Stadi dello sviluppo dei linfociti B

Nel corso della maturazione, le cellule della linea linfocitaria B passano attraverso stadi ben distinti, ognuno caratterizzato da specifici marcatori di superficie e l'espressione di uno specifico profilo di Ig. Il primo progenitore midollare orientato verso la linea B è detto cellula pro-B. Le cellule pro-B non producono Ig, ma possono essere distinte da altre cellule immature per l'espressione di molecole di superficie come CD19 o CD10. Le proteine Rag sono espresse in questa fase e mediano la prima ricombinazione dei geni delle Ig, che interessa il locus della catena pesante. Questa ricombinazione avvicina un segmento D e uno J, con delezione di DNA interposto. Dopo questa ricombinazione D-J, uno dei molti geni V è unito con DJ, originando un esone VDJ riarrangiato. Quest'ultima ricombinazione nel locus della catena H delle Ig si verifica solo nei precursori dei linfociti B ed è un evento critico nell'espressione delle Ig. A questo punto solo le cellule che hanno avuto un riarrangiamento produttivo (cioè una sequenza di lettura corretta) sopravvivono. Quando questo è avvenuto, la cellula non viene più identificata come pro-B, ma ha differenziato a uno stadio di cellula pre-B. Le cellule pre-B esprimono la proteina Igμ, ma devono ancora riarrangiare i loci delle catene leggere. La catena pesante μ si associa con le proteine λ5 e VpreB, chiamate anche catene leggere sostitutive che risultano essere invarianti (cioè sono identiche per tutti i linfociti B). Il complesso che, in questo modo, si viene a formare, viene detto recettore delle cellule pre-B (pre-BCR). Quest'ultimo regola l'ulteriore riarrangiamento dei geni delle Ig in due modi distinti. Primo, se la ricombinazione del locus della catena pesante in un cromosoma riesce a produrre una proteina μ in grado di formare un pre-BCR, questo recettore produce un segnale che inibisce irreversibilmente il riarrangiamento del locus della catena pesante sul secondo cromosoma. Se invece il primo riarrangiamento non risulta produttivo l'allele delle catene pesanti sul secondo cromosoma può completare il riarrangiamento VDJ al locus IgH. Così, in ogni clone cellulare B, un allele per la catena pesante è riarrangiato ed espresso in modo produttivo mentre l'altro è nella configurazione germinativa o è riarrangiato in maniera non produttiva. Ne consegue che un linfocita B può esprimere proteine della catena pesante delle Ig codificate da uno solo dei due alleli ereditati. Questo fenomeno è detto esclusione allelica, e aiuta ad assicurare che ogni linfocita B esprima un singolo recettore, mantenendo così la specificità clonale. Se, invece, entrambi gli alleli subiscono un riarrangiamento non produttivo la cellula va in apoptosi.
Il secondo meccanismo tramite cui il pre-BCR regola la ricombinazione V(D)J è attraverso la stimolazione del riarrangiamento del gene della catena leggera. Tuttavia, l'espressione della catena μ non è richiesta in modo assoluto per la ricombinazione dei geni della catena leggera. Quindi nello stadio successivo della maturazione, ogni cellula B riarrangia i geni della catena leggera κ o λ e produce le proteine di questa catena, che viene associata alla catena μ precedentemente sintetizzata per produrre una IgM completa. I linfociti B che esprimono IgM sono chiamati linfociti B immaturi. La ricombinazione del DNA nel locus della catena leggera κ oppure λ si attua in modo simile a quello descritto per la catena pesante. Quindi la catena leggera prodotta si complessa con la catena pesante μ precedentemente sintetizzata, e le molecole IgM assemblate sono espresse sulla superficie cellulare in associazione con Igα e Igβ, dove funzionano come recettori specifici per gli antigeni. I linfociti B immaturi non proliferano e si differenziano in risposta agli antigeni. A questo punto le cellule lasciano il midollo osseo e completano la maturazione nella milza prima di migrare agli altri organi linfoidi secondari. Le diverse sottopopolazioni di cellule B si sviluppano da specifici progenitori. Le HSC (cellule staminali emopoietiche) che derivano dal fegato fetale sono i precursori delle cellule B-1, che differiscono dalla maggior parte dei linfociti B e si sviluppano in un modo unico. Molte di queste cellule B-1, infatti, esprimono la molecola CD5 e durante l'ontogenesi si sviluppano precocemente rispetto ai linfociti B convenzionali ed esprimono un repertorio di geni V relativamente limitato con minor diversità giunzionale dei linfociti B convenzionali. Le cellule B-1 secernano spontaneamente anticorpi IgM soprattutto nel peritoneo e nelle mucose degli adulti. Le HSC derivate dal midollo osseo, invece, danno origine alla maggior parte delle cellule B, che vengono spesso chiamate cellule B-2. Queste cellule passano velocemente attraverso due stadi di transizione e sono indirizzate a svilupparsi in cellule B della zona marginale o in cellule B follicolari. Molte delle cellule B mature sono linfociti follicolari, che coesprimono le catene pesanti μ e δ in associazione alle catene leggere κ e λ e producono quindi sia IgM che IgD di membrana. Entrambi le classi di Ig di membrana usano lo stesso esone VDJ e si associano con identiche catene leggere e perciò hanno la stessa specificità per l'antigene. L'espressione simultanea in una cellula B dello stesso esone riarrangiato su due trascritti, uno che include gli esoni Cμ e l'altro gli esoni Cδ, avviene per “splicing” (giuntura) alternativo dell'RNA. Viene prodotto un lungo trascritto primario di RNA contenente il complesso VDJ riarrangiato così come i geni Cμ e Cδ. Se gli introni sono eliminati in modo tale che il complesso VDJ sia unito al gene Cμ, si origina un mRNA μ. Se, tuttavia, l'RNA Cμ viene eliminato in modo che il complesso VDJ diventi contiguo al Cδ, si forma un mRNA δ. La successiva traduzione risulta nella sintesi di una catena pesante μ o δ completa. A questo punto i linfociti B immaturi che riconoscono antigeni self con grande avidità possono essere indotti a modificare le loro specificità mediante un processo chiamato editing recettoriale. In questo processo, il riconoscimento antigenico porta alla riattivazione dei geni Rag, a ulteriori ricombinazioni V-J delle catene leggere e alla produzione di una nuova catena leggera, permettendo alla cellula di esprimere un recettore differente e non self-reattivo.  Mentre i linfociti B immaturi che esprimono recettori ad alta affinità per gli antigeni self e incontrano questi antigeni nel midollo osseo vanno probabilmente incontro a morte o non riescono a maturare ulteriormente, se non modificano la loro specificità. Questo processo di selezione negativa è in parte responsabile del mantenimento della tolleranza lei linfociti B agli antigeni self che sono presenti nel midollo osseo.