KOMÓRKI NK: CHARAKTERYSTYKA, FUNKCJE, TYPY, WARTOŚCI - BIOLOGIA - 2026

Te komórki NK (od angielskiej N atural K. Iller komórek), komórki naturalnych zabójców albo komórki naturalnych komórkobójcze, to typ komórek efektorowych limfocytów zaangażowanych w odpowiedziach wrodzonego układu odpornościowego lub niespecyficzne.

Komórki te odkryto ponad 40 lat temu i niektórzy autorzy opisują je jako „ziarniste limfocyty”, które w przeciwieństwie do limfocytów T i B uczestniczą we wrodzonej odpowiedzi immunologicznej i nie podlegają procesom rearanżacji genetycznej w swoich liniach zarodkowych.

Zdjęcie ludzkiej komórki naturalnego zabójcy (źródło: NIAID za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Ponieważ nie wykazują one ekspresji wspólnych markerów dla pozostałych dwóch klas limfocytów, komórki NK początkowo nazywano „komórkami zerowymi”. Jednak dalsze badania wykazały, że były to limfocyty z dużymi granulocytami.

Komórki te są zdolne do kontrolowania różnych typów guzów i infekcji bakteryjnych poprzez ograniczanie ich rozprzestrzeniania się i uszkodzenia tkanek. Ponadto mogą powodować lizę różnych typów komórek bez określonej stymulacji antygenowej.

Komórki Nk są niezwykle ważnymi komórkami w pierwszej linii obrony przed patogenami, co zostało wykazane w badaniach, w których ludzie z niedoborem komórek Nk mogą cierpieć na śmiertelne infekcje w dzieciństwie.

cechy

Funkcja komórki NK, związek z chorobą i umiejscowienie w organizmie człowieka. Źródło: National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Komórki NK występują w mniejszym odsetku niż którakolwiek z pozostałych dwóch klas limfocytów (stanowią od 2 do 10% krążących limfocytów), a ponieważ należą do wrodzonego układu obronnego, uważa się, że były jednymi z pierwszych zaangażowanych elementów komórkowych. w ochronie organizmów wielokomórkowych.

Podobnie jak limfocyty T i limfocyty B, komórki NK są częścią układu krwiotwórczego ssaków i pochodzą z progenitorowych komórek hematopoetycznych, które wyrażają markery błony CD34 +, znane również jako komórki HPC.

Chociaż wiadomo, że limfocyty T dojrzewają w grasicy, a limfocyty B dojrzewają w szpiku kostnym, próby określenia pełnego szlaku rozwojowego NK z prekursorów HPC nie zakończyły się pełnym sukcesem; wiadomo tylko, że są niezależne od grasicy.

Komórki NK wyrażają cząsteczki adhezyjne na powierzchni swojej błony, znane jako CD2, LFA-1, NCAM lub CD56. Wyrażają również receptory o niskim powinowactwie do części stałej (Fc) immunoglobuliny IgG, które są zbiorczo nazywane FcγRIIIA lub CD16.

Składniki cytozolowe

Wnętrze naturalnej komórki cytobójczej jest wypełnione dużymi ziarnistymi cytozolami, które są wypełnione perforiną, granzymami i proteoglikanami.

Perforyny to białka tworzące pory, które „przebijają” błonę plazmatyczną komórek atakowanych przez NK. Z drugiej strony granzymy to proteazy serynowe, które przedostają się do komórek przez pory utworzone przez perforiny i degradują białka wewnątrzkomórkowe.

Połączone działanie perforyn i granzymów powoduje zatrzymanie produkcji białek wirusowych lub bakteryjnych oraz apoptozę lub zaprogramowaną śmierć komórki zakażonej.

cechy

Kolorowa skaningowa mikrografia elektronowa naturalnej komórki zabójcy od ludzkiego dawcy. Źródło: National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Naturalne komórki zabójcze działają w sposób naturalny, tj. Spontanicznie i bez dużej specyficzności, w eliminacji komórek „docelowych” lub „docelowych”, ponieważ nie wymagają one żadnego rodzaju antygenowego pobudzania.

Jedną z najważniejszych funkcji tej grupy komórek jest ich zdolność do zabijania komórek nowotworowych, zwłaszcza należących do linii krwiotwórczych, a także komórek zaatakowanych przez różne typy wirusów i / lub bakterii.

