Впечатляющие успехи CAR-T лимфоцитов в лечении гемобластозов привлекли внимание медицинских специалистов и широкой общественности, но постоянно возникает вопрос: а можно ли и другие иммунные клетки поставить на борьбу с раком? В этой области сегодня нам много обещают так называемые естественные киллеры — клетки, способные преодолеть ограничения Т-клеточного лечения и стать новым словом в иммунотерапии онкологических заболеваний. Рассказываем о них в продолжении пецпроекта по генной и клеточной терапии.
Спецпроект о генной и клеточной терапиях, тернистом пути их развития, первых успехах и надеждах, а также о сложностях регулирования, производства и изучения этих новейших методов лечения.
Партнер спецпроекта — Департамент разработки генотерапевтических препаратов одной из крупнейших российских биотехнологических компаний — BIOCAD. BIOCAD заслужил серьезные позиции на мировом фармацевтическом рынке благодаря выпуску лекарственных препаратов на основе антител.
Адоптивная клеточная терапия (АКТ) основана на современных технологиях, позволяющих изолировать и размножить «в неволе» наши же собственные иммунные клетки, чтобы потом уже направить армию этих элитных бойцов на уничтожение злокачественных клеток.
Впервые такой подход применили в 1988 году, когда выделенные от пациентов опухоль-инфильтрующие лимфоциты — с усилением их специфической активности интерлейкином-2 — после размножения и введения обратно больным помогли обратить вспять метастатическую меланому [1], [2].
С тех пор адоптивный перенос иммунных клеток с противоопухолевой активностью показал эффективность в лечении некоторых рефрактерных и рецидивирующих форм гематологических онкозаболеваний [4], [5].
Публикация первых таких успехов вызвала большой ажиотаж в публичном поле и интерес крупных фармацевтических компаний, — а за ней последовал шквал клинических исследований, что привело к регуляторному одобрению CAR-T клеточного лечения в 2017 году [2].
Однако далеко не все виды рака поддаются лечению CAR-T: попытки использовать эту технологию для уничтожения сóлидных опухолей не увенчались успехом.
С одной стороны, это связано с плохим проникновением Т-лимфоцитов в плотную ткань таких новообразований (строму), что препятствует достаточному накоплению этих клеток для эффективного взаимодействия с их опухолевыми «визави».
С другой стороны, на эти опухоли не так просто нацелиться — для этого у них недостает хорошей «мишени» (подобной рецептору CD19 в гематологических опухолевых бластах).
Но даже если подходящий для селективного связывания маркер и удается найти (например, HER2 для некоторых опухолей молочной железы), — этого не всегда бывает достаточно. Ведь опухолевые, а также рекрутированные «силами зла» иммунные клетки стромы умеют подавлять направленную на них активность , из-за чего Т-лимфоциты не срабатывают.
Так что, несмотря на все преимущества, ученые волей-неволей рассматривают иммунные клетки, способные заменить (или дополнить) сегодняшнюю Т-клеточную терапию. NK-клетки здесь особо интересны: есть надежда, что они могут лучше лечить при некоторых показаниях, и при этом более безопасны, относительно просты в производстве и недороги. Что же сделало их такими особенными?
NK-клетки: кто они?
Естественные (или натуральные) киллеры, они же NK-клетки (англ. Natural killer (NK) cells), — тип цитотоксических лимфоцитов, участвующих в работе врождённого иммунитета (рис. 1, 2).
Впервые были описаны в далеких 1970-х, когда шведские и британские исследователи независимо друг от друга обнаружили клетки, которые нельзя было однозначно отнести к B- или Т-лимфоцитам, но все же способные к уничтожению опухолей.
С тех пор ученые неоднократно пытались направить «силу и мощь» этих клеток на борьбу против рака.
Несколько лет спустя оказалось, что NK-клетки убивают клетки лимфомы без комплекса тканевой совместимости I (известного также как MHC I), в то время как «нормальные» (MHC I позитивные) клетки они не трогают [7].
Антигенные комплексы MHC I на клетках подтверждают их принадлежность к определенному организму — это своего рода «молекулярный паспорт». И когда в таком «паспорте» происходят изменения, это служит сигналом Т-клеткам, что перед ними «чужак», которого следует «найти и уничтожить».
Однако не все так просто, ведь опухоли и тут могут обмануть иммунитет [8].
MHC, совместимость тканей и естественные киллеры
Аббревиатура MHC переводится на русский язык как главный комплекс гистосовместимости (англ. Major histocompatibility complex). Для человека эта совокупность белковых молекул имеет и еще одно, более старое, название — человеческие лейкоцитарные антигены (англ. HLA, Human Leukocyte Antigens).
