Natural Killer (NK) cellen: nuttige opmerkingen over Natural Killer (NK) cellen
Natural Killer (NK) -cellen werden per ongeluk ontdekt tijdens experimenten met in vitro activiteit van muizen-T-cellen op tumorcellen.
In die experimenten werden T-cellen van muizen met tumor en T-cellen van normale muizen zonder tumor gebruikt. Onderzoekers waren verbaasd om op te merken dat T-cellen van normale muizen ook significante activiteit tegen tumorcellen hadden. Deze lymfocyten werden natural killer (NK) -cellen genoemd.
NK-cel is een grote granulaire lymfocyt en vormt 15 procent van perifere bloedlymfocyten. NK-cellen zijn afkomstig van de hematopoietische stamcellen in het beenmerg. Maar hun afstamming is onzeker. Er zijn enkele overeenkomsten tussen NK-cellen en T-cellen.
Er zijn echter enkele belangrijke verschillen tussen NK-cellen en T-cellen:
ik. NK-cellen hebben geen thymus nodig voor hun ontwikkeling.
ii. De meeste NK-cellen brengen CD16- en CD56-moleculen op hun oppervlak tot expressie. NK-cellen hebben geen CDS-moleculen, terwijl T-cellen CD3 + zijn . Aldus dient een analyse van CD3, CD16 en CD56 om NK-cellen van T-cellen te onderscheiden. (NK-cellen zijn CD3- en meestal CD16 +, CD56 +, T-cellen zijn CD3 + en meestal CD16-, CD56-).
iii. NK-cellen kunnen in vitro bepaalde tumorcellen en met virus geïnfecteerde cellen lyseren. Net als cytolytische T-cellen (CTL's) hebben NK-cellen cytoplasmische korrels die perforinen en granzymes bevatten, die doelwitcellen doden. Maar er zijn verschillen tussen NK-cellen en CTL's met betrekking tot het doden van doelwitcellen.
De NK-celactiviteit vereist geen eerdere blootstelling aan de antigenen. Terwijl de CTL's voorafgaande sensitisatie aan het antigeen vereisen.
Bovendien kunnen NK-cellen optreden tegen elke tumor of met virus geïnfecteerde cel (dwz de NK-cellenactiviteit is niet-specifiek). Terwijl de CTL's alleen werken op antigenen waartegen ze zijn geactiveerd (dwz de CTL-activiteit is specifiek).
Mechanisme van doelcelmoord door NK-cellen:
1. NK-cellen doden tumorcellen en met virus geïnfecteerde cellen via een proces dat vergelijkbaar is met dat van CTL's. Net als CTL's bevatten de korrels van NK-cellen ook granzymes en perforine. Na het hechten aan doelcellen, vrijkomen de NK-cellen granzymes en perforins. Van granzymes en perforins wordt gedacht dat ze doden van doelwitcellen mediëren op een manier vergelijkbaar met die van CTL's (Figuur 12.5). Er zijn echter verschillen tussen NK-cellen en CTL met betrekking tot het doden van doelcellen.
ik. NK-cellen vereisen geen APC's om antigenen aan hen te presenteren (terwijl CTL's de presentatie van antigenen door MHC klasse I-moleculen vereisen). Het mechanisme van antigeenherkenning van doelcellen door NK-cellen is nog niet bekend.
ii. NK-cellen hebben geen antigeenreceptoren op hun celmembraan (terwijl CTL's TCR's hebben, die aan specifieke antigenen binden).
iii. NK-cellen ontwikkelen geen immunologisch geheugen (terwijl geactiveerde CTL's immunologisch geheugen ontwikkelen en geheugen-CTL's produceren).
2. NK-cellen kunnen ook antilichaam-gecoate doelcellen doden door middel van het antilichaam-afhankelijke cel-gemedieerde cytotoxiciteit (ADCC) mechanisme.
De CD16-moleculen op NK-cellen werken als receptoren voor het Fc-gebied van antilichamen. NK-cellen binden aan het antigeen-antilichaamcomplex via het CD16-molecuul.
↓
De binding van het Fc-gebied van antilichaam met CD16 initieert de activiteit van de NK-cellen (Fig. 9.9).
↓
NK-cel scheidt zijn lytische stoffen uit over de doelwitcel. De lytische stoffen die vrijkomen uit NK-cellen werken op de antigeen-dragende cel en vernietigen de cel. Omdat NK-cellen spontaan kunnen reageren op elk antigeen en ze geen voorafgaande sensibilisatie met antigenen (en dus de naam NK-cellen) vereisen, is het waarschijnlijker dat NK-cellen een van de belangrijke spelers zijn van de aangeboren immuunresponsen. NK-cellen werken als een frontale verdediging vóór de ontwikkeling van specifieke B-cellen en T-cellen tegen een bepaald antigeen.
