小反刍兽疫病毒（PPRV）通过 LONP1 介导的线粒体 GPX4 降解诱导铁死亡：为抗病毒干预提供新靶点

《Journal of Virology 4.0》：Peste des petits ruminants virus (PPRV) induces ferroptosis via LONP1-mediated mitochondrial GPX4 degradation in cell culture

小反刍兽疫病毒（PPRV）严重影响小反刍动物生产力。本文发现 PPRV 感染通过下调线粒体 Lon 蛋白酶 - 1（LONP1），使线粒体 GPX4 降解、活性氧（ROS）积累，诱导铁死亡，且与炎症反应和病毒复制相关，为理解 PPRV 发病机制和抗病毒干预提供新视角。

　　### 小反刍兽疫病毒（PPRV）诱导铁死亡的研究
小反刍兽疫是一种急性、高度接触性传染病，由小反刍兽疫病毒（PPRV）引起，它严重影响小反刍动物的生产力，还会导致宿主出现短暂但严重的免疫抑制 。铁死亡是一种由铁依赖的脂质过氧化作用调节的程序性细胞死亡方式，线粒体在其中起着关键作用。然而，病毒感染时线粒体与铁死亡之间的相互作用在很大程度上尚不清楚，PPRV 是否引发铁死亡以及相关调控机制也有待研究。

PPRV 诱导山羊子宫内膜上皮细胞（EECs）发生铁死亡

研究人员为探究 PPRV 感染是否会诱导 EECs 发生铁死亡，进行了一系列实验。通过台盼蓝染色和细胞计数试剂盒 8（CCK8）检测，发现 PPRV 可诱导细胞死亡，且以铁死亡诱导剂 Erastin 作为阳性对照。利用铁离子（Fe²⁺）和脂质过氧化探针检测，结果显示 PPRV 感染 24 小时和 48 小时后，细胞内 Fe²⁺和脂质过氧化水平显著升高，丙二醛（MDA）含量也呈剂量依赖性增加。透射电子显微镜（TEM）分析表明，PPRV 感染的细胞线粒体出现皱缩、嵴减少、膜密度增加和体积减小等特征，与铁死亡细胞的线粒体变化一致。此外，铁死亡抑制剂 Fer-1 能够显著抑制 PPRV 感染细胞的死亡。综合这些实验结果，表明 PPRV 感染可诱导 EECs 出现铁死亡特征。

PPRV 诱导的铁死亡促进病毒复制

为研究 PPRV 诱导的铁死亡对病毒复制的影响，研究人员用 Erastin、Fer-1 处理细胞，并转染靶向谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）的小干扰 RNA（siGPX4），然后检测 PPRV 的复制水平。结果发现，Erastin 处理降低了溶质载体家族 7 成员 11（SLC7A11）和 GPX4 的表达水平，同时增加了 PPRV 核衣壳蛋白（PPRV-N）基因的 mRNA 和蛋白水平以及病毒滴度；而 Fer-1 处理则消除了 PPRV 感染导致的 SLC7A11 和 GPX4 表达下降，抑制了 PPRV-N 基因的表达和病毒滴度。转染 siGPX4 敲低 GPX4 表达后，PPRV-N 基因的表达和病毒滴度显著增强，同时 MDA 水平升高。这些结果表明，PPRV 诱导的铁死亡能够促进病毒复制。

线粒体在介导 PPRV 诱导的铁死亡中起关键作用

由于线粒体在氧化代谢、铁代谢和细胞内稳态中具有重要作用，研究人员进一步探究了 PPRV 感染过程中，铁死亡诱导与线粒体之间的关系。通过使用铁探针（FerroOrange）和脂质过氧化探针监测线粒体中 Fe²⁺和脂质过氧化的积累情况，发现 PPRV 感染细胞的线粒体中 Fe²⁺和脂质过氧化显著积累，且探针分布与线粒体存在明显共定位现象。通过纯化线粒体和细胞质组分进行蛋白质印迹分析，发现 PPRV 感染抑制了线粒体和细胞质中 GPX4 以及线粒体中铁蛋白（FTMT）的表达，且呈时间和剂量依赖性。Fer-1 处理能够逆转 PPRV 感染导致的这些蛋白表达变化。此外，通过 JC-1 探针检测线粒体膜电位（MMP），发现 PPRV 感染导致 MMP 下降，而 Fer-1 处理可挽救这一现象。综合以上实验结果，表明 PPRV 感染诱导的线粒体变化与药物诱导的铁死亡类似，线粒体在 PPRV 诱导的铁死亡中起关键作用。

PPRV 通过下调 LONP1 调节 GPX4-Nrf2-Keap1 通路

铁死亡主要由铁依赖的脂质过氧化引起，系统 Xc^?/GPX4 轴是抑制铁死亡的关键通路。研究人员通过蛋白质印迹分析发现，PPRV 感染以剂量和时间依赖的方式抑制 SLC7A11 和 GPX4 的表达，同时增加花生四烯酸辅酶 A 连接酶 4（ACSL4）的表达，表明 PPRV 感染抑制了系统 Xc^?/GPX4 轴的激活，促进细胞脂质过氧化。此外，PPRV 感染还抑制了核因子 E2 相关因子 2（Nrf2）的表达，同时增加了其相互作用蛋白和抑制蛋白 Keap1 的表达，表明 PPRV 通过 Nrf2-Keap1 通路抑制系统 Xc^?/GPX4 轴的激活。

