Fates of human B-cell precursors
Tucker W. LeBien
德國科隆大學(xué) 遺傳學(xué)研究所 王輝 （節(jié)譯）
序言
從淋巴祖細(xì)胞發(fā)育為成熟的血細(xì)胞是被基因表達(dá)和外部微環(huán)境連續(xù)改變所支配的。最近十年,，在闡明主導(dǎo)血細(xì)胞發(fā)育的分子機(jī)制方面已取得令人注目的進(jìn)展,。改變了基因（轉(zhuǎn)基因,，基因敲除等）的小鼠在闡明轉(zhuǎn)錄因子,、細(xì)胞因子和細(xì)胞因子受體對(duì)血細(xì)胞發(fā)育的影響是非常有用的,。本綜述集中在人骨髓B細(xì)胞系發(fā)育生物學(xué),，和干擾發(fā)育促成發(fā)展為B系急性淋巴母細(xì)胞性白血?。ˋLL）及無丙種球蛋白血癥為特征的免疫缺陷。我的目的是提供人B細(xì)胞發(fā)育的主要問題和對(duì)人與小鼠B細(xì)胞發(fā)育進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋容^,。B系急性淋巴母細(xì)胞性白血病和免疫缺陷病的討論將考慮這些疾病的發(fā)育生物學(xué),。
祖B細(xì)胞是在細(xì)胞表面表達(dá)CD19而在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞表面不表達(dá)重鏈（HCs）的B系細(xì)胞。前B細(xì)胞在細(xì)胞表面表達(dá)CD19,、細(xì)胞質(zhì)有μHCs和細(xì)胞表面不定的表達(dá)μHCs結(jié)合輕鏈替代物（ψLCs）,，即前B細(xì)胞受體（pre-BCR）。幼稚B細(xì)胞細(xì)胞表面表達(dá)CD19 和結(jié)合有κ或λLCs的μHCs,，即B細(xì)胞受體(BCR),。 B前體細(xì)胞包括所有表達(dá)BCR的幼稚B細(xì)胞以前的B系細(xì)胞。
B細(xì)胞發(fā)育的部位
人類B系細(xì)胞,，胚胎早期出現(xiàn)在多種組織,。然而，從妊娠中期到生命的終止,，骨髓是唯一的B淋巴細(xì)胞形成的部位,。前B細(xì)胞在妊娠7~8周出現(xiàn)在胎肝,，10周出現(xiàn)在網(wǎng)膜。詳細(xì)分析18~20周的胎兒組織顯示,，B細(xì)胞的發(fā)育是多部位的,；CD19+、表面μHC- 的B前體細(xì)胞和CD19+,、表面μHC+ 的幼稚B 細(xì)胞在骨髓,、肝臟、肺,、腎臟和脾臟中出現(xiàn),。B前體細(xì)胞在胎兒骨髓淋巴樣細(xì)胞池中所占的比例較成人骨髓高的多，但成人骨髓中有循環(huán)的CD19+/μHC+ 成熟B細(xì)胞,，與胎兒骨髓是不同的,。 通過RT-PCR對(duì)18周的胎兒和62歲的成人骨髓的祖B細(xì)胞進(jìn)行檢測,，發(fā)現(xiàn)重組激活基因（RAG）-1,、RAG-2和末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶水平是相似的。近來對(duì)T細(xì)胞發(fā)育的研究顯示T細(xì)胞受體基因重排活躍地出現(xiàn)在60歲個(gè)體的胸腺細(xì)胞中,，這樣，B和T細(xì)胞的發(fā)育貫穿一生,，補(bǔ)充記憶性B和T細(xì)胞的存在維持免疫系統(tǒng)的功能,。
B系細(xì)胞的發(fā)育階段
分析淋巴樣細(xì)胞發(fā)育階段的基因表達(dá)，可以使用多參數(shù)的流式細(xì)胞儀,、免疫組織化學(xué)/熒光顯微鏡和逆轉(zhuǎn)錄PCR（RT-PCR）來完成,。在許多實(shí)驗(yàn)室，用單克隆抗體 (mAbs) 和流式細(xì)胞儀進(jìn)行診斷B系急性淋巴細(xì)胞性白血病,。
