2.1 Migration og interaktioner mellem B-celler under udvikling
Under lymphopoiesis gennemløber B-celler i knoglemarven en velkarakteriseret sekvens af forskellige udviklingsstadier. De udviklende B-celler er kritisk afhængige af stadiespecifikke signaler for deres overlevelse og differentiering, som leveres til dem i forskellige mikromiljømæssige nicher, der er defineret af stromale celler. Man mener, at B-cellerne migrerer mellem disse vævsområder i løbet af deres udvikling. Begrebet faste mikromiljømæssige nicher, der er nødvendige for at være vært for cellerne og kontrollere deres skæbne, blev først foreslået i 1970’erne af Schofield et al. i forbindelse med stamceller. Hæmatopoietiske stamceller (HSC’er) menes at være omgivet af et unikt mikromiljø, som styrer deres skæbne med hensyn til deling, overlevelse og differentiering. Siden da har det vist sig, at lignende koncepter gælder for flere hæmatopoietiske celletyper og differentieringsstadier, herunder B-celler under udvikling og endda hukommelsesplasmaceller i knoglemarven.
B-celleforløbere i knoglemarven genereres fra multipotente HSC’er, som består i hele et individs levetid og er karakteriseret ved deres selvfornyende potentiale, en egenskab, der afhænger af intrinsiske og extrinsiske faktorer. Indtil for nylig var det ikke klart, om HSC’er og begrænsede hæmatopoietiske progenitors (HPC’er) befinder sig i specialiserede mikromiljømæssige nicher, der er rumligt adskilt fra hinanden, og der udviklede sig i litteraturen en dikotomi mellem osteoblastiske nicher på den ene side og vaskulære stamcelle-nicher på den anden side. Det er blevet beskrevet, at HSC’er lokaliserer sig i nærheden af osteoblaster, som er knogledannende celler, der beklæder grænsen mellem fast knogle og knoglemarv. Osteoblaster har en afgørende funktion i reguleringen af vedligeholdelsen af stamcellepuljen – en stigning i antallet af trabekulære N-cadherin + osteoblaster går hånd i hånd med et forhøjet antal HSC’er . Denne effekt er medieret af aktivering af Notch1-vejen, udløst af osteoblast-afledt Jagged1, hvilket fører til HSC-proliferation . Osteoblaster udskiller også andre faktorer, der regulerer HSC-homeostase, såsom thrombopoietin, angiopoietin og kemokinet C-X-C-motif-ligand-12 (CXCL12) . Endothelceller, som ofte lokaliseres i nærheden af endosteum, især i flade knogler , har imidlertid vist sig at udgøre en anden afgørende komponent i HSC-nichen . Sammen med Leptin-receptor+ perivaskulære celler leverer endotelcellerne stamcellefaktor (SCF, også kendt som kit-ligand) i den vaskulære niche, og dens betingede sletning fra disse celler resulterer i en udtømning af HSC’er fra knoglemarven .
CXCL12, som også kaldes “stromal cell derived factor one alpha” på grund af dets høje ekspression af stromale komponenter, er et afgørende kemokin til regulering af HSC-lokalisering og migration i knoglemarven via dets receptor, C-X-C-motif receptor-4 (CXCR4) . Multipotente hæmatopoietiske progenitors (MPP’er) har vist sig at være i direkte kontakt med processer af CXCL12-udtrykkende retikulære stromale celler . Eksperimenter, hvor CXCL12 blev selektivt udtømt fra forskellige celletyper, der vides at bidrage til vedligeholdelse af HSC’er og HPC’er (dvs. osteoblaster, perivaskulære og retikulære stromale celler), har vist, at HSC’er og lymfoide progenitorer optager forskellige nicher i knoglemarven: CXCL12, der produceres af endotheliale og perivaskulære samt mesenkymale stromaceller, støtter HSC’ernes overlevelse. I modsætning hertil bevarer osteoblast-afledt CXCL12 HPC’er i knoglemarven og støtter B-lineage-lymphoide progenitors .
CXCL12 er også klart påkrævet for udviklingen af de tidligste B-line progenitors, som identificeres ved ekspression af c-kit, interleukin (IL)7Rα og CD93 (AA4.1 ) . Disse tidlige præ-pro B-celler migrerer mod CXCL12 in vitro. Ud over at virke som en kemotiltrækkende faktor fremmer CXCL12 deres overlevelse og proliferation ved at virke synergistisk sammen med SCF og IL-7. De fleste B220+ Fms-relateret tyrosinkinase tre/Fetal leverkinase 2+ (Flt3/Flk2+) pre-pro B-celler kontakter kroppene af CXCL12-udtrykkende stromaceller; denne adhæsion formidles via α4β1-integrin (også kendt som meget sent antigen 4, VLA4) på B-cellerne, der binder sig til vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) på overfladen af CXCL12+-cellerne . Disse CXCL12-rigelige retikulære celler deler nogle morfologiske træk med de perivaskulære CXCL12-producerende celler, der understøtter HSC’er, men det er i øjeblikket uklart, om de faktisk repræsenterer én population eller forskellige, specialiserede undergrupper.
