Ugrás a tartalomhoz

Immunológia

Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

Az extracelluláris sejtpusztítás sejtjei, mechanizmusai

Az extracelluláris sejtpusztítás sejtjei, mechanizmusai

Az ölősejtek (NK-és CTL) kialakulása, vándorlása

Az extracelluláris sejtpusztítás elsődleges effektor sejtjei, a CD8 + citotoxikus T-limfociták (CTL – Cytotoxic T-Lymphocyte) és a természetes ölősejtek (NK – Natural Killer) a közös limfoid progenitorból alakulnak ki (lásd még 3. és 11. fejezet). Ezek az előalakok a csontvelőből a tímuszba történő migrációt követően többnyire a tímusz mikrokörnyezetében érnek hatékony ölősejtekké. Az NK-sejtek fejlődési vonala azonban már a γδ- és αβ-TCR-t kifejező timociták kialakulása, vagyis a TCR-gének átrendeződése előtt elválik a T-sejt irányba elkötelezetté váló progenitor sejtek ontogenezisének útvonalától. Ebben főként az Ets-1 transzkripciós faktornak van szerepe. Az érett NK-sejtek – az NK1-t és TCR-t egyaránt kifejező NK-T-sejtekkel együtt – a keringéssel jutnak a perifériára, ahol kifejthetik sejtölő funkcióikat.

A CTL-ek a mindkét koreceptort (CD4 és CD8) kifejező, ún. dupla pozitív (DP) timocitákból alakulnak ki a tímusz velőállományában lezajló szelekciós folyamatok során. A szelekciót a DP-timocitát érő antigéninger erőssége és a TCR-közvetített szignál időtartama szabályozza, az antigén-bemutató sejteken (Thymus Epithel Cell – TEC, illetve dendritikus sejt, DC) kifejeződő Notch-ligandummal együttesen. Az így kialakuló érett, naiv CTL-ek elhagyják a tímuszt, és a keringésbe kerülve a periférián vagy a nyirokszervekben fejtik ki effektor funkcióikat.

A hatékony (armed) CD8+ T-sejtek jellemzői és effektorfunkciói

A CD8+ T-sejtek (CTL) főbb jellegzetességei, aktiválódásuk

A CD8 + T-limfociták az MHC-I molekulákkal asszociált, főként endogén eredetű fehérjékből származó peptideket ismerik fel (lásd 9. és 12. fejezet). Legfontosabb funkciójuk a vírussal fertőzött és a tumorosan elfajult sejtek elpusztítása. A tímuszból kijutó, adott specificitású TCR-rel rendelkező naiv CD8+ T-sejtek még nem citotoxikusak. Hatékony effektor sejtté differenciálódásukhoz szükség van a célsejttel való kapcsolatra, vagyis a TCR specificitásának megfelelő MHC-peptid komplexeket és a megfelelő kostimuláló molekulákat (pl. B7 fehérjecsalád) kifejező, hatékony, hivatásos antigén-bemutató sejtekre, továbbá limfokinek jelenlétére. Bár differenciálódásuk a Th1-sejtektől függően vagy azoktól függetlenül is megtörténhet, a DC-k ún. “kondicionálása” révén a Th1-sejtek nagymértékben elősegítik ezt a folyamatot (13.23. ábra). A Th1-sejteken megjelenő CD40L és a DC membránján lévő CD40 kapcsolata ugyanis mindkét sejtben citokintermelést, a DC-n pedig az antigénbemutatást elősegítő sejtfelszíni molekulák megjelenését és egyéb intracelluláris változásokat idéz elő.

13.23. ábra. A citotoxikus T-limfociták differenciálódásának és effektor aktivitásának szabályozása egyéb sejtek által. A kórokozók felvétele aktiválja és IL-12 termelésre serkenti a hivatásos APC-ket. Az IL-12 az NK-sejtek növekedési faktoraként fokozza a sejtek IFNγ-termelését, és ezáltal segíti a Th1-limfociták képződését és aktiválódását is. A Th1-sejtek által termelt citokinek serkentik a CD8+ T-limfociták differenciálódását és effektor funkcióit. A folyamatot erősíti, hogy a Th1- és a Tc-sejtek által termelt IFNγ visszahat a fagocitákra, és fokozza IL-12 termelésüket.

A CTL-ek fő effektorfunkciója a sejthalál (lízis/apoptózis) előidézése az pMHCI-TCR kapcsolat alapján fajlagosan felismert célsejteken. Az effektor sejtté történő differenciálódás során a CTL citoplazmájában kialakuló, sejtpusztító hatású makromolekulákat tartalmazó granulumok a plazmamembránhoz vándorolnak. Ezt a folyamatot a TCR-szignálok hatására lezajló mikrotubulus-átrendeződések indítják el.

