NK-Zelle

NK-Zellen (natürliche Killerzellen) gehören zu den Lymphozyten (Untergruppe der weißen Blutzellen oder Leukozyten). Sie sind in der Lage abnormale Zellen, wie Tumorzellen und virusinfizierte Zellen, zu erkennen und abzutöten. NK-Zellen besitzen keine Antigen-spezifischen Rezeptoren und gehören zum angeborenen Immunsystem.

Die Entwicklung der Zellen

NK-Zellen entwickeln sich wie die anderen Lymphozyten aus lymphatischen Vorläuferzellen im Knochenmark und zirkulieren später im Blutkreislauf. Sie sind größer als T-Lymphozyten und B-Lymphozyten. Zielstrukturen einer NK-Zelle sind virusinfizierte Zellen sowie Krebszellen, die sie über unveränderlich codierte Rezeptoren erkennt.

Aktivierung der NK-Zelle durch fehlenden MHC-I-Komplex an der infizierten Zelle

NK-Zellen unterscheiden Tumorzellen und Zellen, die von intrazellulären Mikroorganismen befallen sind, von normalen, körpereigenen Zellen mit Hilfe spezieller Rezeptoren (u. a. KIR-Moleküle und natürliche zytotoxische Rezeptoren), die mit MHC-Klasse-I-Molekülen auf der Oberfläche der Zielzellen interagieren. Tumor- und infizierte Zellen werden normalerweise von den cytotoxischen T-Lymphozyten aufgrund von Fremd-Antigenen, die sie im Komplex mit den MHC-I-Molekülen auf ihrer Oberfläche präsentieren, erkannt und eliminiert. Einige Viren sind in der Lage, die Präsentation von MHC-I-Molekülen auf der Oberfläche ihrer Wirtszellen zu unterdrücken und entgehen so der Zerstörung durch T-Lymphozyten. Die verminderte Expression der MHC-Moleküle auf Tumorzellen und von Mikroorganismen befallenen Zellen wird nun von den NK-Zellen erkannt und führt zur Apoptose der Zielzelle, ein Prinzip, das von dem schwedischen Immunologen Klas Kärre postuliert wurde und als Missing-self-Hypothese bezeichnet wird.

Großer Forschungsbedarf

Der Forschungsbedarf über die Wirksamkeit von Killerzellen ist nach Übereinstimmung von Wissenschaftlern in Deutschland noch sehr groß. Um auf diesem Gebiet voranzukommen, hat die Deutsche Krebshilfe Anfang 2011 für ein Projekt am Krebsforschungszentrum Heidelberg 248.000 Euro aus Spendengeldern der Bürger zur Verfügung gestellt. [1] Die Wissenschaftler um Adelheid Cerwenka möchten durch eine gezielte Stimulation des Immunsystems die Heilungsaussichten verbessern. So genannte Natürliche Killerzellen sollen „zum Tumor gelockt werden und diesen zerstören“, verdeutlichte die Forscherin die Absicht.

Erkenntnis aus dem Labor

NK-Zellen müssen nicht aktiviert werden, jedoch kann ihre Aktivität durch Interleukine (IL-12) oder Interferone wie IFN-α und IFN-β gesteigert werden, die von Makrophagen sezerniert werden. Nach der Steigerung ihrer Aktivität können sie große Mengen IFN-γ produzieren, welches für die Eindämmung diverser Infektionen relevant ist. Sie können Zellen durch cytotoxische Granula zerstören, die an der Oberfläche der feindlichen Zelle freigesetzt werden, und deren Tod durch Apoptose bewirken. Die Aktivität der NK-Zellen lässt sich labortechnisch durch eine In-vitro-Analyse feststellen (NK-Zell-Aktivitätsanalyse).

Theorie und Praxis

Das aktuelle Forschungsprojekt zielt ferner darauf ab, aus den bisherigen theoretischen Erkenntnissen, Ergebnisse für die Praxis zur Behandlung von Krebspatienten zu erreichen. Im Mittelpunkt steht dabei anfänglich der Hautkrebs. „Therapieansätze, die auf der Wirksamkeit von Natürlichen Killerzellen basieren, sind bisher nur wenig erforscht. Wir hoffen, dass unsere Studie als Grundlage für die Entwicklung neuer Behandlungsmöglichkeiten für Hautkrebs und andere Tumorerkrankungen dienen wird“, erklärte Projektleiterin Cerwenka. Gerd Nettekoven, Hauptgeschäftsführer der Deutschen Krebshilfe, betonte, dass jedes Jahr in Deutschland mehr als 195.000 Menschen an Hautkrebs erkranken; 24.000 davon am gefährlichen Malignen Melanom. „Es ist daher von besonderer Bedeutung, hochwirksame Therapien gegen diese Erkrankung zu entwickeln und Therapiestrategien ständig zu verbessern“, sagte der Krebsexperte.

Lange Zeit war nicht genau geklärt, wie NK-Zellen ohne inhibitorische Rezeptoren eine Selbsttoleranz erzeugen. Ein Modell zur Erklärung lieferten Arbeiten, die zeigten, dass es zusätzlich zur NK-Zell-Reifung einen Prozess gibt, den man als „Licensing“ bezeichnet. Bei diesem würden NK-Zellen, die keine inhibitorischen MHC-Klasse-I-Rezeptoren exprimieren, die zum Organismus passen, präsystemisch entweder nicht aktiviert werden (arming model) oder der letzte Aktivierungsschritt würde verhindert werden (disarming model)[2].

Literatur

  • Charles A. Janeway jr. u. a. : Immunologie. 5. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin 2002, ISBN 3-8274-1078-9.
  •  Hans-Gustaf Ljunggren, Klas Kärre: In search of the ‘missing self’: MHC molecules and NK cell recognition. In: Immunology Today. 11, 1990, S. 237–244, doi:10.1016/0167-5699(90)90097-S, PMID 2201309.

Weblinks

Quellen

  1. Pressemitteilung Deutschen Krebshilfe vom 18.Januar 2011
  2.  Sungjin Kim u. a.: Licensing of natural killer cells by host major histocompatibility complex class I molecules. In: Nature. 436, Nr. 7051, 2005, S. 709–713, doi:10.1038/nature03847.

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