NK buňka
Obsah boxu
NK buňka (z anglického Natural Killer cell, česky přirozený zabíječ) je typ cytotoxického lymfocytu, který hraje klíčovou roli v přirozené (nespecifické) imunitě. Na rozdíl od T-lymfocytů a B-lymfocytů, které patří do specifické imunity, nepotřebují NK buňky předchozí aktivaci (senzibilizaci) k tomu, aby rozpoznaly a zničily cílovou buňku. Jejich hlavním úkolem je likvidace buněk infikovaných virusy a nádorových buněk. Jsou také důležitým zdrojem cytokinů, zejména interferonu-γ.
NK buňky tvoří přibližně 5–20 % všech cirkulujících lymfocytů v lidské krvi. Morfologicky jsou klasifikovány jako velké granulární lymfocyty (LGL) kvůli své velikosti a přítomnosti cytotoxických granul v cytoplazmě.
📜 Historie objevu
NK buňky byly objeveny v polovině 70. let 20. století nezávisle na sobě dvěma výzkumnými skupinami, které vedli Rolf Kiessling ve Švédsku a Hugh Pross v Kanadě. Vědci studovali cytotoxickou aktivitu T-lymfocytů proti nádorovým buňkám u myší. K jejich překvapení zjistili, že i lymfocyty z kontrolních, neimunizovaných myší vykazovaly schopnost spontánně zabíjet nádorové buňky. Tato aktivita byla přisouzena nové, dosud neznámé populaci buněk, která byla pro svou schopnost zabíjet bez předchozího "tréninku" nazvána "přirozenými zabíječi". Tento objev zásadně změnil pohled na imunitní systém a odhalil existenci silné první linie obrany proti buněčným hrozbám.
🧬 Charakteristika a vývoj
NK buňky jsou součástí lymfoidní vývojové linie, ale funkčně stojí na pomezí mezi přirozenou a adaptivní imunitou.
🔬 Morfologie
Pod mikroskopem jsou NK buňky typicky větší než ostatní lymfocyty. Mají charakteristický ledvinovitý tvar jádra a bohatou cytoplazmu obsahující azurofilní granula. Tato granula jsou v podstatě specializované lysozomy, které obsahují klíčové cytotoxické proteiny, jako jsou perforin a granzymy, jež jsou nezbytné pro likvidaci cílových buněk.
🧬 Markery a identifikace
Lidské NK buňky jsou definovány přítomností povrchového znaku (markeru) CD56 a absencí markeru CD3, který je typický pro T-lymfocyty. Na základě hustoty exprese CD56 se dělí na dvě hlavní subpopulace:
- CD56dim NK buňky: Tvoří asi 90 % NK buněk v periferní krvi. Mají vysokou cytotoxickou aktivitu a na svém povrchu nesou receptor CD16. Jsou hlavními vykonavateli přímého zabíjení cílových buněk.
- CD56bright NK buňky: Nacházejí se převážně v lymfatických uzlinách a dalších sekundárních lymfatických orgánech. Mají nízkou přirozenou cytotoxicitu, ale po aktivaci produkují velké množství cytokinů, jako je IFN-γ a TNF-α, čímž významně ovlivňují a regulují další složky imunitní odpovědi.
👶 Vývoj (NK-ontogeneze)
NK buňky se vyvíjejí z hematopoetických kmenových buněk v kostní dřeni. Jejich prekurzory (společné lymfoidní progenitory) se diferencují pod vlivem cytokinů, zejména interleukinu-15 (IL-15), který je pro jejich vývoj, přežití a funkci naprosto klíčový. Zralé NK buňky poté opouštějí kostní dřeň a cirkulují v krvi nebo osidlují periferní tkáně, jako jsou játra, plíce nebo děloha.
⚙️ Funkce a mechanismus účinku
Hlavní funkcí NK buněk je rozpoznat a eliminovat buňky, které jsou pro tělo nebezpečné. K tomu využívají sofistikovaný systém receptorů a několik mechanismů zabíjení.
🎯 Rozpoznávání cílových buněk
Rozhodnutí NK buňky, zda zaútočit, je výsledkem rovnováhy mezi aktivačními a inhibičními signály, které přijímá prostřednictvím svých povrchových receptorů.
Inhibiční signály a hypotéza "chybějícího vlastního"
Zdravé buňky v těle na svém povrchu vystavují molekuly zvané MHC I. třídy (Major Histocompatibility Complex). Tyto molekuly fungují jako jakýsi "průkaz totožnosti", který buňku identifikuje jako "vlastní" a zdravou. NK buňky mají na svém povrchu inhibiční receptory (např. z rodiny KIR – Killer-cell Immunoglobulin-like Receptors), které MHC I. třídy rozpoznávají. Pokud se inhibiční receptor naváže na MHC I molekulu, je do NK buňky vyslán silný signál "nezabíjet".
Některé virusy a nádory se snaží uniknout imunitnímu systému (zejména T-lymfocytům) tím, že přestanou MHC I. třídy na svém povrchu vystavovat. Tím se sice skryjí před T-lymfocyty, ale odhalí se NK buňkám. Absence MHC I molekul znamená, že inhibiční receptory NK buněk nejsou aktivovány. Tento koncept je znám jako hypotéza chybějícího vlastního (missing-self hypothesis).
