Komórki NK – co to takiego? Jakie funkcje pełnią?

Układ odpornościowy człowieka to system złożony z wielu wyspecjalizowanych komórek, które chronią organizm przed różnego rodzaju zagrożeniami. Wśród nich szczególne miejsce zajmują komórki NK, znane również jako „naturalni zabójcy”. Odgrywają one kluczową rolę w zwalczaniu chorób nowotworowych oraz infekcji wirusowych. Sprawdź, czym są komórki NK i poznaj mechanizmy ich działania, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób organizm radzi sobie z zagrożeniami.

Czym są komórki NK?

Komórki NK należą do grupy leukocytów, czyli białych krwinek. Stanowią one około 5–15% wszystkich limfocytów w naszym organizmie. Spośród innych elementów układu odpornościowego wyróżnia je fakt, że mają zdolność do spontanicznego – czyli bez uprzedniej stymulacji – niszczenia komórek docelowych. Ten mechanizm obronny pozwala im na szybką reakcję na zagrożenia, takie jak komórki nowotworowe czy wirusy.

Odkrycie komórek NK miało miejsce w latach 70. XX wieku, kiedy to naukowcy zaobserwowali, że krew zdrowych osób wykazuje „naturalną cytotoksyczność” przeciwko komórkom nowotworowym. Dalsze badania pozwoliły scharakteryzować te komórki i określić ich kluczową rolę w obronie organizmu.

Pochodzenie i dojrzewanie komórek NK

Komórki NK wywodzą się z pluripotencjalnych komórek macierzystych szpiku kostnego, które pod wpływem różnych czynników różnicują się w dojrzałe limfocyty NK. Jest to złożony, wieloetapowy proces, w którym kluczową rolę odgrywają liczne czynniki transkrypcyjne, takie jak: NFIL3, TOX1, ETS1 czy ID2, a także cytokina IL-15.

Warto podkreślić, że prekursory komórek NK mogą ulegać dalszemu różnicowaniu również w tkankach i narządach poza szpikiem kostnym, co pozwala na tworzenie się tych komórek w odpowiedzi na lokalne potrzeby organizmu. Ostateczny efekt tego procesu to powstanie w pełni funkcjonalnych komórek NK, które charakteryzują się ekspresją receptora CD122 przy braku CD34 i CD127.

Subpopulacje komórek NK

Wśród dojrzałych komórek NK wyróżniamy dwie główne subpopulacje, różniące się ekspresją białka powierzchniowego CD56:

• komórki CD56dim – stanowią one około 90% komórek NK i wykazują silną aktywność cytotoksyczną;
• komórki CD56bright – mniej liczne, ale produkujące większe ilości cytokin, takich jak interferon gamma (IFN-γ) i TNF-α.

Niezależnie od różnic fenotypowych obie subpopulacje mają receptory aktywujące cytotoksyczność, takie jak NKp46 i NKp80.

Jak działają komórki NK? 

Podstawową funkcją komórek NK jest niszczenie komórek docelowych, do których zaliczamy m.in. komórki nowotworowe, wirusowe oraz uszkodzone. Proces ten przebiega na dwa główne sposoby:

• degranulacja – komórki NK uwalniają do przestrzeni międzykomórkowej cytotoksyczne białka, takie jak perforyna i granzymy, które doprowadzają do śmierci komórki docelowej;
• aktywacja receptorów śmierci – komórki NK mogą również indukować apoptozę, wiążąc się z receptorami śmierci (np. Fas/CD95) na powierzchni komórki docelowej.

Istotną cechą komórek NK jest ich zdolność do rozpoznawania i niszczenia komórek, które wykazują obniżoną lub całkowicie utraconą ekspresję białek zgodności tkankowej MHC klasy I. Jest to mechanizm, który umożliwia im wykrywanie i eliminację komórek zmienionych nowotworowo itp.

Regulacja aktywności komórek NK

Aktywność komórek NK podlega ścisłej kontroli, zapewniającej, że będą one działać w odpowiednim czasie i miejscu. Komórki te mają receptory zarówno aktywujące, jak i hamujące ich cytotoksyczność. Brak sygnałów hamujących (np. brak ekspresji MHC I) jest wystarczający do pobudzenia komórek NK, ale pełna ich aktywacja wymaga również sygnałów aktywujących.

Wśród czynników stymulujących komórki NK wyróżniamy m.in. interleukiny IL-2, IL-12, IL-15, IL-18 oraz interferony typu I (IFN-α, IFN-β). Z kolei prostaglandyna E2 i TGF-β działają hamująco na te komórki.

Warto również wspomnieć, że aktywność komórek NK ulega obniżeniu u osób przebywających w warunkach mikrograwitacji – czyli w ekstremalnym środowisku związanym ze stanem nieważkości. Sugeruje to, iż czynniki środowiskowe mają pewien wpływ na funkcjonowanie tego ważnego elementu naszej odporności.

