Iron is an important microelement in human and microbial life activities. During the pathophysiological process of sepsis, iron metabolism changes and the body undergoes a series of changes to fight microbial infection. Meanwhile, alterations in iron metabolism during sepsis lead to the development of some diseases, such as transfusion-induced siderosis and anemia. In recent years, several studies have demonstrated the use of iron-chelating agents to fight microbial infections, and new antimicrobial agents have been developed using “Trojan horse” and siderophores immunity. In addition, the use of iron-based nanomaterials as drug delivery systems for gene delivery may be applied to the treatment of sepsis in the future. In this review, we describe the pathophysiological changes in the development and course of sepsis, focusing on the potential of iron in the treatment of sepsis.

1.
M. D.
Font
,
B.
Thyagarajan
, and
A. K.
Khanna
,
Med. Clin. North Am.
104
,
573
(
2020
).
2.
D.
Galaris
,
A.
Barbouti
, and
K.
Pantopoulos
,
Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res.
1866
,
118535
(
2019
).
3.
A. R.
Bogdan
,
M.
Miyazawa
,
K.
Hashimoto
, and
Y.
Tsuji
,
Trends Biochem. Sci.
41
,
274
(
2016
).
4.
K.
Roemhild
,
F.
Von Maltzahn
,
R.
Weiskirchen
,
R.
Knüchel
,
S.
Von Stillfried
, and
T.
Lammers
,
Trends Pharmacol. Sci.
42
,
640
(
2021
).
5.
A.
Brandtner
et al,
J. Intensive Care
8
,
76
(
2020
).
6.
F.
Tacke
,
R.
Nuraldeen
,
A.
Koch
,
K.
Strathmann
,
G.
Hutschenreuter
,
C.
Trautwein
, and
P.
Strnad
,
Crit. Care Med.
44
,
1049
(
2016
).
7.
Y.
Hu
,
X.
Cheng
,
H.
Mao
,
X.
Chen
,
Y.
Cui
, and
Z.
Qiu
,
Front. Nutr.
8
,
747547
(
2021
).
9.
L.
Sousa
,
M. M.
Oliveira
,
M. T. C.
Pessôa
, and
L. A.
Barbosa
,
Clin. Chim. Acta
504
,
180
(
2020
).
10.
11.
T. M.
Steele
,
D. M.
Frazer
, and
G. J.
Anderson
,
IUBMB Life
57
,
499
(
2005
).
12.
S.
Gulec
,
G. J.
Anderson
, and
J. F.
Collins
,
Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol.
307
,
G397
(
2014
).
13.
K. A.
Duck
and
J. R.
Connor
,
Biometals
29
,
573
(
2016
).
14.
A.
Pagani
,
A.
Nai
,
L.
Silvestri
, and
C.
Camaschella
,
Front. Physiol.
10
,
1294
(
2019
).
15.
V.
Sangkhae
and
E.
Nemeth
,
Adv. Nutr.
8
,
126
(
2017
).
16.
B. R.
Wilson
,
A. R.
Bogdan
,
M.
Miyazawa
,
K.
Hashimoto
, and
Y.
Tsuji
,
Trends Mol. Med.
22
,
1077
(
2016
).
17.
S. C.
Andrews
,
A. K.
Robinson
, and
F.
Rodríguez-Quiñones
,
FEMS Microbiol. Rev.
27
,
215
(
2003
).
18.
S.
Chareyre
and
P.
Mandin
,
Microbiol. Spectr.
6
,
10
(
2018
).
19.
G.
Porcheron
et al,
Infect. Immun.
82
,
5056
(
2014
).
20.
H.
Salvail
et al,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
,
15223
(
2010
).
21.
S. W.
Seo
,
D.
Kim
,
H.
Latif
,
E. J.
O'brien
,
R.
Szubin
, and
B. O.
Palsson
,
Nat. Commun.
5
,
4910
(
2014
).
22.
E.
Massé
and
S.
Gottesman
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
99
,
4620
(
2002
).
23.
V.
Botti
,
O.
De Bei
,
M.
Marchetti
,
B.
Campanini
,
S.
Cannistraro
,
S.
Bettati
, and
A. R.
Bizzarri
,
Nanoscale
16
,
4308
(
2024
).
24.
G.
Pietrocola
,
A.
