2.1 Migracja i interakcje rozwijających się komórek B

Podczas limfopoezy, komórki B w szpiku kostnym przechodzą przez dobrze scharakteryzowaną sekwencję różnych etapów rozwojowych. Rozwijające się komórki B zależą od specyficznych dla danego etapu sygnałów dla ich przeżycia i różnicowania, które są im dostarczane w różnych niszach mikrośrodowiskowych definiowanych przez komórki stromalne. Uważa się, że w trakcie rozwoju komórki B migrują pomiędzy tymi obszarami tkankowymi. Koncepcja stałych nisz mikrośrodowiskowych, które są niezbędne dla komórek-gospodarzy i kontrolują ich los, została po raz pierwszy zaproponowana w latach 70. przez Schofielda i wsp. w kontekście komórek macierzystych. Uważa się, że hematopoetyczne komórki macierzyste (HSCs) są otoczone przez unikalne mikrośrodowisko, które kontroluje ich los w odniesieniu do podziału, przeżycia i różnicowania. Od tego czasu udowodniono, że podobne koncepcje mają zastosowanie do kilku typów komórek krwiotwórczych i etapów różnicowania, w tym rozwijających się komórek B, a nawet komórek plazmatycznych pamięci w szpiku kostnym.

Prekursory komórek B w szpiku kostnym są generowane z multipotencjalnych HSC, które utrzymują się przez całe życie osobnika i charakteryzują się potencjałem samoodnawiania, cechą, która zależy od czynników wewnętrznych i zewnętrznych. Do niedawna nie było jasne, czy HSCs i ograniczone progenitory hematopoetyczne (HPCs) rezydują w wyspecjalizowanych niszach mikrośrodowiskowych, które są przestrzennie odrębne od siebie, a w literaturze rozwinęła się dychotomia pomiędzy niszami osteoblastycznymi z jednej strony, a niszami naczyniowych komórek macierzystych z drugiej. Opisano, że HSCs lokalizują się w pobliżu osteoblastów, które są komórkami kościotwórczymi wyściełającymi granicę między kością litą a szpikiem. Osteoblasty pełnią kluczową funkcję w regulacji utrzymania puli komórek macierzystych – wzrostowi liczby osteoblastów trabekularnych z N-kadheryną + towarzyszy wzrost liczby HSC. Efekt ten jest mediowany przez aktywację szlaku Notch1, wyzwalanego przez pochodzącą z osteoblastów Jagged1, co prowadzi do proliferacji HSC. Osteoblasty wydzielają również inne czynniki regulujące homeostazę HSC, takie jak trombopoetyna, angiopoetyna i chemokina C-X-C-motif ligand-12 (CXCL12). Wykazano jednak, że komórki śródbłonka, które często lokalizują się w pobliżu endosteum, zwłaszcza w kościach płaskich, stanowią kolejny istotny składnik niszy HSC. Wraz z komórkami okołonaczyniowymi + receptor leptyny, komórki śródbłonka dostarczają czynnik komórek macierzystych (SCF, znany również jako ligand zestawu) w obrębie niszy naczyniowej, a jego warunkowa delecja z tych komórek skutkuje wyczerpaniem HSC ze szpiku kostnego.

CXCL12, który jest również określany jako „czynnik pochodzący z komórek stromalnych jeden alfa” ze względu na jego wysoką ekspresję przez składniki stromalne, jest kluczową chemokiną regulującą lokalizację i migrację HSC w szpiku kostnym poprzez swój receptor, C-X-C-motif receptor-4 (CXCR4). Wykazano, że multipotencjalne progenitory hematopoetyczne (MPPs) bezpośrednio kontaktują się z procesami komórek zrębu siateczkowego wykazujących ekspresję CXCL12. Eksperymenty, w których CXCL12 został selektywnie usunięty z różnych typów komórek, o których wiadomo, że przyczyniają się do utrzymania HSCs i HPCs (tj. osteoblasty, komórki okołonaczyniowe i komórki zrębu siateczki) wykazały, że HSCs i progenitory limfoidalne zajmują odrębne nisze w szpiku kostnym: CXCL12 wytwarzany przez śródbłonkowe i okołonaczyniowe, a także mezenchymalne komórki zrębu wspomaga przeżycie HSCs. W przeciwieństwie do tego, CXCL12 pochodzący z osteoblastów utrzymuje HPCs w szpiku kostnym i wspiera progenitory limfoidalne linii B.

