TGF-β1 с последующей активацией IFN-γ. H1N1 на клетках BeWo (обработанные форсколином) активирует ось TNF-α/ISG15/EGR1. Все эти механизмы приводят в конечном итоге к снижению экспрессии/активности SLC7A11, что вызывает падение GPX4, запуская ферроптоз. Сокращения: (1) NA – нейраминидаза вируса гриппа; (2) мРНК TGF-β1 – матричная рибонуклеиновая кислота трансформирующего фактора роста; (3) NRF2 – ядерный фактор, ассоциированный с эритроидным фактором 2.
Fig. 2. Pathways of SLC7A11 suppression and ferroptosis activation in influenza A infection (subtypes H1N1, H5N1).
The scheme combines data obtained on A549, 16HBE, BeWo cell lines and on mouse cells using different strains of influenza A virus of the H1N1 and H5N1 subtypes. TRIM46 in H1N1 promotes SLC7A11 ubiquitination, TRIM16 in H5N1 reduces SLC7A11 mRNA, and TRIM21 in H5N1 suppresses the nuclear factor NRF2. Viral neuraminidase of the H1N1 subtype activates TGF-β1, which subsequently activates IFN-γ. H1N1 in BeWo cells (treated with forskolin) activates the TNF-α/ISG15/EGR1 axis. All these mechanisms ultimately lead to a decrease in SLC7A11 expression/activity, which causes a drop in GPX4, triggering ferroptosis. Abbreviations: (1) NA – influenza virus neuraminidase; (2) TGF-β1 mRNA – transforming growth factor-β1 messenger RNA; (3) NRF2 – nuclear factor associated with erythroid factor 2.
Возможная роль цитокинов и различных факторов в подавлении SLC7A11 как механизм развития ферроптоза при гриппе
Вирус гриппа может подавлять систему Xc− опосредованно, через создание провоспалительного микроокружения. Известно, что патоген вызывает выплеск цитокинов, таких как TNF-α, IFN-γ, интерлейкин-1 бета (IL-1β), TGF-β1, и увеличение их уровня усиливает окислительный стресс [3, 6, 22, 21]. Как было упомянуто выше TGF-β1, TNF-α способны приводить к подавлению активности SLC7A11. Рассмотрим, как еще могут воздействовать цитокины и другие факторы на xCT при гриппозной инфекции.
TNF-α сигнализирует клеткам об инфекции. Сигнал доходит до транскрипционного фактора NF-κB и инициирует продукцию цитокинов, включая вновь синтезированный TNF, и ферментов, таких как NOX4 (NADPH-оксидаза 4), которые вызывают генерацию АФК [27, 28]. Вызвать окислительный стресс может и IL-1β, продуцируемый в ответ на вирусные возбудители при активации инфламмасомы NLRP3 (NOD-подобный рецептор, содержащий пирин-домен 3) [29]. Этот цитокин также активирует NF-κB [30]. При чрезмерной активности инфламмасомы клетки оказываются в условиях сильного воспаления [29]. NLRP3 может косвенно формировать провоспалительную и прооксидантную среду, благоприятствующую развитию ферроптоза [31]. В конечном итоге при гриппе клетки испытывают окислительный стресс, индуцированный цитокинами, который может выступать негативным регулятором xCT и запускать ферроптотическую гибель клеток [32].
Еще один цитокин, TGF-β1, являющийся плейотропным, способствует развитию ферроптоза [20]. При гриппозной инфекции его выработка в легких стимулируется вирусной нейраминидазой [22]. Кроме того, белки TGF способны усиливать экспрессию NOX4 [18]. Таким образом, TGF-опосредованная активация NOX4 повышает активность этого фермента, что в рамках описанного выше механизма ведет к окислительному стрессу, снижению активности SLC7A11, инактивации GPX4 и запуску ферроптоза.
