Естественные киллеры ( NK-клетки ). Перфорины. Функция естественных киллеров. Задачи NK-клеток.

Обновлено: 22.09.2024

Естественные киллеры, натуральные киллеры, NK-клетки (англ. Natural killer cells (NK cells)) — большие гранулярные лимфоциты, обладающие цитотоксичностью против опухолевых клеток и клеток, заражённых вирусами. В настоящее время NK-клетки рассматривают как отдельный класс лимфоцитов. NK выполняют цитотоксические и цитокин-продуцирующие функции. NK являются одним из важнейших компонентов клеточного врождённого иммунитета.

NK формируются в результате дифференцировки лимфобластов (общих предшественников всех лимфоцитов). Они не имеют Т-клеточных рецепторов, CD3 или поверхностных иммуноглобулинов, но обычно несут на поверхности маркеры CD16 и CD56 у людей или NK1.1/NK1.2 у некоторых линий мышей. Около 80 % NK несут CD8.

Эти клетки были названы естественными киллерами, поскольку, по ранним представлениям, они не требовали активации для уничтожения клеток, не несущих маркеров главного комплекса гистосовместимости I типа.

Основная функция NK — уничтожение клеток организма, не несущих на своей поверхности MHC1 и таким образом недоступных для действия основного компонента противовирусного иммунитета — Т-киллеров. Уменьшение количества MHC1 на поверхности клетки может быть следствием трансформации клетки в раковую или действия вирусов, таких как папилломавирус и ВИЧ.

Содержание

Рецепторы естественных киллеров

Способность NK распознавать «своё» и «чужое» на клетках определяется поверхностными рецепторами. У NK существует сложная система рецепторов, распознающих молекулы собственных клеток организма. Кроме того, NK имеют множество рецепторов к стресс-индуцированным клеточным лигандам, которые свидетельствуют о повреждении клетки. К таким рецепторам относятся естественные рецепторы цитотоксичности (natural cytotoxicity receptors (NCRs), NKG2D. Они активируют цитотоксические функции NK.

Цитокиновые рецепторы

Активирующие и ингибирующие рецепторы

killer lectin-like receptors (KLRs) — гомологи рецепторов-лектинов С типа.
killer cell immunoglobulin-like receptors (KIRs) — рецепторы, содержащие иммуноглобулин-подобные домены.

Связывание активирующих рецепторов NK со своими лигандами (присутствующими только на повреждённых клетках) активирует цитотоксическую функцию NK.

Механизм действия

NK являются цитотоксичными; в их цитоплазме находятся маленькие гранулы, содержащие перфорин и протеазы. Перфорин выделяется непосредственно возле инфицированной клетки и образует поры в её клеточной мембране, через которые заходят протеазы и другие молекулы, приводя к апоптозу или осмотическому лизису клетки. Выбор между апоптозом и лизисом имеет большое значение, поскольку при лизисе зараженной вирусом клетки произойдет освобождение вирионов, а апоптоз приведет к разрушению вирусов вместе с клеткой.

В предварительных экспериментах южнокорейскими учеными было обнаружено, что экзосомы, полученные из естественных клеток-убийц, оказывают терапевтический эффект на клетки меланомы, поскольку они переносят два функциональных белка клеток-убийц, а именно перфорин и FasL (Fas ligand).

Естественные клетки-киллеры (ЕК, natural killer-NK-клетки)

В организме человека и животных функционирует популяция лимфоцитоподобных клеток, обладающих естественной цитотоксичностью по отношению к клеткам-«мишеням». Они получили название естественных киллеров (ЕК). ЕК являются клетками с эффекторной противоопухолевой, противовирусной и противопаразитарнои активностью. Они способны спонтанно, без предварительного контакта с антигеном убивать опухолевые клетки, а также клетки, зараженные некоторыми вирусами или паразитами. По-видимому, основной функцией ЕК является противоопухолевый «надзор». Эта система неспецифической клеточной защиты, вероятно, является филогенетически более древней по сравнению со специфическими Т-клеточными механизмами иммунитета.

Морфологически ЕК представляют собой большие гранулосодержащие лимфоциты. Характерные для них азурофильные цитоплазматические гранулы являются аналогами лизосом фагоцитирующих клеток. Однако ЕК фагоцитарной функцией не обладают. Неспецифический характер их цитотоксического действия отличает эти клетки от антигенспецифических Т-киллеров и от К-клеток, опосредующих антителозависимую цитотоксичность . Среди лейкоцитов крови человека ЕК составляют до15% (подробнее см.иммунокомпетентнык клетки).

Гуморальные факторы

Лизоцим

Лизоцим представляет собой термостабильный белок типа муколитического фермента. Он содержится в тканевых жидкостях животных и человека - в слезах, слюне, перитонеальной жидкости, плазме и сыворотке крови, в лейкоцитах, материнском молоке и др.

Лизоцим продуцируется моноцитами крови и тканевыми макрофагами. Он вызывает лизис многих сапрофитных бактерий, оказывая менее выраженное литическое действие на ряд патогенных микроорганизмов и не активен в отношении вирусов.

