Receptory komórek NK

PRACE POGLĄDOWE
Adv. Clin. Exp. Med. 2003, 12, 4, 529–535
ISSN 1230−025X
MONIKA BIEDROŃ, GRZEGORZ MAZUR, TOMASZ WRÓBEL, KAZIMIERZ KULICZKOWSKI
Receptory komórek NK
NK Cell Receptors
Katedra i Klinika Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku AM we Wrocławiu
Streszczenie
Ludzkie komórki NK stanowią najwyżej 10% wszystkich limfocytów krwi obwodowej i fenotypowo charaktery−
zują się obecnością antygenu CD56 oraz brakiem antygenu CD3. Komórki NK zabijają różne komórki docelowe,
w tym także komórki nowotworowe, zakażone wirusem oraz prawidłowe komórki hematopoetyczne, wykazujące
jednak ekspresję allogenicznych cząsteczek głównego układu zgodności tkankowej (MHC – maior histocompati−
bility complex). Aktywność komórek NK jest regulowana przez przeciwstawne sygnały pochodzące od recepto−
rów, które pobudzają lub hamują ich efektorową funkcję. Trzy odrębne grupy receptorów na komórkach NK: Ly49,
CD94/NKG2A oraz KIR (killer cell inhibitory receptors) są zaangażowane w rozpoznawanie polimorficznych
MHC I. Te strukturalnie różne receptory mają w obrębie domeny wewnątrzkomórkowej sekwencję ITIM (immu−
noreceptor tyrosine−based inhibition motifs), która jest odpowiedzialna za przekazywanie hamującego sygnału.
Cząsteczki MHC pełnią ochronną rolę wobec normalnych komórek gospodarza, zabezpieczając je przed lizą za po−
średnictwem komórek NK. Utrata lub zamaskowanie ekspresji własnych cząsteczek MHC, jak w przypadku ko−
mórek zakażonych wirusem lub komórek nowotworowych, uwrażliwia komórki na lizę za pośrednictwem ko−
mórek NK. Taka koncepcja została zaproponowana przez Klasa Kärre i jego współpracowników jako hipoteza
„missing self” (Adv. Clin. Exp. Med. 2003, 12, 4, 529–535).
Słowa kluczowe: komórki NK, receptory hamujące komórek NK.
Abstract
Human natural killer (NK) cells comprise approximately 10% of all peripheral blood lymphocytes and are charac−
terized phenotypically by the presence of CD56 antigen and the lack of CD3 antigen. NK cells kill a variety of tar−
get cells, including certain tumour cells, virus−infected cells, and normal hematopoietic cells expressing allogenic
major histocompatibility complex (MHC) antigens. NK cells are regulated by opposing signals from receptors that
activate and inhibit efector function. Three distinct receptor families: Ly49, CD94/NKG2, and killer cell inhibito−
ry receptors (KIR), are involved in NK cell recognition of polymorphic MHC class I molecules. A common path−
way of inhibitory signaling is provided by ITIM (immunoreceptor tyrosine−based inhibition motifs) sequences in
the cytoplasmic domains of these otherwise structurally divers receptors. MHC molecules could exert a protective
role sparing normal cells from NK cell−mediated lysis. Lack of expression, or masking, of self−MHC molecules, as
it may occur in virus infected cells or tumor cells, would result in susceptibility to NK cell−mediated lysis. This
concept has been proposed by Klas Kärre and coworkers in the “missing self” hypothesis (Adv. Clin. Exp. Med.
2003, 12, 4, 529–535).
Key words: NK cells, killer cell inhibitory receptors.
Komórki NK (natural killer) są subpopulacją
limfocytów (około 10% wszystkich limfocytów
krwi obwodowej). Ich funkcja polega na zabijaniu
komórek docelowych, którymi są komórki nowo−
tworowe, zakażone przez wirusy lub prawidłowe
komórki hematopoetyczne, ale wykazujące eks−
presję allogenicznych cząsteczek głównego ukła−
du zgodności tkankowej (MHC – maior histocom−
patibility complex) [1]. Pochodzą ze szpiku, mają
wspólną komórkę progenitorową z limfocytami T
[2]. W przeciwieństwie do limfocytów T i B rea−
ranżacja genów nie jest niezbędna do ich różnico−
wania oraz funkcji. Komórki NK spełniają ważną
rolę w rozpoczęciu odpowiedzi odpornościowej,
przede wszystkim przez szybkie wydzielanie inter−
feronu γ (IFN−γ) oraz innych cytokin niezbędnych
530
w odpowiedzi na zakażenie bakteryjne, wirusowe
i parazytologiczne [3, 4].
