NK КОМІРКИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ, ТИПИ, ЗНАЧЕННЯ - БІОЛОГІЯ

В клітини NK (від англ N atural K Iller клітин), природних клітин - кілерів або природні цітоцідние клітини, є тип лімфоцитів ефектора , який бере участь у відповідях вродженої імунної системи або неспецифічне.

Ці клітини були виявлені понад 40 років тому, і деякі автори описують їх як "гранульовані лімфоцити", які, на відміну від Т-В-лімфоцитів, беруть участь у вродженій імунній відповіді та не зазнають генетичних процесів перебудови у зародкових лініях.

Фотографія клітини природного вбивці людини (Джерело: NIAID через Wikimedia Commons)

Оскільки вони не виражають загальних маркерів для двох інших класів лімфоцитів, NK-клітини спочатку називали «нульовими клітинами». Однак подальші дослідження показали, що це були лімфоцити з великими гранулоцитами.

Ці клітини здатні контролювати різні типи пухлин та мікробних інфекцій, обмежуючи їх поширення та пошкодження тканин. Крім того, вони можуть лізувати різні типи клітин без визначеної антигенної стимуляції.

NK-клітини є надзвичайно важливими клітинами першої лінії захисту від патогенів, факт, який було показано в дослідженнях, в яких люди, дефіцитні в NK-клітинах, можуть перенести летальні інфекції в дитинстві.

характеристики

Функція природної клітини-вбивці, взаємозв'язок із хворобою та місцезнаходженням в організмі людини. Джерело: Національний інститут алергії та інфекційних хвороб (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

NK-клітини виявляються в меншій пропорції, ніж будь-який з двох інших класів лімфоцитів (вони складають від 2 до 10% циркулюючих лімфоцитів), і, оскільки вони належать до вродженої системи захисту, вважається, що вони були одними з перших задіяних клітинних елементів. в захисті багатоклітинних організмів.

Як і Т-лімфоцити, і В-лімфоцити, NK-клітини є частиною кровотворної системи ссавців і походять від гемопоетичних клітин-попередників, які експресують мембранні маркери CD34 +, які також відомі як клітини HPC.

Незважаючи на те, що Т-лімфоцити дозрівають у тимусі, а В-лімфоцити дозрівають у кістковому мозку, спроби визначити повний шлях розвитку НК з попередників ВПС не були повністю успішними; вони, як відомо, лише від тимусу.

NK-клітини експресують молекули адгезії на їх мембранній поверхні, відомі як CD2, LFA-1, NCAM або CD56. Вони також експресують рецептори низької афінності для постійної порції (Fc) імуноглобуліну IgG, які в сукупності називаються FcγRIIIA або CD16.

Цитозольні компоненти

Внутрішня частина природної цитоцидної клітини заповнена великими цитозольними гранулами, які завантажені перфорином, гранзимами та протеогліканами.

Перфорини - це пороутворюючі білки, які "пронизують" плазматичну мембрану клітин, які атакуються НК. Гранзими, з іншого боку, є сериновими протеазами, які пробиваються в клітини через пори, утворені перфоринами і розкладають внутрішньоклітинні білки.

Комбінована дія перфоринів і гранзимів призводить до зупинки вироблення вірусних або бактеріальних білків та до апоптозу або програмованої загибелі клітин інфікованої клітини.

Особливості

Кольорова скануюча електронна мікрофотографія природної клітини-вбивці від донора людини. Джерело: Національний інститут алергії та інфекційних хвороб (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Природні клітини-вбивці функціонують у виведенні "цільових" або "цільових" клітин природним шляхом, тобто спонтанно і без особливої специфіки, оскільки вони не потребують будь-якого типу антигенного грунтування.

Однією з найважливіших функцій цієї групи клітин є їх здатність вбивати пухлинні клітини, особливо ті, що належать до гемопоетичних ліній, а також клітини, в яких потрапляють різні типи вірусів та / або бактерій.