Jaka jest rola komórek NK w układzie odpornościowym?

Kluczowe funkcje komórek NK w układzie odpornościowym to:

• obrona przeciwnowotworowa – komórki NK odgrywają kluczową rolę w nadzorze immunologicznym, wykrywając i niszcząc komórki nowotworowe we wczesnych etapach ich rozwoju;
• zwalczanie infekcji wirusowych – komórki NK są szczególnie aktywne podczas zakażeń wirusowych, efektywnie eliminują komórki zainfekowane;
• regulacja odpowiedzi immunologicznej – komórki NK wydzielają liczne cytokiny, które mogą modulować działanie innych komórek układu odpornościowego, takich jak makrofagi czy limfocyty T;
• udział w implantacji zarodka i w rozwoju ciąży – komórki NK obecne w błonie śluzowej macicy odgrywają ważną, choć do końca nieznaną, rolę w procesie zagnieżdżania się zarodka i we wczesnym rozwoju ciąży.

Na czym polega badanie komórek NK?

Ocena liczebności i aktywności komórek NK może mieć istotne znaczenie kliniczne. Badanie to nie różni się od standardowego pobierania krwi, które wykonuje się np. w ramach morfologii ogólnej. W wynikach oznacza się liczbę komórek NK – norma to 0,09–0,43 G/l, czyli około 5–15% limfocytów [4]. Oprócz tego sprawdzana jest aktywność cytotoksyczna komórek NK – standardowo testuje się ją na linii K562. Wskazania do wykonania tego badania obejmują m.in. problemy z zajściem w ciążę, poronienia nawykowe, a także diagnostykę zaburzeń immunologicznych.

Komórki NK a nowotwory

Obniżoną liczbę i aktywność komórek NK często obserwuje się u osób z chorobami nowotworowymi. Dlatego też terapie, które mają na celu wzmocnienie funkcji komórek NK, stanowią atrakcyjną strategię w leczeniu chorób onkologicznych.

Istnieją dwa główne podejścia do wykorzystania komórek NK w immunoterapii nowotworów. Terapia autologiczna polega na pobraniu komórek NK od chorego, ich aktywacji i namnożeniu, a następnie podaniu z powrotem, natomiast terapia allogeniczna wykorzystuje komórki NK pozyskane od zdrowego dawcy, które wykazują silniejszą aktywność cytotoksyczną w porównaniu do komórek autologicznych. Badania kliniczne nad tymi metodami terapeutycznymi dostarczają obiecujących wyników. Wskazują na potencjał komórek NK w leczeniu chorób nowotworowych.

Perspektywy rozwoju terapii z wykorzystaniem komórek NK

Intensywne badania nad komórkami NK otwierają nowe możliwości ich zastosowania w immunoterapii. Oprócz terapii adoptywnej naukowcy eksplorują inne strategie wzmacniania aktywności tych komórek, takie jak:

• stymulacja cytokinami – wykorzystanie interleukin (IL-2, IL-12, IL-15, IL-18, IL-21) oraz interferonów typu I w celu zwiększenia cytotoksyczności komórek NK;
• blokowanie receptorów hamujących – zastosowanie przeciwciał monoklonalnych blokujących receptory KIR, które hamują aktywność komórek NK;
• wykorzystanie linii komórkowych NK – komórki takie jak NK-92 mogą być łatwo namnażane i modyfikowane genetycznie, stanowią zatem obiecujący materiał do terapii;
• chimeryczne receptory antygenowe (CAR) – wprowadzenie do komórek NK genów kodujących receptory CAR umożliwia ukierunkowanie ich aktywności na wybrane antygeny nowotworowe.

Podsumowując, komórki NK to niezwykle ważny element naszej odporności, odgrywający kluczową rolę w zwalczaniu chorób nowotworowych i infekcji wirusowych. Zgłębianie tajników ich budowy i funkcjonowania otwiera nowe perspektywy dla rozwoju skutecznych terapii, wykorzystujących potencjał tych „naturalnych zabójców”.

Opracowanie: Marta Drzazga

Weryfikacja merytoryczna: lek. Agnieszka Żędzian

Bibliografia

1. J. Gołąb i in., Immunologia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2023.
2. W. Ptak, Podstawy immunologii, PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Warszawa 2010.
3. P. Dettmer, Odporność. Podróż w głąb tajemniczego układu, który utrzymuje nas przy życiu, Wydawnictwo Zysk i S-ka, Poznań 2022.
4. A. Kass i in., Tajemnice odporności, Wydawnictwo Muza, Warszawa 2020.
5. A. Dembińska-Kieć i in., Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej, Wydawnictwo Edra Urban & Partner, Wrocław 2017.

Oceń artykuł