Aktivační signály
Kromě absence inhibičního signálu potřebuje NK buňka pro plnou aktivaci i signály z aktivačních receptorů (např. NKG2D, NCRs). Tyto receptory se vážou na molekuly (ligandy), které se objevují na povrchu buněk ve stavu stresu – například při virové infekci, poškození DNA nebo nádorové transformaci. Pokud převáží aktivační signály nad inhibičními, NK buňka spustí svůj cytotoxický program.
💥 Mechanismy zabíjení
Po aktivaci může NK buňka zničit cílovou buňku několika způsoby:
- Uvolnění cytotoxických granul: Jedná se o nejrychlejší a nejběžnější mechanismus. NK buňka se těsně přimkne k cílové buňce a vytvoří tzv. imunologickou synapsi. Následně do mezibuněčného prostoru uvolní obsah svých granul:
* Perforin: Vytvoří póry v membráně cílové buňky. * Granzymy: Jsou to proteázy, které proniknou vytvořenými póry do buňky a spustí v ní programovanou buněčnou smrt – apoptózu.
- Cytotoxicita závislá na protilátkách (ADCC): NK buňky mají na svém povrchu receptor CD16, který dokáže vázat protilátky (konkrétně třídy IgG) navázané na povrchu cílové buňky. Tento mechanismus propojuje přirozenou a adaptivní imunitu. Když se NK buňka prostřednictvím CD16 naváže na protilátkou označenou buňku, je silně aktivována a spustí její likvidaci. ADCC je klíčovým mechanismem účinku některých protinádorových monoklonálních protilátek (např. rituximab, trastuzumab).
- Produkce cytokinů: Aktivované NK buňky produkují prozánětlivé cytokiny, jako je IFN-γ a TNF-α. Tyto molekuly nejenže mohou přímo poškozovat některé cílové buňky, ale především aktivují a přivolávají další buňky imunitního systému, jako jsou makrofágy a dendritické buňky, a tím zesilují celkovou imunitní odpověď.
🩺 Klinický význam
NK buňky jsou zásadní pro udržení zdraví a jejich dysfunkce je spojena s řadou onemocnění.
🛡️ Protinádorová imunita
NK buňky představují první linii obrany proti vzniku a šíření nádorů. Schopnost rozpoznávat buňky s nízkou expresí MHC I. třídy je činí ideálními pro boj s nádory, které se tímto způsobem snaží uniknout T-lymfocytům. Selhání funkce NK buněk je spojeno se zvýšeným rizikem vzniku některých typů rakoviny.
🦠 Boj s infekcemi
Jsou klíčové v rané fázi obrany proti virovým infekcím, zejména proti herpesvirům (např. cytomegalovirus, virus Epstein-Barrové). Lidé s vrozeným defektem funkce NK buněk trpí závažnými a opakovanými virovými infekcemi.
🤰 Těhotenství
Speciální populace NK buněk, tzv. uterinní NK buňky (uNK), hraje paradoxně ne-cytotoxickou, ale klíčovou roli v těhotenství. Tyto buňky se hromadí v děložní sliznici a podílejí se na remodelaci cév, která je nezbytná pro vytvoření funkční placenty a zajištění výživy plodu. Zároveň přispívají k imunologické toleranci plodu, který je z poloviny geneticky cizí. Poruchy funkce uNK buněk jsou spojovány s komplikacemi, jako je preeklampsie nebo opakované potraty.
🔬 Terapeutické využití
Vysoký cytotoxický potenciál NK buněk z nich činí atraktivní cíl pro imunoterapii nádorů. Mezi zkoumané přístupy patří:
- Adoptivní přenos NK buněk: Pacientovi jsou podány NK buňky (buď jeho vlastní, nebo od dárce), které byly v laboratoři namnoženy a aktivovány.
- CAR-NK terapie: Podobně jako u CAR-T terapie jsou NK buňky geneticky upraveny tak, aby na svém povrchu nesly chimérický antigenní receptor (CAR), který jim umožňuje cíleně rozpoznávat a zabíjet nádorové buňky. Oproti CAR-T buňkám mají CAR-NK buňky potenciálně nižší riziko nežádoucích účinků.
- Léky stimulující NK buňky: Využití cytokinů (např. IL-15) nebo jiných látek, které zvyšují počet a aktivitu NK buněk přímo v těle pacienta.
💡 Pro laiky
Představte si imunitní systém jako armádu, která chrání vaše tělo. V této armádě jsou NK buňky něco jako elitní jednotky rychlého nasazení nebo hlídky.
- **Hlídková služba:** NK buňky neustále procházejí tělem a kontrolují ostatní buňky. Každá zdravá buňka má na svém povrchu speciální "průkaz totožnosti" (molekuly MHC I. třídy).
- **Kontrola průkazů:** NK buňka zkontroluje každou buňku, kterou potká. Pokud má buňka platný průkaz, NK buňka ji nechá na pokoji.
- **Okamžitá akce:** Když ale buňka průkaz nemá (což dělají některé nádorové nebo virem napadené buňky, aby se skryly), NK buňka okamžitě zbystří. Je to pro ni signál, že je něco špatně.
- **Eliminace hrozby:** Bez čekání na rozkazy z velitelství (jako to dělají jiné části imunity) NK buňka podezřelou buňku okamžitě zničí. Vystřelí do ní speciální "projektily" (perforin a granzymy), které v ní spustí sebedestrukční program.
NK buňky jsou tedy klíčové, protože dokážou velmi rychle najít a zlikvidovat nebezpečné buňky, které se snaží oklamat zbytek imunitního systému.