2.1 Migration och interaktioner mellan B-celler under utveckling
Under lymphopoiesis genomgår B-cellerna i benmärgen en välkaraktäriserad sekvens av olika utvecklingsstadier. De utvecklande B-cellerna är kritiskt beroende av stadiespecifika signaler för sin överlevnad och differentiering, som levereras till dem i olika nischer i mikromiljön som definieras av stromaceller. B-celler tros migrera mellan dessa vävnadsområden under sin utveckling. Begreppet fasta nischer i mikromiljön som krävs för att vara värdceller och kontrollera deras öde föreslogs först på 1970-talet av Schofield et al. i samband med stamceller. Hematopoetiska stamceller tros vara omgivna av en unik mikromiljö som styr deras öde när det gäller delning, överlevnad och differentiering. Sedan dess har liknande koncept visat sig gälla för flera hematopoetiska celltyper och differentieringsstadier, inklusive utvecklande B-celler och till och med minnesplasmaceller i benmärgen.
B-cellprekursorer i benmärgen genereras från multipotenta HSC, som kvarstår under en individs hela livstid och kännetecknas av sin självförnyelsepotential, en egenskap som är beroende av intrinsikala och extrinsikala faktorer. Fram till nyligen var det inte klart om HSC och begränsade hematopoietiska progenitorer (HPC) befinner sig i specialiserade mikromiljönischer som är rumsligt åtskilda från varandra, och en dikotomi mellan osteoblastiska nischer å ena sidan och vaskulära stamcellsnischer å andra sidan utvecklades i litteraturen. HSC har beskrivits lokaliseras i närheten av osteoblaster, som är benbildande celler som kantar gränsen mellan fast ben och märg. Osteoblasterna har en avgörande funktion när det gäller att reglera underhållet av stamcellspoolen – en ökning av antalet trabekulära N-cadherin + osteoblaster är samtidig med ett förhöjt antal HSC . Denna effekt förmedlas genom aktivering av Notch1-vägen, som utlöses av osteoblastbaserad Jagged1, vilket leder till HSC-proliferation . Osteoblasterna utsöndrar också andra faktorer som reglerar HSC-homeostasen, t.ex. trombopoietin, angiopoietin och kemokinet C-X-C-motif ligand-12 (CXCL12) . Det har dock visat sig att endotelceller, som ofta lokaliseras nära endosteum, särskilt i platta ben , utgör en annan viktig komponent i HSC-nischen . Tillsammans med perivaskulära celler med Leptinreceptor+ tillhandahåller endotelcellerna stamcellsfaktor (SCF, även känd som kit-ligand) inom den vaskulära nischen, och dess villkorliga borttagning från dessa celler resulterar i en utarmning av HSC:er från benmärgen .
CXCL12, som också kallas ”stromal cell derived factor one alpha” på grund av dess höga uttryck av stromala komponenter, är en viktig kemokin för att reglera HSC:s lokalisering och migration i benmärgen via sin receptor, C-X-C-motif receptor-4 (CXCR4) . Multipotenta hematopoetiska progenitorer (MPP) har visat sig ha direkt kontakt med processerna hos CXCL12-uttryckande retikulära stromaceller . Experiment där CXCL12 selektivt utarmades från olika celltyper som är kända för att bidra till underhållet av HSC och HPC (dvs. osteoblaster, perivaskulära och retikulära stromaceller) har visat att HSC och lymfoida progenitorer upptar olika nischer i benmärgen: CXCL12 som produceras av endotel- och perivaskulära samt mesenkymala stromaceller stöder HSC:s överlevnad. Däremot behåller CXCL12 från osteoblasterna HPC i benmärgen och stöder B-lymfoidprogenitorer.
CXCL12 är också klart nödvändig för utvecklingen av de tidigaste B-lymfoidprogenitorerna, som identifieras genom uttrycket av c-kit, interleukin (IL)7Rα och CD93 (AA4.1) . Dessa tidiga prepro B-celler migrerar mot CXCL12 in vitro. Förutom att fungera som en kemoattraktor främjar CXCL12 deras överlevnad och proliferation genom att verka synergistiskt med SCF och IL-7. De flesta B220+ Fms-relaterat tyrosinkinas tre/Fetal leverkinas 2+ (Flt3/Flk2+) pre-pro B-celler kontaktar kropparna av CXCL12-uttryckande stromaceller; denna vidhäftning förmedlas via α4β1-integrin (även känt som mycket sent antigen 4, VLA4) på B-cellerna som binder sig till vaskulär celladhesionmolekyl-1 (VCAM-1) på ytan av de CXCL12+-cellerna . Dessa CXCL12-överflödiga retikulära celler delar vissa morfologiska egenskaper med de perivaskulära CXCL12-producerande cellerna som stöder HSC, men det är för närvarande oklart om de faktiskt representerar en population eller olika, specialiserade undergrupper.