Уровень IFN-γ, цитокина адаптивного иммунного ответа, повышается в клетках легких и сыворотке крови при инфицировании гриппом. Он способствует макрофагальному ответу и прямо ингибирует репликацию вируса, что подтверждается повышенной чувствительностью к инфекции у мышей с выключенным геном IFN-γ или его рецептора [33]. IFN-γ через сигнальный путь JAK-STAT подавляет экспрессию Xc−, в результате чего усиливается окисление липидов и снижается уровень глутатиона. Также активируется транскрипционный фактор IRF1 и подавляется экспрессия гена SLC7A11 [34–36]. Совместное рассмотрение этих данных позволяет выдвинуть гипотезу о том, что IFN-γ способен индуцировать железозависимую клеточную смерть и может быть одним из механизмов, способствующих гибели инфицированных клеток при гриппе.
Одним из изученных факторов, запускающих ферроптоз, служит транскрипционный фактор p53 [37]. Он выступает репрессором гена SLC7A11, тем самым инактивирует систему Xc−, способствуя ферроптотической гибели [3, 38]. В работе E. Turpin и соавт. показано, что при гриппе повышается уровень p53, приводя клетки к активации апоптоза и ограничению репликации вируса [39]. Таким образом, p53 может выступать в качестве регулятора, координирующего различные типы клеточной гибели в ответ на гриппозную инфекцию.
При стимуляции вирусом гриппа белок BAP1 экспрессируется в клетках хозяина. Белок стабилизирует IRF3, усиливая продукцию IFN-β и IFN-γ, что способствует противовирусной защите, усилению иммунного ответа [40]. В то же время, как показали исследования фиброза, BAP1 способен приводить к подавлению SLC7A11, что может приводить к ферроптотической гибели [35]. Однако, учитывая разнообразие стратегий разных штаммов гриппа A в противовирусном ответе организма хозяина, роль BAP1 может различаться и требует отдельного изучения.
Совокупность приведенных фактов указывает на то, что провоспалительное микроокружение при гриппе A может индуцировать ферроптоз через подавление SLC7A11 действием цитокинов и регуляторных белков. Однако окончательное доказательство того, что именно эти факторы выступают звеньями, связывающими грипп с индукцией ферроптоза in vivo, требует дальнейших экспериментальных подтверждений.
Обсуждение
Ферроптоз, железозависимый тип регулируемой клеточной гибели, представляет собой важное звено в патогенезе вируса гриппа A. Представленный обзор литературы был сфокусирован на одном из ключевых механизмов вирус-индуцированного ферроптоза – подавлении работы белка SLC7A11 (легкой субъединицы антиоксидантной системы Xc−).
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что нарушение функции xCT выступает одним из механизмов, приводящих к развитию ферроптоза при гриппе А. Вирус способен реализовать железозависимую гибель в клетках хозяина путем воздействия через белки семейства TRIM и через индукцию провоспалительных цитокинов TNF-α, TGF-β1.
Внимания заслуживает формирование порочного круга: инфицированные вирусом гриппа клетки запускают ферроптоз, который в последующем приводит к высвобождению DAMPs (молекулярные паттерны, связанные с повреждением) и провоспалительных сигналов, что усиливает цитокиновый шторм и окислительный стресс (рис. 3). Этот замкнутый регуляторный контур может объяснять тяжелое течение гриппа с острым повреждением легких [3].
Рис. 3. Замкнутый регуляторный контур: ферроптоз и воспаление при гриппе A.
Сокращения: (1) DAMPs – молекулярные паттерны, связанные с повреждением; (2) АТФ – аденозинтрифосфат; (3) NF-κB – ядерный фактор «каппа-би» [3].
Fig. 3. Closed regulatory loop: ferroptosis and inflammation in influenza A.
Abbreviations: (1) DAMPs – damage-associated molecular patterns; (2) ATP – adenosine triphosphate; (3) NF-κB – nuclear factor kappa B [3].