Называются так эти поверхностные клеточные белки потому, что при несовпадении их у реципиента и донора они могут индуцировать отторжение пересаженных органов и тканей, — и именно в этом качестве когда-то были обнаружены учеными. Впрочем, сейчас уже их название, скорее, анахронизм, — ведь оказалось, что «зона ответственности» таких белков намного шире.
HLA помогают иммунному надзору, участвуют во многих физиологических реакциях, определяют патогенез и предрасположенность к различным заболеваниям и многое другое. При этом и разнообразие белков тканевой совместимости очень велико, как и кодирующих их генов.
Известно, что это самая полиморфная система генов, включающая более 10 тысяч генетических вариантов (аллелей), неравномерно распределенных среди разных этносов [9].
Презентация антигенов и уничтожение опухолей
Впрочем, сейчас нас больше интересуют белки класса MHC I, ведь именно они умеют презентировать CD8+ Т-клеткам (кстати, по функциям очень похожим на NK-клетки, — недаром их еще называют Т-киллерами) белковые фрагменты возбудителей инфекций или опухолевых клеток.
Такие кусочки чужеродных агентов (известные также как антигены) получаются внутри клетки нарезанием целых белков и могут попадать на поверхность клетки как раз в составе MHC I. Процесс этот многоступенчатый, что предоставляет массу возможностей злокачественным клеткам его избежать.
Так, к этому может привести нарушение в любом из генов, кодирующих какой-либо участвующий в презентации антигена белок. Ну а самые разнообразные генетические нарушения в опухолях, как известно, далеко не редкость, что и позволяет им в итоге уклоняться от иммунного надзора.
Подливает масла в огонь селективное давление отбора иммунной системой — ведь благодаря этому может случиться так, что среди «разношерстных» опухолевых клеток выживут лишь те, у которых либо отсутствуют MHC I, либо нарушен процесс презентации через них антигена [10].
Т-киллеры не способны уничтожить такие клетки, а значит, они будут и дальше бесконтрольно делиться. Если их не остановить, заболевание будет прогрессировать. Сказать слово «стоп» здесь как раз способны естественные киллеры, ведь их-то так просто не проведешь.
Наоборот, NK-клетки способны даже активироваться, «видя» отсутствие «своих молекул» (тех же самых MHC I) на опухолевых клетках (рис. 3).
Эта особая чувствительность, позволяющая NK-клеткам отделять «чужаков» от «своих» по утрате антигенных комплексов, получила теоретическое обоснование, известное как «гипотеза потери своего» (missing self-hypothesis) [7].
И такая способность — далеко не единственное преимущество NK- перед T-клетками.
NK-клетки vs. T-клетки
В отличие от Т-клеток адаптивной иммунной системы, NK-клетки — это часть врожденной иммунной системы, и им для активации не нужен контакт с антигенами.
Они могут реагировать на то, что «покажется» им чужеродным, но по умолчанию не активируются, имея своего рода «предохранительный механизм», защищающий здоровые клетки от бесконтрольного уничтожения этими убийцами (подробнее — на рис. 3) [12], [13].
Рисунок 3. Механизм активации NK-клеток («гипотеза потери своего»). NK-клетки активируются сложным балансом сигналов от рецепторов с противоположными функциями (ингибирующей и активирующей), запускаемыми соответствующими лигандами на клетках-мишенях.
При этом ингибирующие рецепторы семейства иммуноглобулин-подобных рецепторов NK-клеток (KIR) (либо поверхностные гликопротеины типа II с каркасом C-лектина, известные как NKG2A/СD94) узнают молекулы MHC I на поверхности здоровых клеток, не будя подозрений естественных киллеров.
Когда же связывания с MHC I нет, «тормоза» отсутствуют, и тут уже активирующие рецепторы могут разбудить NK-клетки. «Прирожденные убийцы» начинают продуцировать цитокины и литические вещества, убивающие жертвы.
Важно, что NK-клетки выходят на тропу войны при соблюдении двух условий: утери клеткой «паспорта гражданина» (MHC I) и экспрессии ею же стресс-индуцированных лигандов. Здоровые клетки такие лиганды не экспрессируют и «паспорт» не теряют, что и предохраняет их от атаки NK-клеток [12]. За счет этого в норме ингибирование доминирует над активацией .
На практике все это означает, что есть хорошая перспектива для аллогенных NK-клеток с хорошей иммунологической совместимостью.