Механизм бактериолитического действия лизоцима состоит в гидролизе связей в полисахаридных цепях пептидогликанового слоя клеточной стенки бактерии. Это приводит к изменению ее проницаемости, сопровождающемуся диффузией клеточного содержимого в окружающую среду, и гибели клеток.

Заживление ран в области слизистых оболочек, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, в известной степени объясняется наличием лизоцима.

Система комплемента

Системой комплемента называют многокомпонентную самособирающуюся систему белков сыворотки крови, которая играет важную роль в поддержании гомеостаза. Она способна активироваться в процессе самосборки, т.е. последовательного присоединения к образующемуся комплексу отдельных белков, которые называются компонентами, или фракциями комплемента. Таких фракций известно девять. Они продуцируются клетками печени, мононуклеарными фагоцитами и содержатся в сыворотке крови в неактивном состоянии.

Процесс активации комплемента может запускаться (инициироваться) двумя разными путями, получившими названия классический и альтернативный .

При активации комплемента классическим путем инициирующим фактором является комплекс антиген-антитело (иммунный комплекс). Причем антитела только двух классов IgG и IgМ в составе иммунных комплексов могут инициировать активацию комплемента.При присоединении С1 к комплексу антиген-антитело образуется фермент (С1-эстераза), под действием которого формируется энзиматически активный комплекс (С4b, С2а), называемый СЗ-конвертазой. Данный фермент расщепляет СЗ на СЗа и СЗb. При взаимодействии субфракции СЗb с С4 и С2 образуется пептидаза, действующая на С5. Если инициирующий иммунный комплекс связан с клеточной мембраной, то самособирающийся комплекс С1, С4, С2, СЗ обеспечивает фиксацию на ней активированной фракции С5, а затем С6 и С7. Последние три компонента совместно способствуют фиксации С8 и С9. При этом два набора фракций комплемента — С5а, С6, С7, С8 и С9 — составляют мемб-раноатакующии комплекс, после присоединения которого к клеточной мембране клетка лизируется из-за необратимых повреждений структуры ее мембраны

Таким образом, при активации комплемента классическим путем ключевыми компонентами являются С1 и СЗ, продукт расщепления которого СЗb активирует терминальные компоненты мембраноатакующего комплекса (С5-С9).

Особенность альтернативного пути активации комплемента ( ключевым компонентом является СЗ,) состоит в том, что инициация может происходить без участия комплекса антиген-антитело за счет полисахаридов и липополисахаридов бактериального происхождения — липополисахарида (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий, поверхностных структур вирусов, иммунных комплексов, включающих IgА и IgЕ.

В альтернативном пути активации комплемента необходимо участие сывороточного белка, названного пропердином, который активен лишь в присутствии ионов М§ 2+.

Как видно из описанных каскадов реакций, многие компоненты комплемента при активации проявляют активность протеиназ или эстераз, работающих только внутри системы. При этом в процессе активации комплемента появляются продукты протеолиза компонентов С4, С2, СЗ и С5. Одни из них (фрагменты С4b, С2b, СЗb, С5b) участвуют непосредственно в самосборке и активации самой системы комплемента. В отличие от них низкомолекулярные фрагменты СЗа и С5а, названные анафилатоксинами, по совокупности биологических эффектов -освобождение гистамина из тучных клеток, хемотаксис фагоцитов, нарушение проницаемости сосудов, сокращение гладких мышц и др. -играют существенную роль в патогенезе болезней иммунных комплексов и других заболеваний, при которых резко усиливаются связывание и активация комплемента в организме.

Фракции комплемента при их активации классическим или альтернативным путем выполняют ряд эффекторных функций:

- мембраноатакующий комплекс опосредует цитолитическое и цитотоксическое действие специфических антител на клетки-«мишени»;

- анафилотоксины участвуют в иммунопатологических реакциях;

- компоненты комплемента изменяют физико-химические свойства иммунных комплексов; уменьшают степень агрегации и эффективность их фагоцитоза ;

- фрагмент СЗb способствует связыванию и захвату иммунных комплексов фагоцитами, опсонизируя объекты фагоцитоза;

- фрагменты СЗb, С5а , обладающие свойствами хемоаттрактантов, участвуют в развитии воспаления.

Белки острой фазы

В ходе развития защитных воспалительных реакций после инфицирования или повреждения, а также при онкогенезе и беременности в организме начинается усиленная продукция белков острой фазы. Так назвали большую группу белков, обладающих антимикробным действием, способствующих фагоцитозу, активации комплемента, формированию и ликвидации воспалительного очага. Белки острой фазы продуцируются в печени при действии цитокинов, в основном ИЛ-1, ФНО-а и ИЛ-6. Основную массу белков острой фазы составляют С-реактивный белок и сывороточные амилоиды А и Р. Другие группы белков острой фазы составляют факторы свертывания крови, металлосвязывающие белки, ингибиторы протеаз, компоненты комплемента и некоторые другие. При воспалении содержание в крови большинства белков многократно возрастает, и определение С-реактивного белка входит в число общепринятых методов диагностики воспалительных процессов.

