2.1 Kehittyvien B-solujen migraatio ja vuorovaikutus

Lymfopoieesin aikana luuytimen B-solut läpäisevät hyvin karakterisoidun eri kehitysvaiheiden sarjan. Kehittyvät B-solut ovat selviytymisensä ja erilaistumisensa kannalta ratkaisevasti riippuvaisia vaihekohtaisista signaaleista, joita ne saavat stroomasolujen määrittelemissä erilaisissa mikroympäristön kapeikoissa. B-solujen uskotaan vaeltavan näiden kudosalueiden välillä kehityksensä aikana. Schofield ja muut ehdottivat ensimmäisen kerran 1970-luvulla kantasolujen yhteydessä käsitettä kiinteistä mikroympäristön kapeikoista, joita tarvitaan solujen isännäksi ja jotka ohjaavat niiden kohtaloa. Hematopoieettisten kantasolujen (HSC) uskotaan olevan ainutlaatuisen mikroympäristön ympäröimiä, joka ohjaa niiden kohtaloa jakautumisen, selviytymisen ja erilaistumisen suhteen. Sittemmin on osoitettu, että samankaltaiset käsitteet pätevät useisiin hematopoieettisiin solutyyppeihin ja erilaistumisvaiheisiin, myös kehittyviin B-soluihin ja jopa luuytimen muistiplasmasoluihin.

Luuytimen B-solujen esiasteet syntyvät monipotenttisista HSC-soluista, jotka säilyvät koko yksilön eliniän ajan ja joille on ominaista itseuudistuva potentiaali, joka on riippuvainen sisäisistä ja ulkoisista tekijöistä. Viime aikoihin asti ei ollut selvää, ovatko HSC:t ja rajoitetut hematopoieettiset esiasteet (hematopoietic progenitors, HPC:t) erikoistuneissa mikroympäristön kapeikoissa, jotka eroavat toisistaan spatiaalisesti, ja kirjallisuudessa kehittyi kahtiajako toisaalta osteoblastisten kapeikkojen ja toisaalta verisuonten kantasolukapeikkojen välillä. HSC-solujen on kuvattu paikallistuvan osteoblastien läheisyyteen, jotka ovat luun muodostavia soluja, jotka reunustavat kiinteän luun ja luuytimen välistä rajaa. Osteoblasteilla on ratkaiseva tehtävä kantasolupoolin ylläpidon säätelyssä – trabekulaaristen N-kadheriini + -osteoblastien määrän lisääntyminen on samanaikainen kuin HSC:iden määrän lisääntyminen . Tämä vaikutus välittyy Notch1-reitin aktivoitumisen kautta, jonka käynnistää osteoblastista peräisin oleva Jagged1 ja joka johtaa HSC:n proliferaatioon . Osteoblastit erittävät myös muita HSC:n homeostaasia sääteleviä tekijöitä, kuten trombopoietiinia, angiopoietiinia ja kemokiinia C-X-C-motiiviligand-12 (CXCL12) . Endoteelisolujen, jotka usein paikallistuvat luunpohjan läheisyyteen erityisesti litteissä luissa , on kuitenkin osoitettu muodostavan toisen keskeisen osan HSC:n nicheä . Yhdessä leptiini-reseptorilla varustettujen perivaskulaaristen solujen kanssa endoteelisolut tuottavat kantasolutekijää (SCF, tunnetaan myös nimellä kit-ligandi) verisuonten kapeikossa, ja sen ehdollinen poistaminen näistä soluista johtaa HSC:iden vähenemiseen luuytimestä .

CXCL12, jota kutsutaan myös nimellä ”stroomasoluista peräisin oleva tekijä yksi alfa”, koska stroomakomponentit ilmentävät sitä runsaasti, on ratkaisevan tärkeä kemokiini, joka säätelee HSC:n lokalisaatiota ja migraatiota luuytimessä reseptorinsa C-X-C-motiivireseptori-4:n (CXCR4) kautta . Monipotenttien hematopoieettisten esiasteiden (MPP) on osoitettu olevan suoraan yhteydessä CXCL12:ta ilmentävien retikulaaristen stroomasolujen prosesseihin . Kokeet, joissa CXCL12:ta vähennettiin valikoivasti eri solutyypeistä, joiden tiedetään edistävän HSC:iden ja HPC:iden ylläpitoa (eli osteoblasteista, perivaskulaarisista ja retikulaarisista stroomasoluista), ovat osoittaneet, että HSC:t ja lymfaattiset esiasteet miehittävät luuytimessä erillisiä nichejä: Endoteeli- ja perivaskulaaristen sekä mesenkymaalisten stroomasolujen tuottama CXCL12 tukee HSC:iden selviytymistä. Sitä vastoin osteoblastien tuottama CXCL12 säilyttää HPC:t luuytimessä ja tukee B-linjan lymfaattisia esiasteita .

