T lymphocytes from malignant hyperthermia-susceptible mice display aberrations in intracellular calcium signaling and mitochondrial function.
T lymphocytes from malignant hyperthermia-susceptible mice display aberrations in intracellular calcium signaling and mitochondrial function.
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DOI：
10.1016/j.ceca.2020.102325
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发表时间：
2021-01
期刊：
影响因子：
4
通讯作者：
Fomina AF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang L;Dedkova EN;Allen PD;Jafri MS;Fomina AF
1 型兰尼碱受体 (RyR1) 中的功能获得性 RyR1-p.R163C 突变会解除骨骼肌中 Ca2+ 信号传导和线粒体功能的调节，并在触发条件下导致人类和小鼠恶性高热。我们研究了与野生型小鼠 (WT T 细胞) 的 T 淋巴细胞 (WT T 细胞) 相比，杂合 RyR1-p.R163C 敲入突变小鼠 (HET T 细胞) 的 T 淋巴细胞在静息胞质 Ca2+ 浓度 ([Ca2+]i)、Ca2+ 库释放、库操作 Ca2+ 进入 (SOCE) 和线粒体内膜电位 (ΔΨm) 方面是否表现出可测量的异常。我们探讨了这些变量是否可用于区分具有正常和改变的 RyR1 基因型的 T 细胞。从脾脏和淋巴结中分离 HET 和 WT T 细胞，并使用植物血凝素 P 在体外激活。分别使用 Fura 2 和四甲基罗丹明甲酯荧光染料检查 [Ca2+]i 和 ΔΨm 动态。与 WT T 细胞相比，活化的 HET T 细胞表现出静息 [Ca2+]i 升高，对毒胡萝卜素动员 Ca2+ 的反应减弱，并且响应 SOCE 的 [Ca2+]i 升高率降低。用兰尼定或丹曲林钠预处理 HET T 细胞，减少了 HET 和 WT T 细胞之间静息 [Ca2+]i 和毒胡萝卜素动员 Ca2+ 的能力的差异。虽然 SOCE 引起 WT T 细胞中 ΔΨm 的消散，但它在 HET T 细胞中产生了 ΔΨm 超极化。当用作分类变量时，毒胡萝卜素诱导的 Ca2+ 瞬变幅度最有可能预测 RyR1-p.R163C 突变的存在。机器学习分析确定的其他重要变量是静息胞质 Ca2+ 水平与毒胡萝卜素诱导的 Ca2+ 瞬变幅度的比率以及响应 SOCE 的 ΔΨm 变化积分。我们的研究表明，RyR1 的功能获得性突变显着影响 T 淋巴细胞中的 Ca2+ 信号传导和线粒体虚构，这表明这种突变可能会导致其载体的免疫反应发生改变。我们的数据将导致遗传性骨骼肌疾病的 RyR1-p.R163C 突变与免疫 T 细胞中 Ca2+ 信号传导和线粒体功能失调联系起来，并为遗传性 RyR1 功能亢进的体外 T 细胞诊断测定建立了原理验证。
Gain-of-function RyR1-p.R163C mutation in ryanodine receptors type 1 (RyR1) deregulates Ca2+ signaling and mitochondrial function in skeletal muscle and causes malignant hyperthermia in humans and mice under triggering conditions. We investigated whether T lymphocytes from heterozygous RyR1-p.R163C knock-in mutant mice (HET T cells) display measurable aberrations in resting cytosolic Ca2+ concentration ([Ca2+]i), Ca2+ release from the store, store-operated Ca2+ entry (SOCE), and mitochondrial inner membrane potential (ΔΨm) compared with T lymphocytes from wild-type mice (WT T cells). We explored whether these variables can be used to distinguish between T cells with normal and altered RyR1 genotype. HET and WT T cells were isolated from spleen and lymph nodes and activated in vitro using phytohemagglutinin P. [Ca2+]i and ΔΨm dynamics were examined using Fura 2 and tetramethylrhodamine methyl ester fluorescent dyes, respectively. Activated HET T cells displayed elevated resting [Ca2+]i, diminished responses to Ca2+ mobilization with thapsigargin, and decreased rate of [Ca2+]i elevation in response to SOCE compared with WT T cells. Pretreatment of HET T cells with ryanodine or dantrolene sodium reduced disparities in the resting [Ca2+]i and ability of thapsigargin to mobilize Ca2+ between HET and WT T cells. While SOCE elicited dissipation of the ΔΨm in WT T cells, it produced ΔΨm hyperpolarization in HET T cells. When used as the classification variable, the amplitude of thapsigargin-induced Ca2+ transient showed the best promise in predicting the presence of RyR1-p.R163C mutation. Other significant variables identified by machine learning analysis were the ratio of resting cytosolic Ca2+ level to the amplitude of thapsigargin-induced Ca2+ transient and an integral of changes in ΔΨm in response to SOCE. Our study demonstrated that gain-of-function mutation in RyR1 significantly affects Ca2+ signaling and mitochondrial fiction in T lymphocytes, which suggests that this mutation may cause altered immune responses in its carrier. Our data link the RyR1-p.R163C mutation, which causes inherited skeletal muscle diseases, to deregulation of Ca2+ signaling and mitochondrial function in immune T cells and establish proof-of-principle for in vitro T cell-based diagnostic assay for hereditary RyR1 hyperfunction.
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10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
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