盡管淋巴祖細(xì)胞是具有衍化為各種淋巴干細(xì)胞能力的造血干細(xì)胞發(fā)育而來,，但最早的淋巴祖系具有很少的特征。共同淋巴祖系（common lymphoid progenitors,，CLPs) 是能發(fā)育為T,、B或NK細(xì)胞，而很少或不能發(fā)育為非淋巴系（象髓樣/紅細(xì)胞）的祖細(xì)胞,。Galy 等用熒光激活細(xì)胞分類術(shù)（FACS）純化出不表達(dá)T,、B或NK細(xì)胞表面標(biāo)志(ie, CD2, CD4, CD8, CD16, CD19, CD20, and CD56)的骨髓祖細(xì)胞系 CD34+/CD10+/CD45RA+。一組體外實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷（SCID）小鼠實(shí)驗(yàn)顯示 CD34+/CD10+/CD45RA+ 祖細(xì)胞能發(fā)育成為B,、 T,、NK和淋巴樹突細(xì)胞系，但不能發(fā)育為髓系/紅系細(xì)胞,。然而,，該研究不能闡明T,、B系細(xì)胞是否由單一祖細(xì)胞發(fā)育而來。后來Ryan 等在克隆形成實(shí)驗(yàn)中證明CD34+/CD19- 淋巴祖細(xì)胞表達(dá)IL-7的受體(IL-7R) (CD127) 導(dǎo)致發(fā)育為CD19+細(xì)胞,。CD34+/IL-7R+ 淋巴祖細(xì)胞都是含有末端脫氧核酸轉(zhuǎn)移酶（TdT）和主要表達(dá)CD10,。 RT-PCR 分析表明都表達(dá)RAG-1、免疫球蛋白(Ig) (CD79b)和配對(duì)域轉(zhuǎn)錄因子PAX-5（paired domain transcription factor PAX-5）,。Ryan等沒有測定發(fā)育為T,、 NK或 DC 細(xì)胞的潛能，但CD34+/IL-7R+/CD19-群中含的粒細(xì)胞-單核細(xì)胞集落形成單位比IL-7R-/CD19-細(xì)胞低10~100倍,。近來有報(bào)告指出,，在骨髓中有能結(jié)合基質(zhì)細(xì)胞衍化因子-1（stromal cell-derived factor-1）的CXCR4趨化因子受體表達(dá)的CD34+細(xì)胞，可以發(fā)育為T和B系細(xì)胞,， 但不能發(fā)育為髓系/紅系細(xì)胞,。一群IL-7R+的成年小鼠骨髓細(xì)胞同樣可以發(fā)育成T、B和NK細(xì)胞,，可能小鼠的骨髓細(xì)胞與來自人骨髓的淋巴祖細(xì)胞相似,。
圖1，共同淋巴祖系能夠分化成1~2個(gè)中間期淋巴祖細(xì)胞：早期B細(xì)胞或 T/NK/DC 三系祖細(xì)胞,。早期B細(xì)胞以開始DJH基因重排和B系特異性蛋白,，象VpreB和免疫球蛋白（Ig）的表達(dá)為特征。支持一個(gè)早期B細(xì)胞的存在,，來自一些報(bào)告顯示：DJH基因重排,、細(xì)胞漿Ig蛋白和VpreB蛋白存在于CD19-淋巴祖細(xì)胞。 CLP能夠分化為T/NK/DC 三系祖細(xì)胞可能表達(dá)CD7分子,。CLP或者T/NK/DC祖細(xì)胞能夠遷移到胸腺經(jīng)歷進(jìn)一步發(fā)育,。 還不清楚是否通過骨髓基質(zhì)細(xì)胞衍化分子轉(zhuǎn)導(dǎo)的特異性信號(hào)促使CLP分化成早期B或T/NK/DC祖細(xì)胞 。
小鼠的CLPs和人類CLPs 對(duì)IL-7的刺激特別敏感,。盡管不能誘導(dǎo)自我更新,，IL-7R的信號(hào)是小鼠CLPs發(fā)育的基礎(chǔ)。在體外研究顯示,，IL-7對(duì)CD10+/TdT+/CD19-淋巴祖細(xì)胞發(fā)育成為CD19+B系細(xì)胞具有促進(jìn)作用,，但I(xiàn)L7是否對(duì)CLPs或早期B細(xì)胞有影響還不清楚。也不清楚IL-7刺激CLPs后的信號(hào)激活途徑與CLPs發(fā)育的方向之間的關(guān)系,。人T前體細(xì)胞生存和增殖的基礎(chǔ)是IL-7 活化PI-3激酶和蛋白激酶B,，而IL-7活化STAT5有利于T細(xì)胞的發(fā)育。確定是否PI-3激酶,、STAT5或者其它IL-7信號(hào)途徑活化人CLP,，導(dǎo)致它們向不同方向發(fā)育將是有趣的課題。從CLP發(fā)育為早期B 細(xì)胞的步驟不需要IL-7，其它細(xì)胞因子或骨髓基質(zhì)細(xì)胞衍化補(bǔ)償信號(hào)是必需的,。
