代谢僵化作为疟疾的机械性屏障：PKLR缺陷红细胞中的波动性损伤

《The FASEB Journal》：Metabolic Rigidity as a Mechanical Barrier to Malaria: Flickering Loss in PKLR-Deficient Erythrocytes

PKLR基因缺陷导致红细胞代谢僵化，形成机械屏障抵抗疟原虫入侵，验证了代谢弹性与红细胞粘弹性的关联，并开发了高灵敏度闪烁光谱技术用于单细胞诊断。

　　

摘要

丙酮酸激酶（PK）缺乏症是一种罕见的遗传性酶病，由PKLR基因突变引起，导致红细胞（RBCs）中的糖酵解产生的ATP减少，从而引发慢性溶血性贫血。在本研究中，我们利用高速闪烁光谱技术和非侵入性微流变学方法来评估ATP耗竭如何改变红细胞膜的纳米机械特性。与健康对照组相比，PKLR突变红细胞表现出ATP依赖性的闪烁幅度和膜流动性的显著降低，这与代谢弹性受损一致。值得注意的是，当这些代谢活动受限的红细胞被Plasmodium yoelii感染时，它们仍保持一定的机械特性，这似乎阻碍了寄生虫引起的膜重塑。通过对健康、突变、感染及共感染的小鼠红细胞群体进行单细胞粘弹性分析，我们发现了由糖酵解不足所导致的潜在生物力学屏障。这些发现突显了宿主抵抗力的机械生物学机制，并表明无标记闪烁分析是诊断红细胞酶病和在单细胞水平上探究感染易感性的强大工具。

图形摘要

健康红细胞中的ATP依赖性膜闪烁有助于维持细胞骨架的塑性，从而促进寄生虫的侵入。相比之下，PKLR缺乏的红细胞由于糖酵解受损而表现出闪烁减弱，导致膜硬度增加，形成对Plasmodium入侵的机械屏障。这一生物物理现象揭示了PKLR酶病中潜在的非免疫防御机制。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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