CXCL12:ta tarvitaan selvästi myös varhaisimpien B-linjan esiasteitten kehittymiseen, jotka tunnistetaan c-kitin, interleukiinin (IL)7Rα:n ja CD93:n (AA4.1) ilmentymisen perusteella. Nämä varhaiset esi-B-solut vaeltavat kohti CXCL12:ta in vitro. Sen lisäksi, että CXCL12 toimii kemoattraktanttina, se edistää niiden selviytymistä ja lisääntymistä synergisesti SCF:n ja IL-7:n kanssa. Useimmat B220+ Fms-sukupuoleen liittyvä tyrosiinikinaasi kolme / sikiön maksakinaasi 2+ (Flt3/Flk2+) prepro B-solut ottavat yhteyttä CXCL12:ta ilmentävien stroomaalisten solujen runkoihin; tämä adheesio välittyy B-solujen α4β1-integriinin (tunnetaan myös nimellä erittäin myöhäinen antigeeni 4, VLA4) välityksellä, joka sitoutuu verisuonisolujen adheesiomolekyyliin 1 (VCAM-1) CXCL12+-solujen pinnalla. Näillä CXCL12-rikkailla retikulaarisilla soluilla on joitakin morfologisia piirteitä HSC-soluja tukevien perivaskulaaristen CXCL12:ta tuottavien solujen kanssa, mutta tällä hetkellä on epäselvää, edustavatko ne todellisuudessa yhtä populaatiota vai erilaisia, erikoistuneita osajoukkoja.

Kun B-solujen kehitys etenee immunoglobuliinin (Ig) raskaan ketjun geenin vaihtelevien alueiden uudelleenjärjestäytyessä, pro-B-soluja (B220+c-kit+) ei ole enää suorassa kontaktissa HSC-soluja tukevien CXCL12+-solujen kanssa. Sen sijaan ne lokalisoituvat tässä vaiheessa IL-7:ää tuottavien stroomaalisten solujen läheisyyteen, joiden ajatellaan olevan erillinen populaatio histologisten värjäysten perusteella. Pre-B-soluvaiheen saavuttamiseen liittyy toinenkin muutos niiden mikroympäristössä: Tässä vaiheessa, kun ne tuottavat funktionaalisen Igμ-ketjun, joka assosioituu korvaavan kevytketjun kanssa muodostaen pre-BCR:n, ne poistuvat IL-7+ stroomasoluista ja siirtyvät kohti toista stroomaalista alaryhmää, joka ilmentää pinnallaan spesifisesti galektiini-1:tä (Gal1), S-tyypin lektiiniä . Stromaalinen Gal1 toimii pre-BCR:n ligandina. Se pystyy indusoimaan sellaisten pre-BCR-klusterien muodostumisen, jotka sisältävät myös VLA4:ää ja lymfosyyttien toimintaan liittyvää antigeeni-1:tä (LFA1) kosketuskohdassa stroomasoluun. Tämä synaptinen kontakti pystyy käynnistämään solunsisäisen tyrosiinikinaasiaktiivisuuden ja pre-BCR:n signaalinsiirron, joka on välttämätön proliferaatiolle ja erilaistumiselle pre-BII-soluvaiheessa . IL-7+- ja Gal-1+-solut edustavat luuytimen mesenkyymisolujen erillisiä populaatioita .

Kokonaisuutena tämä hyvin järjestäytynyt tapahtumajärjestys luuytimen spatiaalisessa kontekstissa on johtanut käsitykseen, jonka mukaan on olemassa erilaisia mikroympäristön kapeikkoja, joita määrittelevät paikallaan pysyvät liikkumattomat stroomaaliset osajoukot, jotka säätelevät kehittyvien B-solujen homeostaasiaa. Se merkitsee, että B-solut muuttuvat ainakin ohimenevästi liikkuviksi siirtyäkseen näiden kapeikkojen välillä kehityksensä aikana. Ei tiedetä, miten tarkalleen ottaen solujen siirtymistä näiden eri markkinarakojen välillä säädellään, eikä varsinkaan sitä, mitä muita kemotaktisia tekijöitä tarvitaan solujen lokalisaation hienosäätöön, koska CXCL12 on mukana prosessin useissa vaiheissa.