A CTL-ek granulumaiban található molekulák közül a legjelentősebbek a következők:

– a membránt “kilyukasztó” perforin (vagy citolizin), amely szerkezetét tekintve a komplementrendszer C9 komponenséhez hasonló fehérje (lásd 7. fejezet), és oligomerizálódva pórust képez a célsejt membránjában;

– az ún. granzimek, melyek fehérjebontásra képes szerin-észteráz enzimek;

– fehérjetermészetű toxinok, mint pl. a limfotoxin (LT);

kondroitinszulfát proteoglikánok.

Egy másik, a citotoxikus T-sejtek aktiválásával együtt járó fontos folyamat a különböző citokinek termelésének megindulása, így IFNγ, LT, TNF, és kis mennyiségben IL-2 szecernálása. A TNF és az aktivált CTL-ek membránján megjelenő sejthalálreceptor ligandum (FasL) szintén szerepet játszik a célsejt apoptózissal való elpusztulásában. A CTL által felismert célsejt tehát egyidejűleg kétféle sejthalált kiváltó effektormechanizmus áldozatává is válhat.

A CTL által közvetített sejtpusztítás

Ehhez a folyamathoz a cél- és az effektor sejt antigén-specifikus, közvetlen kapcsolata, vagyis immunszinapszis (IS) kialakulása szükséges (lásd 4. fejezet). Az effektor sejt eleinte nem károsodik a sejtölő funkció során, ezért több célsejt elpusztítására is képes. Az ismételt antigén-specifikus stimuláció azonban a CTL apoptózissal való pusztulásához vezethet.

A CTL által közvetített sejtpusztítás az alábbi lépésekre bontható:

Az antigén felismerése és a két sejt kapcsolatának kialakulása. A megváltozott saját sejten az antigént, vagyis a megfelelő MHC-I - peptid-komplexet a TCR ismeri fel, a sejtek közötti kapcsolatot a célsejt MHC-I molekuláihoz kötődő CD8, az LFA3 adhéziós molekula és a CD2, valamint az LFA1 és az ICAM-1 és ICAM-2 adhéziós molekulák között kialakuló kapcsolatok biztosítják (Tc-APC szinapszis, lásd 13.7. ábra). Azokat a célsejteket, amelyek nem hordozzák ezeket az adhéziós molekulákat (LFA-3, ICAM-1), a CTL-ek az antigén felismerése ellenére is csak nagyon rossz hatásfokkal képesek elpusztítani.

A CTL aktiválódása. A Th-sejtekhez hasonlóan, a TCR-ek által közvetített jelek mellett a CTL-ek stimulálásában is fontos szerepet játszanak a CD8 koreceptor által közvetített és az egyéb kostimulációs jelek. Ezek a szignálok a transzkripciós folyamatok beindítása mellett a citoszkeleton átrendeződését is kiváltják. A naiv T-limfociták aktiválása általában hosszú ideig történő aktivációt és erős kostimulációt igényel. Fontos kiemelni, hogy ugyanakkor a citotoxikus effektor T-sejtek esetében már kevés, akár csak egyetlen TCR-komplex által közvetített jel is kiválthatja a sejtben tárolt mediátorok felszabadulását. Ezzel szemben a génátírást és fehérjeszintézist igénylő citokintermelés hosszabb ideig tartó folyamat. Hatékony sejtosztódásra tehát csak azok a CTL-ek képesek, amelyek kellő erősségű és hosszan tartó aktivációs jelet kaptak a célsejttel alkotott IS-ban. Ugyanakkor jellemző erre a reakcióra a nagyfokú fajlagosság, mivel a CTL-ek az APC felszínén bemutatott, esetenként többszázezer saját és idegen antigénből származó peptid közül is képesek szelektíven felismerni a TCR-ük specificitásának megfelelőt.

