The Influence of Flavonoid Compositions on Nrf2 Transcription Factor Expression in Case of Infections Triggered by Influenza A Virus and Transmissible Gastroenteritis Coronavirus

• Published in: Innovative biosystems and bioengineering Vol. 7; no. 4; pp. 48 - 56
• Main Authors: Arkhypova, Maryna, Deriabin, Oleg, Trokhymchuk, Tetiana, Starosyla, Daria, Atamaniuk, Viktor, Zavelevich, Michael, Vialykh, Zhanna, Rybalko, Svitlana, Galkin, Alexander
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute 15-12-2023
• Subjects: flavonoids; influenza virus; nrf2; transmissible gastroenteritis coronavirus
• ISSN: 2616-177X; 2616-177X
• DOI: 10.20535/ibb.2023.7.4.290103

Background. Viral infections trigger transcription factors, including Nrf2, which regulate the expression of genes related to cytokines, chemokines, and more. Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) participates in complex regulatory networks controlling the expression of cytoprotective genes and immune responses. Recently, new roles have been attributed to Nrf2, including the regulation of antiviral responses.
Objective. The aim of the study was to analyze Nrf2 activation in influenza virus infection in vivo and in transmissible gastroenteritis coronavirus (TGEV) infection in vitro, as well as the effects of the flavonoid compositions Proteflazidum® and Protoil on the Nrf2 expression in these two experimental models of viral infection.
Methods. Outbred white mice were infected with influenza A virus (A/FM/1/47/H1N1 strain). Jurkat cells were infected with TGEV, previously adapted to these cells. Flavonoid compositions Proteflazidum® and Protoil (Ecopharm, Ukraine), containing the mixture of tricin, luteolin, apigenin, quercetin, and rhamnosin, were used in corresponding dilutions. Real-Time PCR was employed to analyze Nrf2 RNA expression in the lungs of mice and in both uninfected and virus-infected cells. Additionally, ELISA was used to assess the expression of Nrf2 peptide.
Results. The Nrf2 expression in the lungs of influenza virus-infected mice showed a tendency to increase within a 100-fold range. In virus-infected mice treated with Proteflazidum® or Protoil, the level of Nrf2 expression in the lungs decreased about 10-fold compared to infected untreated mice. TGEV infection resulted in 100-fold increase in Nrf2 expression in Jurkat cells. Both Proteflazidum® and Protoil decreased Nrf2 expression in TGEV-infected cells, while their effects on Nrf2 expression in the intact cells on Day 1 were not detected.
Conclusions. Flavonoid compositions have only a slight effect on Nrf2 expression in intact cells. However, in case of virus infection, both in vivo and in vitro, they counteract the extensive up-regulation of Nrf2 expression due to viral infection.
Проблематика. Вірусна інфекція активує кілька факторів транскрипції, що задіяні в індукції експресії генів цитокінів, хемокінів тощо. Серед них – ядерний фактор, похідний від еритроїдного-2 подібного (Nrf2), який бере участь у складних регуляторних мережах, що контролюють експресію цитопротекторних генів і генів імунної відповіді. Нещодавно у Nrf2 були виявлені нові функції, включаючи регуляцію противірусної відповіді.
Мета. Проаналізувати активацію Nrf2 при інфекції вірусом грипу in vivo і вірусом трансмісивного гастроентериту (TGEV) in vitro та вплив флавоноїдних композицій Протефлазід® і Протойл на експресію Nrf2 на цих двох експериментальних моделях вірусної інфекції.
Методика реалізації. Безпородних білих мишей інфікували вірусом грипу (штам A/FM/1/47/H1N1). Клітини Jurkat інфікували TGEV, попередньо адаптованим до цих клітин. Флавоноїдні композиції Протефлазід® та Протойл (Екофарм, Україна), що містять суміш трицину, лютеоліну, апігеніну, кверцетину та рамнозину, застосовували у відповідних розведеннях. Експресію РНК Nrf2 у легенях мишей, інтактних і вірус-інфікованих клітин аналізували за допомогою ЗT-ПЛР у режимі реального часу. Експресію пептиду Nrf2 оцінювали методом імуноферментного аналізу.
Результати. У легенях мишей, інфікованих вірусом грипу, рівень експресії Nrf2 збільшувався приблизно в 100 разів. У інфікованих вірусом мишей, які отримали Протефлазід® або Протойл, рівень експресії Nrf2 у легенях знижувався приблизно в 10 разів порівняно з інфікованими мишами, які не отримували флавоноїдних композицій. Інфікування TGEV призвело до 100-кратного збільшення експресії Nrf2 в клітинах Jurkat. Протефлазід® і Протойл знижували експресію Nrf2 у клітинах, інфікованих TGEV, тоді як їхнього впливу на експресію Nrf2 в інтактних клітинах на першу добу виявлено не було.
Висновки. Досліджені флавоноїдні композиції слабо активують експресію Nrf2 в інтактних клітинах, тоді як за вірусної інфекції як in vivo, так і in vitro вони протидіють надекспресії Nrf2, обумовленій вірусною інфекцією.