圖2顯示了人類B細(xì)胞發(fā)育和小鼠B細(xì)胞發(fā)育的相應(yīng)階段,。小鼠發(fā)育的幾個(gè)階段已經(jīng)被揭示。圖2提出在細(xì)胞表面沒有表達(dá)CD19蛋白的早期B細(xì)胞的存在,。早期B細(xì)胞已經(jīng)開始DJH基因重排和表達(dá)細(xì)胞質(zhì)Igα以及VpreB蛋白,。我想強(qiáng)調(diào)是既然沒有任何細(xì)胞表面標(biāo)志能夠區(qū)分早期B和CLPs，那么這個(gè)關(guān)于早期B細(xì)胞的定義只是假說,。早期B細(xì)胞可能類似于Hardy等描述的CD19-B系的A1或A2部分,，或者類似于Payne等報(bào)道的lin-/c-kitlo 和 lin-/c-kit- 祖細(xì)胞。 人類祖B細(xì)胞的特征是表達(dá)CD10,、CD34和CD19,。多數(shù)祖B細(xì)胞表達(dá)TdT和發(fā)生V-DJH的基因重組。 然而,，單個(gè)細(xì)胞PCR分析顯示少數(shù)的CD19+/CD34+祖B細(xì)胞有雙方的HC等位基因,。這樣，分配給早期B細(xì)胞群的DJH重排狀態(tài)和祖B細(xì)胞群的VDJH重排狀態(tài)可能是過分單純化了,。關(guān)于CD19+/CD34+ 祖B細(xì)胞是否表達(dá)細(xì)胞質(zhì)μHC存在不同的觀點(diǎn),。兩個(gè)研究小組得出結(jié)論，祖B細(xì)胞在細(xì)胞質(zhì)不表達(dá),，在細(xì)胞表面也不低表達(dá)μHC ,。相反,，用FACS純化的CD19+/CD34+ 祖B細(xì)胞后,，我們能在5~10%的祖B細(xì)胞中檢測到細(xì)胞質(zhì)μHC。這個(gè)結(jié)果和在祖B細(xì)胞中檢測的VDJH基因重排是一致的,。
功能VDJH 重排是正常祖B細(xì)胞分化為前BI階段的基礎(chǔ),。 未能進(jìn)行VDJH重排的祖B細(xì)胞將走向凋亡，并可能被骨髓巨噬細(xì)胞所吞噬,。祖B細(xì)胞分化為前BI細(xì)胞,，其特征就是失去CD34和TdT， 多于95%前BI獲得細(xì)胞質(zhì)μHC ,。與小鼠類似,，在細(xì)胞周期分析的基礎(chǔ)上， 人前B細(xì)胞總能被分為大量的增殖細(xì)胞（前BI細(xì)胞）和少量的有絲分裂期后的細(xì)胞（前BII細(xì)胞）,。人前BI細(xì)胞部分與Hardy的C部分重疊,，前BII 細(xì)胞活躍地進(jìn)行κLC 重排?？傊?，κ重排先于λ重排，前BII細(xì)胞未能λLC重排前進(jìn)行功能性κ重排。有趣地,，在人骨髓和外周血中有少量（約1%）的不成熟B細(xì)胞各自表達(dá)κ和λLC,。這個(gè)雙重LC表達(dá)可能反映出不成熟B細(xì)胞在進(jìn)行受體編輯。
前BCR和相關(guān)結(jié)構(gòu)（The pre-BCR and related structures）
哺乳動(dòng)物B系細(xì)胞必需經(jīng)過幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)才變成具有抗原特異性功能的B細(xì)胞,。在起始關(guān)鍵點(diǎn)出現(xiàn)在細(xì)胞表面的復(fù)合分子是前BCR,。前BCR是一由μHC、ψLC和 Igα/Igβ信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異聚體組成的復(fù)合蛋白,。哺乳動(dòng)物的ψLC 一般由VpreB 和 λ5兩種蛋白組成,。編碼這兩種蛋白的基因最早是在小鼠體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，小鼠和人的結(jié)構(gòu)是不同的,，VpreB 和 λ5蛋白在B前體細(xì)胞表面以非共價(jià)連接,，一起形成λLC 類似結(jié)構(gòu)。 相反λ5通過羧基末端的半胱氨酸共價(jià)與μHC的CH1區(qū)結(jié)合,。
通過制備針對(duì)重組ψLC蛋白的單克隆抗體,，對(duì)人類前BCR的結(jié)構(gòu)、表達(dá)和功能的分析變的很容易,。最初制備針對(duì)人ψLC 的單克隆抗體是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞表面的μHC /ψLC 復(fù)合體及細(xì)胞表面的ψLC,。早期研究的主要結(jié)論是在前B細(xì)胞階段μHC /ψLC 的表達(dá)受到限制； 認(rèn)為前BCR在B細(xì)胞發(fā)育相對(duì)晚期發(fā)揮關(guān)鍵作用,。后續(xù)用其它單克隆抗體研究得出矛盾的結(jié)果,。一個(gè)主要的不同是用VpreB單克隆抗體染色的正常和白血病祖B細(xì)胞(ie, CD19+/CD34+/μHC-) 的鑒定。 低水平表達(dá)的細(xì)胞表面ψLC ,，可因所用的單克隆抗體類型不同和各種抗VpreB 單抗識(shí)別的表位不同而得出相互矛盾的結(jié)果,。