С-реактивный белок получил название вследствие способности присоединять и преципитировать С-полисахарид. Далее было установлено, что С-реактивный белок (СРБ) присоединяется к фосфатидилхолину - компоненту клеточной мембраны любых клеток. Он способен присоединяться к микроорганизмам, активированным лимфоцитам, поврежденным клеткам разных тканей, активируя при этом комплемент. Присоединяясь к нейтрофильным фагоцитам, СРБ усиливает фагоцитоз и элиминацию объектов фагоцитоза. Вместе с этим СРБ подавляет продукцию супероксида и освобождение из гранул фагоцитов ферментов, защищая тем самым ткани от повреждения.

Сывороточный амилоид Р близок по структуре к СРБ, обладает способностью к активации комплемента.

Сывороточный амилоид А - липопротеин, обладающий способностью к хематтракции нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов. Повышенный уровень этого белка в крови наблюдается при туберкулезе и ревматоидном артрите.

К факторам свертывания крови относятся фибриноген и фактор фон Виллебранда, способствующие образованию сгустков в сосудах зоны воспаления.

Другую группу белков острой фазы составляют белки, связывающие железо - гаптоглобин, гемопексин, трансферрин - и тем самым препятствующие размножению микроорганизмов, нуждающихся в этом элементе.

Уровень ингибиторов протеаз в крови возрастает при воспалении в 2-3 раза. Антитрипсин, антихимотрипсин и макроглобулин препятствуют разрушению тканей протеазами нейтрофилов в очагах воспаления.

Цитокины

Медиаторы межклеточных взаимодействий, именуемые цитокинами, определяют как реакции врожденного и приобретенного иммунитета, так и ряд других жизненно необходимых функций организма, значение которых выходит за рамки иммунологии.

Цитокинами называют гормоноподобные медиаторы, продуцируемые разными клетками организма и способные повлиять на функции других или этих же групп клеток. Цитокины - пептиды или гликопротеиды, действующие как аутокринные, паракринные или межсистемные сигналы. Цитокины формируются как активированными или поврежденными клетками, так и клетками без дополнительной стимуляции. Регуляторами продукции цитокинов могут быть другие цитокины, гормоны, простагландины, антигены и многие другие агенты, воздействующие на клетку. Некоторые закономерности цитокиновой регуляции могут быть сформулированы следующим образом:

· Каждая клетка продуцирует разные цитокины.

· Каждый цитокин может быть продуктом разных видов клеток.

· Один цитокин обладает разными эффектами действия.

· Цитокин может стимулировать или подавлять активность клетки-«мишени».

· Каждая клетка имеет рецепторы к разным цитокинам и, следовательно, может подвергаться одновременному или разновременному воздействию нескольких цитокинов.

· Взаимодействие нескольких цитокинов на клетку может быть синергичным или антагонистичным.

· Рецепторы цитокинов могут отделяться от клетки и взаимодействовать с цитокинами вне клетки. В этих условиях свободные рецепторы связывают соответствующие цитокины, что препятствует их контакту с клеточными рецепторами.

· Цитокины, их рецепторы на клетках и во внеклеточных средах составляют сложную функциональную сеть, результат действия которой зависит от взаимодействия этих факторов между собой и другими цитокинами.

· Цитокины действуют в низких концентрациях порядка 0,001 мкг/мл. Для воздействия на клетку достаточно, чтобы цитокин связался с 10% клеточных рецепторов к нему.

Цитокины составляют обширный класс медиаторов различного происхождения, обладающих разными свойствами. Их классификация носит условный характер, так как многие их них обладают одновременно несколькими свойствами и могут быть отнесены к разным группам. Цитокины объединены в группы в зависимости от их происхождения (лимфокины, монокины), от характера эффекта (провос-палительные, противовоспалительные). Цитокины, регулирующие взаимодействия лейкоцитов между собой и другими клетками, называют интерлейкинами (ИЛ). Большинство цитокинов именуется по действию, которое было впервые обнаружено.

Группа интерлейкиноввключает 17 цитокинов, большинство из которых играет ключевую роль в развитии специфического иммунного ответа.

Продуцируемый макрофагами и моноцитами ИЛ-1 обуславливает пролиферацию лимфоцитов при индукции иммунного ответа, а также активирует Т-лимфоциты, увеличивает продукцию антител. ИЛ-1 действует на нейтрофилы, способствуя хемотаксису, активации метаболизма, выходу из клеток лизоцима и лактоферрина. Этот цитокин - эндогенный пироген, вызывающий лихорадку за счет воздействия на гипоталамический центр терморегуляции.

ИЛ-2 продуцируется Т-лимфоцитами (в основном Тх1), активированными антигеном, собственным ИЛ-2, другими интерлейкинами: ИЛ-1, ИЛ-6, интерфероном, фактором некроза опухоли (ФНО). Без ИЛ-2 позитивный иммунный ответ на антиген не возникает, стимулированный антигеном лимфоцит гибнет, что может привести к развитию толерантности к данному антигену. Интерлейкины ИЛ-4 и ИЛ-10 подавляют продукцию ИЛ-2. Это способствует развитию эффекторов гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), формированию киллеров из СD8 + лимфоцитов, усилению действия ЕК. Все это стимулирует противоопухолевый иммунитет и позволяет рекомендовать рекомбинантный ИЛ-2 для лечения онкологических больных.