När B-cellernas utveckling fortskrider med omarrangemanget av de variabla regionerna i genen för den tunga kedjan av immunglobulinet (Ig), återfinns pro-B-cellerna (B220+c-kit+) inte längre i direkt kontakt med CXCL12+-celler. I stället lokaliseras de i detta skede i närheten av IL-7-producerande stromaceller, vilka anses vara en separat population utifrån histologiska färgningar . När de når pre-B-cellstadiet åtföljs de av ytterligare en förändring av sin mikromiljö: När de producerar en funktionell Igμ-kedja som associeras med den lätta surrogatkedjan för att bilda pre-BCR, lämnar de IL-7+ stromacellerna och rör sig mot en annan stromal undergrupp som specifikt uttrycker galectin-1 (Gal1), en S-typ lectin, på sin yta . Stromal Gal1 fungerar som en ligand för pre-BCR. Det kan framkalla bildandet av pre-BCR-kluster som också innehåller VLA4 och lymfocytfunktionsassocierat antigen-1 (LFA1) vid kontaktstället med den stromala cellen. Denna synaptiska kontakt kan utlösa intracellulär tyrosinkinasaktivitet och signaltransduktion av pre-BCR, som är nödvändig för proliferation och differentiering i pre-BII-cellstadiet. IL-7+ och Gal-1+ celler representerar olika populationer av mesenkymala celler i benmärgen .
Tillsammans har denna välorganiserade ordning av händelser inom benmärgens rumsliga kontext lett till idén att det finns olika mikromiljönischer, definierade av residenta immobila stromala undergrupper, som kontrollerar homeostasen hos de B-celler som utvecklas. Det innebär att B-cellerna åtminstone tillfälligt blir rörliga för att migrera mellan dessa nischer under sin utveckling. Man vet inte exakt hur cellernas övergång mellan dessa olika nischer regleras, särskilt inte vilka andra kemotaktiska faktorer som krävs för att finjustera deras lokalisering, eftersom CXCL12 är inblandad i flera skeden av processen.
Förutom parenkymet utgör sinusoiderna i benmärgen också viktiga platser för omogna B-celler . Sinusoiderna är venösa blodkärl som förgrenar sig genom märgparenkymet och konvergerar till en stor central ven som ansluter till näringsvenen, som lämnar benet via cortex . Benmärgssinusoiderna är fodrade med ett tunnväggigt endotel och utgör det gränssnitt där B-cellerna kommer in i cirkulationen efter att ha avslutat sin mognad i benmärgen. Kemokinreceptorn CXCR4 är delvis ansvarig för att B-celler hålls kvar i benmärgen. Antagonisering av CXCR4-signalering resulterar i en ökad frekvens av mogna och omogna (IgDlo) B-celler i benmärgssinusoiderna och minskar samtidigt deras antal i parenkymet, vilket tyder på att denna kemokinreceptor förmedlar deras translokation till blodet . Förutom CXCR4 har även sfingosin-1-fosfat (S1P)-receptor 1 (S1P1) visat sig spela en roll. Hematopoetiska celler, särskilt erytrocyter, har visat sig producera S1P i blodet , vilket leder till högre koncentrationer av denna sfingolipid i benmärgssinusoiderna än i parenkymet, vilket medierar transmigrationen av B-celler till sinusoiderna . S1P1-bristande B-celler hålls kvar i parenkymet och uppvisar en minskad utvandring till sinusoiderna; en liknande effekt kan observeras efter blockering av S1P-signalering genom administrering av antagonisten Fingolimod (FTY720).
När B-cellerna har korsat endotelet och befinner sig inne i sinusoiderna, lämnar de inte omedelbart benmärgen med blodomloppet. I stället förblir de fästa vid och kryper längs den luminala sidan av det sinusoidala endotelet . Vidhäftningen till endotelet förmedlas genom signalering via cannabinoidreceptor-2 (CB2) på B-cellerna samt via VLA4- och VCAM-1-medierad vidhäftning. Den långvariga kvarhållningen av B-celler i sinusoiderna tyder på att sinusoiderna utgör en egen speciell vaskulär nisch för B-cellerna i stället för att bara fungera som ingångsställen till cirkulationen. Denna uppfattning stöds av CB2-bristande möss, som uppvisar en förändring i BCR-repertoaren . En schematisk översikt över lokaliseringen av B-celler under utveckling i benmärgen visas i figur 1.
FIGUR 1. Lokalisering av B-celler i benmärgen under utvecklingen av B-celler.
Multipotenta hematopoietiska progenitorer (MPP) tar kontakt med processerna av CXCL12+ stromalceller. Pre-pro B-celler, de tidigaste B-cellprekursorerna, befinns lokaliseras nära cellkropparna hos CXCL12-producerande celler. Mer mogna pro-B-celler finns i kontakt med IL-7+ stromaceller. Pre-B-cellerna är knutna till Galectin-1+ stromaceller via en synaps som bildas genom att pre-B-cellreceptorn binder till Galectin-1 på stromacellernas yta samt genom LFA-1/ICAM- och VLA4/VCAM-medierade interaktioner. B-cellernas utflöde till benmärgens sinusoider förmedlas av S1P1 på B-cellerna som binder S1P, som är mycket rikligt förekommande i blodet. När de väl har kommit in i sinusoiderna fäster B-cellerna sig vid och kryper längs endotelets luminalsida, vilket medieras via CB2 och VLA4 på B-cellerna, innan de släpps ut i blodomloppet.