线粒体 Lon 蛋白酶 1（LONP1）是调节线粒体功能和细胞稳定性的重要多功能酶。研究发现 PPRV 感染以剂量和时间依赖的方式下调 LONP1 的蛋白和 mRNA 水平。转染靶向 LONP1 的 siRNA（siLONP1）敲低 LONP1 表达后，细胞内线粒体超氧化物（mtSOX）水平、线粒体脂质过氧化水平和 MDA 含量显著增加；而转染过表达 LONP1 的质粒（pcDNA3.1-LONP1）则可降低这些指标。进一步研究发现，敲低 LONP1 导致 GPX4 和 Nrf2 表达下降，Keap1 表达增加；而过表达 LONP1 或用 Fer-1 处理则可挽救 PPRV 感染导致的这些蛋白表达变化。此外，过表达 GPX4 并不能逆转 PPRV 感染导致的 LONP1 蛋白水平下降。综合这些结果，表明 PPRV 诱导的 LONP1 下调抑制了 Nrf2-Keap1 信号通路的激活，导致 GPX4 表达下降，从而促进铁死亡。

PPRV 诱导的 ferritinophagy 引发铁死亡

铁蛋白包括重链铁蛋白（FTH）和线粒体铁蛋白（FTMT）等，在调节铁死亡中起重要作用，铁蛋白的铁释放由 ferritinophagy 过程调节，核受体辅激活因子 4（NCOA4）是 ferritinophagy 激活的关键介质。蛋白质印迹分析表明，PPRV 感染以剂量和时间依赖的方式抑制 NCOA4 的表达，同时降低 FTH1 的表达，证实 PPRV 激活了 ferritinophagy。转染靶向 NCOA4 的 siRNA（siNCOA4）敲低 NCOA4 表达后，FTH1 和 FTMT 的表达增加，细胞质和线粒体中的 Fe²⁺积累减少，MDA 水平降低。这些结果表明，PPRV 诱导的 NCOA4 介导的 ferritinophagy 促进了亚铁离子的积累，从而引发 EECs 的铁死亡。

PPRV 诱导的铁死亡刺激促炎细胞因子表达并抑制 I 型干扰素（IFN）表达

线粒体在炎症反应和多种调节性细胞死亡过程中起重要作用，研究人员探究了 PPRV 诱导的铁死亡在炎症反应中的作用。在山羊肺泡巨噬细胞（GAMs）中，PPRV 感染以剂量依赖的方式抑制 GPX4 和 LONP1 的表达，表明 PPRV 也能诱导 GAMs 发生铁死亡。检测 PPRV 感染的 EECs 和 GAMs 中促炎基因白细胞介素 - 18（IL-18）、白细胞介素 - 1β（IL-1β）和 I 型干扰素 β（IFN-β）的 mRNA 水平，发现 PPRV 感染显著增加了 IL-18 和 IL-1β 的表达，同时降低了 IFN-β 的表达，而 Fer-1 处理可挽救这些变化。此外，敲低 LONP1 增强了 IL-18、IL-1β 和 IFN-β 的表达。综合这些结果，表明 PPRV 诱导的铁死亡刺激促炎细胞因子的表达，同时抑制 I 型 IFN 的表达。

PPRV 的 H、N 和 F 蛋白参与铁死亡诱导

为探究可能导致铁死亡的病毒蛋白，研究人员将表达血凝素（HA）或 Flag 标签的 PPRV 病毒蛋白的质粒转染到 EECs 中。蛋白质印迹分析表明，转染 PPRV 的 H、N 或 F 蛋白质粒后，EECs 中 GPX4 的表达水平降低，ACSL4 的表达水平增加；转染不同剂量的 PPRV-N 质粒导致 GPX4 和 LONP1 的蛋白水平呈剂量依赖性下降。CCK8 分析显示，表达 PPRV 的 H、N 或 F 蛋白的细胞活力下降，同时 MDA 水平降低，且这些蛋白显著诱导了 Fe²⁺和脂质过氧化的积累。这些结果表明，PPRV 的 H、N 和 F 蛋白在 PPRV 感染诱导的铁死亡中可能起关键作用。

研究总结

本研究揭示了线粒体在 PPRV 诱导的铁死亡中起核心作用，PPRV 感染导致 LONP1 调节异常，引起线粒体功能障碍，进而诱导铁死亡。PPRV 诱导的铁死亡与炎症反应和病毒复制密切相关。这一研究首次证实了 LONP1 介导的线粒体功能障碍与铁死亡之间的关系参与了 PPRV 诱导的发病机制，为治疗小反刍兽疫这一全球性分布的重要传染病提供了有前景的治疗策略。