2023年2月发表在《The Role of Oxidative Stress in Viral Infections》期刊上的《Potential Role of Superoxide Dismutase 3 (SOD3) in Resistance to Influenza A Virus Infection》[1]一文研究超氧化物歧化酶3(SOD3)抵抗甲型流感病毒(IAV)感染中的潜在作用,为其在药理学调节或靶向对抗IAV的新治疗方法提供重要的参考依据。
流感是一种由流感病毒引起的传染性呼吸道疾病,对全球公共卫生构成了重大挑战。特别是,IAV引起了大规模的反复流行,再加上流感病毒容易发生变异,发病率高。因此,迫切需要开发新的治疗策略,特别是基于对流感病毒感染至关重要的宿主因素。
许多宿主因子可以直接或间接影响病毒感染,而抗氧化平衡对宿主的正常功能至关重要。病毒刺激引起的氧化应激会破坏细胞内氧化还原平衡,导致抗氧化能力显著下降[2]。因此,使用抗氧化剂参与细胞对氧化损伤的防御,维持细胞氧化还原稳态,在宿主中建立特殊的环境对抗病毒感染显得非常重要,这也是一种对抗病毒感染的有效策略。
1.抗氧化剂的选择
综合研究表明,SOD作为主要的内源性防御可以提高宿主对外部疾病诱导病毒感染的抵抗力,保护生物体免受氧化应激[3];可以将超氧化物自由基转化为过氧化氢,从而在氧反应产物(ROS)产生和清除之间的平衡中发挥决定性作用,对于处理应激过程中产生的ROS至关重要。在真核生物中,SOD分为三类:SOD1、SOD2和SOD3。其中,SOD3每个亚基上的一个铜原子和一个锌原子由一种信号肽合成,该信号肽专门将SOD3引导到细胞外空间,使其具有多种特性,参与多种人类疾病的发病机制。
2.流感病毒刺激引起的氧化应激
氧化应激是由细胞和组织中ROS的产生和积累与身体消除这些反应产物的能力之间的不平衡引起的。当宿主细胞受到病毒感染时,ROS就会产生。ROS的适度增加可促进细胞增殖和分化,而过量的ROS可导致细胞成分的氧化损伤和细胞死亡。
3.主要研究结果概述
(1)通过二氯双氢荧光素(DCF)染色测量细胞内ROS水平,判断IAV感染是否诱导细胞内ROS的产生。数据表明,IAV感染以时间梯度的方式显著地增强感染细胞中ROS的产生(图1)。
图1 IAV感染后不同时间点的平均DCF荧光图(测定细胞内ROS的产生)
(2)通过qRT-PCR和蛋白质印迹法等技术的结果表明,SOD3参与流感病毒感染的调节,抑制IAV感染下病毒NP和PB2蛋白的表达(图2)。此外,表明SOD3是抑制IAV的重要抗病毒成分。
图2 IAV感染下抑制病毒NP和PB2蛋白的表达图
(3)病毒核糖核蛋白(vRNP)负责流感病毒RNA基因组的转录和复制,通过qRT-PCR分析、评估等结果表明,SOD3的过度表达可能会干扰病毒RNA的积累,从而起到抑制病毒感染的作用。
综上所述,研究揭示了SOD3在抗IAV感染中的潜在作用;表明SOD3通过调节病毒RNA的合成参与IAV的复制,抑制IAV病毒感染。此外,SOD3能够减轻促炎反应,抑制细胞凋亡,并保护细胞免受氧化应激损伤。该研究已揭示SOD3缓解IAV感染中氧化应激的新机制,并有助于未来在流感病毒相关疾病中的应用。
参考文献:
[1] Chen, F.; Chen, L.; Liang, J.; Chen, Z.; Zhang, C.; Zhang, Z.; Yang, J. Potential Role of Superoxide Dismutase 3 (SOD3) in Resistance to Influenza A Virus Infection. Antioxidants 2023, 12, 354. https://doi.org/10.3390/antiox12020354
[2] Liu, M.; Chen, F.; Liu, T.; Chen, F.; Liu, S.; Yang, J. The role of oxidative stress in influenza virus infection. Microbes Infect. 2017,
[3] Bresciani, G.; da Cruz, I.B.M.; González-Gallego, J. Manganese Superoxide Dismutase and Oxidative Stress Modulation.Adv. Clin. Chem. 2015, 68, 87–130.
[4] Lin, X.; Wang, R.; Zou, W.; Sun, X.; Liu, X.; Zhao, L.; Wang, S.; Jin, M. The Influenza Virus H5N1 Infection Can Induce ROS Production for Viral Replication and Host Cell Death in A549 Cells Modulated by Human Cu/Zn Superoxide Dismutase (SOD1) Overexpression. Viruses 2016, 8, 13.
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