Funkcja komórek NK jest regulowana przez
przeciwstawne sygnały pochodzące od recepto−
rów, które pobudzają lub hamują czynność tych
komórek [5–7]. Czynniki odpowiedzialne za akty−
wację komórek w czasie zakażenia pozostają nie−
uchwytne, ale prawdopodobnie są to: interferony
α/β, cytokiny, np. czynnik martwicy nowotworów
(TNF−α – tumor necrosis factor alpha), interleuki−
ny (IL−12, IL−15) i inne. Odpowiadają one w ta−
kim samym stopniu jak cząsteczki związane z po−
wierzchnią komórek w otaczających tkankach [8].
Jak dotąd nie udało się wykazać swoistych dla ko−
mórek NK receptorów odpowiedzialnych za roz−
poczęcie cytolizy, ale komórki NK mogą być akty−
wowane przez działanie wielu receptorów błono−
wych, jak np. CD2, CD16, CD69 czy NKR−P1
(natural killer receptor−P1) [9–11]. Swoistość
działania jest zapewniona przez hamujące sygnały
pochodzące od receptorów dla cząsteczek główne−
go układu zgodności tkankowej człowieka klasy I
(HLA I – human leukocyte antigens class I). Trzy
odrębne grupy receptorów są zaangażowane
w rozpoznawanie polimorficznych cząstek HLA−I:
Ly49, CD94/NKG2 i KIR (killer cell inhibitory re−
ceptor). W tych trzech różnych strukturalnie re−
ceptorach droga przekazywania hamującego sy−
gnału jest taka sama. Odbywa się za pośrednic−
twem sekwencji ITIM (immunoreceptor tyrosine−
−based inhibitory motif) zlokalizowanej w dome−
nie cytoplazmatycznej tych receptorów. Po zwią−
zaniu ligandu i aktywacji hamujących receptorów
na komórkach NK dochodzi do fosforylacji tyro−
zyny (za pośrednictwem fosfataz tyrozyny, SHP−1
i prawdopodobnie SHP−2), co hamuje cytoto−
ksyczność i wytwarzanie cytokin za pośrednic−
twem komórek NK. Istnieją sugestie, że hamujące
receptory na komórkach NK należą do większej
rodziny hamujących receptorów (IRS – inhibitory
receptor superfamily) zawierającej sekwencję
ITIM [8].
Komórki NK wykazują zdolność zabijania ko−
mórek docelowych, wykazujących ekspresję syn−
genicznych lub allogenicznych cząsteczek MHC
lub komórek docelowych pozbawionych ekspresji
cząsteczek MHC [1, 12]. Zdolność komórek NK
do rozpoznawania cząsteczek MHC wykazano,
gdy doprowadzały one do lizy limfoblastoidalnych
komórek B transformowanych przez EBV (wirus
Epsteina−Barr) pozbawionych cząstek MHC I, nie
wykazywały natomiast takiego działania wobec
tych samych komórek, ale transfekowanych gena−
mi HLA−B i HLA−C [13, 14].
Komórki NK stanowią pierwszą linię obrony
wobec komórek nowotworowych i zakażeń wiru−
sowych [15]. Nie wykazują ekspresji konwencjo−
M. BIEDROŃ et al.
nalnych receptorów dla antygenów, jak np. po−
wierzchowne immunoglobuliny, receptory na lim−
focytach T wiążące antygen (TCR – T cell recep−
tors) [16]. Zdolność komórek NK do rozpoznawa−
nia i lizy komórek nowotworowych tłumaczono
obecnością wielu receptorów dla różnych wzorów
cząsteczek na komórkach nowotworowych. Tak
postrzegana funkcja komórek NK była błędna.
W ostatnich latach zidentyfikowano dużą liczbę
receptorów potencjalnie zaangażowanych w wy−
zwolenie funkcji komórek NK. Należy podkreślić,
że zaobserwowano odwrotną korelację między
ekspresją cząsteczek MHC na powierzchni ko−
mórek docelowych a ich wrażliwością na lizę
przez komórki NK. To sugeruje, że cząsteczki
MHC mogą odgrywać ochronną rolę, oszczędzając
prawidłowe komórki przed lizą za pośrednictwem
komórek NK. Brak ekspresji własnych antygenów
MHC lub zamaskowanie tej ekspresji, jak w przy−
padku zakażeń wirusowych lub komórek nowo−
tworowych sprawia, że komórki stają się wrażliwe
na lizę za pośrednictwem komórek NK [5].
Koncepcja ta została zaproponowana przez
Kärre et al. jako hipoteza „missing self” [17–19].
Została ona potwierdzona i poszerzona. Dodatko−
wo, sukces w klonowaniu ludzkich komórek NK
stał się podstawą do wykazania klonalnej hetero−
geniczności komórek NK, stanowiącej podstawę
ich zdolności do rozpoznawania różnych cząste−
czek MHC. Pozwoliło to na wysunięcie koncepcji,
że komórki NK rozpoznają alleliczne formy czą−
steczek MHC przez klony komórek NK o zróżni−
cowanej ekspresji receptorów [5].