A “halálos csapás”, azaz a célsejt membránjának kilyukasztása. E folyamat során a TCR-szignálok, a membránbeli mozgások, valamint a citoszkeleton átrendeződésének eredményeként az intracelluláris granulumok a TCR-rel együtt a két sejt érintkezési felülete köré (IS centruma) csoportosulnak (13.7.C. ábra), és az aktivált T-sejt tartalma exocitózissal kiürül. A pusztító folyamat egyik kulcsszereplője egy ősi, az evolúció során megőrzött szerkezetű molekula, a perforin. Ez a fehérje a CTL granulumaiban az alacsony pH és az alacsony Ca2+ koncentráció miatt monomer, inaktív formában van jelen. Exocitózist követően, az extracelluláris térbeli magasabb Ca2+ koncentráció és pH hatására kötődik a célsejt membránjához, ahol oligomerizálódik, és 10–20 nm átmérőjű pórusokat formálva kilyukasztja a targetsejt membránját. Ez lehetővé teszi a granulumok egyéb enzimjeinek (pl. granzim A, granzim B, limfotoxinok) a célsejtbe történő bejutását is. Érdekesség, hogy a célsejtekbe fluid fázisú endocitózis révén bejutott, és endoszómákban lokalizált granzimek kiszabadulását is a perforin segíti elő, ún. endoszomolízis révén (13.24. ábra). A létrejövő pórusok miatt a célsejt membránja átjárhatóvá válik az ionok és a víz számára, aminek eredményeként a sejt megduzzad és szétesik (lízis áldozata lesz).

13.24. ábra. A citotoxikus T-limfociták (CTL) sejtpusztító effektor mechanizmusai. A célsejt specifikus felismerését követően aktiválódó CTL granulumai a szinapszis területén koncentrálódva kiürülnek. A perforin közvetlenül (Ca2+-függő pórusképzés) illetve közvetve (endoszomolízis) segíti elő a különféle granzimek, limfotoxinok és proteoglikánok célsejtekbe való jutását. A granzim A kaszpázfüggetlen fehérjehasítás, míg a granzim B a mitokondriális apoptózis útvonalon keresztül idézi elő a célsejt fehérje-, illetve nukleinsav-állományának lebomlását, a sejt pusztulását. Ezt a folyamatot erősíti a Fas-FasL kapcsolódás által aktivált, kaszpázfüggő apoptózis.

A citolítikus aktivitás hiánya kóros állapot kialakulását idézi elő

A perforin génje (PRF1) által kódolt fehérje kiemelt jelentőségét a celluláris citotoxicitásban alátámasztja az a tény is, hogy egy viszonylag ritka (1:50 000), de súlyos humán születési rendellenesség, a familiáris haemofagocitikus limfohisztiocitózis (FHL) hátterében ennek a génnek a mutációi állnak. Ezt perforindeficiens egérmodelleken végzett vizsgálatok is megerősítették. A funkcionálisan aktív perforin hiánya ezen betegekben igen súlyos tüneket (pl. máj- és lépmegnagyobbodás, krónikus láz, kontrollálatlan T- és NK-sejt-aktiváció és proliferáció, a CTL és NK-sejtes citolitikus ölő funkciók hiánya, haemofagocitózis, nyirokcsomó-megnagyobbodás, fokozott tumorképződés stb.) okoz, és a beteg korai halálához (< 1 év, atipikus esetekben < 20 év) vezet.

Meg kell jegyezni, hogy nemcsak a perforingének mutációja, de egyéb, a citolitikus aktivitáshoz kapcsolódó funkciók kiesése (pl. genetikai eredetű mikrotubulus-abnormalitások, granulumtranszport-defektusok) is vezethetnek a fent említetthez hasonló tünetekkel járó, ritka humán immunhiányos állapotokhoz kapcsolható szindrómákhoz (pl. Chediak–Higashi- vagy Griscelli-szindróma). A perforin funkciója mellett ugyancsak fontos a granzim A enzim aktivitása is, mely a fehérjéket a bázikus aminosavakat követő reziduumnál képes hasítani, és ezáltal a kaszpázfüggetlen fehérjebontás a célsejt pusztulását eredményezheti.

A CTL leválása a célsejtről újabb célsejtek felismerését és elpusztítását teszi lehetővé. Ugyanekkor a CTL citokingénjeinek aktivációja az adott sejtklón osztódását is beindíthatja.

– A CTL - targetsejt kapcsolat nemcsak a fent leírt citolízis következtében vezethet a célsejt megsemmisítéséhez. Az aktivált CTL-sejteken megjelenő Fas-Ligandum (FasL) és a célsejten kifejeződő receptora, a Fas szintén kölcsönhatásba léphetnek, ami a célsejt apoptózis általi elpusztulását eredményezi. A sejtoldódással egyidejűleg DNS-bontó enzimek is aktiválódnak, és ez a magállomány fragmentálódásához vezet. Ugyanakkor a célsejtbe bejutott granzim B enzim pl. a proapoptotikus, BH3-domént tartalmazó BID-fehérje hasításával a mitokondriális sejthalálútvonalat is képes aktiválni.