一系列的關(guān)于新的抗人VpreB單克隆抗體的文章已經(jīng)對(duì)過去的分歧提供一些解決方法。 最近的抗VpreB 單克隆抗體包括大部分IgG1亞類單抗,，因此可以消除用IgM試劑潛在的一些問題,。Wang 和他的同事制備能與前B細(xì)胞系表面結(jié)合的抗VpreB 單克隆抗體，僅能結(jié)合滲透后的祖B細(xì)胞,。如推測的一樣,，正常人CD19+ B系細(xì)胞都表達(dá)低水平的表面μHC和VpreB，并且接近20%的CD19+/VpreB+細(xì)胞低表達(dá)CD34+,。有趣的是CD34+/CD19-淋巴祖細(xì)胞可能也是圖2上的早期B細(xì)胞,，在V-DJH重排前期其細(xì)胞質(zhì)表達(dá)VpreB+。Tsuganezawa 等制備的單克隆抗體僅識(shí)別組合的前BCR表面的人VpreB ,、人λ5或表達(dá)的抗原表位,。然而，在大多數(shù)祖B細(xì)胞性急性淋巴細(xì)胞性白血病細(xì)胞（pro-B ALL）系和新分離的祖B細(xì)胞性急性淋巴細(xì)胞性白血病細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中可探測到VpreB或λ5存在,。相反,，Gauthier 等制備出結(jié)合一些μ-祖B ALL細(xì)胞系表面的抗VpreB單克隆抗體,。這些祖B ALL 細(xì)胞系之一（JEA2）被顯示表達(dá)在細(xì)胞表面的VpreB與缺乏特征的105~130kd的分子結(jié)合。有趣的是μ-JEA2 祖B ALL細(xì)胞系表面的VpreB交聯(lián)導(dǎo)致細(xì)胞Ca++流動(dòng)增加,， 提示VpreB 可能是一些祖B ALL 細(xì)胞表面信號(hào)受體的一部分,。這些作者同樣檢測CD19+/CD34+正常祖B細(xì)胞表面的VpreB，并且用獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行爭論是否有CD19+/CD34+/μHC-/VpreB+ 和 CD19+/CD34/μHC+/VpreB+兩群細(xì)胞存在,。然而,，沒有任何生物化學(xué)證據(jù)表明，在正常人B前體細(xì)胞表面VpreB是與一種（或一些）蛋白質(zhì)而不是與μHC結(jié)合的,。我們已經(jīng)用Wang等制備的抗VpreB 單抗之一(VpreB8) 來分析胚胎骨髓B系細(xì)胞VpreB的表達(dá),。我們的結(jié)果顯示，5%~10%的B前體細(xì)胞(包括pro-B,、 pre-BI,、 pre-BII)表面表達(dá)VpreB。并且在VpreB+群體中,，大約90%的細(xì)胞是CD19+/CD34-和約10%的細(xì)胞是CD19+/CD34+,。我們實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果顯示CD34+/VpreB+細(xì)胞表面同樣表達(dá)μHC。 因此我們相信,，即使不是全部也有大部分CD19+/CD34+/VpreB+正常B系細(xì)胞表達(dá)前BCR,。 既然大部分VpreB+細(xì)胞是CD34-，那么圖2僅在前BI和前BII細(xì)胞表達(dá)前BCR,。少量表達(dá)CD34的VpreB+ 細(xì)胞在發(fā)育上可能更接近前BI細(xì)胞而不是祖B細(xì)胞,，但這還沒有實(shí)驗(yàn)證明。大部分B系急性淋巴細(xì)胞性白血?。ˋLL）在細(xì)胞質(zhì)和表面表達(dá)VpreB,，可能說明正常和白血病B前體細(xì)胞的總體表型是相似的。