Несовпадение ингибирующих рецепторов донора с антигенными комплексами пациентов может лишь усиливать их активацию в отношении опухолевых клеток [12], что до определенной степени делает такие NK уже «готовыми к использованию» (off-the-shelf use) для производства в больших количествах и лечения многих онкологических больных [17].
В то же время для Т-клеток как раз метод их производства имеет серьезные ограничения, включая наработку требуемого количества клеточного материала.
Например, у пациента с иммуносупрессией после пройденного лечения первой линии (химиотерапией) может быть просто недостаточно таких клеток для проведения аутологичной терапии.
Ну и это просто долго, дорого и технологически сложно, что делает такое лечение экономически не очень эффективным, а значит, труднодоступным для возмещения затрат системами здравоохранения [18].
С другой стороны, NK-клетки, как немодифицированные, так и измененные генной инженерией, уже показывают многообещающие результаты в ранних клинических исследованиях без существенных нежелательных явлений, зачастую сопровождающих Т-клеточное лечение. Речь о следующих опасных феноменах:
- Нейротоксичность [19].
- Реакция «трансплантат против хозяина», при которой трансплантированные клетки атакуют и разрушают чужеродные для них ткани хозяина. Это бывает при терапии аллогенными клетками, но в случае NK такой риск значительно ниже [20].
- Цитокиновый шторм — явление, при котором иммунные клетки выделяют угрожающе много провоспалительных сигнальных молекул (цитокинов). Их выделение само по себе стимулирует и другие иммунные клетки к секреции других воспалительных медиаторов, запуская своего рода «цепную реакцию». Возникающее воспаление — вначале локальное, но по мере распространения охватывающее весь организм, — может быть смертельно опасным.
Человеческие NK-клетки широко распространены в лимфоидных и нелимфоидных тканях, таких как кровь, ткани печени, матки и селезенки. Они весьма разнородны — отличаются функционалом, стадиями созревания и экспрессией рецепторов [21].
По рецепторам их и классифицируют: по отсутствию CD3 (маркера Т-клеток) и наличию CD56-поверхностных маркеров, причем по уровню экспрессии последнего их дополнительно подразделяют на CD56brightCD16dim/− и CD56dimCD16+ .
Представителей первой группы считают менее зрелыми (и при этом мощными продуцентами цитокинов), а второй, напротив, более зрелыми (и мало секретирующими цитокины), но обладающими наибольшей цитотоксичностью.
Приблизительно 90% циркулирующих NK-клеток считаются цитотоксическими популяциями CD56dimCD16+, при этом их рецептор FcγRIII (CD16) способен связываться с Fc-участком иммуноглобулина G, что важно для антителосвязанной цитотоксичности (об этом далее). У этих клеток много гранул с гранзимом и перфорином, которые они могут высвобождать, а также продуцировать цитокины (такие как фактор некроза опухоли α, TNF-α и интерферон γ, IFN-γ) — уже после распознавания ими клеток-мишеней.
Меньшая популяция CD56brightCD16dim/− играет преимущественно иммунорегуляторную роль, определяемую по секреции различных цитокинов (тех же TNF-α и IFN-γ), а также хемокинов .
Секреция этих молекул, в свою очередь, провоцируется стимуляцией NK-клеток различными интерлейкинами , что работает как само по себе, так и может быть усилено сигналами от активирующих рецепторов.
Причем такая реакция NK-клеток занимает всего несколько минут, в отличие от Т-клеток, которым требуется больше времени [22].
Они делают это не просто так. С одной стороны, это активирует две основные линии «клеточной обороны»: врожденного (дендритных клеток, макрофагов, нейтрофилов и др.) и приобретенного (В- и Т-клеток) иммунитета [25].
С другой стороны, клетки-мишени благодаря цитокинам готовятся к последующей элиминации — у них может возрастать экспрессия стрессовых лигандов для связи с NK.
Наконец, стимуляция цитокинами требуется для пролиферации и дифференцировки самих естественных киллеров — то есть их повышенного размножения и усиления эффекторных функций. В итоге в организме растет количество «улучшенных» NK, что и вызывает мощный иммунный ответ [22], [26].
NK-клетки: что значит и какую функцию в человеческом организме они выполняют – ЭЛ Клиника
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.
Из сказанного понятно, что главная функция NK-клеток – борьба с агрессивными вредоносными микроорганизмами, когда обычные лимфоциты уже не в силах справиться со своей задачей и подавить их
Анализы также показывают, когда человек здоров, то NK-клетки у него в норме, когда болен – их становится значительно больше.