Recidiverende virale infecties komen voor bij personen met selectieve NK-celdeficiëntie. Het lijkt daarom dat NK-cellen een belangrijke beschermende rol spelen tegen virale infecties. NK-cellen kunnen ook een belangrijke rol spelen in de verdediging tegen bacteriële en parasitaire infecties.
De NK-cellen vallen kankercellen, getransplanteerde vreemde cellen en met virus geïnfecteerde cellen aan. Maar de celoppervlaktemoleculen op tumor- en virus-geïnfecteerde cellen, die worden herkend door NK-cellen, zijn nog niet bekend.
Geactiveerde NK-cellen produceren veel cytokinen zoals IFNy en TNFa. Het door NK-cellen uitgescheiden IFNγ kan de CMI-responsen van geactiveerde macrofagen versterken. Meer dan het IFNγ dat wordt uitgescheiden door NK-cellen kan helpen bij het richten van de TH- cellen op een TH1- respons.
Celgemedieerde immuniteit:
Antilichamen komen niet in een levende cel en vallen intracellulaire microben aan. Daarom is humorale immuunrespons niet effectief tegen microben die in een gastheercel leven. De detectie en eliminatie van intracellulaire microben worden gemedieerd door cel-gemedieerde immuun (CMI) responsen.
CD8 + T C- cellen zorgen voor de herkenning en eliminatie van intracellulaire microben. De activering en het functioneren van CD8 + T-cellen hebben echter hulp nodig van CD4 + TH- cellen. Derhalve heeft een effectieve CMI-respons zowel TH- als Tc-cellen nodig.
DiGeorge-syndroom:
DiGeorge-syndroom is een aangeboren immunodeficiëntie-aandoening, waarbij het kind zonder thymus wordt geboren. Als gevolg zijn de door T-cellen gemedieerde immuunresponsen afwezig. Het kind lijdt aan herhaalde aanvallen van intracellulaire virale, bacteriële en schimmelinfecties. Maar het kind kan omgaan met extracellulaire bacteriële infecties (omdat ze worden behandeld door antilichamen).
Bij het DiGeorge-syndroom kunnen kinderen, zelfs een verzwakt virusvaccin, een levensbedreigende infectie veroorzaken. Deze stoornis benadrukt de noodzaak van T-cellen om tegen intracellulaire microben in te werken. CMI-responsen herkennen en elimineren ook kankercellen en cellen van getransplanteerd orgaan.
TCR Genes Organization en TCR Production:
T-celreceptoren (TCR's) zijn altijd aanwezig als membraan-gebonden receptoren en TCR's worden niet afgescheiden als vrije moleculen door de T-cellen. (Overwegende dat de immunoglobuline in twee vormen bestaat, de sigs bestaan als membraangebonden vormen en de uitgescheiden immunoglobulinen zijn niet gebonden aan het B-celoppervlak.)
Er zijn twee vormen van TCR's tot expressie gebracht op het oppervlak van T-cellen, αβ TCR's en γδ TCR's. AT-cellen hebben alleen αβ TCR's of y8 TCR's. De a-, P-, y- en 8-polypeptidenketens van de TCR's worden gecodeerd door vier TCR multi-genfamilies. De multi-genfamilie voor α, β, γ en δ, de genomische herschikking van TCR-DNA's en de productie van TCR-polypeptiden lijken in het algemeen op de immunoglobuline-genorganisatie en immunoglobulineproductie.
ik. De hersenlijn-DNA-herschikking van TCR-genen is vergelijkbaar met de hersenlijn-DNA-herschikking van immunoglobulinegenen.
ii. Geconserveerde heptamere en non-meer herkenningssignaalsequenties (RSS's) bevattende ofwel 12 bp (één draaiing) of 23 bp (twee-draai) afstandssequenties flankeren elke V, D en J segmenten in TCR-kiemlijn-DNA.
iii. De TCR-a-keten (zoals de lichte keten van immunoglobuline) is gecodeerd door V, J en C gensegmenten. De p-keten van TCR is gecodeerd door V, D, J en C gensegmenten.
iv. De herschikkingen van het TCR-gen volgen de één-draai / twee-draai-verbindingsregel die wordt gezien in de herschikkingen van het immunoglobuline-gen.
v. De T-cellen brengen ook recombinatie-activerende genen RAG-1 en RAG-2 tot expressie. Het RAG-1 / RAG-2 recombinase-enzym herkent de heptameer en niet -ameraherkenningsignalen en katalyseert VJ- en VDJ-koppeling tijdens TCR-genherschikking door vergelijkbare deletie- of inversiemechanismen die optreden tijdens immunoglobuline-genherschikking.