Når B-celleudviklingen skrider fremad med omarrangeringen af immunoglobulin (Ig) heavy chain-genets variable regioner, findes pro-B-cellerne (B220+c-kit+) ikke længere i direkte kontakt med CXCL12+-celler. I stedet lokaliseres de på dette stadium i nærheden af IL-7-producerende stromaceller, som menes at være en separat population baseret på histologiske farvninger . Når de når præ-B-cellestadiet, sker der en anden ændring i deres mikromiljø: På dette tidspunkt, når de producerer en funktionel Igμ-kæde, der associerer sig med den lette surrogatkæde for at danne pre-BCR, forlader de IL-7+ stromacellerne og bevæger sig videre mod en anden stromal undergruppe, der specifikt udtrykker galectin-1 (Gal1), et S-type lectin, på deres overflade . Stromal Gal1 fungerer som en ligand for pre-BCR’en. Det er i stand til at fremkalde dannelsen af pre-BCR-klynger, der også indeholder VLA4 og LFA1 (lymphocyte function-associated antigen-1) på kontaktstedet med stromacellen. Denne synaptiske kontakt er i stand til at udløse intracellulær tyrosinkinaseaktivitet og signaltransduktion af pre-BCR, som er afgørende for proliferation og differentiering på pre-BII-cellestadiet . IL-7+ og Gal-1+ celler repræsenterer forskellige populationer af mesenkymale celler i knoglemarven .
Sammen har denne velorganiserede rækkefølge af begivenheder inden for knoglemarvens rumlige kontekst ført til den opfattelse, at der findes forskellige mikromiljømæssige nicher, der er defineret af residente immobile stromale undergrupper, som kontrollerer homeostasen af de B-celler, der er under udvikling. Det indebærer, at B-cellerne i det mindste midlertidigt bliver mobile for at vandre mellem disse nicher i løbet af deres udvikling. Det vides ikke, hvordan cellernes overgang mellem disse forskellige nicher præcist reguleres, især hvilke andre kemotaktiske faktorer der er nødvendige for at finjustere deres lokalisering, fordi CXCL12 er involveret på flere stadier i processen.
Ud over parenkymet udgør sinusoiderne i knoglemarven også vigtige steder for umodne B-celler . Sinusoider er venøse blodkar, der forgrener sig gennem marvparenkymet og konvergerer i en stor central vene, der forbinder sig med næringsvenen, som forlader knoglen via cortexen . Sinusoiderne i knoglemarven er beklædt med et tyndvægget endothel, og de udgør den grænseflade, hvor B-cellerne kommer ud i kredsløbet efter at have afsluttet deres modning i knoglemarven. Kemokinreceptoren CXCR4 er delvist ansvarlig for fastholdelsen af B-celler i knoglemarven . Antagonisering af CXCR4-signalering resulterer i en øget frekvens af modne og umodne (IgDlo) B-celler i knoglemarvssinusoiderne og reducerer samtidig deres antal i parenkymet, hvilket tyder på, at denne kemokinreceptor medierer deres translokation til blodet . Ud over CXCR4 er det også blevet påvist, at sphingosin-1-phosphat (S1P)-receptor 1 (S1P1) spiller en rolle. Hæmatopoietiske celler, især erytrocytter, er blevet angivet til at producere S1P i blodet , hvilket fører til højere koncentrationer af denne sfingolipid i knoglemarvssinusoiderne end i parenkymet, og dermed medierer transmigrationen af B-celler til sinusoiderne . S1P1-deficiente B-celler bliver tilbageholdt i parenkymet og udviser en reduceret udsivning i sinusoiderne; en lignende effekt kan observeres efter blokering af S1P-signalering ved indgivelse af antagonisten Fingolimod (FTY720).
Når B-cellerne har krydset endothelet og befinder sig inde i sinusoiderne, forlader de ikke straks knoglemarven med blodbanen. I stedet forbliver de fastgjort til og kravler langs den luminale side af det sinusoidale endothelium . Vedhæftningen til endothelet formidles af signalering via cannabinoidreceptor-2 (CB2) på B-cellerne samt via VLA4- og VCAM-1-medieret adhæsion. Den langvarige tilbageholdelse af B-celler i sinusoiderne tyder på, at sinusoiderne udgør deres egen særlige vaskulære niche for B-cellerne i stedet for blot at fungere som indgangssteder til kredsløbet. Denne opfattelse understøttes af CB2-deficiente mus, som udviser en ændring i BCR-repertoiret . En skematisk oversigt over lokaliseringen af B-celler under udvikling i knoglemarven er afbildet i figur 1.
FIGUR 1. Lokalisering af B-celler i knoglemarven under B-celleudviklingen.
Multipotente hæmatopoietiske progenitors (MPP) er i kontakt med processer af CXCL12+ stromale celler. Pre-pro B-celler, de tidligste B-celleprækursorer, findes at lokalisere sig i nærheden af cellekroppe af CXCL12-producerende celler. Mere modne pro-B-celler findes i kontakt med IL-7+ stromale celler. Pre-B-celler er knyttet til Galectin-1+ stromaceller via en synapse, der dannes ved at pre-B-cellereceptoren binder sig til Galectin-1 på stromacellernes overflade samt ved LFA-1/ICAM- og VLA4/VCAM-medierede interaktioner. B-celleudgang til knoglemarvens sinusoider formidles af S1P1 på B-cellerne, der binder S1P, som er meget rigeligt forekommende i blodet. Når de er kommet ind i sinusoiderne, klæber B-cellerne til og kravler langs den luminale side af endothelet, hvilket medieres via CB2 og VLA4 på B-cellerne, inden de frigives i blodbanen.