Összességében tehát elmondható, hogy a CTL-ek citolízis és apoptózis-indukció révén igen hatékonyan képesek elpusztítani a szervezetben a felismert célpontot – vagyis a vírussal fertőzött és a tumorossá vált sejteket (13.24. ábra).

A CD8+ T-sejtek működésének szabályozása Th-sejtek és citokinek által

A CTL-ek a komplex sejtpusztító folyamatok megvalósításához segítséget kapnak az immunválasz során egyéb sejtektől is, főként citokinek formájában. Igy pl. a segítő, Th1 limfociták által termelt citokinek közvetlenül serkentik a CTL-ek aktivációját, szaporodását ill. differenciálódását. Emellett a fertőzések során más sejtekből (pl. NK-sejtek, APC-k) felszabaduló citokinek (elsősorban IFNγ és IL-12) is hozzájárulhatnak a CTL-ek funkciójának fokozásához közvetlenül vagy közvetett módon, pl. a Th1-sejtek képződésének vagy az APC-k antigén-bemutatási hatékonyságának fokozása révén. Bizonyos mechanizmusok ugyanekkor negatívan befolyásolják a CTL működését. Ilyen pl. a sejthalálreceptorok, ill. ligandumainak – pl. Fas, FasL – expressziója következtében beinduló “öngyilkos” folyamat, ami korlátozza a targetsejt pusztításának a mértékét.

A citotoxikus T limfociták szerepe a celluláris immunválaszban

A citotoxikus T-limfociták alapvetően fontos szerepet játszanak a nem fagocitáló sejtekben szaporodó kórokozók, mint pl. a vírusok és bizonyos baktériumok elleni védelemben, az akut allograft-kilökődési reakcióban és a tumorsejtek eltávolításában.

A CTL-ek szerepe a vírusfertőzések leküzdése során igen sokoldalú. Nem csak a vírussal fertőzött gazdasejtek elpusztítására, és ezáltal a vírus további szaporodásának gátlására képesek, de a citolízis eredményeként aktiválódó enzimek a virális genomot is károsítják. A CTL által termelt IFNγ aktiválja a makrofágok antimikrobiális aktivitását, de maga is antivirális aktivitású, amit a TNF tovább erősít. Az IFNγ által előidézett Ig-izotípus-váltás hatására komplementaktiváló és Fcγ-receptorhoz kötődő vírusellenes ellenanyagok képződése indul el, melyek a vírusrészecskék opszonizálásával elősegítik azok fagociták által való eltávolítását is. A citotoxikus T limfociták különösen fontosak a perzisztáló és/vagy transzformáló vírusok szaporodásának fékentartásában és a szervezetben képződő tumoros sejtek elpusztításában, azaz az ún. “immunosurveillance” (immunológiai ellenőrző funkció) folyamatában.

A természetes ölő (NK) sejtek működése

Az NK-sejtek jellemző tulajdonságai, típusai

A természetes ölősejtek (Natural Killer – NK), a csontvelői eredetű limfoid őssejtből képződnek (lásd 3. fejezet). Az NK-sejtek a B- és T-limfocitáknál nagyobb méretű, citoplazmájukban granulumokat tartalmazó sejtek (erre utal másik elnevezésük: Large Granular Lymphocyte – LGL), amelyek a periférián és a nyirokszervekben (elsősorban a lépben) is megtalálhatók. Az NK-sejtek képesek bizonyos tumoros és vírussal fertőzött sejtek hatékony elpusztítására. Lényeges különbség a CTL-ek és az NK-sejtek citotoxikus reakciója között, hogy az NK-sejtek nem antigén-specifikusak, így ezért a veleszületett immunitás résztvevőinek tekinthetők. Fontos hangsúlyozni, hogy ezek a sejtek nem rendelkeznek sem αβ, sem γδ T-sejt-receptorral. Az NK-sejtek az evolúció során kb. 400 millió éve kialakult ősi gerinces állatok limfocitáiból fejlődhettek ki, melyekben még nem történt meg az antigén-felismerő receptorok génjeinek szomatikus átrendeződése. A ma élő gerincesek NK-sejtjei korlátozott mértékben képesek génjeik átrendezésére, de azt nemigen hasznosítják (vagy még nem ismerjük ennek jelentőségét). Ezek a sejtek feltehetően elsődleges célsejt-specificitásuknak (MHC-I vagy MHC-I-szerű molekulák, molekulamintázatok felismerése) megfelelően szelektálódtak a fejlődés során.

