Ферроптоз и митохондриальные активные формы кислорода играют центральную роль в гибели гепатоцитов, индуцированной SARS-CoV-2

Введение: Хотя COVID-19 в первую очередь поражает дыхательные пути, у инфицированных пациентов всё чаще выявляют поражение печени. Механизмы повреждения гепатоцитов, вызываемого SARS-CoV-2, остаются недостаточно изученными. Учитывая роль дисфункции митохондрий, окислительного стресса и регулируемой клеточной гибели в патогенезе COVID-19, мы изучили влияние инфекции SARS-CoV-2 на гепатоциты с использованием клеточной модели Huh7.5.

Методы: Гепатоциты Huh7.5 инфицировали исходным уханьским вариантом SARS-CoV-2 (Wh) или вариантом Omicron (BA.5). Репликацию вируса оценивали методом ОТ-ПЦР в реальном времени, по выявлению нуклеокапсидного белка и титрованием инфекционных частиц. Функцию митохондрий оценивали по мембранному потенциалу митохондрий (ΔΨm), продукции митохондриальных активных форм кислорода (mROS) и митофагии. Метаболизм липидов и регулируемую клеточную гибель (апоптоз, пироптоз, ферроптоз) исследовали с помощью конфокальной микроскопии и проточной цитометрии. Роль отдельных путей клеточной гибели изучали с использованием химических ингибиторов.

Результаты: Оба варианта SARS-CoV-2 эффективно инфицировали клетки Huh7.5, однако характеризовались различной кинетикой репликации. Инфекция вызывала фрагментацию митохондрий, повышение уровня mROS и накопление липидных капель. Ферроптоз был признан преобладающим механизмом клеточной гибели: об этом свидетельствовали усиление перекисного окисления липидов и защитный эффект ферростатина-1. После инфицирования экспрессия ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) и рецептора трансферрина 1 (TfR1), маркера ферроптоза и альтернативного рецептора проникновения вируса, значительно повышалась; выраженность изменений зависела от варианта вируса. Кроме того, связывание mROS с помощью MitoTEMPO нарушало репликацию вируса, что подчёркивает роль окислительного стресса в жизненном цикле SARS-CoV-2.

Выводы: SARS-CoV-2 нарушает гомеостаз митохондрий и метаболизм липидов в гепатоцитах, способствуя развитию ферроптоза как одного из основных механизмов вирус-индуцированной цитопатологии. Эти данные указывают на возможную центральную роль ферроптоза в поражении печени при COVID-19 и позволяют рассматривать митохондриальные активные формы кислорода и метаболизм железа как потенциальные терапевтические мишени.