Mechanical adaptivity of red blood cell flickering to extrinsic membrane stiffening by the solid-like biosurfactant β-Aescin

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Abstract

La β-escina es un aditivo natural empleado en el tratamiento de la insuficiencia vascular, por lo que se ha conjeturado su impacto en la capacidad de adaptación de los eritrocitos (RBC). Aquí presentamos un estudio sobre el impacto mecánico del endurecedor de membrana aescina en los movimientos de parpadeo (flickering) de eritrocitos vivos mantenidos en estado homeostático. Se ha revelado un parpadeo activo, o dinámica de fluctuación de no equilibrio, mediante el mapeo de los movimientos de parpadeo en eritrocitos individuales tratados o no con aescina. Los experimentos muestran que el parpadeo activo de los eritrocitos se adapta mecánicamente a la β-escina, a diferencia de las fluctuaciones térmicas pasivas observadas en bicapas lipídicas sin citoesqueleto activo. Se argumenta teóricamente la existencia de conexiones mecánicas para el parpadeo activo entre una blandura viscoelástica efectiva conferida por el citoesqueleto de membrana de espectrina y la rigidez observada impuesta por la aescina como modulador de rigidez. A partir de la mecánica difusiva revelada, modelamos una homeostasis adaptativa del eritrocito que recapitula el fenómeno del parpadeo activo como una blandura de membrana óptima bajo una fricción regulada, tal como se observa en el endurecimiento de membrana inducido por aescina. Desde una perspectiva fisiológica, se discute la capacidad de adaptación del parpadeo de los eritrocitos frente a la rigidización según los principios reguladores de conservación de energía y disipación mínima. [Traducción automática al español; idioma original: inglés.]