Факторы роста — большая группа гликопротеинов, контролирующих пролиферацию и созревание потомков стволовой кроветворной клетки. Они продуцируются разными видами клеток и действуют на разные этапы их развития.

Колониестимулирующие факторы (КСФ) получили свое название благодаря тому, что было обнаружено их свойство способствовать дифференцировке введенных мышам клеток костного мозга в зрелые гранулоциты и/или моноциты с образованием в селезенке животных колоний соответствующих клеток. Гранулоцитарный КСФ обеспечивает дифференцировку предшественников гранулоцитов в зрелые нейтрофи-лы. Моноцитарный КСФ способствует созреванию моноцитов и макрофагов из клеток-предшественников, а гранулоцитарно-моноцитарный КСФ стимулирует формирование гранулоцитов и макрофагов из их общих предшественников.

Интерфероны (ИФ) были открыты как противовирусные агенты. Затем были обнаружены их иммунорегулирующие свойства. Существует три разновидности ИФ

У здоровых людей ИФ в крови не обнаруживаются. Их уровень повышен при красной волчанке, ревматоидном артрите, склеродермии. Наличие интерферона в крови этих больных увеличивает резистентность к вирусным инфекциям и опухолям, но неблагоприятно сказывается на развитии аутоиммунных процессов, свойственных этим заболеваниям.

Препараты интерферонов используются для лечения лейкемий и некоторых других онкологических процессов. Для усиления противовирусной защиты используют средства, повышающие продукцию собственного интерферона (интерфероногены). В качестве индукторов эндогенного интерферона применяют противовирусные вакцины, препараты РНК и ДНК.

Цитотоксины.Такое название получили цитокины группы факторов некроза опухолей (ФНО), который был впервые обнаружен как компонент сыворотки крови животных, стимулированных бактерийным токсином, вызывающий некротические процессы в опухолевой ткани. ФНО служит медиатором ответа организма на микробную инвазию. Эндотоксины (липиполисахариды) микробов стимулируют клетки-продуценты к образованию ФНО, который, в свою очередь, обеспечивает хемотаксис фагоцитов в инфицированную ткань и усиливает фагоцитоз возбудителей. В настоящее время известно, что ФНО составляют по крайней мере две группы (альфа и бета) медиаторов, продуцируемых активированными макрофагами, естественными киллерами, а также лимфоцитами, нейтрофилами и тучными клетками.

Завершая рассмотрение цитокинов и их эффектов, необходимо подчеркнуть, что в механизмах иммунитета участвуют две группы противоположно действующих цитокинов. Одна группа — провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8 и другие лимфокины, ФНО-а, а также ИФ), стимулируя разные клетки и механизмы, усиливают врожденную неспецифическую защиту, воспаление, способствуют развитию специфических иммунных реакций. Вторая функциональная группа — противовоспалительные цитокины (ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, ТРФ) подавляет развитие как неспецифических, так и специфических иммунных реакций.

Адгезины. Среди факторов, определяющих прямые контакты клеток организма между собой и с представителями микрофлоры, существенную роль играют молекулы адгезии или адгезины. Предполагается, что в эволюции живого появление молекул адгезии сделало возможным возникновение многоклеточных организмов. Более 90% микробов, составляющих нормальную микрофлору человеческого организма, обитают в нем благодаря молекулам адгезии. Блокирование адгезии патогенных микроорганизмов к клеткам и тканям организма — один из основных путей антимикробной защиты. Молекулы адгезии экспрессируются на мембранах клеток, определяя их способность контактировать с другими клетками и неклеточными субстратами. Рецепторами молекул адгезии в организме могут быть другие молекулы адгезии на поверхности клеток, углеводные компоненты мембран, иммуноглобулины. Количество молекул адгезии и рецепторов к ним увеличивается при антигенной или любой другой активации клеток.

В ходе иммунного ответа молекулы адгезии определяют контакты антиген-представляющих клеток с лимфоцитами и лимфоцитов между собой. Молекулы адгезии входят в состав рецепторов иммунокомпетентных клеток и определяют тропность клеток иммунной системы к определенным тканям или органам — хоминг-эффект (англ. Ноте — дом).

Молекулы адгезии условно разделяют на группы: селектины, интегрины, молекулы суперсемейства иммуноглобулинов.

Селектины — семейство поверхностных молекул адгезии, определяющие присоединение клеток к углеводным компонентам других структур.

Интегрины — большая группа молекул, определяющая взаимодействия белок-белок.Интегрины играют роль в межклеточных контактах при воспалении, реакциях иммунитета, аутоиммунных повреждениях тканей, процессах репарации. Интегрины экспрессируются на клетках опухолей и играют роль в процессах метастази-рования. Их определение используется для диагностики разных видов злокачественных опухолей.

К молекулам суперсемейства иммуноглобулинов относится более 15 вариантов молекул, которые обозначаются заглавными латинскими буквами, соответствующими обозначению их функции: адгезии клетка-клетка или белок-белок.

К молекулам адгезии суперсемейства иммуноглобулинов относятся СD4 + , СD8 + молекулы Т-лимфоцитов, определяющие их контакты со структурами МНС II или I класса и дифференцировку этих двух классов Т-клеток между собой.

