Escherichia coli α-hemolysin induces red blood cell retention in a microfluidic spleen-like device

Registro completo

Título

Escherichia coli α-hemolysin induces red blood cell retention in a microfluidic spleen-like device

Autor(es)

Leal Denis, Maria Florencia; Herlax, Vanesa Silvana; Schwarzbaum, Pablo Julio; Saffioti, Nicolas Andres

Afiliación(es) del/de los autor(es)

Leal Denis, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina
Herlax, Vanesa Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; Argentina
Schwarzbaum, Pablo Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina
Saffioti, Nicolas Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina

Resumen

α-hemolysin (HlyA) is a major exotoxin secreted by uropathogenic Escherichia coli (UPEC), known for its ability to lyse red blood cells (RBCs). Although its lytic effects are well characterized, the nonlytic alterations on RBCs, such as increased permeability to Ca2+, osmotic imbalance, and morphological alterations, remain less understood and may be critical in UPEC pathogenesis. This study investigates the impact of these nonlytic alterations on the rheology and mechanics of RBCs using two biomimetic microfluidic devices that model key aspects of RBCs’ circulation. In the first device, which mimics the mechanical deformation of RBCs in narrow capillaries, HlyA sublytic concentrations were found to significantly impair RBC deformability. These changes were accompanied by an increase in cytosolic Ca2+ and volume expansion. In contrast, the nonacylated protoxin ProHlyA neither impaired the deformability of RBCs nor triggered changes in cytosolic Ca2+ or cell volume. The second device, which simulates the RBCs’ filtration by the spleen’s red pulp, revealed that HlyA, but not ProHlyA, increased RBCs’ retention in small gaps resembling splenic fenestrations. The extent of RBCs’ retention was partially mitigated by blocking purinergic signaling, indicating a contribution of the HlyA-induced volume increase in this process. Our results suggest that the increase in cytosolic Ca2+ elicited by HlyA impacts RBCs’ circulation by decreasing RBCs’ deformability and increasing spleen retention. However, this impairment of RBCs’ performance can function as a defense mechanism to aid in the retention of HlyA-bound RBCs, removing them from circulation, and potentially preventing vascular hemolysis.

Año de publicación

2025

Idioma

inglés

Formato (Tipo MIME)

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Clasificación temática de acuerdo a la FORD

Ciencias biológicas

Condiciones de uso

Disponible en acceso abierto bajo licencia Creative Commons https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/

Repositorio digital

CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Identificador de proyecto

Ministerio de Ciencia. Tecnología e Innovación Productiva. Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica/PICT 2019 03218