對(duì)正常B細(xì)胞發(fā)育來說,，ψLC 的重要性首次被用一個(gè)經(jīng)典研究來闡明,，該研究是將小鼠λ5位點(diǎn)基因敲除后導(dǎo)致祖B細(xì)胞向前B細(xì)胞轉(zhuǎn)變受阻,。B細(xì)胞發(fā)育受阻可能是因?yàn)檗D(zhuǎn)變階段的細(xì)胞沒有收到來自前BCR的陽性選擇信號(hào),。然而，既然一定數(shù)量的B細(xì)胞隨著時(shí)間的推移,，在二級(jí)免疫組織中逐漸增加,，所以這種受阻不是絕對(duì)的，可能是由于κLC 基因先于μHC基因重排的B細(xì)胞的出現(xiàn),。隨著人們發(fā)現(xiàn)一例由λ5兩個(gè)等位基因突變引起的無丙種球蛋白血癥的病人,，才對(duì)ψLC 在人B細(xì)胞發(fā)育過程中的重要性開始重視。 該病人經(jīng)免疫學(xué)分析顯示,，在B細(xì)胞發(fā)育過程中出現(xiàn)的分裂（disruption）可能比λ5缺陷小鼠的表現(xiàn)更嚴(yán)重,。既然迄今為止僅有一個(gè)伴隨λ5 突變的患者被發(fā)現(xiàn)，還不清楚是否已觀察到的λ5缺陷小鼠的B細(xì)胞逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象，將會(huì)在人類出現(xiàn),。
祖B細(xì)胞向前B細(xì)胞轉(zhuǎn)變過程中,，前BCR是如何發(fā)揮關(guān)鍵作用的？目前尚沒有實(shí)驗(yàn)證明,，在骨髓和胎肝的微環(huán)境中,，前BCR的功能是作為一特殊配基的受體。在小鼠中,，已清楚的顯示僅有一半通過功能性VDJH基因重排編碼的μHC蛋白能夠與ψLC配對(duì),。依據(jù)有關(guān)研究顯示，類似的μHC和ψLC優(yōu)先配對(duì)現(xiàn)象同樣出現(xiàn)在人前B細(xì)胞中,。 這種配對(duì)是前BCR聚集和在細(xì)胞表面表達(dá)的基礎(chǔ),，前BCR的形成引發(fā)一系列事件，包括(1) RAG-1/RAG-2表達(dá)的抑制以保證在μHC位點(diǎn)上等位基因排斥,，(2) 表達(dá)前BCR的細(xì)胞發(fā)生迅速的增殖,，和(3) RAG-1/RAG-2 的重新表達(dá)及LC基因重排開始。 在前BCR中ψLC 和μHC是否有各自的功能,？這是有爭議的,。Shaffer和Schlissel報(bào)告顯示轉(zhuǎn)基因小鼠表達(dá)一個(gè)縮短了的小鼠μHC（不能與ψLC配對(duì)），轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)還能夠?qū)е录?xì)胞表面標(biāo)志的改變,、轉(zhuǎn)錄和在B系細(xì)胞中重組酶的重新聚集,。 作者認(rèn)為ψLC的功能是作為使前BCR易聚合和表達(dá)的伴侶分子，而在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中并不直接發(fā)揮作用,。他們對(duì)在缺乏LC結(jié)合的前BCR/配基動(dòng)物模型中,，縮短的μHC 介導(dǎo)B細(xì)胞分化的能力進(jìn)行爭論。然而,， 縮短了的μHC 聚集能力比全長μHC 要強(qiáng),，這樣就導(dǎo)致信號(hào)增加。
在體外,，前BCR交叉連接啟動(dòng)信號(hào)事件,，包括Ca++流動(dòng)和蛋白酪氨酸激酶的活化。在體內(nèi)缺乏外部交叉連接,，這些是如何發(fā)生的,？ 近來Elegant在研究前BCR亞單位蛋白-蛋白相互作用，包括μHC, VpreB, and λ5后,，提供新的觀點(diǎn),。這些研究提出一些機(jī)制去解釋前PCR聚集、VH repertoire選擇和細(xì)胞信號(hào),。我們可以假設(shè)通過前BCR的信號(hào)至少需要2個(gè)前BCR分子復(fù)合體在細(xì)胞表面聚集,?；趯?duì)LC是一個(gè)非跨膜多肽復(fù)合體通過二硫鍵與μHC連接和展示VpreB-VH的相互作用的認(rèn)識(shí)，看起來ψLC本身可能具有結(jié)合μHC 的能力,。
