BACKGROUND. Reprogramming of host metabolism supports viral pathogenesis by fueling viral proliferation, by providing, for example, free amino acids and fatty acids as building blocks.

The SARS-CoV-2 beta coronavirus is the etiological driver of COVID-19 disease, which is primarily characterized by shortness of breath, persistent dry cough, and fever. Because they transport oxygen, red blood cells (RBCs) may play a role in the severity of hypoxemia in COVID-19 patients. The present study combines state-of-the-art metabolomics, proteomics, and lipidomics approaches to investigate the impact of COVID-19 on RBCs from 23 healthy subjects and 29 molecularly diagnosed COVID-19 patients. RBCs from COVID-19 patients had increased levels of glycolytic intermediates, accompanied by oxidation and fragmentation of ankyrin, spectrin beta, and the N-terminal cytosolic domain of band 3 (AE1). Significantly altered lipid metabolism was also observed, in particular, short- and medium-chain saturated fatty acids, acyl-carnitines, and sphingolipids. Nonetheless, there were no alterations of clinical hematological parameters, such as RBC count, hematocrit, or mean corpuscular hemoglobin concentration, with only minor increases in mean corpuscular volume. Taken together, these results suggest a significant impact of SARS-CoV-2 infection on RBC structural membrane homeostasis at the protein and lipid levels. Increases in RBC glycolytic metabolites are consistent with a theoretically improved capacity of hemoglobin to off-load oxygen as a function of allosteric modulation by high-energy phosphate compounds, perhaps to counteract COVID-19-induced hypoxia. Conversely, because the N-terminus of AE1 stabilizes deoxyhemoglobin and finely tunes oxygen off-loading and metabolic rewiring toward the hexose monophosphate shunt, RBCs from COVID-19 patients may be less capable of responding to environmental variations in hemoglobin oxygen saturation/oxidant stress when traveling from the lungs to peripheral capillaries and vice versa.

Alirocumab, a monoclonal antibody to proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9), lowers plasma low-density lipoprotein (LDL) cholesterol and apolipoprotein B100 (apoB). Although studies in mice and cells have identified increased hepatic LDL receptors as the basis for LDL lowering by PCSK9 inhibitors, there have been no human studies characterizing the effects of PCSK9 inhibitors on lipoprotein metabolism. In particular, it is not known whether inhibition of PCSK9 has any effects on very low-density lipoprotein or intermediate-density lipoprotein (IDL) metabolism. Inhibition of PCSK9 also results in reductions of plasma lipoprotein (a) levels. The regulation of plasma Lp(a) levels, including the role of LDL receptors in the clearance of Lp(a), is poorly defined, and no mechanistic studies of the Lp(a) lowering by alirocumab in humans have been published to date.Eighteen (10 F, 8 mol/L) participants completed a placebo-controlled, 2-period study. They received 2 doses of placebo, 2 weeks apart, followed by 5 doses of 150 mg of alirocumab, 2 weeks apart. At the end of each period, fractional clearance rates (FCRs) and production rates (PRs) of apoB and apo(a) were determined. In 10 participants, postprandial triglycerides and apoB48 levels were measured.Alirocumab reduced ultracentrifugally isolated LDL-C by 55.1%, LDL-apoB by 56.3%, and plasma Lp(a) by 18.7%. The fall in LDL-apoB was caused by an 80.4% increase in LDL-apoB FCR and a 23.9% reduction in LDL-apoB PR. The latter was due to a 46.1% increase in IDL-apoB FCR coupled with a 27.2% decrease in conversion of IDL to LDL. The FCR of apo(a) tended to increase (24.6%) without any change in apo(a) PR. Alirocumab had no effects on FCRs or PRs of very low-density lipoproteins-apoB and very low-density lipoproteins triglycerides or on postprandial plasma triglycerides or apoB48 concentrations.Alirocumab decreased LDL-C and LDL-apoB by increasing IDL- and LDL-apoB FCRs and decreasing LDL-apoB PR. These results are consistent with increases in LDL receptors available to clear IDL and LDL from blood during PCSK9 inhibition. The increase in apo(a) FCR during alirocumab treatment suggests that increased LDL receptors may also play a role in the reduction of plasma Lp(a).URL: http://www.clinicaltrials.gov. Unique identifier: NCT01959971.

Ironing out a survival strategy Metastatic cells display a notable ability to adapt to—and even thrive in—harsh microenvironments. One extreme example is leptomeningeal metastases (LM), cancer cells that enter a region of the central nervous system called the subarachnoid space, which is filled with cerebral spinal fluid (CSF). This anatomic site has a limited supply of micronutrients such as iron, and it harbors immune cells. Chi et al. used single-cell RNA sequencing to study CSF samples from cancer patients with LM (see the Perspective by Garzia and Taylor). They found that LM cells express and use components of a high-affinity iron-capturing system. Through this mechanism, the LM cells avoid the adverse effects of iron deprivation and potentially escape immune attack by limiting the supply of iron to macrophages. Science this issue p. 276 ; see also p. 250