Адгезины формально не относятся к системе цитокинов, но обладают многими сходными с ними функциями и участвуют в межклеточной кооперации.

Белки теплового шока

При воздействии на микробные и эукариотические клетки неблагоприятных стрессовых факторов - повышенной температуры, голодания, токсинов, тяжелых металлов, вирусов, в них формируются защитные белки. Они получили название белков теплового шока , так как они были впервые обнаружены при тепловом воздействии на клетки.В результате повышаются термоустойчивость и резистентность клеток за счет защиты и коррекции поврежденных стрессом клеточных белков

Помимо поддержания резистентности клеток к шоковым воздействиям БТШ принимают участие в эндоцитозе вирусных частиц, процессинге антигенов, входят в состав некоторых рецепторных комплексов (стероидные рецепторы).

Неспецифический цитолиз. NK клетки. Основные субпопуляции, механизмы киллинга. АЗКЦ.

К цитотоксическим лимфоцитам по происхождению и функциям близки естественные киллеры (ЕК), которые имеют общих предков-предшественников с Т-лимфоцитами. Однако ЕК не попадают в тимус и не подвергаются дифференцировке и селекции. Эти лимфоциты не имеют рецепторов для антигенов и поэтому не участвуют в специфических реакциях приобретенного иммунитета. ЕК относятся к системе естественного иммунитета и разрушают в организме любые клетки, зараженные вирусами, а также опухолевые клетки. В отличие от цитотоксических Т-лимфоцитов, формирующихся и проявляющих свое действие в организме только после антигенной стимуляции, ЕК всегда готовы к контакту с мишенями и цитотоксическому действию. Механизмы их цитотоксического действия сходны с действием Т-цитотоксических лимфоцитов, индуцирующих апоптоз клетк-«мишеней» посредством перфоринов, гранзимов и других активных субстратов.

Известны три типа рецепторов NK-клеток, реагирующих с молекулами HLA класса I:

8. KIR-рецепторы NK-лимфоцитов обозначаются как киллерные иммуноглобулиноподобные рецепторы;

9. Лектиноподобные рецепторы;

10. иммуноглобулиноподобные лейкоцитарные транскрипты (ILT-2) — содержат 2 или 4 иммуноглобулиноподобных домена и взаимодействуют с широким спектром молекул HLA.

«Вооруженные» антителами фагоциты приобретают специфическую способность атаковать клетки и структуры, обладающие соответствующим антигеном. Так «неспецифические» гранулоцити принимают участие в реализации специфических реакций. Такой феномен получил название «антителозависимая клеточная цитотоксичность» (АЗКЦТ).

Он заключается в распознавании микробных антигенов на мембране зараженной клетки-«мишени» антителами, адсорбированными на Fc-рецепторах NK-клеток или макрофагов. При этом цитотоксичность является результатом действия лизосомных ферментов и других продуктов секреции данных клеток. В целом клеточные механизмы обеспечивают защиту организма против факультативно и облигатно внутриклеточных паразитов, что позволяет оценивать напряженность специфического иммунитета по результатам кожно-аллергических реакций. Этим же объясняется и тот факт, что наиболее эффективными для специфической профилактики таких инфекций являются вакцины из живых ослабленных микроорганизмов, активирующие клеточные механизмы иммунитета. Для пассивного переноса специфического иммунитета против соответствующих инфекций могут быть использованы препараты «фактора переноса», приготовленные из лейкоцитов иммунизированного донора. CD16 bright CD56 dim-90%- в периферической крови., в красной пульпе селезенкиCD56 bright CD16dimCD56bright CD16- в печени, эндометрии, децидуальные оболочки, в периферической крови не более 10%. Механизм: ПроисходитАктивация каспаз, Которые активируют эндонуклеазы, Что приводит к фрагментации ДНК И апоптотической гибели клеток-мишеней. Перфорин-Белок с молекулярной массой 66000-70000 Для формирования канала в мембране Клетки достаточно 2-3-Молекул перфорина Гранзимы могут попадать через канал в клеткуиличерезрецепторманнозы-6-фосфат.

NK-клетки: что значит и какую функцию в человеческом организме они выполняют

Человеческий организм наполнен различными удивительными явлениями, многие из которых не слишком известны широкому кругу людей. Одним из ярких примеров в этом плане можно привести так называемые NK-клетки, которыми интересуются многие ученые и исследователи. Что же это за клетки?

Натуральные киллеры

Сама аббревиатура NK расшифровывается довольно зловеще - натуральные киллеры. Еще их могут называть естественными киллерами. Но на самом деле не все так страшно - данные клетки являются частью иммунной системы человека и «убивают» никого иного, как зловредные бактерии и микроорганизмы, которые проникли в человеческий организм и пытаются вызвать в нем различные недуги. NK-клетки помогают в борьбе со всеми болезнями, включая также и нейтрализацию клеток, пораженных зловредными онкологическими процессами.

Данные образования способствуют грамотной регуляции иммунной системы и ее ответа на имеющиеся в теле болезни и опухоли. Благодаря их активному действию происходит генерация цитокинов, а также хемокинов, которые в свою очередь образуют важнейшую часть трехмерной белковой структуры любого живого организма.

