Gap junctions in hematopoietic stroma control proliferation and differentiation of blood cell precursors

We examined gap junction communication in an in vitro model of hematopoiesis, using the murine bone marrow stroma cell line S-17, and primary cultures of murine marrow-derived blood cell precursors. S-17 cells express several connexins, the major one being connexin 43. Connexin expression and formation of functional gap junctions is modulated by stroma cell density. Transfection of S-17 cells with a vector containing connexin 43 sense or anti-sense sequences increased or decreased, respectively, connexin 43 synthesis and intercellular dye coupling. Under these conditions, modulation of gap junction-mediated communication modified the growth pattern of stroma itself, as well as the ability of the stroma to sustain hematopoiesis. Increased connexin 43 expression was associated with a delay in differentiation of blood cells, resulting in increased production of hematopoietic precursors, while decreased connexin 43 expression elicited an accelerated differentiation of myeloid blood cell precursor cells. These results suggest that connexin-mediated coupling in the stroma modulates the ratio between proliferation and differentiation of hematopoietic precursors. We therefore propose that increased gap junction communication in the stroma elicits an enhanced production of immature bone marrow cells through the delay in their terminal differentiation, inducing consequently an extended proliferation period of blood cell precursors. Investigamos a comunicação intercelular mediada por junções comunicantes em um modelo in vitro de hematopoiese, usando uma linhagem celular murina de estroma de medula óssea, S-17, e culturas primárias de precursores hematopoiéticos murinos. As S-17 expressam diversas conexinas, sendo a principal a conexina43. A expressão de conexinas e a formação de canais funcionais são moduladas pela densidade das células de estroma. A transfecção de células S-17 com um vetor contendo seqüências senso ou anti-senso de conexina43 aumenta ou diminui, respectivamente, a síntese de conexina43 e o acoplamento intercelular. Nestas condições, a modulação da comunicação mediada pelas junções comunicantes modifica o padrão de crescimento das células do próprio estroma, bem como a capacidade do estroma para sustentar a hematopoiese. O aumento na expressão de conexina43 resulta em um retardo na diferenciação das células sanguíneas, e no aumento da produção de precursores hematopoiéticos, enquanto a diminuição na expressão da conexina43 resulta numa diferenciação acelerada dos precursores mielóides. Estes resultados sugerem que o acoplamento mediado por conexina nas células de estroma modula a razão entre proliferação e diferenciação dos precursores hematopoiéticos. Propomos portanto, que o aumento da comunicação mediada por junções comunicantes no estroma elicita uma produção aumentada de células imaturas de medula óssea, através de um retardo em sua diferenciação terminal, induzindo consequentemente um período de proliferação prolongado dos precursores hematopoiéticos.