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.

Although red blood cell (RBC) transfusions can be lifesaving, they are not without risk. In critically ill patients, RBC transfusions are associated with increased morbidity and mortality, which may increase with prolonged RBC storage before transfusion. The mechanisms responsible remain unknown. We hypothesized that acute clearance of a subset of damaged, stored RBCs delivers large amounts of iron to the monocyte/macrophage system, inducing inflammation. To test this in a well-controlled setting, we used a murine RBC storage and transfusion model to show that the transfusion of stored RBCs, or washed stored RBCs, increases plasma nontransferrin bound iron (NTBI), produces acute tissue iron deposition, and initiates inflammation. In contrast, the transfusion of fresh RBCs, or the infusion of stored RBC-derived supernatant, ghosts, or stroma-free lysate, does not produce these effects. Furthermore, the insult induced by transfusion of stored RBC synergizes with subclinical endotoxinemia producing clinically overt signs and symptoms. The increased plasma NTBI also enhances bacterial growth in vitro. Taken together, these results suggest that, in a mouse model, the cellular component of leukoreduced, stored RBC units contributes to the harmful effects of RBC transfusion that occur after prolonged storage. Nonetheless, these findings must be confirmed by prospective human studies.

Abstract The Red Blood Cell (RBC)-Omics study, part of the larger NHLBI-funded Recipient Epidemiology and Donor Evaluation Study (REDS-III), aims to understand the genetic contribution to blood donor RBC characteristics. Previous work identified donor demographic, behavioral, genetic and metabolic underpinnings to blood donation, storage, and - to a lesser extent - transfusion outcomes, but none have yet linked the genetic and metabolic bodies of work. We performed a Genome-Wide Association (GWA) analysis using RBC-Omics study participants with generated untargeted metabolomics data to identify metabolite quantitative trait loci (mQTL) in RBCs. We performed GWA analyses of 382 metabolites in 243 individuals imputed using the 1000 Genomes Project phase 3 all-ancestry reference panel. Analyses were conducted using ProbABEL and adjusted for sex, age, donation center, number of whole blood donations in the past two years, and first ten principal components of ancestry. Our results identified 423 independent genetic loci associated with 132 metabolites (p < 5×10 −8 ). Potentially novel locus-metabolite associations were identified for FLVCR1 and choline, and for LPCAT3 and the lysophosphatidylserine 16.0, 18.0, 18.1, and 18.2; these associations are supported by published rare disease and mouse studies. We also confirmed previous metabolite GWA results for associations including N(6)-Methyl-L-lysine and PYROXD2, and various carnitines and SLC22A16. Association between pyruvate levels and G6PD polymorphisms was validated in an independent cohort and novel murine models of G6PD deficiency (African and Mediterranean variants). We demonstrate that it is possible to perform metabolomics-scale GWA analyses with a modest, trans-ancestry sample size. Key points Metabolite heterogeneity in fresh (<14 day old) RBCs donated by volunteer donors is linked to genetic polymorphisms; We report 2,831 high-confidence SNP-metabolite linkages (p < 5.0 × 10 −8 ). Pyruvate levels in fresh RBCs are associated with glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) status

Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency is the most common enzymopathy in humans. G6PD is an essential enzyme in the pentose phosphate pathway (PPP), generating NADPH needed for cellular biosynthesis and reactive oxygen species (ROS) homeostasis, the latter especially key in red blood cells (RBCs). Beyond the RBC, there is emerging evidence that G6PD exerts an immunologic role by virtue of its functions in leukocyte oxidative metabolism and anabolic synthesis necessary for immune effector function. We review these here, and consider the global immunometabolic role of G6PD activity and G6PD deficiency in modulating inflammation and immunopathology.

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.