NK-CELLER: EGENSKAPER, FUNKSJONER, TYPER, VERDIER - BIOLOGI - 2026

Den NK-celler (fra engelsk N atural K iller-celler), naturlige dreperceller eller naturlige cytocidale celler, er en type lymfocytt effektor som er involvert i responsene fra den medfødte immunsystemet eller uspesifikk.

Disse cellene ble oppdaget for mer enn 40 år siden, og noen forfattere beskriver dem som "granulære lymfocytter", som i motsetning til T- og B-lymfocytter deltar i den medfødte immunresponsen og ikke gjennomgår genetiske omorganiseringsprosesser i sine kimlinjer.

Fotografi av en menneskelig naturlig drapsmanncelle (Kilde: NIAID via Wikimedia Commons)

Siden de ikke uttrykker de vanlige markørene for de to andre klassene av lymfocytter, ble NK-celler opprinnelig kalt "nullceller." Imidlertid viste ytterligere studier at det var lymfocytter med store granulocytter.

Disse cellene er i stand til å kontrollere forskjellige typer svulster og mikrobielle infeksjoner ved å begrense spredning og vevsskader. Videre kan de lysse forskjellige typer celler uten en definert antigenstimulering.

NK-celler er ekstremt viktige celler i den første forsvarslinjen mot patogener, et faktum som er vist gjennom studier der mennesker som er mangelfulle i NK-celler kan lide dødelige infeksjoner i løpet av barndommen.

kjennetegn

Funksjonen til den naturlige morderencellen, forhold til sykdom og beliggenhet i menneskekroppen. Kilde: Nasjonalt institutt for allergi og infeksjonssykdommer (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

NK-celler finnes i en lavere andel enn noen av de to andre klassene lymfocytter (de utgjør 2 til 10% av sirkulerende lymfocytter), og siden de tilhører det medfødte forsvarssystemet, antas det at de var blant de første celleelementene som var involvert. i beskyttelse av flercellede organismer.

I likhet med T-lymfocytter og B-lymfocytter er NK-celler en del av pattedyrens hematopoietiske system og er avledet fra avkommende hematopoietiske celler som uttrykker CD34 + -membranmarkørene, som også er kjent som HPC-celler.

Mens det er kjent at T-lymfocytter modnes i thymus og B-lymfocytter for å modnes i benmargen, har forsøk på å bestemme den fulle utviklingsveien til NKer fra HPC-forløpere ikke vært fullstendig vellykket; de er bare kjent for å være thymus-uavhengige.

NK-celler uttrykker vedheftingsmolekyler på membranoverflaten kjent som CD2, LFA-1, NCAM eller CD56. De uttrykker også reseptorer med lav affinitet for den konstante delen (Fc) av immunglobulin IgG som samlet kalles FcγRIIIA eller CD16.

Cytosoliske komponenter

Interiøret i en naturlig cytocidal celle er fullpakket med store cytosoliske granuler som er fylt med perforin, granzymes og proteoglycans.

Perforiner er poredannende proteiner som "gjennomborer" plasmamembranen til celler som blir angrepet av NKs. Granzymes er derimot serinproteaser som legger seg inn i celler gjennom porene dannet av perforiner og nedbryter intracellulære proteiner.

Den kombinerte virkningen av perforiner og granzymes resulterer i arrestasjon av produksjonen av virale eller bakterielle proteiner og i apoptose eller programmert celledød av den infiserte cellen.

Egenskaper

Farget skanningselektronmikrograf av en naturlig drapsmanncelle fra en menneskelig giver. Kilde: Nasjonalt institutt for allergi og infeksjonssykdommer (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Naturlige mordceller fungerer ved eliminering av "mål" eller "mål" -celler naturlig, det vil si spontant og uten mye spesifisitet, siden de ikke krever noen form for antigen priming.

En av de viktigste funksjonene i denne gruppen av celler er deres evne til å drepe tumorceller, spesielt de som tilhører hematopoietiske avstamninger, så vel som celler som er invadert av forskjellige typer virus og / eller bakterier.