Также цитокины играют предельно важную роль в работе защитных сил организма - они обеспечивают передвижение иммунных клеток к месту локализации и инфекции.

Из сказанного понятно, что NK-клетки являются предельно важными для работы нашего тела и его защиты от неприятелей микробов.

Как образуются NK-клетки

Медицине долгое время было неизвестно происхождение натуральных киллеров, но в последние годы эту тайну удалось раскрыть. Происхождение NK-клеток и лимфоцитов оказалось одним и тем же - они формируются в красном костном мозге, а потом попадают в ткани и кровь, разносясь по всему телу. Если подходить к рассмотрению вопроса строго по-научному, то сейчас NK-клетки вообще принято считать одной из разновидностей лимфоцитов.

Структура естественных киллеров следующая:

Основу составляет ядро, имеющее округлую и хорошо выраженную форму;
Цитоплазма. Здесь она содержит большое количество производящих энергию митохондрий;
Также в состав клетки входит эндоплазматический ретикулум, который генерирует различные ферменты, уничтожающие вредные бактерии и инфекции.

Без этих образований наш организм был бы болезненным и не способным сопротивляться различным неприятностям.

Основные функции NK-клеток

Как уже было упомянуто - рассматриваемые образования являются разновидностью лимфоцитов и важнейшей частью естественного барьера организма против внешних микроорганизмов, инфекций, а также опухолей. Интересной особенностью NK-клеток является то, что при наличии хорошего здоровья у человека они находятся в полупассивном состоянии и особо не проявляют своего присутствия. Но как только болезнь начинает одолевать гражданина, это сигнал организму - Т-лимфоциты не справляются с инфекцией, и именно в такие моменты естественные киллеры вступают в дело.

Анализы также показывают, когда человек здоров, то NK-клетки у него в норме, когда болен - их становится значительно больше.

Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. Администрация сайта, редакторы и авторы статей не несут ответственности за любые последствия и убытки, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.

Естественные киллеры ( NK-клетки ). Перфорины. Функция естественных киллеров. Задачи NK-клеток.

Натуральные киллеры (NK) являются частью врожденной иммунной защиты против инфекции и рака. Механизмы влияния NK-клеток на инфицированные вирусом клетки различны и напрямую связаны с работой ингибиторных и активационных клеточных рецепторов. Немаловажную роль в активации NK-клеток и, соответственно, в развитии воспаления играют цитокины, в особенности интерфероны I типа (IFN), IL-12, IL-15 и IL-18. Помимо цитокинов контроль активности NK-клеток осуществляется при помощи Трег субпопуляции Т-лимфоцитов. По причине высокой значимости этих лимфоцитов для сохранения нормального состояния организма человека, важно знать результаты нарушений, связанных с аномалиями NK-клеток, а также возможные механизмы воздействия на NK-клетки при помощи различных препаратов, которые оказывают стимулирующее воздействие на NK-клетки, что благоприятно сказывается на защите организма.

1. Лебединская О.В., Лебединская Е.А., Годовалов А.П., Ахматова Н.К. Цитотоксическая активность мононуклеарных лейкоцитов мышей при действии иммуномодулирующих препаратов различного происхождения // Медицинская иммунология. - 2011. - Т. 13, № 4-5. - С. 322.

2. Лебединская О.В., Велижева Н.П., Чикилева И.О., Годовалов А.П., Киселевский М.В. Динамика накопления и морфология CD4+/CD25+ Т-клеток в популяции лимфокин-активированых киллеров // Морфологические ведомости. - 2010. - № 3. - С. 24-29.

3. Титов Л.П., Карпов И.А. Противовирусный иммунитет: молекулярно-клеточные механизмы, закономерности развития и иммунопатология // Медицинский журнал. ‒ 2007. ‒ №1(19). - С. 4-14.

4. Brandstadter J.D., Yang Y. Natural Killer Cell Responses to Viral Infection // J. Innate Immun. ‒ 2011. - Vol. 3(3). - P. 274-279.

5. Orange J.S. Natural killer cell deficiency // J. Allergy. Clin. Immunol. - 2013. - Vol. 132(3). - P. 515-526.

Введение. Естественные киллеры, натуральные киллеры, NK - клетки - большие гранулярные лимфоциты периферической крови и лимфоидных органов [3].

В цитоплазме этих клеток содержатся гранулы с белком перфорином, вызывающим образование в мембранах клеток-мишеней пор (каналов), и гранзимами (семейство сериновых протеаз, нарушающих ДНК, прохождение клеточного цикла и растворяющих ядро при входе в клетку [4]). Эти гранулы высвобождаются из цитоплазмы клеток в процессе взаимодействия последних с клетками-мишенями (инфицированными вирусом или опухолевыми). Противовирусный эффект этих клеток неспецифичен.

NK-клетки атакуют клетки-мишени двумя путями: а) с помощью активационного рецептора распознают клетки-мишени, не экспрессирующие молекулы гистосовместимости I класса и лизируют их; б) распознают и лизируют клетки с помощью механизма антителозависимой цитотоксичности, взаимодействуя с фиксированными на их мембране вирусспецифическими антителами посредством Fc-рецепторов.