Az NK-sejtek számos, más limfoid sejten is megtalálható receptort és adhéziós molekulát fejeznek ki (lásd 3. fejezet). Megjelenik pl. a sejtfelszínen a CD2- és az immunglobulin kötésére alkalmas, kis affinitású FcγRIII (CD16) molekula. Emellett az NK-sejtek számos nemrég felfedezett aktiváló és gátló receptort is expresszálnak (13.3. és 4. táblázatok). Bár az NK-sejteken nincs CD3 sem, a TCR-re jellemző, ζ–láncdimerek jelen vannak az FcγRIII-komplexben, és feltehetőleg szerepet játszanak a jelátviteli folyamatokban. A CD16-receptor-komplexhez társulhat a hízósejtekre és bazofil granulocitákra jellemző FcεRI jelátvivő γ-lánca is, szintén dimer formában. Az NK-sejteken nagy affinitású IL-2R sem található, de a receptorkomplex jelátvitelre alkalmas β- és γ-lánca jelen van. Ezért az NK-sejtek csak meglehetősen magas IL-2-koncentráció esetén osztódnak.

13.3. táblázat - 13.3. táblázat. Az NK-sejtek főbb jellemzői

Jellemző markerek

MHC-korlátozás

Mediátorok

(szekréció)

Funkció

Szöveti megoszlás

NK1.1

FcγRIIIa (CD16)

NCAM (CD56)

NK-receptorok*

MHC-I (-)

perforin, granzimek

sejtölés

diffúz


*l. 13.IV. táblázat

13.4. táblázat - 13.4. táblázat. Az emberi NK-sejtek ölőfunkciójának szabályozásában résztvevő receptorok

Receptor

Funkció

Fehérje

család

Ligandum

NKG2A/CD94

gátol

C-típusú lektin

HLA-E

NKG2A/ILT-2

gátol

Ig-család

HLA-A, B, C, E, F, G

NKG2A/KIR

gátol

Ig-család

HLA-C, Bw4, A

KIR2DS/DAP12/

aktivál

Ig-család

HLA-C

CD94, NKG2C,E/DAP12/

aktivál

C-típusú lektin

HLA-E

NKG2D/DAP10

aktivál

C-típusú lektin

MICA, MICB

FcR γ ζ /CD16

aktivál

Ig-család

IgG-fedett sejtek


Az NK-sejtek aktivitása jelentősen fokozódik IL-12 hatására – ezt a citokint egyébként e sejtek differenciálódási faktoraként írták le. Az interferonok (az I. típusú IFN-α,β és a II. típusú IFN-γ), az IL-18, valamint a TNF szintén stimulálják az NK-sejteket, melyek citolitikus aktivitásukat a CTL-ekhez hasonló módon, granulumok közvetítésével (lásd 13.26. ábra) fejtik ki. Az NK-sejtek az IgG-t kötő CD16-receptoron (13.3. táblázat) keresztül is aktiválódhatnak, ezáltal antitestfüggő celluláris citotoxicitást (ADCC, lásd 13. fejezet, lejjebb) is képesek közvetíteni.

A célsejtek felismerése az NK-sejtek által

Az utóbbi években számos, az NK-sejtekben kifejeződő gén termékét és funkcióját írták le, ami fényt derített az NK-sejtek régóta megfigyelt sajátos felismerő-képességére. Az NK-sejtek ugyanis nem pusztítják el az egészséges, vírussal nem fertőzött, illetve nem transzformált saját sejteket, továbbá a tumorsejtek között is képesek különbséget tenni. Így vannak az NK-sejtekkel szemben rezisztens, illetve azokra érzékeny célsejtek. Először azt az érdekes összefüggést tárták fel a kutatók, hogy az NK-sejtek azokat a targetsejteket képesek hatékonyan elpusztítani, amelyeken nem, vagy csak kis mennyiségben jelennek meg MHC-I-molekulák; következésképpen az MHC-I-molekulák jelenléte gátolja az NK-sejtek sejtpusztító funkcióját (lásd 3.18. ábra). Tehát ellentétben a CTL-ekkel, melyek esetében a pusztító folyamat feltétele a targetsejt MHC-I-molekuláinak felismerése (természetesen az idegen peptiddel komplexben), az NK-sejtek azokat a sejteket “veszik észre”, amelyek az egészséges sejteknél kevesebb MHC-I-molekulát, vagy azok megváltozott mintázatát hordozzák a felszínükön. Így tehát különbséget tesznek a fertőzött vagy transzformált és a jól működő egészséges sejtek között. Az NK-sejtek nem képesek felismerő receptoraik génjeinek nagy diverzitást adó átrendezésére – szemben a T-limfocitákkal – így főként molekuláris mintázatok jelenlétét érzékelik (pl. tumoros, és vírussal fertőzött sejtek felszínén). Ugyanakkor az NK-receptorok megjelenése változatosságot mutat egy egyénen belül, illetve az egyedek között is. Ennek egyik oka e receptorok poligenitása: számos gén terméke jelenik meg az NK-sejteken, de nem feltétlenül van jelen minden sejteben minden gén, illetve, ha jelen is van, nem fejeződik ki. A másik ok a receptorok allélikus polimorfizmusa, ami eltérő kötőképességű receptorok megjelenését eredményezi.