Dets aktivitet blir sterkt stimulert av faktorer som IFN-a og ß-interferoner, så vel som av interleukin IL-12.

Takket være det faktum at disse cellene produserer noen viktige cytokiner for immunforsvaret, deltar NKs i immunregulering, både i de medfødte og adaptive eller spesifikke systemene.

For eksempel kan produksjonen av interferon gamma (IFN-y) i NK-celler forstyrre makrofagens deltakelse i medfødt immunitet, da dette molekylet forstyrrer fagocytiske og mikrobisidale aktiviteter.

Samtidig kan IFN-y produsert av naturlige cytocider modifisere engasjementet for hele populasjoner av hjelper-T-celler, siden IFN-y også hemmer utvidelsen og utviklingen av en populasjon i forhold til en annen.

NK-celler representerer den første forsvarslinjen under virusinfeksjoner, da de kontrollerer replikasjonen av virus mens cytotoksiske T-celler aktiveres, spredes og differensierer, noe som kan ta mer enn 6 dager.

typer

NK-cellepopulasjoner er ganske heterogene, både fenotypisk, funksjonelt og anatomisk. I tillegg avhenger dens egenskaper av typen organisme som studeres.

I gnagere

I den murine (mus) modellen er det beskrevet tre forskjellige sett med naturlige cytocidale celler som skiller seg fra hverandre ved uttrykk av markørene CD11b og CD27. I denne forstand er det celler CD11bdullCD27 +, CD11b + CD27 + og CD11b + CD27dull.

Overskriften "kjedelig" refererer til "av" eller "inaktiv" og brukes, i dette tilfellet, for å beskrive tilstanden til kjedelig på overflaten til murine celler.

CD11bdullCD27 + celler skiller seg fra en forløper av dobbelt positiv type (CD11b + CD27 +) som igjen gir opphav til den mer modne typen NK-celler i gnagere: CD11b + CD27dull.

Både de dobbelte positive linjene og CD11b + CD27-drullelinjene er preget av å eliminere deres målceller og ved å utskille et cytokin kjent som interferon (INF-y). De siste er imidlertid i noe som kalles "replikativ senescence."

De tre typene av NK-celler er fordelt i forskjellige vev. CD11bdullCD27 + -celler er overveiende i lymfeknuter og benmarg. CD11b + CD27 dullceller er rikelig i blod, milt, lunger og lever; i mellomtiden har doble positive celler en mer homogen eller systemisk fordeling.

Hos mennesker

NK-celler hos mennesker er også klassifisert i henhold til overflatemarkørene de uttrykker, men i dette tilfellet er de differensiert av tilstedeværelsen av markørene CD56dim og CD56bright. Overskriftene "dim" og "lys" refererer til henholdsvis "mørk" og "lys".

Forskjellene mellom disse cellene ligger i "målsøk" -egenskapene til hver enkelt, som er gitt ved tilstedeværelsen av en eller en annen markør.

I perifert blod og milt hos mennesker er hovedtypen av NK-celler kjent som CD56dimCD16 +, som vanligvis uttrykker porfyrinproteinet og er cytotoksisk. De produserer også IFN-y som et resultat av interaksjon med tumorceller under in vitro-forhold.

CD56-bratte CD16-celler finnes i lymfeknuter og mandler, som i stedet for å produsere porfyrin, utskiller cytokinet IFN-y som respons på stimulering av interleukiner IL-12, IL-15 og IL-18.

Hos mennesker og gnagere antas mandlene og andre sekundære lymfoide organer å være produksjonssted og modning av de fleste NK-celler.

Noen studier antyder at det er en viss likhet mellom humane CD56-brette celler og gnagere-CD11-dullceller med tanke på anatomisk beliggenhet, fenotype egenskaper, perforin-cytosolisk innhold, proliferativt potensial og overflateekspresjon av interleukin IL-7R.

