Vorläufer der Osteoblasten kontrollieren die Myelopoese im Knochenmark

Einleitung:

Die Hämatopoese findet im Knochenmark in einer Nische statt, in der sich hämatopoetischen Stamm- oder Progenitorzellen befinden, die aus osteoblastischen und vaskulären Zellen besteht. Arbeiten unserer Gruppe zeigten, dass ein extrazelluläres Matrixprotein, die Fibronektinisoform EDA aus den Osteoblasten, die myeloiden Zellen beeinflusst. Cdc42 ist eine RhoGTPase, die Signale von den Integrinen, den Oberflächenrezeptoren der Matrix und weitere Moleküle, wie z.B. Zytokine und Wnt-Moleküle integrieren kann. Ziel dieser Arbeit ist herauszufinden, ob Cdc42 einen Einfluss auf die Myelopoese ausüben kann.

Ergebnisse:

Mittels des Osterix-Promoters wurde Cdc42 konditionell in Mäusen ausgeschaltet und die verschiedenen hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen mittels Durchflusszytometrie untersucht. Mehrere Zelltypen waren erhöht: Die sogenannten „common myeloid progenitors“ (p < 0,05; n = 10/16), die daraus entstehenden Osteoklasten (p < 0,01), sowie die roten Blutkörperchen (p < 0,05) und Thrombozyten im peripheren Blut (p < 0,01). Die konditionelle Ausschaltung einer weiteren RhoGTPase, Rac1, mittels Osterix zeigte keine vergleichbaren Effekte. Da die konditionelle Ausschaltung von Cdc42 mittels des Col-1α Promoters ebenfalls keine Veränderungen aufwies, lässt sich entnehmen, dass Cdc42 nur in frühen Osteoblastprogenitoren die Myelopoese beeinflusst. Um einen kausalen Zusammenhang zwischen Cdc42 in den Stromazellen des Knochenmarks und der Hämatopoese herstellen zu können, wurden Stromazellen isoliert, mit verschiedenen Cdc42 Inhibitoren behandelt und mit sortierten hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen kultiviert. Nur ein Inhibitor (ML141) stimulierte die Myelopoese (CMP: 3,3 vs. 4,1%; p < 0,05). Daraufhin wurde nach dem mit Cdc42 Inhibition veränderten Differenzierungsmolekül gesucht. Dabei zeigte sich eine Erhöhung der G-CSF mRNA Expression in Stromazellen, die mit diesem Inhibitor behandelt wurden, während die Inhibition von Rac1 keine Effekte zeigte. In den Stromazellen der cKO Mäuse wurde die Erhöhung des G-CSF ebenfalls bestätigt. Weder β1 Integrin noch Fibronektin konditionelle Knockout Mäusen mittels des Osterix-Promotors oder Stromazellen zeigten eine Veränderung in der Hämatopoese. Somit moduliert Cdc42 in Präosteoblasten die Hämatopoese, ohne dabei Signalwege aus den Integrinen zu integrieren.

Diskussion:

Zusammengefasst wurde ein Signalweg charakterisiert, bei dem Cdc42 in Präosteoblasten durch die Beeinflussung der G-CSF-Produktion die Hämatopoese moduliert. Dies geschieht ohne Integrin Beteiligung. Damit kontrollieren die Präosteoblasten die myeloide Zelldifferenzierung, die Erythropoese und Thrombopoese.