Jego aktywność jest silnie stymulowana przez takie czynniki, jak interferony IFN-α i β, a także interleukina IL-12.

Dzięki temu, że komórki te wytwarzają cytokiny ważne dla układu odpornościowego, NK uczestniczą w regulacji odporności, zarówno w układzie wrodzonym, jak i adaptacyjnym lub specyficznym.

Na przykład produkcja interferonu gamma (IFN-γ) w komórkach NK może zakłócać udział makrofagów we wrodzonej odporności, ponieważ ta cząsteczka zakłóca aktywność fagocytarną i bakteriobójczą.

Jednocześnie IFN-γ wytwarzany przez naturalne cytocydy może modyfikować zaangażowanie całych populacji pomocniczych komórek T, ponieważ IFN-γ również hamuje ekspansję i rozwój jednej populacji w stosunku do drugiej.

Komórki NK stanowią pierwszą linię obrony podczas infekcji wirusowych, ponieważ kontrolują replikację wirusów, podczas gdy cytotoksyczne limfocyty T są aktywowane, namnażają się i różnicują, co może trwać dłużej niż 6 dni.

Rodzaje

Populacje komórek Nk są dość heterogeniczne, zarówno pod względem fenotypowym, funkcjonalnym, jak i anatomicznym. Ponadto jego cechy zależą od rodzaju badanego organizmu.

U gryzoni

W modelu mysim (mysim) opisano trzy różne zestawy naturalnych komórek cytobójczych, które różnią się od siebie ekspresją markerów CD11b i CD27. W tym sensie istnieją komórki CD11bdullCD27 +, CD11b + CD27 + i CD11b + CD27dull.

Indeks górny „matowy” odnosi się do „wyłączonego” lub „nieaktywnego” i jest używany w tym przypadku do opisania stanu matowego na powierzchni komórek mysich.

CD11bdull Komórki CD27 + różnicują się od podwójnie pozytywnego typu prekursora (CD11b + CD27 +), co z kolei daje początek bardziej dojrzałemu typowi komórek NK u gryzoni: CD11b + CD27dull.

Zarówno linie podwójnie dodatnie, jak i linie CD11b + CD27dull charakteryzują się eliminacją ich komórek docelowych i wydzielaniem cytokiny znanej jako interferon (INF-γ). Jednak te ostatnie są w tak zwanym „starzeniu replikacyjnym”.

Trzy typy komórek NK są rozmieszczone w różnych tkankach. Komórki CD11bdullCD27 + znajdują się głównie w węzłach chłonnych i szpiku kostnym. Nudne komórki CD11b + CD27 są obficie obecne we krwi, śledzionie, płucach i wątrobie; tymczasem komórki podwójnie dodatnie mają bardziej jednorodną lub systemową dystrybucję.

W ludziach

Komórki NK u ludzi są również klasyfikowane według markerów powierzchniowych, które wyrażają, ale w tym przypadku są one różnicowane przez obecność markerów CD56dim i CD56bright. Indeksy górne „słaby” i „jasny” odnoszą się odpowiednio do „ciemności” i „światła”.

Różnice między tymi komórkami polegają na właściwościach „poszukiwania celu” każdej z nich, które wynikają z obecności jednego lub drugiego markera.

We krwi obwodowej i śledzionie ludzi główny typ komórek NK jest znany jako CD56dimCD16 +, które zwykle wykazują ekspresję białka porfiryny i są cytotoksyczne. Wytwarzają również IFN-γ w wyniku interakcji z komórkami nowotworowymi w warunkach in vitro.

Komórki CD56brightCD16- znajdują się w węzłach chłonnych i migdałkach, które zamiast wytwarzać porfirynę, wydzielają cytokinę IFN-γ w odpowiedzi na stymulację interleukinami IL-12, IL-15 i IL-18.

Uważa się, że u ludzi i gryzoni migdałki i inne wtórne narządy limfatyczne są miejscami produkcji i dojrzewania większości komórek NK.

Niektóre badania sugerują, że istnieje pewne podobieństwo między ludzkimi komórkami CD56bright a komórkami otępiałymi CD11 gryzoni pod względem lokalizacji anatomicznej, cech fenotypowych, zawartości cytozolowej perforyny, potencjału proliferacyjnego i powierzchniowej ekspresji interleukiny IL-7R.