Несмотря на то что в настоящем обзоре был сделан акцент исключительно на индукции ферроптоза через снижение SLC7A11, важно отметить, что при гриппозной инфекции возможна активация и других типов РКГ: паноптоза, пироптоза, апоптоза [41]. Высвобождаемые при ферроптотической гибели молекулярные паттерны, связанные с повреждением (DAMPs), служат триггерами для этих процессов [42]. Кроме того, такие факторы, как IRF1 (паноптоз), NLRP3 (пироптоз) и p53 (апоптоз) вовлечены в регуляцию перечисленных форм гибели [29, 39, 43]. Таким образом, ферроптоз при гриппе может не только реализовываться самостоятельно, но и запускать каскад других РКГ, усиливая повреждение ткани.
Перспективным направлением является изучение фермента NOX4, преимущественно экспрессирующегося в клетках легких [44]. Он имеет важное значение в регуляции воспалительного ответа и патогенезе повреждения тканей при инфекционных заболеваниях [18]. Его способность генерировать АФК может быть критичной для запуска и усиления ферроптоза при гриппе. Оценка потенциала NOX4 представляет интерес в качестве прогностического биомаркера тяжести течения инфекции или терапевтической мишени.
Наряду с поиском молекулярных мишеней, обращает на себя внимание общая стратегия вируса: способность разных штаммов вируса гриппа A вызывать различные клеточные ответы даже в одном типе клеток (например, A549). Это демонстрирует «изобретательность» вируса, направленную на снижение уровня SLC7A11 и индукцию ферроптоза.
Выводы
- Анализ литературных источников показал, что инфицирование различными штаммами вируса гриппа A приводит к снижению уровня белка SLC7A11, входящего в транспортную антиоксидантную систему, в различных клетках (A549, 16HBE, BeWo, клетки легких мыши). Снижение SLC7A11 ведет к уменьшению внутриклеточного глутатиона, что способствует индукции ферроптоза.
- Вирус гриппа A подавляет уровень белка SLC7A11, используя механизмы, связанные с белками семейства TRIM (TRIM46, TRIM21, TRIM16) и индукции цитокинов (TNF-α, TGF-β1), что приводит к запуску ферроптоза.
- Анализ данных литературы позволяет предположить, что провоспалительные цитокины (TNF-α, TGF-β1, IFN-γ, IL-1β) и белки (p53, BAP1), уровень которых повышается при гриппозной инфекции, способны опосредованно подавлять SLC7A11, создавая провоспалительное и прооксидантное окружение, и индуцировать ферроптоз.
- Высвобождаемые при ферроптотической гибели DAMPs способны активировать окислительный стресс и дополнительную продукцию провоспалительных цитокинов, создавая порочный круг с усилением воспаления, что усугубляет течение гриппозной инфекции.
About the authors
Daria E. Korepanova
Federal Scientific Research Institute of Viral Infections "Virome" Federal Service for Surveillance on Costumer Rights Protection and Human Wellbeing
Email: korepanova_de@niivirom.ru
ORCID iD: 0009-0001-5683-873X
Junior Researcher at the Laboratory of Respiratory Viral Infections
Russian Federation, 620030, YekaterinburgAnna E. Chernysheva
Federal Scientific Research Institute of Viral Infections "Virome" Federal Service for Surveillance on Costumer Rights Protection and Human Wellbeing; Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin
Author for correspondence.