Az NK-sejtek működésére vonatkozó elmélet szerint e sejteket valamely, a legtöbb saját sejten jelenlévő molekula aktiválhatja, de a lítikus program beindulását a különböző gátló receptorokon (pl.: Killer Inhibitor Receptor – KIR) keresztül érkező negatívan szabályozó jelek megakadályozzák. A gátló receptorok az MHC-I-molekulák felismerésére képesek, és ezáltal az egészséges, MHC-I-molekulákat nagy számban hordozó sejtek védettek maradnak az NK-sejtek pusztításával szemben. Az MHC-I-molekulák számának csökkenése vagy a saját peptidek helyettesítése, pl. virális vagy tumorspecifikus fehérjékből származó peptidekkel, azonban elegendő lehet ahhoz, hogy megváltoztassa, és ezáltal csökkentse a gátló receptorok felől érkező jeleket, és utat nyisson az NK-sejtek aktiváló receptora (Killer Activating Receptor, KAR) által közvetített sejtlízisnek.

Az utóbbi években számos, az MHC-molekulák felismerésére képes NK-receptort azonosítottak. Ezek a receptorok, amelyek között mind gátló, mind pedig aktiváló jelet továbbító fehérjéket is találunk, két molekulacsaládba sorolhatók. Az NK-receptorok egyik fajtája a C-típusú lektinek közé tartozik, és főként szénhidrátok felismerésére képes, míg mások az Ig-szupergéncsalád tagjai (13.25. ábra). Az MHCI-kötő receptorok bizonyos allélspecificitással rendelkeznek, tehát nem minden MHCI-molekula felismerésére képesek, amit a kötött peptidek természete is befolyásolhat. Érdemes azt is megjegyezni, hogy az NK-sejtek aktiváló és gátló receptorai a T-limfociták különböző populációinak kis hányadán is megtalálhatók, ami arra utal, hogy ezek a receptorok más limfociták aktiválási folyamatában is szerepet játszhatnak. A limfociták számára gátló jeleket továbbító egyéb receptorokhoz hasonlóan az NK-sejtek Ig-szupergéncsaládba tartozó gátló receptorainak intracelluláris szakaszán is megtalálhatók a jellegzetes ITIM-motívumok (lásd 6. fejezet).

13.25. ábra. Az NK-sejtek gátló és aktiváló receptorai és ligandumai. Az NK-sejtek aktiváló receptorai citoplazmatikus részükön ITAM-okat, míg a gátló receptorok ITIM- vagy YxxM-szekvenciákat hordoznak. Mindkét receptortípus extracelluláris része hasonló szerkezetű lehet – így pl. tartalmazhatnak Ig-doméneket –, és ligandumaik azonosak is lehetnek (pl. HLA-E, C). Kiemelendő, hogy az aktiváló CD16 receptor az ADCC (Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity) reakció közvetítője.

Az NK-sejtek “aktiváló” és “gátló” szinapszisai a célsejtekkel: a sejtpusztítás mechanizmusai