Luuytimen parenkyymin lisäksi myös luuytimen sinusoidit ovat tärkeitä paikkoja epäkypsille B-soluille . Sinusoidit ovat laskimoverisuonia, jotka haarautuvat luuytimen parenkyymin läpi ja yhtyvät suureksi keskuslaskimoksi, joka yhdistyy ravitsemuslaskimoon, joka poistuu luusta kuoren kautta . Luuytimen sinusoidit on vuorattu ohutseinäisellä endoteelillä, ja ne ovat rajapinta, jossa B-solut pääsevät verenkiertoon kypsyttyään luuytimessä. Kemokiinireseptori CXCR4 on osittain vastuussa B-solujen pysymisestä luuytimessä . CXCR4-signaalin antagonisointi johtaa siihen, että kypsien ja epäkypsien (IgDlo) B-solujen esiintyvyys lisääntyy luuytimen sinusoideissa ja samalla niiden määrä vähenee parenkyymissä, mikä osoittaa, että tämä kemokiinireseptori välittää niiden translokaatiota vereen . CXCR4:n lisäksi myös sfingosiini-1-fosfaatti (S1P) -reseptorilla 1 (S1P1) on osoitettu olevan merkitystä. Hematopoieettisten solujen, erityisesti erytrosyyttien, on osoitettu tuottavan S1P:tä veressä , mikä johtaa siihen, että tämän sfingolipidin pitoisuudet ovat korkeammat luuytimen sinusoideissa kuin parenkyymissä, mikä välittää B-solujen siirtymistä sinusoideihin . S1P1-puutteelliset B-solut jäävät parenkyymiin, ja niiden poistuminen sinusoideihin on vähäisempää; samanlainen vaikutus voidaan havaita, kun S1P-signalointi estetään antagonisti Fingolimodin (FTY720) antamisella.

Kun B-solut ovat ylittäneet endoteelin ja sijaitsevat sinusoideissa, ne eivät poistu luuytimestä välittömästi verenkierron mukana. Sen sijaan ne pysyvät kiinnittyneinä sinusoidien endoteelin luminaaliselle puolelle ja ryömivät sitä pitkin. Kiinnittyminen endoteeliin tapahtuu B-solujen kannabinoidireseptori-2:n (CB2) kautta tapahtuvan signaloinnin sekä VLA4- ja VCAM-1-välitteisen kiinnittymisen kautta. B-solujen pitkäaikainen pysyminen sinusoideissa viittaa siihen, että sinusoideista muodostuu B-soluille oma erityinen verisuonirako sen sijaan, että ne toimisivat vain verenkierron tulopaikkoina. Tätä käsitystä tukevat CB2-puutteelliset hiiret, joilla BCR-repertuaari muuttuu. Kaavamainen yleiskuva kehittyvien B-solujen lokalisaatiosta luuytimessä on esitetty kuvassa 1.

KUVA 1. Kehittyvien B-solujen sijainti luuytimessä. B-solujen lokalisaatio luuytimessä B-solujen kehityksen aikana.

Multipotentit hematopoieettiset esiasteet (MPP) ottavat yhteyttä CXCL12+ stroomasolujen prosesseihin. Pre-pro B-solujen, varhaisimpien B-solujen esiasteiden, havaitaan lokalisoituvan lähelle CXCL12:ta tuottavien solujen solurunkoja. Kypsempien pro-B-solujen havaitaan olevan kosketuksissa IL-7+ stroomasolujen kanssa. Pre-B-solut kiinnittyvät Galektiini-1+ stroomaalisiin soluihin synapsin kautta, joka muodostuu pre-B-solureseptorin sitoutuessa stroomaalisten solujen pinnalla olevaan Galektiini-1:een sekä LFA-1/ICAM- ja VLA4/VCAM-välitteisten vuorovaikutusten kautta. B-solujen poistumista luuytimen sivuonteloihin välittää B-solujen S1P1, joka sitoo S1P:tä, jota on runsaasti veressä. Kun B-solut ovat päässeet sinusoideihin, ne kiinnittyvät endoteelin luminaaliselle puolelle ja ryömivät sitä pitkin, mikä välittyy B-solujen CB2:n ja VLA4:n välityksellä, ennen kuin ne vapautuvat verenkiertoon.