Email: chernysheva_ae@niivirom.ru
ORCID iD: 0000-0001-6137-5437
Junior Researcher at the Laboratory of Respiratory Viral Infections
Russian Federation, 620030, Yekaterinburg; 620002, YekaterinburgReferences
- Uyeki T.M., Hui D.S., Zambon M., Wentworth D.E., Monto A.S. Influenza. Lancet. 2022; 400(10353): 693–706. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(22)00982-5 https://elibrary.ru/jaapvp
- Nypaver C., Dehlinger C., Carter C. Influenza and influenza vaccine: a review. J. Midwifery Womens Health. 2021; 66(1): 45–53. https://doi.org/10.1111/jmwh.13203 https://elibrary.ru/kewqvt
- Letafati A., Taghiabadi Z., Ardekani O.S., Abbasi S., Najafabadi A.Q., Jazi N.N., et al. Unveiling the intersection: ferroptosis in influenza virus infection. Virol. J. 2024; 21(1): 185. https://doi.org/10.1186/s12985-024-02462-3 https://elibrary.ru/hnynhc
- Sempere Borau M., Stertz S. Entry of influenza A virus into host cells - recent progress and remaining challenges. Curr. Opin. Virol. 2021; 48: 23–9. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2021.03.001 https://elibrary.ru/adtses
- Ouyang A., Chen T., Feng Y., Zou J., Tu S., Jiang M., et al. The hemagglutinin of influenza A virus induces ferroptosis to facilitate viral replication. Adv. Sci. (Weinh). 2024; 11(39): e2404365. https://doi.org/10.1002/advs.202404365 https://elibrary.ru/evanmb
- Zheng Y., Zhang Y., Chen Y., Deng X., Liu B., Xu Q., et al. Indoleamine 2,3-dioxygenase 1 drives epithelial cells ferroptosis in influenza-induced acute lung injury. Redox Biol. 2025; 81: 103572. https://doi.org/10.1016/j.redox.2025.103572 https://elibrary.ru/pbyory
- Wei Y., Gu Y., Zhou Z., Wu C., Liu Y., Sun H. TRIM21 Promotes oxidative stress and ferroptosis through the SQSTM1-NRF2-KEAP1 axis to increase the titers of H5N1 highly pathogenic avian influenza virus. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25(6): 3315. https://doi.org/10.3390/ijms25063315 https://elibrary.ru/isefml
- Sun Y., Chen P., Zhai B., Zhang M., Xiang Y., Fang J., et al. The emerging role of ferroptosis in inflammation. Biomed. Pharmacother. 2020; 127: 110108. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.110108 https://elibrary.ru/cdyvof
- Dixon S.J., Lemberg K.M., Lamprecht M.R., Skouta R., Zaitsev E.M., Gleason C.E., et al. Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell. 2012; 149(5): 1060–72. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.03.042
- Li H., Lin L., Xia Y.L., Xie Y., Yang X. Research progress on the role of ferroptosis in cardiovascular disease. Front. Cardiovasc. Med. 2022; 9: 1077332. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.1077332 https://elibrary.ru/ikmqws
- Tu H., Tang L.J., Luo X.J., Ai K.L., Peng J. Insights into the novel function of system Xc− in regulated cell death. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2021; 25(3): 1650–62. https://doi.org/10.26355/eurrev_202102_24876
- Skrebtsova N.V. Physiological role of glutathione in the human body (lecture). Rossiiskie biomeditsinskie issledovaniya. 2024; 9(2): 86–95. https://doi.org/10.56871/RBR.2024.97.48.010 https://elibrary.ru/wndddy (in Russian)
- Candelaria P.V., Leoh L.S., Penichet M.L., Daniels-Wells T.R. Antibodies targeting the transferrin receptor 1 (TfR1) as direct anti-cancer agents. Front. Immunol. 2021; 12: 607692. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.607692 https://elibrary.ru/hraexm
- Kawabata H. Transferrin and transferrin receptors update. Free Radic. Biol. Med. 2019; 133: 46–54. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2018.06.037
- Ouyang J., Zhou L., Wang Q. Spotlight on iron and ferroptosis: research progress in diabetic retinopathy. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2023; 14: 1234824. https://doi.org/10.3389/fendo.2023.1234824 https://elibrary.ru/yjttdj
