Buňky přírodního zabijáka (nebo NK buňky) jsou typem cytotoxických lymfocytů, které tvoří hlavní složku vrozeného imunitního systému. NK buňky hrají hlavní roli v odmítnutí nádorů a buněk infikovaných viry. Buňky zabíjejí uvolněním malých cytoplazmatických granulí bílkovin zvaných perforin a granzym, které způsobují smrt cílové buňky apoptózou nebo nekrózou.
NK-buňky jsou definovány jako velké granulární lymfocyty, které nevyjadřují T-buněčné antigenní receptory (TCR) nebo Pan T marker CD3 nebo povrchové imunoglobuliny (Ig) B-buněčné receptory, ale které obvykle exprimují povrchové markery CD16 (FcγRIII) a CD56 u lidí a NK1.1/NK1.2 u určitých kmenů myší. Až 80% NK buněk také exprimuje CD8.
Byly pojmenovány jako „přírodní zabijáci“ kvůli původní představě, že nevyžadují aktivaci, aby zabily buňky, kterým chybí „vlastní“ markery hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) třídy I.
Vzhledem k jejich silné cytolytické aktivitě a potenciálu k autoreaktivitě je aktivita buněk přirozeného zabijáka přísně regulována. Buňky přirozeného zabijáka musí dostat aktivační signál, který může přijít v různých formách, z nichž nejdůležitější jsou uvedeny níže.
Schematický diagram ukazující komplementární aktivity cytotoxických T-buněk a NK buněk.
NK buňky jsou cytotoxické; malé granule v jejich cytoplazmě obsahují bílkoviny jako perforin a proteázy známé jako granzymy. Po uvolnění v těsné blízkosti buňky určené k usmrcení vytvoří perforin póry v buněčné membráně cílové buňky, kterými mohou granzymy a přidružené molekuly proniknout dovnitř, což vyvolá apoptózu. Rozdíl mezi apoptózou a buněčným rozpadem je důležitý v imunologii: rozklad virem infikované buňky by pouze uvolnil viriony, zatímco apoptóza vede k destrukci viru uvnitř.
NK buňky se aktivují v reakci na interferony nebo cytokiny odvozené od makrofágů. Slouží k potlačení virových infekcí, zatímco adaptivní imunitní odpověď generuje cytotoxické T buňky specifické pro antigen, které mohou infekci odstranit. Pacienti s nedostatkem NK buněk jsou vysoce citliví na časné fáze infekce herpetickým virem.
Aby NK buňky mohly bránit tělo proti virům a jiným patogenům, potřebují mechanismy, které umožňují určit, zda je buňka infikovaná nebo ne. Přesné mechanismy zůstávají předmětem současného zkoumání, ale předpokládá se, že se jedná o rozpoznání stavu „změněného já“. Pro kontrolu své cytotoxické aktivity mají NK buňky dva typy povrchových receptorů: aktivující receptory a inhibiční receptory. Většina těchto receptorů není unikátní pro NK buňky a může být přítomna i v jiných podskupinách T buněk.
Tyto inhibiční receptory rozpoznávají alely I. třídy MHC, což by mohlo vysvětlit, proč NK buňky zabíjejí buňky s nízkým obsahem molekul I. třídy MHC. Tato inhibice je klíčová pro roli, kterou hrají NK buňky. Molekuly I. třídy MHC se skládají z hlavního mechanismu, kterým buňky vykazují virové nebo nádorové antigeny vůči cytotoxickým T-buňkám. Běžnou evoluční adaptací na tento jev pozorovanou jak u intracelulárních mikrobů, tak u nádorů je chronická down-regulace těchto molekul MHC I, která činí buňku odolnou vůči imunitě zprostředkované T-buňkami. Předpokládá se, že NK buňky se zase vyvinuly jako evoluční reakce na tuto adaptaci, protože ztráta MHC by tyto buňky připravila o inhibiční účinek MHC a učinila by tyto buňky zranitelnými vůči NK-buňkami zprostředkované lýze.
Typy receptorů NK buněk (s inhibičními i některými aktivujícími členy) jsou diferencovány strukturou:
Receptory NK buněk mohou být také diferencovány podle funkce. Receptory přirozené cytotoxicity přímo indukují apoptózu po navázání na ligandy, které přímo indikují infekci buňky. Receptory závislé na MHC (popsané výše) využívají alternativní cestu k indukci apoptózy v infikovaných buňkách.
K objevu NK buněk došlo počátkem 70. let 20. století během výzkumu dobře charakterizované schopnosti T-lymfocytů lyzovat nádorové buňky, proti kterým byly předtím imunizovány. Během těchto experimentů vyšetřovatelé důsledně sledovali to, co bylo nazýváno přirozenou reaktivitou, tedy to, že určitá populace buněk byla zřejmě schopna lyzovat nádorové buňky, aniž by na ně byla předtím senzibilizována. Protože tyto objevy byly neslučitelné s tehdejším zavedeným modelem, mnoho z těchto pozorování bylo zpočátku považováno za artefakty.
V roce 1973 však byla zavedena „přirozená usmrcovací“ činnost napříč širokou škálou druhů a byla postulována existence samostatné linie buněk, které tuto schopnost měly. Díky použití monoklonálních protilátek byla přirozená usmrcovací schopnost zmapována na podskupinu velkých granulárních lymfocytů, dnes známých jako NK-buňky.
Buňky byly pojmenovány „přirozený zabiják“ kvůli počáteční představě, že nevyžadují aktivaci, aby zabily buňky, které jsou rozpoznávány jako „chybějící já“ (rozpoznávání „chybějícího já“ je termín používaný k popisu buněk s nízkou úrovní povrchových markerových molekul MHC třídy I – situace, která by mohla nastat v důsledku virové infekce, nebo v nádorech pod silným selekčním tlakem zabijáckých T buněk).
S objevem aktivujících receptorů téměř dvě desetiletí po objevu inhibičních receptorů jsou tyto buňky nadále nazývány stejným názvem, i když „přirozené“ již neznamená totéž. Pojem „přirozený zabiják“ je nadále odůvodněn:
Plazma – Hematopoetické kmenové buňky
T buňky: Cytotoxické CD8+, Helper CD4+/Regulatory, γδ, Natural Killer T buněčné B buňky: Plazma, MemoryNatural killer cells (lymfokinem aktivovaná zabijácká buňka)
Granulocyty (Neutrofil, Eosinophil, Basophil) – prekurzory žírných buněkDendritické buňky (Langerhansovy buňky, folikulární dendritické buňky)Monocyty/makrofágy (Histiocyty, Kupfferovy buňky, Langhansovy obří buňky, Microglia, Osteoclasty)Megakaryoblast – Megakaryocyt – destičky
Retikulocyt – Normoblast