Normale verdier

Disse har en ganske kort halveringstid (ca. 2 uker), og det antas at det hos et voksent menneske er rundt 2 billioner celler i omløp. De er rikelig i blod, milt og andre lymfoide og ikke-lymfoide vev.

Studier viser at den normale konsentrasjonen hos voksne menn og kvinner er rundt 200 til 600 celler per mikroliter testet blod.

Aktivering og modning

NK-cellemediert kreftcelledrap (Kilde: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW via Wikimedia Commons)

Intensiteten og kvaliteten på de cytotoksiske responsene til NK-celler avhenger av mikromiljøet som genereres av cytokinene og av interaksjonen med andre celler i immunsystemet, spesielt med T-celler, dendritiske celler og makrofager.

Blant de aktiverende cytokinene til NK-celler er interleukiner, spesifikt IL-12, IL-18 og IL-15; samt type I-interferon (IFN-I). Interferon og interleukiner er potente aktivatorer for effektorfunksjonen til NK.

Interleukin IL-2 er også involvert i å fremme spredning, cytotoksisitet og sekresjon av cytokiner av NK-celler.

IL-15 er avgjørende for differensiering av NK, mens IL-2 og IL-18 er essensielle for den påfølgende modningen av slike celler.

Aktiveringsprosess

Naturlige cytosidale celler aktiveres takket være gjenkjennelsen av selvmolekyler (en prosess kjent på engelsk som "anerkjennelse av selvmolekyler") som uttrykkes konstitutivt under jevn tilstand.

I sine membraner uttrykker disse cellene forskjellige medlemmer av en familie av overflateproteiner som inneholder to eller tre immunoglobulinlignende domener i deres ekstracellulære deler og motiver som ligner på aktiveringsdomenene til immunorseptorer via tyrosin i deres intracellulære region.

Hver NK-celle kan uttrykke ett eller flere av disse reseptorproteinene, og hver reseptor er i stand til å gjenkjenne en spesifikk form av et hovedklasse I-histokompatibilitetskompleks (MHC-I) molekyl.

Anerkjennelsen mellom dette molekylet og reseptoren på overflaten av naturlige cytocidale celler fører til dannelse av et kompleks med rikelig peptider avledet fra "selv" proteiner.

Reseptorene er for det meste inhiberende proteiner som aktiverer en tyrosinfosfatase som forhindrer cellen i å gi normale responser.

Virkningsmekanismen

Elimineringen eller dødsfallet som er mediert av naturlige mordere, celler ligner det som oppstår under den cytolytiske virkningen av CD8 T-lymfocytter (cytotoksisk), selv om forskjellen er at NKs er konstituerende cytotoksiske, det vil si at de ikke trenger å aktiveres før.

Aktive NK-er uttrykker FasL-liganden, og induserer dermed døden av målceller som uttrykker Fas-proteinet på overflaten deres med relativt enkelhet.

Etter dannelsen av det komplette FasL / Fas, oppstår en prosess kjent som "degranulation", som ender med frigjøring av porfyrin og granzymer på de intercellulære kontaktstedene.

NK-cellemediert kreftcelledrap (Kilde: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW via Wikimedia Commons)

Til tross for de nevnte likhetene, skiller NK seg fra cytotoksiske T-cellemedierte mekanismer ved at gjenkjennelsen av deres målceller ikke er avhengig av proteiner fra det viktigste histokompatibilitetskomplekset.

En annen forskjell er at NK-celler ikke har et "immunminne" -system, noe som demonstreres ved at deres aktivitet ikke øker etter en andre eksponering for målcellene.

Skill mellom sunne og infiserte celler

Naturlige cytocider skiller mellom en sunn celle og en infisert celle eller en tumorcancer takket være en balanse mellom aktiverende og inhiberende signaler, som gjenkjennes av spesifikke overflatereseptorer.