Pellegrini
,
M. J.
Alfeo
,
L.
Marchese
,
T. J.
Foster
, and
P.
Speziale
,
J. Biol. Chem.
295
,
10008
(
2020
).
25.
M.
Zapotoczna
,
Z.
Jevnikar
,
H.
Miajlovic
,
J.
Kos
, and
T. J.
Foster
,
Cell. Microbiol.
15
,
1026
(
2013
).
27.
28.
J.
Wang
,
Z.
Fang
,
X.
Dong
,
W.
Li
, and
X.
Wan
,
Chin. Med. J.
137
,
362
(
2024
).
29.
K.
Sung
,
M.
Park
,
J.
Chon
,
O.
Kweon
, and
S.
Khan
,
Future Microbiol.
19
,
681
(
2024
).
31.
Y.
Song
,
X.
Wu
,
Z.
Li
,
Q. Q.
Ma
, and
R.
Bao
,
Commun. Biol.
7
,
295
(
2024
).
32.
S.
Palethorpe
,
J. M.
Farrow
,
G.
Wells
,
M. E.
Milton
,
L. A.
Actis
,
J.
Cavanagh
, and
E. C.
Pesci
,
J. Bacteriol.
204
,
e0049421
(
2022
).
33.
E.
Banin
,
M. L.
Vasil
, and
E. P.
Greenberg
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
102
,
11076
(
2005
).
34.
A. B.
Shah
,
A.
Baiseitova
,
J. H.
Kim
,
Y. H.
Lee
, and
K. H.
Park
,
Front. Pharmacol.
13
,
890649
(
2022
).
35.
T.
Ganz
and
E.
Nemeth
,
Nat. Rev. Immunol.
15
,
500
(
2015
).
36.
C.
Camaschella
,
A.
Nai
, and
L.
Silvestri
,
Haematologica
105
,
260
(
2020
).
37.
Q.
Mu
,
L.
Chen
,
X.
Gao
,
S.
Shen
,
W.
Sheng
,
J.
Min
, and
F.
Wang
,
Sci. Bull.
66
,
1806
(
2021
).
38.
40.
M.
Nairz
et al,
Front. Cell. Infect. Microbiol.
7
,
110
(
2017
).
41.
A.
Di Paola
,
C.
Tortora
,
M.
Argenziano
,
M. M.
Marrapodi
, and
F.
Rossi
,
Int. J. Mol. Sci.
23
,
7977
(
2022
).
42.
B. J.
Cherayil
,
Arch. Immunol. Ther. Exp.
58
,
407
(
2010
).
43.
T.
Hussain
,
B.
Tan
,
Y.
Yin
,
F.
Blachier
,
M. C.
Tossou
, and
N.
Rahu
,
Oxid. Med. Cell Longev.
2016
,
7432797
.
45.
K.
Sae-Khow
,
A.
Charoensappakit
,
P.
Visitchanakun
,
W.
Saisorn
,
S.
Svasti
,
S.
Fucharoen
, and
A.
Leelahavanichkul
,
J. Inflamm. Res.
13
,
719
(
2020
).
46.
L. I.
Hor
,
Y. K.
Chang
,
C. C.
Chang
,
H. Y.
Lei
, and
J. T.
Ou
,
Microbiol. Immunol.
44
,
871
(
2000
).
47.
M.
Edeas
,
J.
Saleh
, and
C.
Peyssonnaux
,
Int. J. Infect. Dis.
97
,
303
(
2020
).
48.
F.
Jia
,
H.
Liu
, and
S.
Kang
,
Front. Mol. Biosci.
8
,
761793
(
2021
).
49.
H. M.
Habib
,
S.
Ibrahim
,
A.
Zaim
, and
W. H.
Ibrahim
,
Biomed. Pharmacother.
136
,
111228
(
2021
).
52.
X.
Chen
,
R.
Kang
,
G.
Kroemer
, and
D.
Tang
,
J. Exp. Med.
218
,
e20210518
(
2021
).
53.
E. P.
Amaral
et al,
J. Exp. Med.
216
,
556
(
2019
).
55.
Y.
Liu
,
Y.
Wang
,
J.
Liu
,
R.
Kang
, and
D.
Tang
,
Biochem. Biophys. Res. Commun.
525
,
620
(
2020
).
56.
S.
Vento
,
F.
