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.
REFERENCES
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
). 8.
P.
Lan
et al, Sci. Rep.
8
, 11072
(2018
). 9.
L.
Sousa
, M. M.
Oliveira
, M. T. C.
Pessôa
, and L. A.
Barbosa
, Clin. Chim. Acta
504
, 180
(2020
). 10.
C. Y.
Wang
and J. L.
Babitt
, Blood
133
, 18
(2019
). 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
). 26.
M. J.
Alfeo
et al, Sci. Rep.
11
, 22799
(2021
). 27.
W. H. W.
Chu
et al, mBio
14
, e0129723
(2023
). 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
).30.
Q.
Cao
et al, PLoS Pathog.
10
, e1004340
(2014
). 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.
S. J.
Oppenheimer
, J. Nutr.
131
, 616S
(2001
). 39.
S.
Sazawal
et al, Lancet
367
, 133
(2006
). 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
. 44.
Y.
Nikaido
et al, Sci. Rep.
12
, 249
(2022
). 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
). 50.
P.
Cao
et al, Biomarkers
26
, 207
(2021
). 51.
S. J.
Dixon
et al, Cell
149
, 1060
(2012
). 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
). 54.
N.
Li
et al, Free Radic. Biol. Med.
160
, 303
(2020
). 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
). 57.
R. C.
Hunter
et al, mBio
4
, e00557
(2013
). 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.
A.
Zarjou
et al, Front. Immunol.
10
, 131
(2019
). 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
). 67.
S.
Sheth
, Curr. Opin. Hematol.
26
, 139
(2019
). 68.
J.
Chifman
, R.
Laubenbacher
, and S. V.
Torti
, Adv. Exp. Med. Biol.
844
, 201
(2014
). 69.
S. R.
Hollán
, Curr. Opin. Hematol.
4
, 436
(1997
). 70.
T.
Bruns
et al, Liver Int.
37
, 232
(2017
). 71.
S.
Weis
et al, Cell
169
, 1263
(2017
). 72.
D.
Fokam
et al, Antibiotics
9
, 283
(2020
). 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.
W.
Dong
et al, Biomater. Sci.
8
, 5329
(2020
). 84.
W.
Cao
et al, ACS Nano
18
, 17267
(2024
). 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
). 97.
D.
Vlahakos
et al, Artif. Organs
36
, 400
(2012
). 98.
S.
Islam
et al, J. Surg. Res.
200
, 266
(2016
). 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
). 111.
Y. Y.
Syed
, Drugs
81
, 1559
(2021
). 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
). 2024 Published under an exclusive license by the AVS.
2024
Author(s)
You do not currently have access to this content.
