Loading…
Thumbnail Image

9-cis retinoic acid and 1,25-dihydroxyvitamin D3 interfere with the migration and survival of in vitro generated human plasmablasts and activated B cells

Ramanarayanan, Padmavathy

9-cis retinoic acid (9cRA) and 1,25-dihydroxyvitamin D3 (calcitriol) are the biological active forms of vitamin A and vitamin D respectively. Their mode of action is the direct activation of their nuclear hormone receptors – retinoic acid receptor (RAR) and vitamin D receptor (VDR). Activated RAR and VDR heterodimerize with retinoic X receptor (RXR), migrate into nucleus and bind as transcription factors to promoters of downstream response elements. Besides many homeostatic functions they have been identified to alter B cell development and function. Previous studies from M. Worm’s research group have revealed through transcriptome analysis of activated naïve B cells that 9cRA and calcitriol modulate the expression of genes involved in B cell homing and survival. The aim of this study was to gain a better understanding of how 9cRA and/or calcitriol in culture systems modulate the migration and survival of in vitro generated human plasmablasts (PBs) and activated B cells (aB cells). For this purpose, human naïve B cells were isolated by magnetic sorting and cultured in vitro with or without 9cRA ± calcitriol for differentiation into PBs and aB cells. RNA-sequencing revealed 9cRA + calcitriol primed PBs and aB cells from the PB culture exhibited enhanced expression of pro-survival genes. Consistent with previous studies, mass cytometry analysis revealed that 9cRA and calcitriol added to PB cultures directs the differentiation of naive B cells towards IgA+ PBs. With the help of in vitro migration assays, in vitro generated PBs and aB cells migrated towards BM abundant C-X-C motif chemokine ligand 12 (CXCL12) and gut abundant C-C motif chemokine ligand 25 (CCL25) in a dose-dependent manner. The cell migration towards CXCL12 was attributed to CXCR4 as incubation of cells with CXCR4 antagonist- AMD3100 (prior to migration assays) resulted in reduced migration. Cells from PB culture + 9cRA, demonstrated increased cell migration towards CXCL12 and CCL25, calcitriol addition individually to PB cultures did not impact PB and aB cell migration towards CXCL12 and 9cRA + calcitriol added in combination to PB cultures inhibited the cell migration towards CXCL12. With respect to survival, cells from PB culture + 9cRA + calcitriol exhibited enhanced cell survival in the BM survival niche consisting of Hs27a stromal cells until day 3 of co-culture. These findings of 9cRA and calcitriol modulating PB functionality in terms of migration and survival validates the importance of a balanced vitamin A and vitamin D supplementation for the formation of long-term protective humoral immunity from the B cell perspective.
9-cis-Retinsäure (9cRA) und 1,25-Dihydroxyvitamin D3 (Calcitriol) sind die biologisch aktiven Formen von Vitamin A bzw. Vitamin D. Ihre Wirkungsweise besteht in der direkten Aktivierung ihrer Kernhormonrezeptoren - dem Retinsäurerezeptor (RAR) und dem Vitamin-D-Rezeptor (VDR). Aktivierte RAR- und VDR-Rezeptoren heterodimerisieren mit dem Retinsäure-X-Rezeptor (RXR), wandern in den Zellkern und binden als Transkriptionsfaktoren an Promotoren von nachgeschalteten Response-Elementen. Neben vielen homöostatischen Funktionen wurde festgestellt, dass sie die Entwicklung und Funktion von B-Zellen beeinflussen. Frühere Studien der Forschungsgruppe von M. Worm haben durch Transkriptomanalyse aktivierter naiver B-Zellen gezeigt, dass 9cRA und Calcitriol die Expression von Genen modulieren, die an der B-Zell-Homogenisierung und am Überleben beteiligt sind. Ziel dieser Studie war es, besser zu verstehen, wie 9cRA und/oder Calcitriol in Kultursystemen die Migration und das Überleben von in vitro erzeugten menschlichen Plasmablasten (PBs) und aktivierten B-Zellen (aB-Zellen) modulieren. Zu diesem Zweck wurden humane naive B-Zellen durch magnetische Sortierung isoliert und in vitro mit oder ohne 9cRA ± Calcitriol zur Differenzierung in PBs und aB-Zellen kultiviert. Die RNA-Sequenzierung ergab, dass mit 9cRA + Calcitriol geprimte PBs und aB-Zellen aus der PB-Kultur eine erhöhte Expression von überlebensfördernden Genen aufweisen. In Übereinstimmung mit früheren Studien zeigte die massenzytometrische Analyse, dass 9cRA und Calcitriol in PB-Kulturen die Differenzierung von naiven B-Zellen zu IgA+ PBs vorantreiben. Mit Hilfe von in vitro migrationstests konnte gezeigt werden, dass , in vitro generierte PB und aB-Zellen dosisabhängig in Richtung des im Knochenmark reichlich vorhandenen C-X-C-Motiv-Chemokin-Liganden 12 (CXCL12) und des im Darm reichlich vorhandenen C-C-Motiv-Chemokin-Liganden 25 (CCL25) migrierten. Die Zellmigration in Richtung des CXCL12-Gradienten beruht auf der Expression von CXCR4, da die Inkubation der Zellen mit dem CXCR4 Antagonisten AMD3100 (vor den Migrationstests), zu einer reduzierten Migration führte. Zellen aus PB-Kulturen + 9cRA zeigten eine erhöhte Zellmigration in Richtung CXCL12 und CCL25, wohingegen die Zugabe von Calcitriol alleine zu den Kulturen keinen Einfluss auf die Migration von PB- und aB-Zellen in Richtung CXCL12 hatte und 9cRA + Calcitriol zusammen in PB-Kulturen sogar die Zellmigration in Richtung CXCL12 hemmte. Was das Überleben betrifft, so zeigten Zellen aus PB-Kulturen + 9cRA + Calcitriol ein verbessertes Zellüberleben in der aus Hs27a-Stromazellen bestehenden Überlebensnische des Knochenmarks bis zum dritten Tag der Co-Kultur. Diese Befunde, dass 9cRA und Calcitriol die PB-Funktionalität in Bezug auf Migration und Überleben modulieren, bestätigen die Bedeutung einer ausgewogenen Vitamin-A- und Vitamin-D-Supplementierung für die Bildung einer langfristigen schützenden humoralen Immunität aus Sicht der B-Zellen.