已發(fā)現(xiàn)其他蛋白復(fù)合物與前BCR具有類似的功能,。小鼠祖B細(xì)胞系表達(dá)幾個(gè)與ψLC相關(guān)的蛋白分子量在65~200kd之間，包括一個(gè)主要分子量130kd的蛋白,。這些祖細(xì)胞系不表達(dá)μHC,。在這些細(xì)胞中，這些與ψLC 相關(guān)蛋白偶爾也替代HC ,。近來一用人μ-祖-B白血病細(xì)胞系（JEA2）研究顯示,，在細(xì)胞表面VpreB 是非共價(jià)與P105和幾個(gè)其它蛋白相連。然而,，沒有證據(jù)表明在正常人B前體細(xì)胞VpreB 與P105（或任何其它蛋白而不是VpreBμHC）相連,。小鼠和人ψLC相關(guān)表面蛋白分子的特性還不清楚。Nagata 等最近發(fā)現(xiàn)一新的稱為"calnexin 前-BCR"的復(fù)合物,。 calnexin 前-BCR 由Igα/Igβ非共價(jià)鍵與分子伴侶calnexin相連,，從RAG-2缺陷小鼠的祖B細(xì)胞系和早期B細(xì)胞表面可以檢測到。這些細(xì)胞的Igβ交叉連接在體外能誘導(dǎo)yk,、 ERK和 PI-3激酶的tryosine 磷酸化和在體內(nèi)使祖B細(xì)胞分化成前B細(xì)胞,。當(dāng)Igβ基因被敲除的小鼠的B細(xì)胞發(fā)育在V-DJH重排前出現(xiàn)阻滯，發(fā)現(xiàn)μ-潛在獨(dú)立作用,。這些結(jié)果顯示在最早階段小鼠B細(xì)胞發(fā)育中,，Ig+/μHC-分子復(fù)合物的一個(gè)作用。
IL-7的作用
在人B細(xì)胞發(fā)育研究中一個(gè)沒有解決的問題是正常B前體細(xì)胞生長需要的基本分子的特征,。由于歷史的原因,，關(guān)于IL-7已有很多研究。 10年前,，隨著從小鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞中開始克隆IL-7,，IL-7被認(rèn)為是小鼠B前體細(xì)胞發(fā)育和增殖過程中最關(guān)鍵的因素。在不同的實(shí)驗(yàn)中,，IL-7 已被作為生存,、增殖或分化因子來應(yīng)用。 單個(gè)氨基酸取代對(duì)IL-7R的α鏈功能的影響方面已進(jìn)行了很多研究,。Corcoran 等研究顯示,，在449位氨基酸殘基由酪氨酸突變?yōu)楸奖彼釙r(shí)，能消除IL-7通過PI-3激酶依賴途徑介導(dǎo)的B前體細(xì)胞的增殖,。有趣的是，基于這個(gè)突變?cè)贗L-7Rα鏈的功能研究中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的觸發(fā)IgH基因重排和導(dǎo)致B細(xì)胞增殖的信號(hào)途徑（PI-3 激酶非依賴）,。同一研究小組最近研究表明,，IL-7R信號(hào)能改變5' VH 基因重組酶的易接近性,。IL-7在正常小鼠B細(xì)胞發(fā)育中的作用，已在基因敲除小鼠中得到闡明,。已對(duì)IL-7,、IL-7Rα鏈、IL-2,、4,、7、9,、15受體的γc 亞單位和Jak3 酪氨酸激酶的基因進(jìn)行敲除,，所有結(jié)果均對(duì)B細(xì)胞發(fā)育有嚴(yán)重?fù)p害。胸腺細(xì)胞和T細(xì)胞同樣受到損害,，說明這5個(gè)細(xì)胞因子對(duì)淋巴系細(xì)胞具有多種作用,。然而，IL-7不是唯一對(duì)小鼠B細(xì)胞發(fā)育具有調(diào)節(jié)作用的細(xì)胞因子,。Kincade 等研究證明,，至少有16個(gè)基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)物對(duì)小鼠B細(xì)胞發(fā)育具有促進(jìn)作用。最近還增加胸腺基質(zhì)細(xì)胞分泌的淋巴細(xì)胞生成素（TSLP）,。TSLP 是從一小鼠胸腺基質(zhì)細(xì)胞系中分離出來的,。據(jù)報(bào)告，TSLP在體外可以代替IL-7來支持小鼠B細(xì)胞的發(fā)育和促進(jìn)細(xì)胞表面IgM-的前體細(xì)胞發(fā)育成為IgM+的不成熟B細(xì)胞,。 有趣的是TSLP受體復(fù)合物由IL-7α鏈和來自γc的另一亞單位組成,。此外，TSLP誘導(dǎo)STAT5的活性而對(duì)任何已知的Jak激酶沒有作用,。目前還不清楚IL-7和TSLP在調(diào)節(jié)小鼠B細(xì)胞發(fā)育方面,，是否在一個(gè)層次上或以相互合作的方式來發(fā)揮作用。