A természetes ölősejtek a target felismerését követően immunológiai szinapszist (IS) alakítanak ki, ami az érzékelt jelek függvényében szabályozza (ki- vagy bekapcsolhatja) a sejtölési mechanizmust. A kialakult és stabilizálódó gátló IS-ben – mely a célsejt megmenekülését eredményezi – nem történik meg a granulumok perforin- és granzimtartalmának a szinaptikus résbe ürítése, mivel az NK-sejtet érő szignál megakadályozza a mikrotubulusok átrendeződését és a granulumok membránhoz való toborzását. Ebben az esetben az NK-sejtek KIR-molekulái és a célsejtek MHCI-molekulái között kialakuló kapcsolatok (lásd 3.19. ábra) indítják el azt a jelátviteli folyamatot, amelyben a SHP1-foszfatáz aktivitása eredményezi a citoszkeleton gátlását. Az NK-receptorok által közvetített gátlás ITIM-függő, és mechanizmusa hasonlít a BCR-indukált B-sejt-aktiválás FcγRIIb által közvetített gátlásához (lásd 6. fejezet). MHCI-specifikus KIR-molekulák a T-sejtek egy részén is megjelennek, és hasonló mechanizmussal vesznek részt a T-sejt-aktiváció szabályozásában. Érdekes, hogy a ‘saját tolerancia’ az NK-sejtek esetén úgy is kialakulhat, hogy a sejtek – MHCI-KIR kapcsolat hiányában – folyamatosan aktiválódnak, és így folyamatosan elveszítik érzékenységüket.Az ún. aktiváló IS-ek akkor jöhetnek létre, ha az NK-sejtek olyan célsejtekkel alakítanak ki kontaktust, melyek nem, vagy erősen csökkent mértékben fejeznek ki MHCI-molekulákat, esetleg megváltozott MHCI-mintázatot mutatnak. Ezekben a sejtkontaktusokban az igen változatos formában kapcsolódó aktiváló receptorok (Killer Activating Receptor – KAR) és megfelelő ligandumaik olyan jelpályákat indítanak el, melyek következtében – főként a mikrotubulus organizáló centrum (MTOC) polarizálódik, a ’fegyverrel töltött granulumok’ a membránhoz toborzódnak és szekretálódnak. A ’ravasz meghúzásában’ alapvetően fontos a kostimulációs kapcsolatok (pl. B7-CD28) által hosszasan fenntartott ERK-foszforiláció is. Ilyenkor a célsejt az NK-sejt citolitikus aktivitásának hatására elpusztul.

Az ellenanyagfüggő sejtes citotoxicitás (ADCC)

Az NK-sejtek funkcióiban fontos szerepet játszanak az immunglobulinok kötésére alkalmas FcγRIII (CD16) molekulák, melyek az IgG-vel opszonizált sejtek (vírussal fertőzött vagy tumorossá fajult sejtek) megkötését is lehetővé teszik. A kölcsönhatás aktiválja az NK-sejtet, ami a granulumok átrendeződését és tartalmuk szekrécióját eredményezi. Igy tehát az NK-sejtek képesek az ellenanyag közvetítésével megkötött target elpusztítására is. Ezt a folyamatot nevezzük ellenanyagfüggő sejtes citotoxicitás-nak (Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity – ADCC).

Az ADCC-reakcióban tehát másodlagos a szerepe az MHCI-molekuláknak és az NK-receptoroknak (pl. KIR vagy KAR), mivel a megfelelő ellenanyag-molekulákkal “megjelölt” célsejteknek az NK-sejttel való kölcsönhatása váltja ki a citotoxikus reakciót. Megjegyezzük, hogy ADCC-t nem csak IgG, hanem IgE izotípusú ellenanyagok is közvetíthetnek. Ez utóbbi esetben az effektor sejtek eozinofil granulociták, melyeknek az FcεR-ai vesznek részt, pl. a többsejtű parazita (Schistosoma) elpusztításában. Az ADCC során az ellenanyagot megkötő receptorkomplex olyan jeleket indít el, melyek többek között az ölősejtek intracelluláris granulumaiban tárolt citotoxikus anyagok kiürüléséhez és a megkötött célsejt vagy kórokozó pusztulásához vezet (lásd 3.19. ábra).

Ez a mechanizmus, az aktiváló NK-receptorok (KAR) közvetítésével lezajló effektor aktivitással együtt fontos eleme a tumorokkal és egyes vírusfertőzésekkel szembeni immunitásnak. Ezt támasztja alá az a példa is, hogy az ún. Chediak–Higashi-betegségben (amely NK-sejt-hiánnyal jár) vagy annak egérben előforduló megfelelőjénél, a “beige-egér” esetében (ahol autoszomális mutáció miatt szintén hiányzanak az NK-sejtek) a limfoid tumorok fokozott gyakorisággal fordulnak elő (lásd 21. fejezet).

Az NK-sejtek természetes ölő funkciójának szerepe az immunrendszer működésében

Az NK-sejtek fontos biológiai szerepe, hogy jóval a specifikus kapcsolatokat igénylő CTL-ek aktiválódása előtt képesek a vírussal fertőzött, illetve transzformált sejteket felismerni és elpusztítani. Igy a veleszületett immunrendszer hatékony elemeiként fontos szerepet játszanak az immunhomeosztázis fenntartásában az adptív válasz kialakulásáig. Ezt a funkciót receptoraik viszonylag széles (bár a T-sejt-receptorhoz képest lényegesen szűkebb specificitást képviselő) skálája biztosítja. Nagyszámú NK-sejt van jelen a csontvelő-átültetésen átesett betegekben, így valószínű, hogy ezek a sejtek az allogén válasz kezdeti szakaszában is résztvesznek. Az NK-sejtek fontos szerepet játszanak az anya és a magzat között kialakuló immunológiai kapcsolat fenntartásában is.