Рецепторы NK-клеток

На поверхности мембраны NK-клеток имеется два типа рецепторов - активационный и ингибиторный [3].

Для контроля несоответствующих активирующих сигналов существует набор ингибиторных рецепторов, которые подавляют активацию NK-клеток. К ним относятся лектиноподобные гетеродимеры, такие как CD94-NKG2A, KIRs, обнаруженные у людей, или лектинподобные гомодимеры Ly49, обнаруженные у мышей. Эти ингибирующие рецепторы "исследуют" молекулы МНС класса I и защищают здоровые клетки от неадекватного опосредованного NK-клетками киллинга [4].

При взаимодействии MHC1 и ингибиторного рецептора, на мембране NK-клеток возникает ингибиторный сигнал, который и предупреждает лизис клеток-мишеней. Так нормальные соматические клетки защищаются от повреждающего действия естественных киллеров, т.е. они могут активировать ингибиторный рецептор. Инфицированные же вирусом клетки-мишени, как правило, характеризуются сниженной экспрессией молекул I класса на своей поверхности. Естественно, что такие клетки-мишени эффективнее распознаются активационным рецептором этих клеток. А так как ингибиторный сигнал при этом недостаточен или вовсе отсутствует, то, естественно, формирование активационного сигнала превалирует. В результате происходит быстрое прикрепление NK-клеток к поверхности клетки-мишени, из гранул высвобождаются молекулы перфорина, которые достигают мембраны инфицированной вирусом клетки и вызывают ее повреждение путем образования трансмембранного канала. Через это отверстие в цитоплазму клетки-мишени проникают белки-гранзимы, запускающие механизм апоптоза. Клетки-мишени при этом погибают [3]. В дополнение к рецепторам, активирующим NK-клетки, стимуляция Toll-подобного рецептора (TLR) на NK-клетках играет важную роль в их активации. Было показано, что TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9 экспрессируются на человеческих NK-клетках, и что лиганды для этих TLR могут активировать NK-клетки человека in vitro. Аналогично, прямая активация TLR4 бактериальным компонентом фимбриального белка FimH, по-видимому, важна для активации NK-клеток.

Цитокины, участвующие в активации NK-клеток

Помимо прямой стимуляции через активирующие рецепторы NK-клетки на начальных стадиях вирусной инфекции могут активироваться цитокинами.

Четыре основных цитокина, участвующих в активации NK-клеток, представляют собой интерфероны I типа (IFN), IL-12, IL-15 и IL-18. Эти цитокины могут продуцироваться непосредственно инфицированными клетками, а также активированными дендритными клетками или макрофагами.

IFN I типа непосредственно активируют NK-клетки для усиления цитотоксичности. Эта роль IFN типа I была хорошо установлена в условиях инфицирования MCMV (мышиный цитомегаловирус), LCMV (вирус лимфоцитарного хориоменингита) и несколькими другими вирусами. Они также могут индуцировать секрецию IL-15, цитокина, способного индуцировать пролиферацию NK-клеток.

В отличие от IFN типа I, IL-12 активирует NK-клетки для увеличения продукции IFN-γ. Секреция IFN-γ повышает функциональную активность NK-клеток, что создает условия ранней защиты от некоторых инфекций до тех пор, пока в реакцию не вступят Т-клетки , продуцирующие тот же цитокин. Вирус простого герпеса (HSV) вызывает более выраженную секрецию IL-12 и IFN типа I как у мышей, так и у людей, тогда как у пациентов с ВИЧ наблюдается снижение выработки ИЛ-12, который коррелирует со степенью активации NK-клеток, соответственно. Другой цитокин, IL-18, также может индуцировать продукцию IFN-γ NK-клетками. И IL-12, и IL-18 необходимы для первичных NK-клеток в ответе на вирусную инфекцию [4].

Влияние T-рег на NK-клетки

Помимо влияния цитокинов доказано влияние на NK-клетки Т-регуляторных клеток. Естественные CD4+/CD25+ Т-регуляторные клетки (Трег) составляют у человека около 5% периферических CD4+ Т-лимфоцитов и поддерживают гомеостаз периферической аутотолерантности посредством супрессии аутореактивных Т-клеток. На мышиных опухолевых моделях показан возможный механизм, с помощью которого Трег вызывают угнетение литической и секреторной функций натуральных киллеров (НК) in vitro и контролируют их пролиферацию. Под действием растворимого фактора роста опухоли β (TGF-β), продуцируемого опухолевыми клетками и связанного с мембраной Т-регуляторных лимфоцитов, у НК-клеток снижается экспрессия системы молекул, ассоциированных с цепью MHC I класса (NKG2D). Это приводит к угнетению функциональной активности натуральных киллеров и позволяет Трег контролировать НК в норме и при опухолевом росте. Удаление CD4+/CD25+ Т-регуляторных клеток вызывает резкое увеличение темпов пролиферации натуральных киллеров, равно как и их цитотоксической активности. При этом НК-клеточный гомеостаз зависит не только от функционирования Т-регуляторных лимфоцитов. Однако активность НК обратно пропорциональна частоте встречаемости Трег у онкологических пациентов, а удаление Трег может стимулировать НК-опосредованный лизис опухолевых клеток ex vivo [2].