IL-7在人B細(xì)胞發(fā)育和小鼠B細(xì)胞發(fā)育中的作用明顯不同,。事實(shí)上,，在IL-7刺激人B前體細(xì)胞增殖上存在著誤解。確定IL-7的作用是困難的,，部分原因是由于測定所用的檢測體系和生物學(xué)指標(biāo)的不同,。 我們及其他人開始研究顯示，在體外人重組IL-7對(duì)正常人B前體細(xì)胞的增殖有微弱的促進(jìn)作用,。然而,，這很難排除IL-7是僅僅延長細(xì)胞存活的可能性。當(dāng)正常B前體細(xì)胞在人骨髓基質(zhì)細(xì)胞上培養(yǎng)時(shí),，觀察到IL-7的作用較強(qiáng),。在這些情況下，體外培養(yǎng)2~3周CD19+ B-系細(xì)胞數(shù)增加10到20倍,，但其后便迅速死亡,。
IL-7在人B細(xì)胞發(fā)育過程中的作用,，已從先天性免疫缺陷病病人那里獲得一些資料。伴有X染色體相關(guān)的嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷（XSCID）病人,，在IL-2,、IL-4、IL-7,、 IL-9 和 IL-15受體的γc亞單位有突變,。XSCID 病人的T和NK細(xì)胞發(fā)育有嚴(yán)重缺陷，但外周B細(xì)胞數(shù)量正常甚至更高,。此外,，免疫缺陷伴有Jak3酪氨酸激酶常染色體隱性突變的患者顯示一個(gè)無法與XSCID區(qū)分的發(fā)育表型，包括正常數(shù)量外周血B細(xì)胞,。 同樣地,， 2個(gè)患者伴有IL-7Rα鏈基因突變導(dǎo)致不表達(dá)，仍然有正常數(shù)量的外周血B細(xì)胞,。這些自然的實(shí)驗(yàn)資料清楚表明,，IL-7的信號(hào)至少從數(shù)量上來講，在人B 淋巴細(xì)胞的正常發(fā)育不起關(guān)鍵作用,。 我的實(shí)驗(yàn)室用一人骨髓基質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)顯示,，造血干細(xì)胞沒有IL-7的刺激可以發(fā)育成B系細(xì)胞。 我們的結(jié)果是和XSCID患者體內(nèi)B細(xì)胞發(fā)育是一致的,。 然而,，祖B細(xì)胞成分的廣泛增殖沒有出現(xiàn)，這個(gè)體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂赡軣o法完全模仿伴有IL-7途徑突變患者體內(nèi)B細(xì)胞發(fā)育的過程,。
盡管不是人B細(xì)胞發(fā)育所必需,，IL-7轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)可導(dǎo)致基因表達(dá)的改變。在人骨髓細(xì)胞表面的CD19+/CD34+ 祖B細(xì)胞增殖能被外源IL-7所加強(qiáng),。 IL-7 刺激誘導(dǎo)人祖B細(xì)胞表面CD19特異性增加和RAG-1,、RAG-2及TdT 信使RNA (mRNA)水平降低。這些結(jié)果可能與生理功能相關(guān),。通過RT-PCR分析人骨髓活組織,，檢測有IL-7的表達(dá)。盡管體外培養(yǎng)表達(dá)有血管細(xì)胞黏附分子（VCAM-1）的骨髓基質(zhì)細(xì)胞的上清液中,，可以檢測到少量的IL-7（低于2pg/ml）,，同樣地，純化的VCAM-1+小鼠骨髓網(wǎng)狀細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞質(zhì)IL-7蛋白,，但人骨髓細(xì)胞在體內(nèi)是否產(chǎn)生IL-7還不清楚,。
人B細(xì)胞發(fā)育所需的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的人骨髓基質(zhì)細(xì)胞衍生分子的完全均一性，還不清楚。鑒定IL-7困難的另一個(gè)原因是,，IL-7對(duì)淋巴細(xì)胞發(fā)育至少作用三個(gè)不同的階段：CLPs,、早期B 細(xì)胞和祖B細(xì)胞 (圖2),。還沒有確定這些階段細(xì)胞的細(xì)胞周期及自我更新能力,。然而，我們知道人CD19-祖細(xì)胞和祖B細(xì)胞是接受IL-7的刺激,。圖3顯示幾種能調(diào)節(jié)人B細(xì)胞發(fā)育的幾種細(xì)胞因子,。細(xì)胞因子應(yīng)答的靶細(xì)胞包括CLPs、早期B細(xì)胞和祖B細(xì)胞,。調(diào)節(jié)發(fā)育的骨髓基質(zhì)細(xì)胞分子能被分泌或從基質(zhì)細(xì)胞表面被裂解下,。