Роль nk-клеток в противовирусном иммунитете — международный студенческий научный вестник (сетевое издание)
1
Макунина Е.В. 1
1 ФГБОУ ВО Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера Минздрава России
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.
противовирусный иммунитет
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].
Библиографическая ссылка
Макунина Е.В. РОЛЬ NK-КЛЕТОК В ПРОТИВОВИРУСНОМ ИММУНИТЕТЕ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 5. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17346 (дата обращения: 14.04.2022). 
Активность натуральных киллеров
Натуральные или естественные киллеры (NK-клетки) обладают естественной цитотоксической активностью. Благодаря этому NK-клетки способны немедленно уничтожать опухолевые или инфицированные клетки человека.
Механизм ответа заключается в распознавании клеток, утративших молекулы главного комплекса гистосовместимости (HLA) первого класса, что часто происходит при опухолевой трансформации или поражении некоторыми вирусами. Наличие достаточного количества NK-клеток позволяет избежать распространения инфекции.
С другой стороны, снижение доли NK-клеток является фактором риска возникновения опухолей, а также вирусных инфекций.
Большинство NK-клеток имеет иммунофенотип CD3-CD16+CD56+.
Среди них различают субпопуляцию цитолитических NK-клеток с иммунофентипом CD16highCD56dim, которые обладают собственно цитолитической активностью, но секретируют относительно немного цитокинов, и NK-клетки с иммунофенотипом CD16-CD56bright, известные как цитокин-продуцирующие натуральные киллеры, выделяющие значительное количество IFN-γ для активации других клеток, но при этом обладающих меньшей цитолитической активностью. Известны также NKT-клетки с иммунофенотипом CD3+CD16+CD56+CD8+, обладающие большей цитотоксичностью, чем цитотоксические T-клетки.
Кроме того, что пул натуральных киллеров представлен несколькими субпопуляциями, различают также степень, с которой NK-клетки могут проводить лизис других клеток.
Активированные NK-клетки имеют кроме молекул CD16 и CD56 (или CD16, CD56 и CD8 в случае NKT-клеток) антигены CD38 и CD69.
Как CD38, так и CD69 позволяют NK-клеткам интенсивнее проводить цитолитические реакции, и каждая активированная клетка способна уничтожить больше инфицированных или опухолевых клеток.
Так же как и NK-клетки, активированными могут стать и цитотоксические T-клетки. В норме эти клетки имеют иммунофенотип CD3+CD8+CD38-CD69-, тогда как активированные T-киллеры приобретают антигены CD38, CD69 и HLA-DR. Цитолитические свойства T-киллеров после активации также увеличиваются.
В норме доля активированных клеток составляет менее 1% от числа всех лимфоцитов. Большое число активированных NK-клеток и цитотоксических T-клеток свидетельствует о наличии острого воспалительного процесса.
При успешном устранении клеток-мишеней доля активированных NK-клеток и T-киллеров постепенно снижается до нормального значения.
Постепенное увеличение доли активированных NK-клеток и T-киллеров свидетельствует об активизации и распространении воспалительного процесса.
Если количество активированных клеток находится на стабильно повышенном уровне, это может быть признаком хронического воспалительного процесса.
В данном случае необходимо проводить поиск очага воспаления и устранить его, так как данный процесс может стать причиной развития онкологического заболевания, а избыток активированных NK-клеток повреждает здоровые ткани организма и может быть причиной аутоиммунных заболеваний.
NK-клетки: строение, функции. NK-клетки повышены. NK-клетки понижены
«NK» расшифровывается как «натуральные киллеры». Еще эти клетки называют естественными киллерами. Они представляют собой разновидность иммунокомпетентных клеток, а их функция понятна из названия. Она заключается в том, чтобы уничтожать «врагов», угрожающих нашему здоровью, а именно разрушать клетки, зараженные вирусом и пораженные онкологическим процессом.
Откуда берутся и как выглядят NK-клетки?
Их происхождение долгое время было неизвестно, однако теперь загадка разгадана. Натуральные киллеры имеют то же происхождение, что и лимфоциты, то есть формируются в красном костном мозге, после чего выходят в кровь и ткани. Более того: по современной классификации они являются разновидностью лимфоцитов.
Соответственно, их внешний вид напоминает Т- и В-клетки, с той лишь разницей, что натуральные киллеры немного крупнее их. Естественные киллеры имеют хорошо выраженное, обычно округлое ядро. Их цитоплазма содержит большое число митохондрий, производящих энергию, и эндоплазматический ретикулум. Последний образует особые ферменты, используемые для разрушения вредоносных объектов.