Cainelli
, and
F.
Cesario
,
Lancet Infect. Dis.
6
,
226
(
2006
).
58.
R.
Fourie
,
O. O.
Kuloyo
,
B. M.
Mochochoko
,
J.
Albertyn
, and
C. H.
Pohl
,
Front. Cell. Infect. Microbiol.
8
,
185
(
2018
).
59.
P.
Gujja
,
D. R.
Rosing
,
D. J.
Tripodi
, and
Y.
Shizukuda
,
J. Am. Coll. Cardiol.
56
,
1001
(
2010
).
60.
P.
Liu
and
N.
Olivieri
,
Cardiovasc. Drugs Ther.
8
,
101
(
1994
).
61.
L. D.
Horwitz
and
E. A.
Rosenthal
,
Vasc. Med.
4
,
93
(
1999
).
62.
63.
F. A.
Englert
et al,
Arch. Biochem. Biophys.
672
,
108075
(
2019
).
64.
V. K.
Audimoolam
,
J.
Wendon
,
W.
Bernal
,
N.
Heaton
,
J.
O'grady
, and
G.
Auzinger
,
Transpl. Int.
24
,
e85
(
2011
).
65.
M. G.
Zaahl
,
A. T.
Merryweather-Clarke
,
M. J.
Kotze
,
S.
Van Der Merwe
,
L.
Warnich
, and
K. J.
Robson
,
Hum. Genet.
115
,
409
(
2004
).
66.
E.
Corradini
,
E.
Buzzetti
, and
A.
Pietrangelo
,
Mol. Aspects Med.
75
,
100896
(
2020
).
68.
J.
Chifman
,
R.
Laubenbacher
, and
S. V.
Torti
,
Adv. Exp. Med. Biol.
844
,
201
(
2014
).
70.
73.
D.
Demirkol
et al,
Crit. Care
16
,
R52
(
2012
).
74.
Y.
Tsubakihara
et al,
Ther. Apher. Dial
14
,
240
(
2010
).
75.
J. H.
Ishida
and
K. L.
Johansen
,
Semin. Dial
27
,
26
(
2014
).
76.
J.
Olinder
,
D.
Ehinger
,
E.
Liljenborg
,
H.
Herwald
, and
C.
Rydén
,
J. Innate Immun.
12
,
448
(
2020
).
77.
T. J.
Loftus
et al,
J. Trauma Acute Care Surg.
86
,
260
(
2019
).
78.
E.
Khorramian
,
E.
Fung
,
K.
Chua
,
V.
Gabayan
,
T.
Ganz
,
E.
Nemeth
, and
A.
Kim
,
Shock
48
,
490
(
2017
).
79.
Y.
Jiang
,
F. Q.
Jiang
,
F.
Kong
,
M. M.
An
,
B. B.
Jin
,
D.
Cao
, and
P.
Gong
,
Ann. Intensive Care
9
,
67
(
2019
).
80.
S.
Ghosh
,
A. K.
Baranwal
,
P.
Bhatia
, and
K.
Nallasamy
,
Pediatr. Crit. Care Med.
19
,
e367
(
2018
).
81.
L.
Sun
,
Z.
Li
,
J.
Lan
,
Y.
Wu
,
T.
Zhang
, and
Y.
Ding
,
Front. Pharmacol.
15
,
1389922
(
2024
).
82.
Y.
Gong
,
X.
Hu
,
M.
Chen
, and
J.
Wang
,
J. Nanobiotechnol.
22
,
309
(
2024
).
83.
85.
Y.
Shi
,
M. L.
Zhu
,
Q.
Wu
,
Y.
Huang
,
X. L.
Xu
, and
W.
Chen
,
J. Inflamm. Res.
14
,
7065
(
2021
).
86.
C.
Scott
,
G.
Arora
,
K.
Dickson
, and
C.
Lehmann
,
Molecules
26
,
189
(
2021
).
87.
X.
Yu
,
Z.
Gan
,
Z.
Wang
,
X.
Tang
,
B.
Guo
, and
H.
Du
,
Biol. Trace Elem. Res.
190
,
457
(
2019
).
88.
A. E.
Robinson
,
J. R.
Heffernan
, and
J. P.
Henderson
,
Future Microbiol.
13
,
745
(
2018
).
89.
K. A.
Bauckman
,
R.