Zgodnie z hipotezą „missing self” Kärre’a ko−
mórki NK mogą rozpoznawać i eliminować ko−
mórki docelowe, które nie wykazują ekspresji nor−
malnych własnych cząsteczek MHC [17]. Rzeczy−
wiście komórki docelowe, wrażliwe na lizę przez
komórki NK, charakteryzują się nieprawidłową
ekspresją jednego lub większej liczby alleli MHC
klasy I. Jest to typowe dla komórek zakażonych
wirusem i komórek zmienionych nowotworowo,
co prowadzi do zmniejszonej ekspresji MHC lub
ekspresji zmienionej sekwencji nukleotydów pre−
zentowanych przez MHC klasy I [20]. W kontek−
ście hipotezy „missing self” Kärre i Ljunggren
wysnuli tezę, że istnieją swoiste dla cząsteczek
MHC receptory na komórkach NK, które dostar−
czają negatywny sygnał do komórki, powodując
zahamowanie ich cytotoksyczności. Rzeczywiście
rola interakcji między cząsteczkami MHC a praw−
dopodobnymi receptorami swoistymi wobec MHC
byłaby ograniczona do negatywnej regulacji licz−
by aktywujących sygnałów dostarczonych przez
rozpoznanie (nie za pomocą cząsteczek MHC) li−
gandów [21]. Uzupełniająca rola komórek NK
względem cytotoksycznych limfocytów T, których
531
Receptory komórek NK
funkcja jest wyzwalana przez cząsteczki MHC
I, prezentujące obce białka (np. wirusowe lub no−
wotworowe), jest ewidentna. Komórki zakażone
wirusem lub komórki nowotworowe w wyniku ob−
niżenia ekspresji cząsteczek MHC I mogą „uciec”
spod nadzoru limfocytów T [22]. W takiej sytuacji
komórki NK odgrywają ważną rolę w obronie go−
spodarza przez eliminację tych MHC−ujemnych
komórek.
Fenotypowo komórki NK charakteryzuje obec−
ność powierzchniowej cząsteczki CD56 i brak an−
tygenu CD3 [23]. Istnieją wyraźne dwie subpopu−
lacje ludzkich komórek NK różniących się gęsto−
ścią antygenu CD56 na powierzchni komórki.
Większość (około 90%) ludzkich komórek NK
jest CD56dim i wykazuje dużą ekspresję FcγRIII
(CD16), podczas gdy mniejszość (około 10%) jest
CD56bright i CD16dim/neg. Komórki NK CD56dim są
bardziej cytotoksyczne względem komórek doce−
lowych w porównaniu z komórkami NK CD56bright
[24,25]. Niemniej jednak, po aktywacji IL−2 lub
IL−12, komórki NK CD56bright wykazują podobną
lub nawet większą cytotoksyczność względem ko−
mórek docelowych w porównaniu z komórkami
CD56dim [25].
Podpopulacje komórek NK mają różną ekspre−
sję receptorów (NKR – natural killer receptor). Ko−
mórki NK CD56bright wykazują wysoką ekspresję re−
ceptorów CD94/NKG2 C−type lectin [26]. Niewiel−
ki ich odsetek (< 10%) ma na swojej powierzchni re−
ceptory KIR [27]. Większość (> 85%) komórek NK
CD56dim wykazuje natomiast wysoką ekspresję re−
ceptorów KIR i niską ekspresję CD94/NKG2.
Nadrodzina receptorów
lektynowych typu C
Mysie receptory na komórkach NK należące do
rodziny Ly49 są odpowiedzialne za rozpoznawanie
polimorficznych cząstek H−2 klasy I na potencjal−
nych komórkach docelowych i w następstwie zaha−
mowanie ich aktywności cytotoksycznej [28]. Ro−
dzina Ly49 składa się przynajmniej z dziewięciu
wysoce ze sobą powiązanych genów (Ly49A−Ly49I)
występujących na mysim chromosomie 6. w „kom−
pleksie genów NK” [28]. Homologi Ly49 zostały
zidentyfikowane na 4. chromosomie u szczura rów−
nież w „kompleksie genów NK”. Geny NK należą
do nadrodziny C−type lectin [29] i kodują błonowe
glikoproteiny typu II, które ulegają ekspresji jako
homodimery połączone wiązaniem dwusiarczko−
wym [28]. Różnorodność wśród genów rodziny
Ly49 jest zapewniona przez alternatywne wiązanie
mRNA i polimorfizm alleli [30]. Wśród różnych,
zachodzących na siebie grupach komórek NK
w całkowitej populacji komórek NK różne geny
Ly49 ulegają ekspresji, co zapewnia różnorodność
składu receptorów Ly49 [28]. Każdy z alleli w loci
Ly49 może ulegać ekspresji w sposób niezależny
w wyniku działania do tej pory niepoznanego me−
chanizmu. Geny Ly49 różnią się zarówno w we−
wnątrz−, jak i zewnątrzkomórkowych domenach, co
zapewnia wiązanie różnych ligandów.
Dotychczas nie zidentyfikowano ludzkich ho−
mologów genów Ly49. Receptory CD94/NKG2,
ulegające ekspresji na komórkach NK i podgrupie
limfocytów T, należą do nadrodziny C−type lectin
i są zaangażowane w rozpoznawanie cząsteczek
HLA−I [31]. Początkowo uważano, że mogą być ho−
mologami Ly49, ale dalsze badania to wykluczyły.
Receptory CD94/NKG2 to heterodimery połączone
wiązaniem dwusiarczkowym. Stałą wspólną pod−
jednostką jest cząsteczka CD94, która łączy się z gli−
koproteiną kodowaną przez gen należący do rodziny
NKG2 [31]. CD94 jest pojedynczym genem z ogra−
niczonym lub brakiem polimorfizmu alleli. Rodzina
NKG2 składa się z 4 genów określanych NKG2A,
NKG2C, NKG2E oraz NKG2D/F [32]. Gen CD94
i cztery geny NKG2 są blisko połączone na chromo−
somie 12p12.3−p13.1 w ludzkim „kompleksie ge−
nów NK”. Wewnątrz− i zewnątrzkomórkowe dome−
ny cząstek NKG2A, NKG2C i NKG2E są struktu−
ralnie różne, co sugeruje różnice w rozpoznawaniu
ligandów i przesyłaniu odpowiednich sygnałów.
Antygen CD94 jest zasadniczo pozbawiony domeny
wewnątrzkomórkowej, tracąc tym samym zdolność
do wewnątrzkomórkowego przesyłania sygnałów.
NKG2D/F jest wyjątkowym genem wykazującym
homologię tylko z regionem 5' innych genów z ro−
dziny NKG2 [32].
Ekspresja glikoprotein NKG2 na błonie ko−
mórkowej zwykle nie jest możliwa, jeżeli nie są
połączone wiązaniem dwusiarczkowym z czą−
steczką CD94 [31]. Początkowa funkcja CD94
może polegać na ułatwieniu transportu receptorów
NKG2 na powierzchnię komórek [32]. Glikopro−
teiny NKG2A, NKG2B (wersja genu NKG2A),
NKG2C oraz NKG2E łączą się z CD94.
Cząsteczka CD94/NKG2A rozpoznaje ligandy
HLA−A, −B, −C i −G. Allotypy HLA−C są jednocze−
śnie ligandami dla cząsteczek KIR2DL (p58) [31].
Receptory te działają niezależnie. Gdy na komórce
NK ulegają ekspresji zarówno CD94/NKG2A, jak
i KIR2D do lizy komórki docelowej jest koniecz−
na inaktywacja obu receptorów [33].
Nadrodzina
receptorów KIR
Killer cell immunoglobulin−like receptors lub
killer cell inhibitory receptors (KIR) to receptory
o charakterze glikoprotein, których ekspresja
532
odbywa się na komórkach NK i limfocytach T. Ze
względu na bardzo duże podobieństwo między ich
sekwencjami cDNA przyjęto, że sekwencje róż−
niące się więcej niż 20 nukleotydami reprezentują
różne geny, podczas gdy sekwencje różniące się
w mniej niż 9 pozycjach reprezentują różne allele.
Na tej podstawie oszacowano, że rodzina recepto−
rów KIR jest kodowana przez 12 genów [34].
W rzeczywistości, po wykorzystaniu metody
FISH (fiber fluorescent in situ hybrizidation), wy−
kazano 11 sekwencji KIR zlokalizowanych na
chromosomie 19q13.4 [35].
Na podstawie budowy rodzina tych recepto−
rów została podzielona na dwie podrodziny. Część
receptorów KIRs ma dwie domeny Ig (KIR2D) –
wchodzą w reakcję z ligandem cząsteczki HLA−C,
pozostałe zaś trzy domeny Ig (KIR3D) – wiążą
cząsteczki HLA−A i HLA−B [36]. Poza tym
członkowie rodziny tych receptorów różnią się
długością odcinka wewnątrzcytoplazmatycznego.
Typowo KIRs z długim (L−long) ogonem cyto−
plazmatycznym zawierają ITIM (immunorecep−
tor tyrosine−based inhibitory motif), który włącza
i aktywuje fosfatazę tyrozynową. Połączenie tych
receptorów z ligandem cząstki HLA I odbiera
negatywny sygnał hamujący aktywność komór−
ki NK drogą fosforylacji. KIRs z krótkim
(S−short) odcinkiem cytoplazmatycznym są po−
zbawione ITIM i w związku z tym mogą aktywo−
wać odpowiedź komórek NK lub limfocytów
T [37].
Podrodzina KIR2DL:
– KIR2DL, nazywany także p58 [38] – zawie−
ra dwie domeny Ig (D1 i D2) oraz odcinek cyto−
plazmatyczny długości 76–84 aminokwasów [36],
– KIR2DL4 zawiera dwie domeny Ig o konfi−
guracji D0−D2 i odcinek cytoplazmatyczny długo−
ści 114 aminokwasów,
– do podrodziny należą: KIR2DL1 (p58.2),
KIR2DL2 (p58.1), KIR2DL3, KIR2DL4,
– KIR2DL2 (p58.1) rozpoznaje antygeny
HLA−C (Cw2, 4, 5 i 6),
– KIR2DL1 (p58.2) rozpoznaje antygeny
HLA−C (Cw1, 3, 7 i 8).
Podrodzina KIR2DS.:
– KIR2DS nazywany także p50 [38] – zawie−
ra dwie domeny Ig (D1 i D2) i odcinek cytopla−
zmatyczny długości 39 aminokwasów [36],
– Do podrodziny należą: KIR2DS1, KIR2DS2,
KIR2DS3, KIR2DS4, KIR2DS5.
Podrodzina KIR3DL:
– KIR3DL nazywany także p70 i p140 – ma
trzy domeny Ig (D1, D2 i D3) oraz odcinek cyto−
plazmatyczny długości 84–95 aminokwasów [36],
M. BIEDROŃ et al.
– do podrodziny należą: KIR3DL1 (p70),
KIR3DL2 (p140),
– KIR3DL1 (p70) rozpoznaje HLA−Bw4,
– KIR3DL2 (p140) rozpoznaje HLA−A3 i −A11.
Podrodzina KIR3DS:
– KIR3DS ma trzy domeny Ig i odcinek cyto−
plazmatyczny długości 27 aminokwasów,
– do podrodziny należy KIR3DS1.
Istnieje ogromna osobnicza różnorodność ge−
nów dla receptorów KIR. Podczas powstawania
komórek prekursorowych dla komórek NK do−
chodzi do przypadkowego wyboru genów dla re−
ceptorów KIRs, które ulegną ekspresji. Różno−
rodność ta dodatkowo wzrasta przez alternatywne
wiązanie mRNA i polimorfizm alleli. Różne połą−
czenia cząsteczek HLA−I wybierają te komórki
NK, które wykazują ekspresję receptorów dla
własnego HLA−I. Dlatego komórki NK jednego
osobnika stają się celem do ataku dla komórek
NK drugiego osobnika, którego komórki są po−
zbawione takich samych ligandów KIRs. Jedno−
cześnie są tolerowane przez komórki innego
osobnika, jeśli ma takie same lub dodatkowe li−
gandy receptorów KIRs.
Mechanizm hamowania
aktywności cytotoksycznej
Niezależnie od różnic strukturalnych między
ludzkimi receptorami KIR, CD94/NKG2A i mysi−
mi Ly49, wszystkie wykazują ten sam mechanizm
hamowania aktywacji komórek NK i limfocytów T.
Związane jest to z obecnością wewnątrzkomórko−
wej domeny zawierającej sekwencję ITIM, która
w wyniku fosforylacji tyrozyny jest zdolna do za−
angażowania SPH−1, a może także SPH−2, które
pośredniczą w hamującej funkcji tych receptorów
[37]. Ly49, CD94/NKG2A i KIR hamują nie tylko
cytotoksyczność, ale także wytwarzanie cytokin
przez komórki NK i limfocyty T [39].
Stymulacja komórek NK zachodzi w wyniku
ich kontaktu z wrażliwymi komórkami docelowy−
mi przez cytotoksyczność komórkową zależną od
przeciwciał (ADCC – antibody−dependent cellular
cytotoxity) – działanie przez cząsteczkę CD16, co
bezpośrednio prowadzi do aktywacji kinaz tyrozy−
nowych, PLC−γ, powstania fosfoinozytolu i wzro−
stu stężenia wewnątrzkomórkowego wapnia [40].
W chwili, gdy receptory KIR są związane przez
ich naturalne ligandy klasy I na potencjalnych ko−
mórkach docelowych lub przez agonistyczne prze−
ciwciała anty−KIR, reszty tyrozynowe na ITIM są
fosforylowane i funkcja komórek NK zostaje za−
hamowana [40].
533
Receptory komórek NK
Hamująca funkcja receptorów Ly49, KIR
i CD94/NKG2A zależy od obecności wewnątrzko−
mórkowej sekwencji ITIM. Istnieją izoformy tych
receptorów pozbawione tej sekwencji, które raczej
aktywują niż hamują aktywność cytotoksyczną
komórek NK. Są to odpowiednio receptory
Ly49D i Ly49H, KIR2DS i KIR3DS oraz
CD94/NKG2C i CD94/NKG2E [38]. Znaczenie
biologiczne i sens istnienia aktywujących form re−
ceptorów dla cząsteczek MHC I nie zostały do tej
pory poznane [8]. Istnieją różne hipotezy. Nie wia−
domo, czy poszczególne klony komórek NK wy−
kazują ekspresję zarówno aktywujących, jak i ha−
mujących form receptorów dla tych samych ligan−
dów cząsteczek MHC I czy różnych [8]. Jeżeli
w danym klonie aktywujące receptory wiążą te sa−
me cząsteczki MHC co hamujące receptory, funk−
cja receptorów aktywujących może polegać na do−
starczaniu kinazy tyrozynowej potrzebnej do fo−
sforylacji ITIM w receptorach hamujących. Inna
możliwość występuje, gdy hamujące i aktywujące
receptory rozpoznają różne własne cząsteczki
MHC I [8]. Wówczas utrata przez komórkę doce−
lową ligandu dla receptora hamującego pozwala
na stymulację lizy za pośrednictwem receptorów
aktywujących. Gdy aktywujące receptory są nato−
miast skierowane przeciw obcym cząsteczkom
MHC I (lub innym do tej pory niezidentyfikowa−
nym cząsteczkom), istnieje możliwość, że mogą
one krzyżowo reagować z ligandami obcych pato−
genów [8]. Można sobie wyobrazić, że receptory
aktywujące odgrywają swoją rolę w czasie rozwo−
ju i różnicowania komórek NK, kiedy rozpozna−
wanie własnych cząsteczek klasy I jest podstawą
zjawiska pozytywnej selekcji [8].
Pozostaje do wyjaśnienia kwestia, dlaczego
funkcjonuje jednocześnie kilka grup receptorów
hamujących funkcję komórek NK. Są to u lu−
dzi dwie rodziny hamujących receptorów: KIR
i CD94/NKG2, u szczurów również dwie rodziny:
CD94/NKG2 i Ly49. Prawdopodobnie system
CD94/NKG2 rozwinął się jako pierwszy [8]. Re−
ceptory te wykazują małe powinowactwo i reagu−
ją z wieloma ligandami cząsteczek MHC I. Ko−
mórki NK, wykazujące ekspresję receptorów
CD94/NKG2, potrafią wychwycić tylko te niepra−
widłowe komórki, które utraciły ekspresję wielu
loci w cząsteczkach MHC I. Taki mechanizm mo−
że być użyteczny w eliminacji komórek zakażo−
nych wirusami, np. CMV lub adenowirusami, które
całkowicie uszkadzają syntezę cząsteczek MHC I.
Może to natomiast być niewystarczające do wykry−
cia zmian subtelnych, np. związanych z utratą po−
jedynczego allela w jednym z loci MHC. W związ−
ku z tym receptory Ly49 u gryzoni i KIR u ludzi
mogły rozwinąć się w celu zapewnienia organi−
zmom większej swoistości i wrażliwości [8].
Rola komórek NK
Najważniejszą rolą komórek NK pozostaje
obrona gospodarza przed zakażeniami wirusowy−
mi [4]. Niektóre wirusy mają z jednej strony zdol−
ność zmniejszenia ekspresji cząsteczek MHC I, co
pozwala im wymknąć się spod kontroli limfocy−
tów T. Z drugiej jednak utrata MHC I czyni je ce−
lem ataku dla komórek NK.
Mimo że różnorodność epitopów receptora
KIR jest dobrze znaną przyczyną alloreaktywności
komórek NK, ich rola w reakcji na przeszczep
u ludzi nie była do tej pory doceniona. Komórki
NK własne lub dawcy są odpowiedzialne za trzy
możliwe sytuacje:
1) możliwość reakcji przeszczep przeciw go−
spodarzowi (graft−versus−host – GVH), np. gdy
biorca nie wykazuje ekspresji epitopów KIR dawcy,
2) możliwość odrzucenia przeszczepu za po−
średnictwem komórek NK, np. gdy dawca nie wy−
kazuje ekspresji epitopów KIR biorcy,
3) brak alloreakcji ze strony komórek NK,
np. gdy dawca i biorca wykazują ekspresję tych
samych epitopów KIR [41].
Komórki NK oraz limfocyty cytotoksyczne
odgrywają rolę w obronie przeciwnowotworowej
gospodarza. Poczynione obserwacje wskazują, że
ich aktywność wobec komórek nowotworowych
zależy od liczby i rodzaju cząsteczek HLA na tych
komórkach [42]. Cytotoksyczne limfocyty T (CTL
– cytotoxic T lymphocyte) wykazywały zdolność
zabijania komórek pochodzących z ogniska pier−
wotnego czerniaka, nie wykazywały natomiast ta−
kiej funkcji względem komórek nowotworowych
z pierwotnego ogniska. W typowaniu HLA okaza−
ło się, że zarówno jedne, jak i drugie komórki ma−
ją HLA−A24. Różniły się natomiast obecnością
HLA−Cw7: stwierdzany na komórkach czerniaka
z ogniska pierwotnego i jego brak na komórkach
z przerzutu. Niezdolność limfocytów cytotoksycz−
nych do lizy pierwotnych komórek guza była spo−
wodowana ekspresją KIR2DL na CTL, co hamo−
wało lizę komórek mających HLA−Cw7 [42].
Reasumując, komórki NK odgrywają rolę za−
równo w odpowiedzi na zakażenie, proces nowo−
tworowy, jak również uczestniczą w odrzuceniu
przeszczepu w reakcji GVH. Do tej pory nie po−
znano do końca mechanizmów regulacji funkcji
komórek NK.
534
M. BIEDROŃ et al.
Piśmiennictwo
[1] Trinchieri G.: Biology of natural killer cells. Adv. Immunol. 1989, 47, 187–376.
[2] Spits H., Lanier L. L, Phillips J. H.: Development of human T and natural killer cells. Blood 1995, 85,
2654–2670.
[3] Scott P., Trinchieri G.:The role of natural killer cells in host−parasite interactions. Curr. Opin. Immunol. 1995, 7,
34–40.
[4] Biron C. A.: Activation and function of natural killer cell responses during viral infections. Curr. Opin. Immunol.
1997, 9, 24–34.
[5] Moretta A., Bottino C., Vitale M., Pende D., Biassoni R., Mingari M. C., Moretta L.: Receptors for HLA
CLASS−I molecules in human natural killer cells. Annu. Rev. Immunol. 1996, 14: 619–648.
[6] Raulet D. H., Held W.: Natural killer cell receptors: the offs and ons of NK cell recognition. Cell 1995, 82,
697–700.
[7] Gumperz J. E., Parham P.: The enigma of the natural killer cell. Nature 1995, 378, 245–248.
[8] Lanier L.: NK cell receptors. Annu. Rev. Immunol. 1998, 16, 359–393.
[9] Bezouska K., Yuen C. T., O’Brien J., Childs R. A., Chai W., Lawson A. M., Drbal K., Fiserova A., Pospisil M.,
Feizi T.: Oligosacharide ligands for NKR−P1 protein activate NK cells and cytotoxicity. Nature 1994, 372, 150–154.
[10] Moretta A., Poggi A., Pende D., Tripodi G., Orengo A. M., Pella N., Augugliaro R., Bottino C., Ciccione E.,
Moretta L.: CD69−mediated pathway of lymphocyte activation: anti−CD69 mAbs trigger the cytolytic activity of
different lymphoid effector cells with the exception of cytolytic T lymphocytes expressing TCRαβ. J. Exp. Med.
1991, 174, 1393–1398.
[11] Lanier L. L., Ruitenberg J. J., Philips J. H.: Functional and biochemical analysis of CD16 antigen on natural
killer cells and granulocytes. J. Immunol. 1988, 141, 3478–3485.
[12] Reynolds C. W., Wiltrout R. H.: Functions of the natural immune system. Plenum, New York 1989, 506.
[13] Shimizu Y., De Mars R.: Demonstration by class I gene transfer that reduced susceptibility of human cells to na−
tural killer cell−mediated lysis is inversely correlated with HLA class I antigen expression. Eur. J. Immunol. 1989,
19, 447–451.
[14] Storkus W. J., Alexander J., Payne J. A., Dawson J. R., Cresswell P.: Reversal of natural killing susceptibili−
ty in target cells expressing transfected class I HLA genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1989, 86, 2361–2364.
[15] Bancroft G. J.: The role of natural killer cells in innate resistance to infection. Curr. Opin. Immunol. 1993, 5,
503–510.
[16] Lanier L. L., Philips J., Hackett J., Tutt M., Kumar V.: Natural killer cells: definition of a cell type rather than
a function. J. Immunol. 1986, 137, 2375–2380.
[17] Ljunggren H. G., Kärre K.: In search of the “missing self”. MHC molecules and NK cell recognition. Immunol.
Today 1990, 11, 237–244.
[18] Kärre K.: An unexpected petition for pardon. Curr. Biol. 1992, 2, 613–616.
[19] Moretta L., Ciccione E., Moretta A., Hoglund P., Oohlen C., Kärre K.: Allorecognition by NK cells: nonself
or no self? Immunol. Today 1992, 13, 300–306.
[20] Chadwick B. S., Sambhara S. R., Sasakura Y., Miller R. G.: Effect of class I MHC binding peptides on reco−
gnition by natural killer cells. J. Immunol. 1992, 149, 3150–3156.
[21] Moretta L., Ciccione E., Moretta A., Mingari M. C., Biassoni R.: Human NK cells: origin, clonality, specifity
and receptors. ADV Immunol. 1994, 55, 341–380.
[22] Browne H., Smith G., Beck S., Minson T: A complex between the MHC class I homologue encoded by human
cytomegalovirus and beta−2 microglobulin. Nature 1990, 347, 770–772.
[23] Robertson M. J., Ritz J.: Biology and clinical relevance of human natural killer cells. Blood 1990,
76,2421–2438.
[24] Lanier L. L., Le A. M., Civin C. I., Loken M. R., Philips J.: The relationship of CD16 (Leu−11) and leu−19
(NKH−1) antigen expression on human peripheral blood NK cells and cytotoxic T lymphocytes. J. Immunol. 1986,
136, 4480–4486.
[25] Nagler A., Lanier L. L., Cwirla S., Philips J. H.: Comperative studies of human FcRIII−positive and negative
natural killer cells. J. Immunol. 1989, 143, 3183–3191.
[26] Voss S. D., Daley J., Ritz J., Robertson M. J.: Participation of the CD94 receptor complex in costimulation of
the human natural killer cells. J. Immunol. 1998, 160, 1618–1626.
[27] Andre P., Spertini O., Guia S.: Modification of P−selectin glycoprotein ligand−1 with a natural killer cell−restric−
ted sulfated lactosamine creates an alternate ligand for L−selectin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97,
3400–3405.
[28] Mason L. H., Ortaldo J. R., Young H. A., Kumar K., Bennett M., Anderson S. K.: Cloning and functional cha−
racteristics of murine LGL−1: a member of the Ly−49 gene family (Ly−49G2). J. Exp. Med. 1995, 182, 305–314.
[29] Drickamer K., Taylor M. E.: Biology of animal lectins. Annu. Rev. Cell Biol. 1993, 9, 237–264.
[30] Brennan J., Lemieux S., Freeman J. D., Mager D. L., Takei F.: Heterogeneity among Ly−49C natural killer
cells: characterization of highly related receptors with differing functions and expression patterns. J. Exp. Med.
1996, 184, 2085–2090.
[31] Lazetic S., Chang C., Houchins J. P., Lanier L. L., Philips J. H.: Human NK cell receptors involved in MHC
class I recognition are disulfide−linked heterodimers of CD94 and NKG2 subunits. J. Immunol. 1996, 157,
4741–4745.
Receptory komórek NK
535
[32] Yabe T., McSherry C., Bach F. H., Fisch P., Schall R. P., Sondel P. M., Houchins J. P.: A multigene family on
human chromosome 12 encodes natural killer cell lectins. Immunogenetics 1993, 37, 455–460.
[33] Philips J. H., Chang C., Mattson J., Gumperz J. E., Parham P., Lanier L. L.: CD94 and a novel associated
protein (94AP) form a NK cell receptor involved in the recognition of HLA−A, −B, and −C allotypes. Immunity
1996, 5, 163–172.
[34] Steffens U., Vyas Y., Dupont B., Selvakumar A.: Nucleotide and amino acid sequence alignment for human kil−
ler cell inhibitory receptors (KIR). Tissue Antigens 1998, 51,398–413.
[35] Suto Y., Ishikawa Y., Kasahara M., Kasai F., Yabe T., Akaza T., Juji T.: Gene arrangement of the killer cell
inhibitory receptor family of human chromosome 19q13.4 detected by fibre−FISH. Immunogenetics 1998, 48,
235–241.
[36] Colonna M., Samaridis J.: Cloning of Ig−superfamily members associated with HLA−C and HLA−B recognition
by human NK cells. Science 1995, 268, 405–408.
[37] Campbell K. S., Dessing M., Lopez−Botet M., Calla M., Collona M.: Tyrosine phosphorylation of a human kil−
ler inhibitory receptor recruits protein tyrosine phosphatase 1C. J. Exp. Med. 1996, 184, 93–100.
[38] Moretta A., Sivori S., Vitale M., Pende D., Morelli L., Augugliaro R., Bottino C., Moretta L.: Existence of
both inhibitory (p58) and activatory (p50) receptors for HLA−C molecules in human natural killer cells. J. Exp.
Med. 1995, 182, 875–884.
[39] D’Andrea A., Chang C., Philips J. H., Lanier L. L.: Regulation of T cell Lymphokine production by killer cell
inhibitory receptor recognition of self HLA class I alleles. J. Exp. Med. 1996, 184, 789–794.
[40] Leibson P. J.: Signal transduction during natural killer cell activation: inside the mind of a killer. Immunity 1997,
6, 655–661.
[41] Ruggeri L., Capanni M., Casucci M., Volpi I., Tosti A., Perruccio K., Urbani E., Negrin R. S., Martelli M. F.,
Velardi A.: Role of natural killetr cell alloreactivity in HLA−mismatched hematopoietic stem cell transplantation.
Blood 1999, 94, 333–339.
[42] Ikeda H., Lethe B., Lehmann F., van Baren N., Baurain J. F., De Smet C., Chambost H., Vitale M., Moretta A.,
Boon T., Coulie P. G.: Characterization of an antigen that is recognized on a melanoma showing partial HLA loss
by CTL expressing an NK inhibitory receptor. Immunity 1997, 6, 199–208.
Adres do korespondencji:
Monika Biedroń
Katedra i Klinika Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku AM
Wybrzeże L. Pasteura 4
50−367 Wrocław
Praca wpłynęła do Redakcji: 18.09.2002 r.
Po recenzji: 15.10.2002 r.
Zaakceptowano do druku: 4.11.2002 r.
Received: 18.09.2002
Revised: 15.10.2002
Accepted: 4.11.2002