Рекрутирование NK-клеток в место заражения

Контроль за вирусными инфекциями требует не только соответствующей активации NK-клеток, но и эффективного рекрутирования активированных NK-клеток к месту инфекции. В нормальном состоянии NK-клетки могут быть найдены в селезенке, легких, костном мозге, лимфатических узлах, мононуклеарных клетках периферической крови и печени. Сфингозин-1-фосфат играет важную роль в миграции лимфоцитов, а S1P5R, рецептор, связанный с G-белком (GPCR), дифференциально экспрессируется на NK-клетках для контроля их развития и нормального состояния.

При попадании в организм инфекции NK-клетки мигрируют в направлении заражения и накапливаются там. В целом, в транспорт NK-клеток в места воспаления вовлечены четыре типа рецепторов хемокинов: CCR2, CCR5, CXCR3 и CX3CR1. Все, кроме CX3CR1, как было показано, играют роль в хемотаксисе к местам вирусного заражения. В частности, CCR2 и CCR5 имеют решающее значение для транспортировки в печень при инфицировании MCMV. CCR5 индуцирует попадание NK-клеток в центральную нервную систему при инфекции HSV-2. CXCR3 помогает движению NK-клеток в печень при заражении вирусом денге и, наряду с CD62L, как правило, облегчает миграцию в лимфатические узлы при воспалении. Однако до конца механизмы миграции NK-клеток в область воспаления до конца не известны.Natural killer (NK) cells, as part of the innate immune system, play a key role in host defense against viral infections. Recent advances have indicated that NK cell activation and function are regulated by the interplay between inhibitory and activating signals. Thus, a better understanding of mechanisms responsible for NK cell activation and function in the control of viral infections will help develop NK cell-based therapies. In this review, we will first discuss how NK cells are activated in response to viral infections. We will then focus on the recruitment of activated NK cells to the site of infection as well as on NK cell effector mechanisms against virally infected cells.

Key Words: Natural killer cells, Viral infection, Innate immunity

Реакция NK-клеток на инфицированные вирусом клетки

После активации и рекрутирования в место заражения NK-клетки используют три основные стратегии для уничтожения инфицированных вирусом клеток: производство цитокинов, секрецию цитолитических гранул и цитолиз. Выработка IFN-γ является важной эффекторной функцией активированных NK-клеток. IFN-γ оказывает непосредственное влияние на то, чтобы клетки хозяина были менее восприимчивы к вирусу и могли действовать дистантно, чтобы предотвратить инфицирование других клеток. Он также рекрутирует и активирует другие эффекторные лейкоциты, включая цитотоксические Т-лимфоциты и CD4 + Т-хелперы 1 типа [4].

Нарушения, связанные с NK-клетками

Важность NK-клеток для здоровья человека была подчеркнута растущим числом лиц, у которых отсутствуют NK-клетки и / или их функции. В настоящее время известно более 40 случаев поражения NK-клеток. Аномалии NK-клеток, однако, в некоторых случаях представляют собой основной иммунологический дефект. В совокупности эти условия называются дефицитом NK-клеток. Недавние достижения добавили ясности в этот диагноз и выявили дефекты в трех разных генах, которые могут вызывать дефицит NK-клеток (NKD): GATA2, MCM4 и FCGR3A. У больных могут отсутствуют либо сами NK-клетки (CNKD), либо их функции (FNKD). Хотя сообщается о различных методах лечения пациентов с CNKD и FNKD, но никогда не проводилось организованного клинического испытания какой-либо терапии у этих пациентов. Большинство терапевтических подходов сосредоточено на восприимчивости к герпесвирусам и применении профилактических противовирусных препаратов [5].

Влияние на NK-клетки

Как говорилось ранее, NK-клетки играют важную роль в контроле за вирусными инфекциями организма, поэтому закономерно встает вопрос о стимуляции активности этих клеток, а также и других клеток врожденного иммунитета для защиты организма. Возможность такого влияния была найдена воздействием на клетки-эффекторы врожденного иммунитета некоторых препаратов иммуномодулирующего действия.

При проведении эксперимента на мышах для изучения действия иммуномодулирующих препаратов, таких как: поликомпонентная вакцина Иммуновак, состоящая из антигенных компонентов St. aureus, K. pneumoniae, P. vulgaris и E. Coli; стафило-протейно-синегнойная жидкая вакцина (СПСА); стимфорте (водная вытяжка из органов и тканей ужей); фукоидан (сульфатированный гетерополисахарид из бурых водорослей) и нуклеинат натрия (низкомолекулярная NaРНК, полученная при гидролизе кормовых дрожжей), было выявлено, что они оказывают стимулирующее действие на клетки-эффекторы врожденного иммунитета и вызывают пролиферативные процессы в лимфоидной ткани различных зон иммунокомпетентных органов. При этом наибольшей активностью обладали иммуномодуляторы бактериального происхождения, поскольку в их составе имелись патоген-ассоциированные молекулярные структуры микроорганизмов, являющиеся лигандами для рецепторов клеток врожденного иммунитета и приводящие к их активации [1].

Читайте также: