Die Entwicklung von B Lymphozyten Die Entwicklung von B Lymphozyten
Übersicht
Gliederung I II III IV Stammzellen im Knochenmark VDJ Rekombination Positive Selektion Negative Selektion
I Stammzellen im Knochenmark
Hämatopoese
Hämatopoese - Blutzusammensetzung 55% Blutplasma 45% Zelluläre Bestandteile
B Lymphozyten entstammen dem Knochenmark Abstammung der B Lymphozyten Pluripotente hämatopoetische Stammzelle Myeloide und lymphoide Vorläuferzelle (CLP) Graduelle Zunahme von Eigenschaften der reifen B-Zellen = Differenzierung Überlebens- und Differenzierungssignale von Stromazellen im Knochenmark
Knochenmark
Stromazellen Stromalzellen in der Zellkultur Stromalzellen sind mesenchymale Zellen auf der inneren Oberfläche der Knochen Hämatopoetische Stammzellen auf Stromalzellkultur
Frühe Stadien der B Zellentwicklung Signale von Stromazellen 7.3 Signale B-Zellen / Stromazellen FLT3 (L) - Rezeptortyrosinkinase IL-7 Rezeptor Zytokinrezeptor SDF-1 - Chemokin Kit / SCF Rezeptortyrosinkinase VLA4-VCAM-1 - Zelladhäsion
Frühe Stadien der B Zellentwicklung Intrazelluläre Signale Das FLT3 Signal und PU.1 induzieren IL-7 Rezeptor IL-7 Signal induziert den E2A Transkriptionsfaktor, sowie Wachstum und Proliferation IL-7, E2A und PU.1 zusammen induzieren Early B Cell factor (EBF) und dann Pax5
Pax-5 Pax5 Transkriptionsfaktor der ETS- Familie Pax-5 Mausstudien Knock-out Mäuse besitzen keine B-Zellen, Pro-B-Zellen dieser Mäuse können in vitro in alle anderen myeloiden/lymphoiden Zellen differenziert werden Knock out in reifen B-Zellen führt zur Redifferenzierung zur undeterminierten Ursprungszellen im Knochenmark
Differenzierungssignale und TF
Zusammenfassung I Die Zellen des Bluts differenzieren sich aus einer gemeinsamen Vorläuferzelle Nur ein kleiner Teil des Bluts besteht aus den Leukozyten, den Zellen des Immunsystems Stromazellen liefern wichtige Überlebens- und Differenzierungssignale z.b SCF, IL-7, Kit Die B-Zellentwicklung wird gesteuert durch eine differenzierungsabhängige Expression von Transkriptionsfaktoren (z.b. PU.1, E2A, EBF, Pax-5) Störungen bei diesen Transkriptionsfaktoren führen zu Störungen bei der Zelldifferenzierung
II VDJ Rekombination
VDJ Rekombination -Erinnerungsfolie-
Frühe Stadien der B Zellentwicklung VDJ Rekombination prä-bzr /BZR-Signal
Selektion Was benötigt eine B-Zelle um ihre Funktion zu erfüllen? B-Zellen werden getestet und selektioniert
III Positive Selektion
Selektion: Schwere Kette Viele gebildeten (prä) BZR sind nicht funktionell ca. 2/3 Prä-BZR gibt ein Überlebenssignal an die Zellen Checkpoint Überleben und Proliferation der positiv selektionierten B-Zellen
Selektion: Allele Exklusion Menschen sind diploid Was könnte ein Problem werden? Was muss gewährleistet werden? Allotypen: Polymorphismen in der konstanten Region Allele Exklusion Rag Expression wird abgeschaltet RAG Protein wird abgebaut Änderung im VH Lokus (Mechanismus nicht geklärt) Nach Checkpoint: Stop des Rearrangements der schweren Kette
Selektion: Leichte Kette Signal des prä-bzr führt zur Proliferation und zum Rearrangement der leichten Kette Mehrfache Rerrangements möglich Selektion auf Funktionaliät
Frühe Stadien der B Zellentwicklung VDJ Rekombination und BZR Signal
Frühe Stadien der B Zellentwicklung Checkpoints
Zusammenfassung II + III Die Rearrangements der schweren und leichten Kette geschehen sukzessive und in bestimmten B- Zelldifferenzierungsstadien Allele Exklusion sichert eine einzige BZR-Spezifität der einzelnen B-Zelle Die Allele Exklusion wirkt auf dem Ig-Lokus und durch Abschalten der RAG-Gene bzw. Abbau des RAG-Proteins Positive Selektion der Pro-B-Zelle führt zum Überleben und zur Proliferation. Nicht positiv selektionierte Zellen sterben ab Death by neglect Eine erfolgreiche Umlagerung der schweren Kette führt zur Expression eines Pro-BZR und zu einem Überlebenssignal an die Pro-B-Zelle
IV Negative Selektion
Selektion Death by neglect Tot durch Vernachlässigung Negative Selektion Aktiver Prozess
Negative Selektion: Autoreaktivität
Negative Selektion: Autoreaktivität Was könnte ein Problem mit der Selektion im Knochenmark sein? Problem: Lösung:
Selektion: Receptor editing Starke Selbstantigenbindung starkes BZR Signal Stop der Differenzierung fortschreitende Leichtkettenumlagerungen (receptor editing) Möglichkeit der neuen Spezifität des BZR Scheint bei einer großen Anzahl der peripheren B-Zellen erfolgt zu sein
Zusammenfassung IV Die VDJ Rekombination generiert autoreaktiven B- Zellen Autoreaktive Zellen müssen negativ selektioniert werden Signalstärke des BZR entscheidend für weiteres Schicksal der B Zellen Apoptose, Anergie, Ignoranz, Reifen und Auswandern Negative Selektion auch in der Peripherie möglich
Übungsfragen Wo werden B-Zellen im Menschen generiert Welche Signale benötigen B-Zellen aus ihrer Umgebung für Ihre Differenzierung? Welcher Transkriptionsfaktor determiniert die B- Zellentwicklung? In welcher Reihenfolge geschieht die V(D)J Rekombination und in welchen Stadien der B Zellentwicklung erhalten die Zellen ein B Zellrezeptorsignal? Was versteht man unter Alleler Exklusion, warum ist sie unbedingt notwendig und wie wird sie molekular vermittelt? Was sind die Kriterien nach denen sich reife B Zellen differenzieren können und in der Peripherie auswandern können. Was geschieht wenn die Zellen einen autoreaktiven BZR ausprägt. Was versteht man unter Rezeptoreditierung?