- Stockwell B.R., Friedmann Angeli J.P., Bayir H., Bush A.I., Conrad M., Dixon S.J., et al. Ferroptosis: a regulated cell death nexus linking metabolism, redox biology, and disease. Cell. 2017; 171(2): 273–85. https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.09.021 https://elibrary.ru/yhozax
- Huang R., Wu J., Ma Y., Kang K. Molecular mechanisms of ferroptosis and its role in viral pathogenesis. Viruses. 2023; 15(12): 2373. https://doi.org/10.3390/v15122373 https://elibrary.ru/wdaxig
- Liu J., Kang R., Tang D. Signaling pathways and defense mechanisms of ferroptosis. FEBS J. 2022; 289(22): 7038–50. https://doi.org/10.1111/febs.16059 https://elibrary.ru/mlxjkk
- Wang M.P., Joshua B., Jin N.Y., Du S.W., Li C. Ferroptosis in viral infection: the unexplored possibility. Acta Pharmacol. Sin. 2022; 43(8): 1905–15. https://doi.org/10.1038/s41401-021-00814-1 https://elibrary.ru/gquohf
- Cheng J., Tao J., Li B., Shi Y., Liu H. Swine influenza virus triggers ferroptosis in A549 cells to enhance virus replication. Virol. J. 2022; 19(1): 104. https://doi.org/10.1186/s12985-022-01825-y https://elibrary.ru/tsfmpm
- Zhao Y., Wang Y., Huang K., Wang F., Wang Y. Influenza a(H1N1) virus infection impairs syncytiotrophoblast functions by promoting ferroptosis through the TNF-α/ISG15/EGR1 axis. Virol. J. 2025; 22(1): 379. https://doi.org/10.1186/s12985-025-02995-1 https://elibrary.ru/nfcamx
- Lv Y.W., Du Y., Ma S.S., Shi Y.C., Xu H.C., Deng L., et al. Proanthocyanidins attenuates ferroptosis against influenza-induced acute lung injury in mice by reducing IFN-γ. Life Sci. 2023; 314: 121279. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2022.121279 https://elibrary.ru/sitxgu
- Zhou C., Bao G., Chen Y. TRIM46 accelerates H1N1 influenza virus-induced ferroptosis and inflammatory response by regulating SLC7A11 ubiquitination. J. Bioenerg. Biomembr. 2024; 56(6): 631–43. https://doi.org/10.1007/s10863-024-10043-w https://elibrary.ru/yyqwts
- Chabot E., Durantel D., Lucifora J. TRIM proteins: A ‘swiss army knife’ of antiviral immunity. PLoS Pathog. 2025; 21(5): e1013147. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1013147 https://elibrary.ru/spueyt
- Liu Y., Wei Y., Zhou Z., Gu Y., Pang Z., Liao M., et al. Overexpression of TRIM16 reduces the titer of H5N1 highly pathogenic avian influenza virus and promotes the expression of antioxidant genes through regulating the SQSTM1-NRF2-KEAP1 axis. Viruses. 2023; 15(2): 391. https://doi.org/10.3390/v15020391 https://elibrary.ru/fjbglo
- Chen Y., Lin P., Xia Y., Liu Z., Cheng Z., Zhu Q., et al. MVP inhibits influenza A virus-induced ferroptosis by targeting IRF1 and increasing FSP1 activity. Adv. Sci. (Weinh). 2026; 13(26): e20371. https://doi.org/10.1002/advs.202520371 https://elibrary.ru/drtvja
- Basuroy S., Bhattacharya S., Leffler C.W., Parfenova H. Nox4 NADPH oxidase mediates oxidative stress and apoptosis caused by TNF-alpha in cerebral vascular endothelial cells. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2009; 296(3): C422–32. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00381.2008
- Li Z.M., Xu S.Y., Feng Y.Z., Cheng Y.R., Xiong J.B., Zhou Y., et al. The role of NOX4 in pulmonary diseases. J. Cell. Physiol. 2021; 236(3): 1628–37. https://doi.org/10.1002/jcp.30005 https://elibrary.ru/wacsxp
- Niu J., Meng G. Roles and mechanisms of NLRP3 in influenza viral infection. Viruses. 2023; 15(6): 1339. https://doi.org/10.3390/v15061339 https://elibrary.ru/ymgpdi
- Lentsch A.B., Czermak B.J., Bless N.M., Ward P.A. NF-kappaB activation during IgG immune complex-induced lung injury: requirements for TNF-alpha and IL-1beta but not complement. Am. J. Pathol. 1998; 152(5): 1327–36.