分泌或裂解產(chǎn)物轉(zhuǎn)而結(jié)合到基質(zhì)細(xì)胞的蛋白多糖上，例如硫酸乙酰肝素糖蛋白,。Namikawa等報(bào)告在小鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞表面的人祖B細(xì)胞生長方面,，IL-7、IL-3和Flt3配基聯(lián)合應(yīng)用比單獨(dú)用IL-7強(qiáng),。我的實(shí)驗(yàn)室已用人骨髓基質(zhì)細(xì)胞證實(shí)他們的觀察(J.A.R. Pribyl and T.W. LeBien, unpublished observations, February 1999),。 Flt3 配基是被骨髓基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的，并且能潛在刺激相似的細(xì)胞群體和轉(zhuǎn)導(dǎo)類似IL-7的信號(hào),。Oritani 和 Kincade對(duì)能結(jié)合小鼠前B細(xì)胞的骨髓基質(zhì)細(xì)胞基因產(chǎn)物進(jìn)行了克隆,。已鑒定的細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞分泌的糖蛋白之一被稱為SC1/ECM2?？扇苄院凸腆w的SC1/ECM2促進(jìn)IL-7依賴性小鼠前B細(xì)胞的生長,，但具體機(jī)制不明。有趣的是,，SC1/ECM2的羧基末端與報(bào)告能結(jié)合細(xì)胞因子象血小板衍化生長因子的osteonectin/SPARC 有很高的氨基酸序列同源性,。一個(gè)與SC1/ECM2同源性被稱為hevin的基因已從高內(nèi)皮小靜脈中克隆出，但目前不知道hevin對(duì)人B前體細(xì)胞的生長是否有影響,。硫酸乙酰肝素糖蛋白（HSPGs）在遞呈細(xì)胞因子給淋巴干細(xì)胞表面的生存/生長因子受體上起關(guān)鍵作用,。在小鼠B系和骨髓基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的HSPGs 能結(jié)合IL-7和促進(jìn)IL-7依賴的小鼠前B細(xì)胞系的生長。 此外,，硫酸乙酰干素對(duì)細(xì)胞因子介導(dǎo)的人長期培養(yǎng)起始細(xì)胞的擴(kuò)增是重要的,。因此，骨髓基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)目前不清楚的分子能結(jié)合HSPGs,，并且介導(dǎo)人B細(xì)胞前體的生存和生長（圖3）,。
骨髓基質(zhì)細(xì)胞能產(chǎn)生一個(gè)在B細(xì)胞發(fā)育過程中具有獨(dú)特功能的趨化因子基質(zhì)細(xì)胞衍化因子-1（SDF-1）。編碼SDF-1和它的受體CXCR4的基因敲除的小鼠,，由于干擾了器官的血管形成和淋巴細(xì)胞產(chǎn)生而顯示圍產(chǎn)期死亡,。B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生和髓系細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重受損，并且近來研究表明,，一個(gè)功能性CXCR4受體是在骨髓微環(huán)境中滯留B細(xì)胞的基礎(chǔ),。 CXCR4有一個(gè)復(fù)合模式表達(dá)在CD34+淋巴血細(xì)胞和CD19+B系細(xì)胞表面,。CXCR4在所有B細(xì)胞的發(fā)育階段都有表達(dá)，但CD19+/CD34/LC前B細(xì)胞和成熟的B細(xì)胞的表達(dá)要比CD19+/CD34+祖B細(xì)胞水平高,。有趣的是SDF-1介導(dǎo)的信號(hào)途徑,，導(dǎo)致鈣離子流動(dòng)和趨化作用在少數(shù)細(xì)胞表面低水平表達(dá)CXCR4的成熟B細(xì)胞更強(qiáng)。這樣,，骨髓SDF-1可能觸發(fā)調(diào)節(jié)B前體細(xì)胞在基質(zhì)細(xì)胞的環(huán)境中向"適合"的部位趨化的信號(hào)途徑,。 引人注意的是，在人胎肝膽管上皮細(xì)胞表達(dá)SDF-1,，與淋巴細(xì)胞表達(dá)VpreB 并行,。