CXCL12 jest również wyraźnie wymagany do rozwoju najwcześniejszych progenitorów linii B, które są identyfikowane przez ekspresję c-kit, interleukiny (IL)7Rα i CD93 (AA4.1) . Te wczesne komórki prepro B migrują w kierunku CXCL12 in vitro. Oprócz działania jako chemoatraktant, CXCL12 promuje ich przeżycie i proliferację, działając synergistycznie z SCF i IL-7. Większość komórek prepro B B220+ Fms-related tyrosine kinase three/Fetal liver kinase 2+ (Flt3/Flk2+) kontaktuje się z ciałami komórek zrębu wykazujących ekspresję CXCL12; w tej adhezji pośredniczy integryna α4β1 (znana również jako bardzo późny antygen 4, VLA4) na komórkach B wiążąca się z cząsteczką adhezji komórek naczyniowych-1 (VCAM-1) na powierzchni komórek CXCL12+ . Te bogate w CXCL12 komórki siateczkowe dzielą pewne cechy morfologiczne z okołonaczyniowymi komórkami produkującymi CXCL12, wspierającymi HSC, ale obecnie nie jest jasne, czy faktycznie reprezentują one jedną populację, czy różne, wyspecjalizowane podzbiory.

Jak rozwój komórek B postępuje wraz z rearanżacją zmiennych regionów genu łańcucha ciężkiego immunoglobuliny (Ig), komórki pro-B (B220+c-kit+) nie znajdują się już w bezpośrednim kontakcie z komórkami CXCL12+. Zamiast tego, na tym etapie lokalizują się w pobliżu komórek zrębu produkujących IL-7, które na podstawie barwień histologicznych uważa się za odrębną populację. Osiągnięciu stadium komórek pre-B towarzyszy kolejna zmiana ich mikrośrodowiska: W tym momencie, gdy wytwarzają funkcjonalny łańcuch Igμ, który łączy się z zastępczym łańcuchem lekkim, tworząc pre-BCR, opuszczają komórki zrębu IL-7+ i przechodzą do innego podzbioru zrębu, który specyficznie wyraża galektynę-1 (Gal1), lektynę typu S, na swojej powierzchni. Stromalna Gal1 działa jako ligand dla pre-BCR. Jest w stanie indukować tworzenie się skupisk pre-BCR, które zawierają również VLA4 i antygen związany z funkcją limfocytów-1 (LFA1) w miejscu kontaktu z komórką zrębu. Ten synaptyczny kontakt jest w stanie wyzwolić wewnątrzkomórkową aktywność kinazy tyrozynowej i transdukcję sygnału pre-BCR, która jest niezbędna do proliferacji i różnicowania na etapie komórek pre-BII. Komórki IL-7+ i Gal-1+ reprezentują odrębne populacje komórek mezenchymalnych w szpiku kostnym .

Razem, ta dobrze zorganizowana kolejność zdarzeń w kontekście przestrzennym szpiku kostnego doprowadziła do koncepcji, że istnieją różne nisze mikrośrodowiskowe, zdefiniowane przez rezydentów nieruchomych podzbiorów stromalnych, które kontrolują homeostazę rozwijających się komórek B. Sugeruje to, że komórki B przynajmniej przejściowo stają się mobilne, aby migrować pomiędzy tymi niszami podczas ich rozwoju. Nie wiadomo, jak dokładnie regulowane jest przejście komórek między tymi różnymi niszami, w szczególności, które inne czynniki chemotaktyczne są wymagane do dostrojenia ich lokalizacji, ponieważ CXCL12 jest zaangażowany na wielu etapach procesu.