Його активність сильно стимулюється такими факторами, як IFN-α і β інтерферони, а також інтерлейкіном IL-12.

Завдяки тому, що ці клітини продукують деякі важливі цитокіни для імунної системи, НК беруть участь у регуляції імунітету, як у вродженій, так і в адаптивній або специфічній системах.

Наприклад, вироблення гамма-інтерферону (IFN-γ) в NK-клітинах може порушити участь макрофагів у вродженому імунітеті, оскільки ця молекула перешкоджає фагоцитарній та мікробіцидної активності.

У той же час IFN-γ, що продукується природними цитоцидами, може змінювати прихильність цілої популяції хелперних Т-клітин, оскільки IFN-γ також пригнічує розширення та розвиток однієї популяції відносно іншої.

NK-клітини являють собою першу лінію захисту під час вірусних інфекцій, оскільки вони контролюють реплікацію вірусів, тоді як цитотоксичні Т-клітини активуються, розмножуються та диференціюються, що може зайняти більше 6 днів.

Типи

Популяції NK клітин досить неоднорідні, як фенотипічно, функціонально та анатомічно. Крім того, його характеристики залежать від типу організму, який вивчається.

У гризунів

У моделі миші (миші) були описані три різні набори природних цитоцидних клітин, які відрізняються одна від одної експресією маркерів CD11b та CD27. У цьому сенсі існують комірки CD11bdullCD27 +, CD11b + CD27 + і CD11b + CD27dull.

Суперскрипт "тупий" відноситься до "вимкненого" або "неактивного" і використовується в цьому випадку для опису стану тупості на поверхні мишачих клітин.

Клітини CD11bdullCD27 + відрізняються від подвійного попередника позитивного типу (CD11b + CD27 +), що, в свою чергу, призводить до більш зрілого типу клітин NK у гризунів: CD11b + CD27dull.

Як подвійні позитивні лінії, так і лінії CD11b + CD27dull характеризуються усуненням їх клітин-мішеней та секрецією цитокіну, відомого як інтерферон (INF-γ). Однак останні знаходяться у чомусь, що називається "реплікативна старість".

Три типи клітин NK розподіляються в різних тканинах. Клітини CD11bdullCD27 + знаходяться переважно в лімфатичних вузлах та кістковому мозку. CD11b + CD27дул клітини рясні в крові, селезінці, легенях та печінці; тим часом подвійні позитивні клітини мають більш однорідний або системний розподіл.

У людей

NK-клітини у людини також класифікуються за поверхневими маркерами, які вони експресують, але в цьому випадку вони диференціюються за наявністю маркерів CD56dim та CD56bright. Надписи "тьмяний" і "яскравий" відносяться до "темного" і "світлого" відповідно.

Відмінності між цими клітинками полягають у властивості «цільового пошуку» кожної з них, які задаються наявністю того чи іншого маркера.

В периферичній крові та селезінці людини основний тип NK-клітин відомий як CD56dimCD16 +, які зазвичай експресують білок порфірину і є цитотоксичними. Вони також виробляють IFN-γ в результаті взаємодії з пухлинними клітинами в умовах in vitro.

CD56brightCD16- клітини знаходяться в лімфатичних вузлах і мигдалинах, які замість продукування порфірину виділяють цитокіни IFN-γ у відповідь на стимуляцію інтерлейкінами IL-12, IL-15 та IL-18.

У людей і гризунів мигдалини та інші вторинні лімфоїдні органи вважаються місцями вироблення та дозрівання більшості клітин NK.

Деякі дослідження говорять про те, що між анатомічним розташуванням, фенотипічними характеристиками, вмістом цитозолю перфорину, проліферативним потенціалом та поверхневою експресією інтерлейкіну IL-7R існує деяка схожість між людськими CD56-яскравими клітинами та клітинами CD11, призначеними для гризунів.

Нормальні значення

У них досить короткий період напіввиведення (приблизно 2 тижні), і вважається, що у дорослої людини в обігу знаходиться близько 2 трлн клітин. Вони рясні в крові, селезінці та інших лімфоїдних і нелімфоїдних тканинах.

