Laminins and Fibulins in Bone Marrow

Abstract: Popular Abstract in Swedish Utveckling av blodbildande celler sker i benmärgens mikromiljö, som består av cytokiner och tillväxtfaktorer, stromaceller samt extracellulära matrixmolekyler. Extracellulära matrixproteiner och stromaceller i benmärgen utgör en strukturell miljö för hematopoietiska celler, men adhesiva cell-cell och cell-matrix interaktioner påverkar också direkt hematopoietiska cellers överlevnad, proliferation, differentiering samt specialiserade funktioner. I denna studie analyserades förekomst och funktion av vissa extracellulära matrixmolekyler, lamininer och fibuliner, i benmärgen. Lamininer är heterotrimera proteiner som består av varianter av a, b och g kedja. Tillsvidare har 15 olika isoformer beskrivits. Det har tidigare visats att laminin-1 (a1b1g1) är adhesiv till främst mogna hematopoietiska celler, men denna laminin-isoform kunde inte påvisas i benmärgen. Däremot kunde vissa andra laminin-isoformer identifieras in benmärgen. Laminin-8 (a4b1g1) var uttryckt i det subendotheliala basalmembranet i sinusoider och i de intersinusoidala utrymmet i den hematopoietiska vävnaden, medan laminin-10 (a5b1g1) i vuxen benmärg kunde påvisas i det subendoteliala basalmembranet i sinusoider. Dessa lamininer kunde därför påverka de hematopoietiska cellernas utveckling och migration i benmärgen. Det tillsvidare bäst karakteriserade adhesionsproteinet i benmärgen är fibronektin. Eftersom laminin-8 och -10 var väl uttryckta i benmärgen, jämfördes hur hematopoietiska stam-och progenitorceller (CD34+CD38-, CD34+) fäster sig till olika lamininer och till fibronektin. Av benmärgens stam- och progenitorceller fäste sig 40-50% till laminin-10/11 och fibronektin, medan en mindre fraktion fäste sig till laminin-8 och laminin-1. Majoriteten (80-90%) av benmärgens stam-och progenitorceller uttryckte laminin receptor integrin a6 kedjan. Både integrin a6A och a6B mRNA splice varianterna kunde visas i båda cellfraktionerna. Genom att använda funktionellt aktiva monoklonala antikroppar visades att cellerna använde integrin a6b1 receptorn för att fästa sig till både laminin-8 och laminin-10/11. Mera mogna progenitorceller, som analyserades genom deras förmåga att bilda myeloiska (CFU-GM) och erythroida (BFU-E) kolonier i odlingar i metylcellulosa, var också adhesiva till laminin-10/11, och mindre adhesiva till laminin-8. Även differentierade myeloiska och lymfatiska cellinjer kunde fästa sig till laminin-10/11. Laminin-10/11 stimulerade även proliferation av progenitorceller, och både laminin-8 and laminin-10/11 stimulerade in vitro migration av progenitorceller via integrin a6 receptorn. Interaktionerna mellan a4- och a5-lamininer i benmärgens stroma och integrin a6 receptorn i hematopoietiska stamceller och mera mogna hematopoietiska celler kunde vara viktiga för regleringen av den normala hematopoietiska utvecklingen. I arbetena visases också att två nyligen karakteriserade extracellulära matrixproteiner, fibulin-1 och fibulin-2, är uttryckta i benmärgen. Konfokal mikroskopi visade att båda fibulin isoformerna var intimt associerade med fibronektin i det adherenta stromat i benmärgskulturer. Fibulin-2 från mus var adhesivt till humana erythroid-megakaryocytleukemiska HEL celler, men var däremot inte adhesivt till megakaryocyter från mus. Resultaten tyder på att fibulin-1 och fibulin-2 kan påverka hematopoies genom att hämma celladhesion till fibronektin, medan adhesion av humana celler genom b3 integrin receptorn till RGD sekvensen i mus fibulin-2 är inte är relaterad till proteinets biologiska funktion. I benmärgskulturer är tillsats av glukokortikoider viktigt för utveckling av cell-stroma interaktioner som främjar överlevnad av stamceller och utveckling av myeloiska celler. Mekanismerna har dock förblivit tämligen oklara. I arbetena visades att glukortikoider nedreglerar syntesen av flera extracellulära matrixproteiner. I adherenta celler i benmärgskulturer sänkte glukokortikoider mRNA och protein nivåerna av fibronektin, fibulin-1 och fibulin-2, medan uttrycket av nidogen-1 inte påverkades. En möjlighet är alltså att glukokortikoider påverkar hematopoiesen genom att modifiera den molekylära sammansättningen av benmärgens extracellulära matrix.