Over 5 million people around the world have tested positive for the beta coronavirus SARS-CoV-2 as of May 29, 2020, a third of which are in the United States alone. These infections are associated with the development of a disease known as COVID-19, which is characterized by several symptoms, including persistent dry cough, shortness of breath, chills, muscle pain, headache, loss of taste or smell, and gastrointestinal distress. COVID-19 has been characterized by elevated mortality (over 100 thousand people have already died in the US alone), mostly due to thromboinflammatory complications that impair lung perfusion and systemic oxygenation in the most severe cases. While the levels of pro-inflammatory cytokines such as interleukin-6 (IL-6) have been associated with the severity of the disease, little is known about the impact of IL-6 levels on the proteome of COVID-19 patients. The present study provides the first proteomics analysis of sera from COVID-19 patients, stratified by circulating levels of IL-6, and correlated to markers of inflammation and renal function. As a function of IL-6 levels, we identified significant dysregulation in serum levels of various coagulation factors, accompanied by increased levels of antifibrinolytic components, including several serine protease inhibitors (SERPINs). These were accompanied by up-regulation of the complement cascade and antimicrobial enzymes, especially in subjects with the highest levels of IL-6, which is consistent with an exacerbation of the acute phase response in these subjects. Although our results are observational, they highlight a clear increase in the levels of inhibitory components of the fibrinolytic cascade in severe COVID-19 disease, providing potential clues related to the etiology of coagulopathic complications in COVID-19 and paving the way for potential therapeutic interventions, such as the use of pro-fibrinolytic agents. Raw data for this study are available through ProteomeXchange with identifier PXD020601.

Although red blood cell (RBC) transfusions save lives, some patients develop clinically-significant alloantibodies against donor blood group antigens, which then have adverse effects in multiple clinical settings. Few effective measures exist to prevent RBC alloimmunization and/or eliminate alloantibodies in sensitized patients. Donor-related factors may influence alloimmunization; thus, there is an unmet clinical need to identify which RBC units are immunogenic. Repeat volunteer blood donors and donors on iron supplements have elevated reticulocyte counts compared to healthy non-donors. Early reticulocytes retain mitochondria and other components, which may act as danger signals in immune responses. Herein, we tested whether reticulocytes in donor RBC units could enhance RBC alloimmunization. Using a murine model, we demonstrate that transfusing donor RBC units with increased reticulocyte frequencies dose-dependently increase RBC alloimmunization rates and alloantibody levels. Transfusing reticulocyte-rich RBC units was associated with increased RBC clearance from the circulation and a robust proinflammatory cytokine response. As compared to previously reported post-transfusion RBC consumption patterns, erythrophagocytosis from reticulocyte-rich units was increasingly performed by splenic B cells. These data suggest that reticulocytes in a donated RBC unit impact the quality of blood transfused, are targeted to a distinct compartment, and may be an underappreciated risk factor for RBC alloimmunization.

Aging is associated with a decline in the number and fitness of adult stem cells

Abstract Deficiency of Glucose 6 phosphate dehydrogenase (G6PD) is the single most common enzymopathy, present in approximately 400 million humans (e.g. 5% of humans). Its prevalence is hypothesized to be due to conferring resistance to malaria. However, G6PD deficiency also results in hemolytic sequelae from oxidant stress. Moreover, G6PD deficiency is associated with kidney disease, diabetes, pulmonary hypertension, immunological defects, and neurodegenerative diseases. To date, the only available mouse models have decreased levels of G6PD due to promoter mutations, but with stable G6PD. However, human G6PD mutations are missense mutations that result in decreased enzymatic stability. As such, this results in very low activity in red blood cells and platelets that cannot synthesize new protein. To generate a more accurate model, the human sequence for a severe form of G6PD deficiency (Med -) was knocked into the murine G6PD locus. As predicted, G6PD levels were extremely low in RBCs and deficient mice have increased hemolytic sequalae to oxidant stress. G6PD levels were mildly decreased in non-erythroid organs, consistent with what has been observed in humans. Juxtaposition of G6PD deficient and wild-type mice revealed altered lipid metabolism in multiple organ systems. Together, these findings both establish a new mouse model of G6PD deficiency that more accurately reflects human G6PD deficiency and also advance our basic understanding of altered metabolism in this setting.

BACKGROUND: Platelet transfusions are increasing with advances in medical care. Based on FDA criteria, platelet units are assessed by in vitro measures; however, it is not known how platelet processing and storage duration affect function in vivo. To address this, we developed a novel platelet transfusion model that meets FDA criteria adapted to mice, and transfused fresh and stored platelets are detected in clots in vivo. STUDY DESIGN AND METHODS: Platelet units stored in mouse plasma were prepared using a modified platelet rich plasma collection protocol. Characteristics of fresh and stored units, including pH, cell count, in vitro measures of activity, including activation and aggregation, and post-transfusion recovery (PTR), were determined. Lastly, a tail transection assay was conducted using mice transfused with fresh or stored units, and transfused platelets were identified by confocal imaging. RESULTS: Platelet units had acceptable platelet and white cell counts and were negative for bacterial contamination. Fresh and 1-day stored units had acceptable pH; the platelets were activatable by thrombin and ADP, aggregable with thrombin, had acceptable PTR, and were present in vivo in clots of recipients after tail transection. In contrast, 2-day stored units had clinically unacceptable quality. DISCUSSION: We developed mouse platelets for transfusion analogous to human platelet units using a modified platelet rich plasma collection protocol with maximum storage of 1 day for an "old" unit. This provides a powerful tool to test how process modifications and storage conditions affect transfused platelet function in vivo.