To meet the demand for energy and biomass, T lymphocytes (T cells) activated to proliferation and clonal expansion, require uptake and metabolism of glucose (Gluc) and the amino acid (AA) glutamine (Gln). Whereas exogenous Gln is converted to glutamate (Glu) by glutaminase (GLS), Gln is also synthesized from the endogenous pool of AA through Glu and activity of glutamine synthase (GS). Most of this knowledge comes from studies on cell cultures under ambient oxygen conditions (normoxia, 21% O2). However, in vivo, antigen induced T-cell activation often occurs under moderately hypoxic (1–4% O2) conditions and at various levels of exogenous nutrients. Here, CD4+ T cells were stimulated for 72 h with antibodies targeting the CD3 and CD28 markers at normoxia and hypoxia (1% O2). This was done in the presence and absence of the GLS and GS inhibitors, Bis-2-(5-phenylacetamido-1,3,4-thiadiazol-2-yl) ethyl sulfide (BPTES) and methionine sulfoximine (MSO) and at various combinations of exogenous Gluc, Gln and pyruvate (Pyr) for the last 12 h of stimulation. We found that T-cell proliferation, viability and levels of endogenous AA were significantly influenced by the availability of exogenous Gln, Gluc and Pyr as well as inhibition of GLS and GS. Moreover, inhibition of GLS and GS and levels of oxygen differentially influenced oxygen consumption rate (OCR) and extracellular acidification rate (ECAR). Finally, BPTES-dependent down-regulation of ECAR was associated with reduced hexokinase (HK) activity at both normoxia and hypoxia. Our results demonstrate that Gln availability and metabolism is rate-limiting for CD4+ T-cell activity.

中文翻译：

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内源性谷氨酰胺在缺氧和常氧条件下对抗 CD3 和抗 CD28 诱导的 CD4+ T 细胞增殖和糖酵解活性具有限速作用

为了满足对能量和生物质的需求，T淋巴细胞（T细胞）被激活以增殖和克隆扩增，需要葡萄糖（Gluc）和氨基酸（AA）谷氨酰胺（Gln）的摄取和代谢。虽然外源性 Gln 通过谷氨酰胺酶 (GLS) 转化为谷氨酸 (Glu)，但 Gln 也通过 Glu 和谷氨酰胺合酶 (GS) 的活性从内源性 AA 池中合成。这些知识大部分来自对环境氧气条件（常氧，21% O2）下的细胞培养的研究。然而，在体内，抗原诱导的 T 细胞活化通常发生在中度缺氧（1-4% O2）条件和不同水平的外源性营养物质下。在这里，CD4+ T 细胞在常氧和缺氧 (1% O2) 下用靶向 CD3 和 CD28 标志物的抗体刺激 72 小时。这是在存在和不存在 GLS 和 GS 抑制剂的情况下完成的，Bis-2-(5-phenylacetamido-1,3,4-thiadiazol-2-yl) 乙基硫醚 (BPTES) 和甲硫氨酸亚砜亚胺 (MSO) 以及最后 12 年的外源 Glu、Gln 和丙酮酸 (Pyr) 的各种组合h 的刺激。我们发现 T 细胞增殖、活力和内源性 AA 水平受外源性 Gln、Gluc 和 Pyr 的可用性以及 GLS 和 GS 抑制的显着影响。此外，对 GLS 和 GS 的抑制以及氧气水平对耗氧率 (OCR) 和细胞外酸化率 (ECAR) 的影响存在差异。最后，ECAR 的 BPTES 依赖性下调与常氧和缺氧条件下己糖激酶 (HK) 活性降低有关。我们的结果表明，Gln 的可用性和代谢是 CD4+ T 细胞活性的限速器。4-thiadiazol-2-yl) 乙基硫醚 (BPTES) 和蛋氨酸亚砜亚胺 (MSO) 以及外源 Gluc、Gln 和丙酮酸 (Pyr) 的各种组合，用于最后 12 小时的刺激。我们发现 T 细胞增殖、活力和内源性 AA 水平受外源性 Gln、Gluc 和 Pyr 的可用性以及 GLS 和 GS 抑制的显着影响。此外，对 GLS 和 GS 的抑制以及氧气水平对耗氧率 (OCR) 和细胞外酸化率 (ECAR) 的影响存在差异。最后，ECAR 的 BPTES 依赖性下调与常氧和缺氧条件下己糖激酶 (HK) 活性降低有关。我们的结果表明，Gln 的可用性和代谢是 CD4+ T 细胞活性的限速器。4-thiadiazol-2-yl) 乙基硫醚 (BPTES) 和甲硫氨酸亚砜亚胺 (MSO) 以及外源 Gluc、Gln 和丙酮酸 (Pyr) 的各种组合，用于最后 12 小时的刺激。我们发现 T 细胞增殖、活力和内源性 AA 水平受外源性 Gln、Gluc 和 Pyr 的可用性以及 GLS 和 GS 抑制的显着影响。此外，对 GLS 和 GS 的抑制以及氧气水平对耗氧率 (OCR) 和细胞外酸化率 (ECAR) 的影响存在差异。最后，ECAR 的 BPTES 依赖性下调与常氧和缺氧条件下己糖激酶 (HK) 活性降低有关。我们的结果表明，Gln 的可用性和代谢是 CD4+ T 细胞活性的限速器。刺激的最后 12 小时的 Gln 和丙酮酸 (Pyr)。我们发现 T 细胞增殖、活力和内源性 AA 水平受外源性 Gln、Gluc 和 Pyr 的可用性以及 GLS 和 GS 抑制的显着影响。此外，对 GLS 和 GS 的抑制以及氧气水平对耗氧率 (OCR) 和细胞外酸化率 (ECAR) 的影响存在差异。最后，ECAR 的 BPTES 依赖性下调与常氧和缺氧条件下己糖激酶 (HK) 活性降低有关。我们的结果表明，Gln 的可用性和代谢是 CD4+ T 细胞活性的限速器。刺激的最后 12 小时的 Gln 和丙酮酸 (Pyr)。我们发现 T 细胞增殖、活力和内源性 AA 水平受外源性 Gln、Gluc 和 Pyr 的可用性以及 GLS 和 GS 抑制的显着影响。此外，对 GLS 和 GS 的抑制以及氧气水平对耗氧率 (OCR) 和细胞外酸化率 (ECAR) 的影响存在差异。最后，ECAR 的 BPTES 依赖性下调与常氧和缺氧条件下己糖激酶 (HK) 活性降低有关。我们的结果表明，Gln 的可用性和代谢是 CD4+ T 细胞活性的限速器。Gluc 和 Pyr 以及 GLS 和 GS 的抑制作用。此外，对 GLS 和 GS 的抑制以及氧气水平对耗氧率 (OCR) 和细胞外酸化率 (ECAR) 的影响存在差异。最后，ECAR 的 BPTES 依赖性下调与常氧和缺氧条件下己糖激酶 (HK) 活性降低有关。我们的结果表明，Gln 的可用性和代谢是 CD4+ T 细胞活性的限速器。Gluc 和 Pyr 以及 GLS 和 GS 的抑制作用。此外，对 GLS 和 GS 的抑制以及氧气水平对耗氧率 (OCR) 和细胞外酸化率 (ECAR) 的影响存在差异。最后，ECAR 的 BPTES 依赖性下调与常氧和缺氧条件下己糖激酶 (HK) 活性降低有关。我们的结果表明，Gln 的可用性和代谢是 CD4+ T 细胞活性的限速器。