Computational Microscopy Reveals Compound-Specific Flickering Phenotypes of Red Blood Cells Under Flavonoid Exposure

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Abstract

El parpadeo (flickering) de la membrana de los eritrocitos (glóbulos rojos, GR) surge de la interacción entre las fluctuaciones térmicas, la elasticidad del citoesqueleto y los procesos de no equilibrio impulsados metabólicamente, lo que lo convierte en un indicador sensible del estado mecánico de la membrana. Presentamos aquí un marco de microscopía computacional que integra la morfometría de campo claro con espectroscopía de parpadeo de alta velocidad para fenotipar la mecánica de eritrocitos individuales bajo exposición a flavonoides. Como prueba de concepto, se incubaron eritrocitos humanos de un único donante con flavonoides estructuralmente distintos (quercetina, apigenina y rutina) preparados a concentraciones subhemolíticas, asegurando la preservación de la integridad de la membrana. Se extrajeron descriptores de forma estáticos y espectros de fluctuación dinámica a partir de contornos celulares segmentados, y se analizaron mediante descomposición en modos de Fourier para obtener firmas mecánicas específicas de cada compuesto. Aunque la morfología general se mantuvo mayoritariamente discocítica en todas las condiciones, el tratamiento con flavonoides indujo alteraciones reproducibles en los espectros de parpadeo y en los parámetros mecánicos efectivos, revelando fenotipos dinámicos distintos que dependen de la estructura del flavonoide. En particular, los flavonoides aglicona mostraron patrones de modulación diferentes a los del compuesto glicosilado, consistentes con interacciones diferenciales con la membrana. El análisis combinado de geometría y dinámica proporcionó un poder discriminativo mayor que cualquiera de las dos modalidades por separado. Estos resultados establecen la microscopía computacional como un enfoque sensible y sin marcaje para mapear perturbaciones específicas de compuesto en la mecánica y el parpadeo de la membrana de los GR, con posibles aplicaciones en biofísica de membranas, cribado de interacciones fármaco-membrana y fenotipado mecánico de células individuales. [Traducción automática al español; idioma original: inglés.]