Дослідження показують, що нормальна концентрація у дорослих чоловіків і жінок становить приблизно від 200 до 600 клітин на мікролітр аналізованої крові.

Активація та дозрівання

Вбивство осередків ракових клітин, опосередковане NK клітинами (Джерело: Сю Y, Чжоу S, Lam YW, Pang SW через Wikimedia Commons)

Інтенсивність та якість цитотоксичних реакцій клітин NK залежить від мікросередовища, що генерується цитокінами, та взаємодії з іншими клітинами імунної системи, особливо з Т-клітинами, дендритними клітинами та макрофагами.

Серед активуючих цитокінів NK-клітин є інтерлейкіни, зокрема IL-12, IL-18 та IL-15; а також інтерферон I типу (ІФН-І). Інтерферон та інтерлейкіни є потужними збудниками ефекторної функції НК.

Інтерлейкін IL-2 також бере участь у сприянні проліферації, цитотоксичності та секреції цитокінів NK-клітинами.

IL-15 має вирішальне значення для диференціації NK, тоді як IL-2 та IL-18 мають важливе значення для подальшого дозрівання таких клітин.

Процес активації

Природні цитоцидні клітини активуються завдяки розпізнаванню молекул самозрозуміння (процес, відомий англійською мовою як «розпізнавання самомолекулярних молекул»), які конститутивно експресуються в стаціонарних умовах.

У своїх мембранах ці клітини експресують різних членів сімейства поверхневих білків, які містять два або три імуноглобуліноподібні домени у позаклітинних частинах та мотиви, подібні до активаційних доменів імунорецепторів через тирозин у їхній внутрішньоклітинній області.

Кожна NK-клітина може експресувати один або більше з цих рецепторних білків, і кожен рецептор здатний розпізнавати специфічну форму молекули основного комплексу гістосумісності класу I (MHC-I).

Розпізнавання між цією молекулою і рецептором на поверхні природних цитоцидних клітин призводить до утворення комплексу з рясними пептидами, отриманими з білків "само".

Рецептори - це переважно інгібіторні білки, які активують тирозинфосфатазу, яка заважає клітині випромінювати нормальну реакцію.

Механізм дії

Елімінація або загибель, опосередкована природними клітинами-вбивцями, аналогічна тій, що відбувається під час цитолітичної дії лімфоцитів CD8 T (цитотоксичні), хоча різниця полягає в тому, що NK є складовими цитотоксичними, тобто їх не потрібно активувати раніше.

Активні NK експресують FasL-ліганд, тим самим індукуючи загибель клітин-мішеней, які експресують білок Fas на їх поверхні відносно легко.

Після утворення повного FasL / Fas відбувається процес, відомий як «дегрануляція», який закінчується вивільненням порфірину та гранзимів у місцях міжклітинних контактів.

Вбивство осередків ракових клітин, опосередковане NK клітинами (Джерело: Сю Y, Чжоу S, Lam YW, Pang SW через Wikimedia Commons)

Незважаючи на вищезазначені подібності, NK відрізняються від цитотоксичних Т-клітинних механізмів тим, що розпізнавання їх клітин-мішеней не залежить від білків основного комплексу гістосумісності.

Ще одна відмінність полягає в тому, що NK-клітини не мають системи «імунної пам’яті», що демонструється тим, що їх активність не збільшується після другого впливу їхніх цільових клітин.

Розмежування здорових та інфікованих клітин

Природні цитоциди відрізняють здорову клітину від інфікованої або інфікованої або пухлинної (ракової) завдяки балансу активуючих та інгібуючих сигналів, які розпізнаються специфічними поверхневими рецепторами.

Ці рецептори бувають двох типів: лектинового типу (білки, які зв'язують вуглеводи та інші білки) та імуноглобулінового типу (аналогічно постійній області імуноглобулінів).