Wartości normalne

Mają one dość krótki okres półtrwania (około 2 tygodnie) i uważa się, że u dorosłego człowieka w obiegu znajduje się około 2 miliardy komórek. Występują obficie we krwi, śledzionie i innych tkankach limfoidalnych i nielimfoidalnych.

Badania pokazują, że normalne stężenie u dorosłych mężczyzn i kobiet wynosi około 200 do 600 komórek na mikrolitr badanej krwi.

Aktywacja i dojrzewanie

Zabijanie komórek nowotworowych za pośrednictwem komórek NK (źródło: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW przez Wikimedia Commons)

Intensywność i jakość odpowiedzi cytotoksycznych komórek NK zależy od mikrośrodowiska generowanego przez cytokiny oraz od interakcji z innymi komórkami układu odpornościowego, zwłaszcza z limfocytami T, komórkami dendrytycznymi i makrofagami.

Wśród aktywujących cytokin komórek NK znajdują się interleukiny, w szczególności IL-12, IL-18 i IL-15; a także interferon typu I (IFN-I). Interferon i interleukiny są silnymi aktywatorami funkcji efektorowej NK.

Interleukina IL-2 bierze również udział w promowaniu proliferacji, cytotoksyczności i wydzielaniu cytokin przez komórki NK.

IL-15 ma kluczowe znaczenie dla różnicowania NK, podczas gdy IL-2 i IL-18 są niezbędne do późniejszego dojrzewania takich komórek.

Proces aktywacji

Naturalne komórki cytobójcze są aktywowane dzięki rozpoznaniu własnych cząsteczek (proces znany w języku angielskim jako „rozpoznawanie własnych cząsteczek”), które są konstytutywnie wyrażane w warunkach stanu ustalonego.

W swoich błonach komórki te wyrażają różnych członków rodziny białek powierzchniowych, które zawierają dwie lub trzy domeny podobne do immunoglobulin w swoich częściach zewnątrzkomórkowych i motywy podobne do domen aktywacyjnych immunoreceptorów poprzez tyrozynę w ich regionie wewnątrzkomórkowym.

Każda komórka NK może wyrażać jedno lub więcej tych białek receptorowych, a każdy receptor jest zdolny do rozpoznawania określonej formy cząsteczki głównego kompleksu zgodności tkankowej klasy I (MHC-I).

Rozpoznanie między tą cząsteczką a receptorem na powierzchni naturalnych komórek cytocydów prowadzi do powstania kompleksu z licznymi peptydami pochodzącymi z „własnych” białek.

Receptory są głównie białkami hamującymi, które aktywują fosfatazę tyrozynową, która zapobiega emitowaniu przez komórkę normalnych odpowiedzi.

Mechanizm akcji

Eliminacja lub śmierć, w której pośredniczą komórki NK, jest podobna do tej, która zachodzi podczas cytolitycznego działania limfocytów T CD8 (cytotoksycznych), chociaż różnica polega na tym, że NK są konstytutywnymi cytotoksycznymi, to znaczy nie muszą być wcześniej aktywowane.

Aktywne NK wyrażają ligand FasL, indukując w ten sposób względnie łatwo śmierć komórek docelowych, które wyrażają białko Fas na swojej powierzchni.

Po utworzeniu całego FasL / Fas następuje proces zwany „degranulacją”, który kończy się uwolnieniem porfiryny i granzymów w miejscach kontaktu międzykomórkowego.

Zabijanie komórek nowotworowych za pośrednictwem komórek NK (źródło: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW przez Wikimedia Commons)

Pomimo wspomnianych powyżej podobieństw, NK różnią się od mechanizmów, w których pośredniczą cytotoksyczne limfocyty T, tym, że rozpoznawanie ich komórek docelowych nie zależy od głównych białek kompleksu zgodności tkankowej.

Inną różnicą jest to, że komórki NK nie mają systemu „pamięci immunologicznej”, o czym świadczy fakt, że ich aktywność nie wzrasta po drugiej ekspozycji na komórki docelowe.

Rozróżnienie komórek zdrowych i zakażonych

Naturalne cytocydy odróżniają zdrową komórkę od innej zakażonej lub nowotworowej (rakowej) dzięki równowadze sygnałów aktywujących i hamujących, które są rozpoznawane przez specyficzne receptory powierzchniowe.