TCR-a-ketenpolypeptide heeft een Va (variabel) gebied en een Ca (constant) gebied. Evenzo heeft de TCR p-keten V (3 en Cp-gebieden. De a- en ß-ketens zijn verbonden door disulfidebindingen.
TCR-keten-multigenez familie en TCR-keten-polypeptide-productie:
Mouse TCR a-keten-genfamilie in chromosoom 14 bestaat uit 100Va, 50Ja-gensegmenten en een enkel Ca-segment. (Een unieke eigenschap van TCR een keten-genfamilie is dat de gen-segmenten van de TCR-familie van de 5-familie zich bevinden tussen de Vα- en Ja-gensegmenten van de TCR-a-keten-genfamilie).
Elk van het Va-gensegment komt samen met elk van het Jα-gensegment (VJ-verbinding). De tussenliggende segmenten worden vervolgens verwijderd.
↓
De herschikte V α J α C α wordt getranscribeerd door RNA-polymerase-enzym om een primair RNA-transcript te produceren.
↓
De RNA-verwerkende enzymen verwijderen de introns in het primaire RNA-transcript en het resulterende TCR-a-keten-mRNA verlaat de kern in het cytoplasma.
↓
Het mRNA wordt getranslateerd door de ribosomen in TCR-a-ketenpolypeptide.
↓
De leidersequenties richten de peptideketen in het ruwe endoplasmatisch reticulum (RER). Vervolgens worden de aminozuren van de leidersequenties gesplitst en wordt de uiteindelijke TCR een ketenpolypeptide gevormd.
TCR β Chain Multi-gen Familie en TCR β Chain Polypeptide Productie:
De muizen TCR p-keten multi-gen genfamilie in chromosoom 7 heeft 20 tot 30 V p -gensegmenten en twee vrijwel identieke herhalingen van D-, J- en C-segmenten. (Elke herhaling bestaat uit één D β- segment, 6 of 7 J β- segmenten en één C β- gensegment.
De herschikking van het TCR P-keten-gen is vergelijkbaar met de herrangschikking van zware keten van immunoglobuline. Eerste D β- en J β- verbinding vindt plaats (DJ-verbinding) (Fig. 12.10).
Vervolgens verbindt D β J β zich met één V β om een V β D β J β eenheid te vormen (VDJ-verbinding).
↓
VßßPJpCp3- eenheid wordt getranscribeerd door het enzym RNA-polymerase en een primair RNA-transcript wordt gegenereerd. RNA-verwerkende enzymen verwijderen de introns in het primaire RNA-transcript en het resulterende TCR ß-keten-mRNA verlaat de kern en gaat het cytoplasma binnen.
↓
Ribosomen binden aan mRNA en vertalen het in TCR ß-polypeptideketen.
↓
De leidersequenties richten het TCR P-ketenpolypeptide in de RER. Vervolgens worden de leidersequenties gesplitst en wordt het uiteindelijke TCR P-ketenpolypeptide gegenereerd.
↓
De TCR-a- en ß-ketens bewegen naar het Golgi-apparaat en vervolgens naar secretaire vesicles. Het membraan van secretaire vesikel versmelt met het T-celmembraan en bijgevolg worden de TCR's tot expressie gebracht op het buitenste aspect van de T-cel. TCR a- en ß-ketens worden tot expressie gebracht als een disulfidegebonden heterodimeer op het T-celmembraan.
Generatie van TCR Diversity:
Verschillende mechanismen (zoals gevonden bij het genereren van immunoglobuline-diversiteit) werken ook om enorme aantallen TCR's te genereren om verschillende antigenen te herkennen.
ik. Combinatorische verbinding van VJ (in a-keten) en VDJ (in p-keten) genereert een groot aantal willekeurige gencombinaties.
ii. Junctionele flexibiliteit.
iii. P-nucleotide toevoeging.
iv. N-nucleotide toevoeging.
v. Combinatorische associatie van α- en β-ketens of y- en δ-ketens.
Somatische mutatie van het immunoglobulinegen is een van de mechanismen die diversiteit aan de generatie van immunoglobulinen toevoegen. Maar somatische mutatie komt niet voor in de herschikte TCR-genen. Wat de DNA-herschikking ook is die zich heeft voorgedaan tijdens de rijping van T-cellen in de thymus, blijft daarna bestaan. (Als somatische mutatie van TCR's voorkomt in rijpe T-cellen, kunnen auto-reactieve T-cellen in de periferie worden gegenereerd, wat kan leiden tot auto-immuunaanvallen op zelf-antigenen van de gastheer).