Oprócz miąższu, zatoki w szpiku kostnym również stanowią ważne miejsca dla niedojrzałych komórek B . Sinusoidy są żylnymi naczyniami krwionośnymi, które rozgałęziają się przez miąższ szpiku, zbiegając się w dużą żyłę centralną, która łączy się z żyłą odżywczą, która opuszcza kość przez korę . Zatoki szpikowe są wyścielone cienkościennym śródbłonkiem i stanowią miejsce, w którym komórki B wchodzą do krążenia po zakończeniu dojrzewania w szpiku kostnym. Receptor chemokinowy CXCR4 jest częściowo odpowiedzialny za zatrzymanie komórek B w szpiku kostnym. Antagonizacja sygnalizacji CXCR4 powoduje zwiększenie częstości występowania dojrzałych i niedojrzałych (IgDlo) komórek B w zatokach szpiku i jednocześnie zmniejsza ich liczbę w miąższu, co wskazuje, że ten receptor chemokinowy pośredniczy w ich translokacji do krwi. Oprócz CXCR4 wykazano również rolę receptora 1 dla sfingozyno-1-fosforanu (S1P) (S1P1). Komórki hematopoetyczne, zwłaszcza erytrocyty, zostały wskazane do produkcji S1P we krwi, co prowadzi do wyższych stężeń tego sfingolipidu w zatokach szpiku kostnego niż w miąższu, pośrednicząc w ten sposób w transmigracji komórek B do zatok. Komórki B z niedoborem S1P1 są zatrzymywane w miąższu i wykazują zmniejszone wychodzenie do zatok; podobny efekt można zaobserwować po zablokowaniu sygnalizacji S1P przez podanie antagonisty Fingolimodu (FTY720).

Komórki B po przekroczeniu śródbłonka i znalezieniu się wewnątrz zatok, nie opuszczają natychmiast szpiku kostnego z prądem krwi. Zamiast tego, pozostają przyczepione i pełzają wzdłuż luminalnej strony śródbłonka zatok. W przyleganiu do śródbłonka pośredniczy sygnalizacja poprzez receptor kannabinoidowy-2 (CB2) na komórkach B, jak również poprzez adhezję VLA4- i VCAM-1. Długotrwałe pozostawanie komórek B w zatokach sugeruje, że zatoki stanowią specjalną niszę naczyniową dla komórek B, a nie tylko służą jako miejsca wejścia do krążenia. Ta koncepcja jest wspierana przez myszy z niedoborem CB2, które wykazują zmianę w repertuarze BCR . Schematyczny przegląd lokalizacji rozwijających się komórek B w szpiku kostnym przedstawiono na rycinie 1.

RYSUNEK 1. Lokalizacja komórek B w szpiku kostnym podczas rozwoju komórek B.

Multipotencjalne progenitory hematopoetyczne (MPP) kontaktują się z procesami komórek stromalnych CXCL12+. Komórki prepro B, najwcześniejsze prekursory komórek B, lokalizują się w pobliżu ciał komórkowych komórek produkujących CXCL12. Bardziej dojrzałe komórki pro-B znajdują się w kontakcie z komórkami stromalnymi IL-7+. Komórki pre-B przylegają do komórek stromalnych Galektyny-1+ poprzez synapsę utworzoną przez receptor komórek pre-B wiążący się z Galektyną-1 na powierzchni komórek stromalnych, jak również przez interakcje LFA-1/ICAM i VLA4/VCAM. Wyjście komórek B do zatok szpiku kostnego odbywa się za pośrednictwem S1P1 na komórkach B wiążącego S1P, który jest bardzo obficie obecny we krwi. Po dostaniu się do zatok, komórki B przylegają i pełzają wzdłuż luminalnej strony śródbłonka, pośredniczone przez CB2 i VLA4 na komórkach B, zanim zostaną uwolnione do krwiobiegu.

.