Są to receptory dwóch typów: lektynowe (białka wiążące węglowodany i inne białka) i immunoglobulin (podobne do regionu stałego immunoglobulin).

W tej ostatniej grupie rozpoznawane są KIR (receptory immunoglobulinopodobne komórek zabójców), zdolne do rozpoznawania i wiązania specyficznych form białek z głównego kompleksu zgodności tkankowej klasy I (HLA- B lub HLA-C).

Należy zauważyć, że komórki NK nie „atakują” komórek, które wyrażają normalny poziom cząsteczek MHC klasy I, ale zabijają komórki, które wyrażają obce cząsteczki tego typu lub te, które nie mają wspomnianych markerów (co jest typowe dla komórek nowotworowych i zainfekowane wirusami).

Markery

NK wyrażają niektóre typowe markery błonowe dla monocytów i granulocytów oraz inne typowe dla limfocytów T.

Z drugiej strony naturalne cytocydy wyrażają różne grupy markerów powierzchniowych, ale nie jest jeszcze jasne, czy heterogeniczność wskazuje na subpopulacje komórek lub ich etapy podczas ich aktywacji lub dojrzewania.

Oto kilka przykładów markerów komórek NK:

CD7, CD2 i CD5

Komórki NK pochodzą od tego samego rodzica, z którego powstają komórki T. Ta komórka rodzicielska zwykle wykazuje ekspresję markerów CD7, CD2, a czasami CD5.

CD2 to białko o masie cząsteczkowej 50 kDa, które jest również obecne w komórkach T. Jest znane jako cząsteczka adhezyjna powierzchni i bierze udział w aktywacji komórek T.

CD5 jest normalnie obecny na limfocytach T i niektórych subpopulacjach limfocytów B. Jest to marker 67 kDa, a także pełni funkcje adhezyjne.

Marker CD7 jest typowy dla hematopoetycznych komórek macierzystych i został również znaleziony w niektórych subpopulacjach limfocytów T. Ma masę cząsteczkową 40 ​​kDa i działa w transdukcji sygnału.

CD11b

Ten receptor jest wspólny dla komórek NK, monocytów i granulocytów. Ma masę cząsteczkową 165 kDa i jest zdolny do asocjacji z innymi markerami powierzchni. Jego główne funkcje to adhezja, zwłaszcza podczas procesów fagocytozy lub „opsonizacji”.

CD16

Jest to receptor 50-70 kDa, który jest związany z transbłonową cząsteczką fosfatydyloinozytolu. Bierze udział w aktywacji komórek NK, występuje także w granulocytach i makrofagach.

Działa również jako receptor dla regionu stałego łańcucha gamma niektórych przeciwciał.

CD27

Występuje w większości limfocytów T i jest homodimerem łańcucha peptydowego o masie 55 kDa. Wydaje się, że należy do rodziny receptorów czynnika martwicy nowotworów (TNF-R) i bierze również udział w kostymulacji komórek T.

CD56

Ten receptor jest unikalny dla komórek NK i składa się z łańcuchów 135 i 220 kDa. Uczestniczy w „homotypowej” adhezji tych komórek.

Bibliografia

1. Abbas, A., Lichtman, A. i Pober, J. (1999). Cellular and Molecular Immunology (wyd. 3). Madryt: McGraw-Hill.
2. Burmester, G. i Pezzutto, A. (2003). Color Atlas of Immunology Z udziałem autora. Nowy Jork, USA: Thieme.
3. Caligiuri, MA (2008). Ludzkie komórki NK. Blood, 112, 461–469.
4. Kindt, T., Goldsby, R. i Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (6th ed.). Meksyk DF: McGraw-Hill Interamericana z Hiszpanii.
5. Mandal, A. i Viswanathan, C. (2015). Naturalne komórki zabójcze: w zdrowiu i chorobie. Hematol Oncol Stem Cell Ther, 1–9.
6. Vivier, E., Tomasello, E., Baratin, M., Walzer, T., & Ugolini, S. (2008). Funkcje komórek naturalnych zabójców. Nature Immunology, 9 (5), 503–510.
7. Vivier, E., Zitvogel, L., Lanier, LL, Yokoyama, WM i Ugolini, S. (2011). Odporność wrodzona czy adaptacyjna? Przykład komórek naturalnych zabójców. Science, 331, 44–49.