Функции NK-клеток:
Как известно, другая разновидность лимфоцитов – Т-клетки – обладает способностью уничтожать точно те же объекты, за которым «охотятся» натуральные киллеры. Так зачем же организму сразу два вида клеток, которые борются против одного и того же?
Дело в том, что NK-клетки повышены и активизируются только в те моменты, когда иммунная система «понимает», что Т-лимфоциты с угрозой не справятся. Некоторые патологические частицы неуязвимы для воздействия Т-клеточного иммунитета, так как на них нет особых рецепторов. В результате Т-клетки не распознают вредные частицы как угрозу, и агрессоры остаются для них невидимыми. В отличие от Т-лимфоцитов, натуральные киллеры все равно вычисляют и немедленно уничтожают «замаскированных» агрессоров.
Естественные киллеры относят к гранулярным лимфоцитам: они содержат гранулы, внутри которых находятся выработанные эндоплазматической сетью ферменты. Один из таких ферментов (перфорин) выделяется в момент контакта натурального киллера с атакуемой клеткой.
Перфорин действует на мембрану клетки, разрушая ее: в мембране формируются отверстия, через которые внутрь клетки проникает вода, а органеллы выходят в околоклеточное пространство. Вдобавок через эти отверстия в клетку входят другие ферменты натуральных киллеров – протеазы.
Они разрушают ее ядро и остальное внутреннее содержимое. Вскоре клетка теряет способность функционировать и погибает.
Когда NK-клетки понижены или повышены?
Снижение или увеличение количества естественных киллеров вполне возможно. Чаще наблюдаются ситуации, когда NK-клетки повышены. В основном это встречается в тех случаях, когда иммунитету есть, от чего защищать организм.
К возрастанию их числа ведут воспалительные процессы, вирусные инфекции, опухоли и другие ситуации, требующие напряженной работы цитотоксического иммунитета. В более редких случаях NK-клетки понижены.
Последнее прежде всего сопровождает случаи иммунодефицита, в том числе врожденного.
Если продолжить разговор о врожденных нарушениях со стороны натуральных киллеров, то уместно вспомнить о таком редком заболевании как гемофагоцитарный лимфогистиоцитоз.
При этом нарушении вследствие дефекта определенных генов возникает резкое повышение активности клеток иммунитета, включая натуральные киллеры.
Это вызывает неблагоприятную реакцию со стороны органов и быстро, за 1,5-3 месяца, приводит к гибели больного.
Последнее наглядно показывает, что изменение функции и числа NK-клеток может иметь самые разрушительные последствия. По этой причине очень важно следить за тем, чтобы иммунитет всегда работал так, как нужно. Для нормализации функции и укрепления иммунной системы рекомендовано принимать препарат Трансфер Фактор. Это средство создано на основе цитокинов – информационных молекул, которые содержат сведения о том, как разным иммунным клеткам надо правильно осуществлять работу. В обычных условиях они также служат для общения клеток друг с другом.
Основным объектом позитивного действия Трансфер Фактора являются лимфоциты, а среди их разновидностей самое сильное действие наблюдается как раз в отношении натуральных киллеров, активность которых при приеме средства повышается на 283%. Многочисленные научные исследования подтверждают эффективность препарата при различных заболеваниях, связанных с расстройствами иммунитета. Препарат может применяться у взрослых и детей.
Естественные киллеры — это… Что такое Естественные киллеры?
Естественные киллеры, натуральные киллеры (англ. Natural killer cells (NK cells)) — большие гранулярные лимфоциты, обладающие цитотоксичностью против опухолевых клеток и клеток, зараженных 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 своей поверхности маркеры CD16 и CD56 у людей или NK1.1/NK1.2 у некоторых линий мышей.
Около 80% NK несут CD8.
Эти клетки были названными 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 действием вирусов, таких как папилломавирус и ВИЧ.
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.
Цитокины играют ключевую роль в активации NK. Поскольку эти молекулы секретируются клетками при вирусной инфекции, они служат сигналом для NK о присутствии вирусных патогенов. В активации NK принимают участие цитокины IL-12, IL-15, IL-18, IL-2 и CCL5.
NK, как и макрофаги, нейтрофилы и тучные клетки, несут Fc рецепторы, которые активируют клетку при связывании с Fc фрагментами антител. Это позволяет NK атаковать инфицированные клетки одновременно с гуморальным ответом и лизировать клетки с помощью антител-зависимого цитотоксического действия.
- Активирующие и ингибирующие рецепторы
Загрузка...