- Iwasaki A., Pillai P.S. Innate immunity to influenza virus infection. Nat. Rev. Immunol. 2014; 14(5): 315–28. https://doi.org/10.1038/nri3665
- Zhang Z., Yang J., Zhou Q., Zhong S., Luo J., Chai X., et al. The role and mechanism of the cGAS-STING pathway-mediated ROS in apoptosis and ferroptosis induced by manganese exposure. Redox Biol. 2025; 85: 103761. https://doi.org/10.1016/j.redox.2025.103761 https://elibrary.ru/tjkyyc
- Graham M.B., Dalton D.K., Giltinan D., Braciale V.L., Stewart T.A., Braciale T.J. Response to influenza infection in mice with a targeted disruption in the interferon gamma gene. J. Exp. Med. 1993; 178(5): 1725–32. https://doi.org/10.1084/jem.178.5.1725
- Kong R., Wang N., Han W., Bao W., Lu J. IFNγ-mediated repression of system Xc− drives vulnerability to induced ferroptosis in hepatocellular carcinoma cells. J. Leukoc. Biol. 2021; 110(2): 301–14. https://doi.org/10.1002/JLB.3MA1220-815RRR https://elibrary.ru/vvxobq
- Chen J., He Y., Chen R., Yang Z., Luo X., Yang F. SLC7A11 in fibrosis: molecular mechanisms and future prospects. Aging Dis. 2025; 17(2): 731–59. https://doi.org/10.14336/AD.2025.0106 https://elibrary.ru/jfkxsv
- Cyr Y., Gourvest M., Ciabattoni G.O., Zhang T., Newman A.A., Zahr T., et al. lncRNA CARINH regulates expression and function of innate immune transcription factor IRF1 in macrophages. Life Sci. Alliance. 2025; 8(3): e202403021. https://doi.org/10.26508/lsa.202403021 https://elibrary.ru/szehnn
- Xu R., Wang W., Zhang W. Ferroptosis and the bidirectional regulatory factor p53. Cell Death Discov. 2023; 9(1): 197. https://doi.org/10.1038/s41420-023-01517-8 https://elibrary.ru/ewkgps
- Su Z., Liu Y., Wang L., Gu W. Regulation of SLC7A11 as an unconventional checkpoint in tumorigenesis through ferroptosis. Genes Dis. 2024; 12(1): 101254. https://doi.org/10.1016/j.gendis.2024.101254
- Turpin E., Luke K., Jones J., Tumpey T., Konan K., Schultz-Cherry S. Influenza virus infection increases p53 activity: role of p53 in cell death and viral replication. J. Virol. 2005; 79(14): 8802–11. https://doi.org/10.1128/JVI.79.14.8802-8811.2005
- Liu X., Cui L., Tao Y., Xia S., Hou J., Cao X., et al. The deubiquitinase BAP1 and E3 ligase UBE3C sequentially target IRF3 to activate and resolve the antiviral innate immune response. Cell Rep. 2024; 43(8): 114608. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114608 https://elibrary.ru/pzwgkf
- Land W.G. Role of DAMPs in respiratory virus-induced acute respiratory distress syndrome-with a preliminary reference to SARS-CoV-2 pneumonia. Genes Immun. 2021; 22(3): 141–60. https://doi.org/10.1038/s41435-021-00140-w https://elibrary.ru/zpysnh
- Chen R., Zou J., Zhong X., Liu J., Kang R., Tang D. DAMP signaling networks: from receptors to diverse pathophysiological functions. J. Adv. Res. 2026; 83: 183–218. https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.07.047 https://elibrary.ru/ypowok
- Sharma B.R., Karki R., Rajesh Y., Kanneganti T.D. Immune regulator IRF1 contributes to ZBP1-, AIM2-, RIPK1-, and NLRP12-PANoptosome activation and inflammatory cell death (PANoptosis). J. Biol. Chem. 2023; 299(9): 105141. https://doi.org/10.1016/j.jbc.2023.105141 https://elibrary.ru/erpcjy
- Berry M., Brightling C., Pavord I., Wardlaw A. TNF-alpha in asthma. Curr. Opin. Pharmacol. 2007; 7(3): 279–82. https://doi.org/10.1016/j.coph.2007.03.001
Supplementary files