Disse reseptorene er av to typer: lektintype (proteiner som binder karbohydrater og andre proteiner) og immunoglobulintype (ligner på den konstante regionen med immunglobuliner).

I den sistnevnte gruppe gjenkjennes killer-immunoglobulinlignende reseptorer (KIR), som er i stand til å gjenkjenne og binde spesifikke former for proteiner fra det viktigste histokompatibilitetskompleks klasse I (HLA- B eller HLA-C).

Det er viktig å merke seg at NKs ikke "angriper" celler som uttrykker normale nivåer av MHC klasse I molekyler, men de dreper celler som uttrykker fremmede molekyler av denne typen eller de som mangler nevnte markører (som er typisk i tumorceller og infisert av virus).

markører

NK-er uttrykker noen vanlige membranmarkører for monocytter og granulocytter, og andre som er typiske for T-lymfocytter.

På den annen side uttrykker naturlige cytocider distinkte grupper av overflatemarkører, men det er foreløpig ikke klart om heterogeniteten indikerer cellesubpopulasjoner eller stadier under aktivering eller modning.

Noen eksempler på NK-cellemarkører er:

CD7, CD2 og CD5

NK-celler er avledet fra samme overordnede som gir opphav til T-celler. Denne overordnede cellen uttrykker vanligvis markørene CD7, CD2 og noen ganger CD5.

CD2 er et molekylvektprotein på 50 kDa som også er til stede i T-celler. Det er kjent som et overflateadhesjonsmolekyl og er involvert i aktiveringen av T-celler.

CD5 er vanligvis til stede på T-celler og noen underpopulasjoner av B. celler.Det er en 67 kDa markør og har også limfunksjoner.

CD7-markøren er typisk for hematopoietiske stamceller og har også blitt funnet i visse T-cellers underpopulasjoner.Den har en molekylvekt på 40 kDa og fungerer i signaloverføring.

CD11b

Denne reseptoren deles mellom NK, monocytter og granulocytter. Den har en molekylvekt på 165 kDa og kan assosiere seg med andre overflatemarkører. Dets viktigste funksjoner er klebemiddel, spesielt under fagocytose eller "opsonisering" -prosesser.

CD16

Det er en 50-70 kDa reseptor som er bundet til et transmembran fosfatidylinositolmolekyl. Den deltar i aktiveringen av naturlige mordere celler og finnes også i granulocytter og makrofager.

Det fungerer også som en reseptor for den konstante regionen av gammakjeden for noen antistoffer.

CD27

Det finnes i de fleste T-lymfocytter og er en 55 kDa peptidkjede-homodimer. Det ser ut til å være medlem av tumornekrosefaktorreseptor (TNF-R) -familien og er også involvert i co-stimulering av T-celler.

CD56

Denne reseptoren er unik for NK-celler og består av 135 og 220 kDa kjeder. Deltar i den "homotype" vedheft av disse cellene.

referanser

1. Abbas, A., Lichtman, A., & Pober, J. (1999). Cellular and Molecular Immunology (3. utg.). Madrid: McGraw-Hill.
2. Burmester, G., & Pezzutto, A. (2003). Color Atlas of Immunology Med bidrag fra. New York, USA: Thieme.
3. Caligiuri, MA (2008). Menneskelige naturlige mordere celler. Blod, 112, 461–469.
4. Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (6. utg.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana of Spain.
5. Mandal, A., & Viswanathan, C. (2015). Naturlige drepeceller: Ved helse og sykdom. Hematol Oncol Stem Cell Ther, 1–9.
6. Vivier, E., Tomasello, E., Baratin, M., Walzer, T., & Ugolini, S. (2008). Funksjoner av naturlige mordere celler. Nature Immunology, 9 (5), 503–510.
7. Vivier, E., Zitvogel, L., Lanier, LL, Yokoyama, WM, & Ugolini, S. (2011). Medfødt eller tilpasningsdyktig immunitet? Eksempelet med naturlige drapsmaskiner. Vitenskap, 331, 44-49.