Érdekes módon az NK-sejtek in vitro körülmények között nagy IL-2 dózissal kezelve, megnövekedett citotoxikus aktivitású, limfokinnel aktivált limfocitákká, ún. LAK- (Lymphokine Activated Killer) sejtekké alakulnak át, melyeket tumoros betegségekben gyakran terápiás célra is alkalmaznak. LAK-sejtek kialakulását in vivo körülmények között az intenzív IL-2-termeléssel jellemezhető CD4+ Th1-sejtek is előidézhetik.

Az NK1+ T-limfociták

Egerek esetében írták le először, hogy a limfociták egy része az NK-sejtek markereként ismert NK1 molekulát és T-sejt-receptorokat egyaránt kifejez a felszínén. Később emberben is kimutatták, hogy a perifériás T-sejtek 5–15%-a ebbe a sajátos “hibrid” sejttípusba tartozik. Ezen sejtek többsége αβ TCR-t és CD4-koreceptort hordoz, de kimutatták az NK1 molekulát CD4-, CD8- és CD8+-sejteken is. Az NK1+ T-sejtek TCR-ének fontos jellemzője, hogy nagyon csekély változatosságot mutató, ún. “invariáns” láncokat tartalmaznak, és erősen korlátozott specificitásuk alapján természetes T-sejtnek is szokás nevezni (Natural T-cell — NT). (Az NK1+ T-sejtek további jellemzőit lásd a boxban.) Antigén-felismerésük általában a nem polimorf, MHC-szerű CD1-molekulákhoz kötött (a Mycobacterium tuberculosis esetében pl. lipoglikán és mikolsav felismerését igazolták – lásd 12. fejezet).

Az NK1 + T-sejtek jellemzői

Az NK1+ T-sejteken a CD3-molekula-komplex jelátvivő láncai a ζ-ζ homodimer helyett a ζ-γ heterodimer vagy γ-γ homodimer formájában vannak jelen, ami feltehetőleg a T-limfocitáktól eltérő jelátviteli folyamatok megindítását teszi lehetővé. A sejtmembránon megjelenő NK1-molekulák NK-sejteken leírt heterogenitása és funkcionális szerepe még nem tisztázott. A CD28-koreceptortól és IL-2-től függő aktiválódásuk általában nagymértékű IL-4-termeléssel jár, ezért valószínűleg fontos szerepet játszanak a Th2-sejtek kezdeti aktiválódásához szükséges lokális IL-4-koncentráció biztosításában. Aktivációt, ill. Fas/FasL kölcsönhatást követő sejtpusztítás után IL-4 mellett IFNγ-t is termelnek, így immunfolyamatokat szabályozó funkciójuk elsősorban apoptózist indukáló, ill. Th1- és Th2-sejtek fejlődését befolyásoló tulajdonságukkal függ össze. Az NK1+ T-sejtek egy jelentős része a tímuszban fejlődik, más populációik valószínűleg a májban, a csontvelőben és a bélhám speciális területein érnek immunkompetens sejtté. A tímuszban regulátorsejtként is közreműködhetnek az odavándorló tolerogén DC-k hatására az ún. szerzett timikus tolerancia kialakulásában. Ez a negatív szabályozó szerep főként aktiválásukat követő citokinszekréciójuk (pl. IL-4, IL-10, TGF-β) révén valósul meg.

Az NK-sejtek és az NK1+ T-limfociták a szervezetben előforduló “megváltozott”, illetve “idegen” antigénmintázatnak meglehetősen széles spektrumát ismerik fel, az adaptív immunrendszer T-sejtjeire jellemző nagymértékű diverzitás hiányában is. Az NK1+ T-limfociták egy jelentős része pl. az evolúció során feltehetően a (gliko)lipidtermészetű antigének felismerésére szakosodott. Mivel ezeket képesek specifikusan felismerni és elpusztítani, így az NK1+ T-sejtek szintén a veleszületett immunitás egyik fontos elemének tekinthetők. Mindkét sejttípus előnyös tulajdonsága, hogy képes a szervezetben megjelenő kóros változások (pl. vírusfertőzés, tumoros elfajulás) érzékelésére, és az érintett sejtek szelektív elpusztítására viszonylag gyorsan, időben jelentősen megelőzve az adaptív immunrendszer sejtjeinek aktivitását.