Чувствительность высвобождения внутриклеточного Ca2+ к кофеину и галотану изменяется при 15 мутациях канала высвобождения кальция (рианодинового рецептора), связанных со злокачественной гипертермией и/или болезнью центрального стержня

Злокачественная гипертермия (ЗГ) и болезнь центрального стержня (БЦС) — аутосомно-доминантные заболевания скелетных мышц, при которых потенциально смертельный гиперметаболический криз может быть спровоцирован широко применяемыми анестетиками. К настоящему времени с ЗГ и/или БЦС связаны 17 мутаций гена человека RYR1, кодирующего канал высвобождения Ca2+ саркоплазматического ретикулума скелетных мышц — рианодиновый рецептор. Для многих из этих мутаций связь с ЗГ и/или БЦС подтверждена высокими значениями LOD (логарифма отношения шансов в пользу сцепления по сравнению с его отсутствием), тогда как другие обнаружены лишь в отдельных небольших семьях. Независимые биохимические данные, подтверждающие причинную роль этих мутаций в развитии ЗГ, имеются только для двух вариантов. В полноразмерную кДНК кроличьего RYR1 внесли мутации, соответствующие мутациям человека, связанным с ЗГ; кДНК дикого типа и мутантную кДНК трансфицировали в клетки HEK-293. Примерно через 48 ч интактные клетки загружали флуоресцентным индикатором Ca2+ fura-2, после чего фотометрически измеряли высвобождение внутриклеточного Ca2+, вызванное кофеином или галотаном. В клетках, экспрессировавших мутантные рианодиновые рецепторы, связанные с ЗГ или БЦС, высвобождение Ca2+ неизменно было значительно чувствительнее к низким концентрациям кофеина и галотана, чем в клетках с рецепторами дикого типа или рецепторами с мутациями в других участках молекулы. Линейный регрессионный анализ показал сильную корреляцию (r = 0,95; p < 0,001) между чувствительностью к кофеину разных мутантов RYR1, измеренной методом клеточной фотометрии Ca2+, и результатами клинического теста на кофеин-галотановую контрактуру (IVCT). Для галотана корреляция была слабее (r = 0,49; p > 0,05). Аномальная чувствительность, выявленная при фотометрическом измерении Ca2+, служит дополнительным подтверждением причинной роли каждой из 15 одноаминокислотных мутаций рианодинового рецептора в развитии ЗГ. Результаты демонстрируют, что клеточный метод фотометрического измерения Ca2+ позволяет оценивать чувствительность конкретных мутантов рианодинового рецептора к кофеину и галотану.