У цій останній групі розпізнаються KIR (імуноглобуліноподібні рецептори клітин), здатні розпізнавати та зв'язувати специфічні форми білків основного комплексу гістосумісності I класу (HLA- B або HLA-C).

Важливо зазначити, що НК не "атакують" клітини, які експресують нормальний рівень молекул МНС класу I, але вони вбивають клітини, які експресують чужорідні молекули цього типу, або ті, яким не вистачає зазначених маркерів (що характерно для пухлинних клітин і заражені вірусами).

Маркери

NK виражають деякі загальні мембранні маркери для моноцитів і гранулоцитів, а інші типові для Т-лімфоцитів.

З іншого боку, природні цитоциди експресують різні групи поверхневих маркерів, але ще не ясно, чи свідчить гетерогенність клітинних субпопуляцій або стадій під час їх активації чи дозрівання.

Деякі приклади маркерних клітин NK:

CD7, CD2 та CD5

NK-клітини походять від того самого батьківського, що породжує клітини Т. Ця материнська клітина зазвичай виражає маркери CD7, CD2 та інколи CD5.

CD2 - білок молекулярної маси 50 кДа, який також присутній у клітинах Т. Він відомий як молекула поверхневої адгезії та бере участь в активації Т-клітин.

CD5 зазвичай присутній у Т-клітинах та деяких субпопуляціях клітин B. Він є маркером 67 кДа, а також має адгезивні функції.

Маркер CD7 є типовим для гемопоетичних стовбурових клітин, він також виявлений у певних субпопуляціях Т-клітин, має молекулярну масу 40 кДа і функціонує в трансдукції сигналу.

CD11b

Цей рецептор ділиться між NK, моноцитами та гранулоцитами. Він має молекулярну масу 165 кДа і здатний асоціюватися з іншими поверхневими маркерами. Основними його функціями є адгезивна, особливо під час фагоцитозу або процесів «опсонізації».

CD16

Це 50-70 кДа рецептор, який пов'язаний з трансмембранною молекулою фосфатидил інозитолу. Він бере участь в активації природних клітин-кілерів, а також знаходиться в гранулоцитах і макрофагах.

Він також функціонує як рецептор для постійної області гамма-ланцюга деяких антитіл.

CD27

Він міститься в більшості Т-лімфоцитів і є гомодимером пептидного ланцюга 55 кДа. Схоже, він є членом сімейства рецепторів фактора некрозу пухлини (TNF-R) і також бере участь у спільній стимуляції Т-клітин.

CD56

Цей рецептор унікальний для NK-клітин і складається з 135 і 220 кДа ланцюгів. Бере участь у «гомотипічній» адгезії цих клітин.

Список літератури

Аббас, А., Ліхтман, А., Побер, Дж. (1999). Клітинна та молекулярна імунологія (3-е видання). Мадрид: McGraw-Hill.
Burmester, G., & Pezzutto, A. (2003). Кольоровий атлас імунології з внесками. Нью-Йорк, США: Тієме.
Caligiuri, MA (2008). Клітини природних вбивць людини. Кров, 112, 461–469.
Кіндт, Т., Голдсбі, Р., і Осборн, Б. (2007). Імунологія Кубі (6-е видання). Мексика DF: McGraw-Hill Interamericana з Іспанії.
Mandal, A., & Viswanathan, C. (2015). Природні клітини-вбивці: У здоров’ї та захворюваннях. Гематол онкологічних стовбурових клітин, 1–9.
Вів'є, Е., Томаселло, Е., Баратін, М., Вальцер, Т., і Уголіні, С. (2008). Функції природних клітин-вбивць. Природознавча імунологія, 9 (5), 503–510.
Vivier, E., Zitvogel, L., Lanier, LL, Yokoyama, WM, & Ugolini, S. (2011). Вроджений чи адаптивний імунітет? Приклад клітин природних вбивць. Науки, 331, 44-49.

NK КОМІРКИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ, ТИПИ, ЗНАЧЕННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025