Matsuda
,
C. B.
Higgins
,
B. J.
Debosch
,
C.
Wang
, and
I. U.
Mysorekar
,
Am. J. Physiol. Renal. Physiol.
316
,
F814
(
2019
).
90.
K. A.
Bauckman
and
I. U.
Mysorekar
,
Autophagy
12
,
850
(
2016
).
91.
J.
Yan
and
B. L.
Bassler
,
Cell Host Microbe.
26
,
15
(
2019
).
92.
L.
Grigoryan
,
M. S.
Abers
,
Q. F.
Kizilbash
,
N. J.
Petersen
, and
B. W.
Trautner
,
Am. J. Infect. Control
42
,
682
(
2014
).
93.
K.
Mettrick
,
K.
Hassan
,
I.
Lamont
, and
D.
Reid
,
Antibiotics
9
,
144
(
2020
).
94.
K.
Richter
et al,
Antimicrob. Agents Chemother.
61
,
e00481
(
2017
).
95.
E.
Messaris
,
P. T.
Antonakis
,
N.
Memos
,
E.
Chatzigianni
,
E.
Leandros
, and
M. M.
Konstadoulakis
,
Int. Immunopharmacol.
4
,
455
(
2004
).
96.
S.
Wang
et al,
Biochem. Biophys. Res. Commun.
465
,
305
(
2015
).
99.
M. D. C.
Parquet
,
K. A.
Savage
,
D. S.
Allan
,
R. J.
Davidson
, and
B. E.
Holbein
,
Front. Microbiol.
9
,
1811
(
2018
).
100.
M. E.
Faure
,
A.
Cilibrizzi
,
V.
Abbate
,
K. D.
Bruce
, and
R. C.
Hider
,
Int. J. Antimicrob. Agents
58
,
106438
(
2021
).
101.
D. C. K.
Chan
,
I.
Guo
, and
L. L.
Burrows
,
Antimicrob. Agents Chemother.
64
,
e00557
(
2020
).
102.
Y.
Guo
,
W.
Li
,
H.
Li
, and
W.
Xia
,
ACS Infect. Dis.
5
,
1693
(
2019
).
103.
L. C.
Antunes
,
F.
Imperi
,
F.
Minandri
, and
P.
Visca
,
Antimicrob. Agents Chemother.
56
,
5961
(
2012
).
104.
D. C.
Coraça-Huber
,
S.
Dichtl
,
S.
Steixner
,
M.
Nogler
, and
G.
Weiss
,
Pathog. Dis.
76
,
fty052
(
2018
).
105.
A. G.
Oglesby-Sherrouse
,
L.
Djapgne
,
A. T.
Nguyen
,
A. I.
Vasil
, and
M. L.
Vasil
,
Pathog. Dis.
70
,
307
(
2014
).
106.
J. L.
Kwiatkowski
,
Pediatr. Clin. North Am.
55
,
461
(
2008
).
107.
F.
Tricta
,
J.
Uetrecht
,
R.
Galanello
,
J.
Connelly
,
A.
Rozova
,
M.
Spino
, and
J.
Palmblad
,
Am. J. Hematol.
91
,
1026
(
2016
).
108.
J. L.
Stumpf
,
Am. J. Health Syst. Pharm.
64
,
606
(
2007
).
109.
M. D.
Cappellini
,
K. M.
Musallam
, and
A. T.
Taher
,
Hemoglobin
33
,
S58
(
2009
).
110.
H.
Heli
,
S.
Mirtorabi
, and
K.
Karimian
,
Expert Opin. Ther. Pat.
21
,
819
(
2011
).
112.
K. A.
Parsels
,
K. A.
Mastro
,
J. M.
Steele
,
S. J.
Thomas
, and
W. D.
Kufel
,
J. Antimicrob. Chemother.
76
,
1379
(
2021
).
113.
C. R.
Scott
,
B. E.
Holbein
, and
C. D.
Lehmann
,
Front. Biosci.
25
,
673
(
2020
).
114.
M.
Sassone-Corsi
et al,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
113
,
13462
(
2016
).
115.
L. A.
Mike
,
S. N.
Smith
,
C. A.
Sumner
,
K. A.
Eaton
, and
H. L.
Mobley
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
113
,
13468
(
2016
).
You do not currently have access to this content.