תאי NK: מאפיינים, פונקציות, סוגים, ערכים - ביולוגיה - 2025

תאי ה- NK ( מתאי ה- N atural K ural האנגלים), תאי רוצחים טבעיים או תאים ציטוצידיים טבעיים, הם סוג של אפקט לימפוציטים המעורב בתגובות מערכת החיסון המולדת או לא ספציפית.

תאים אלה התגלו לפני למעלה מארבעים שנה וכמה מחברים מתארים אותם כ"לימפוציטים גרגירים ", שבניגוד לימפוציטים מסוג T ו- B, משתתפים בתגובה החיסונית המולדת ואינם עוברים תהליכי ארגון מחדש גנטי בקווי הנבט שלהם.

תצלום של תא רוצח טבעי אנושי (מקור: NIAID דרך ויקימדיה Commons)

מכיוון שהם אינם מבטאים את הסמנים הנפוצים לשתי המעמדות האחרים של לימפוציטים, תאי NK נקראו בתחילה "תאי אפס". עם זאת, מחקרים נוספים הראו כי מדובר בלימפוציטים עם גרנולוציטים גדולים.

תאים אלה מסוגלים לשלוט בסוגים שונים של גידולים וזיהומים חיידקים על ידי הגבלת התפשטותם ונזק הרקמות שלהם. יתר על כן, הם יכולים לסלק סוגים שונים של תאים ללא גירוי אנטיגני מוגדר.

תאי NK הם תאים חשובים מאין כמותם בשורה ראשונה להגנה מפני פתוגנים, עובדה שהוכחה באמצעות מחקרים כי בני אדם חסרי תאי NK יכולים לסבול מזיהומים קטלניים במהלך הילדות.

מאפיינים

תפקוד תא הרוצח הטבעי, קשר למחלות ומיקום בגוף האדם. מקור: המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

תאי NK נמצאים בשיעור נמוך יותר משתי הקבוצות האחרות של לימפוציטים (הם מהווים 2 עד 10% מהלימפוציטים המסתובבים), ומכיוון שהם שייכים למערכת ההגנה המולדת, נהוג לחשוב שהם היו בין היסודות התאיים הראשונים המעורבים. בהגנה על אורגניזמים רב-תאיים.

בדומה לימפוציטים T ו- לימפוציטים B, תאי NK הם חלק ממערכת ההמטופואיאטית של היונקים ומקורם בתאים המטו-פואטיים של אבות המבטאים את סמני הקרום CD34 +, המכונים גם תאי HPC.

בעוד שידוע כי לימפוציטים T מתבגרים בתימוס ובלימפוציטים B להתבגר במח העצם, אך הניסיונות לקבוע את מסלול ההתפתחות השלמה עבור NKs מקודמי HPC לא צלחו לחלוטין; ידוע שהם רק עצמאיים לתימוס.

תאי NK מבטאים מולקולות הדבקה על פני הקרום שלהם המכונים CD2, LFA-1, NCAM, או CD56. הם גם מבטאים קולטנים בעלי זיקה נמוכה עבור החלק הקבוע (Fc) של אימונוגלובולין IgG המכונים באופן קולקטיבי FcγRIIIA או CD16.

רכיבים ציטוזוליים

החלק הפנימי של תא ציטוצידאלי טבעי עמוס בגרגירים ציטוזוליים גדולים העמוסים בפרפורין, גרנזים ופרוטוגליקנים.

פרפורינים הם חלבונים היוצרים נקבוביות ש"נקבבים "את קרום הפלזמה של תאים המותקפים על ידי נוגות לב. גרנזים, לעומת זאת, הם פרוטאזים סרניים שעושים את דרכם לתאים דרך הנקבוביות הנוצרות על ידי פרפורנים ומשפילים חלבונים תוך תאיים.

הפעולה המשולבת של פרפורנים וגרנזים מביאה למעצר ייצור חלבונים ויראליים או חיידקיים ובאפופטוזיס או מוות תאים מתוכנת של התא הנגוע.

מאפיינים

מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה צבעונית של תא רוצח טבעי מתורם אנושי. מקור: המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

תאי רוצחים טבעיים מתפקדים בביטול תאי "מטרה" או "מטרה" באופן טבעי, כלומר באופן ספונטני וללא ספציפיות רבה, מכיוון שהם אינם דורשים שום סוג של תחול אנטיגני.

אחד התפקידים החשובים ביותר בקבוצת תאים זו הוא יכולתם להרוג תאים סרטניים, בעיקר אלו השייכים לשושלות ההמטופואטיות, כמו גם תאים שפולשו על ידי סוגים שונים של נגיפים ו / או חיידקים.

פעילותו מעוררת בצורה חזקה על ידי גורמים כמו IFN-α ואינטרפרונים β, כמו גם על ידי אינטרלוקין IL-12.

בזכות העובדה שתאים אלה מייצרים כמה ציטוקינים חשובים למערכת החיסון, NKs משתתפים בוויסות החיסון, הן במערכת המולדת והן במערכות הסתגלות או ספציפיות.

לדוגמא, ייצור גמא אינטרפרון (IFN-γ) בתאי NK יכול לשבש את השתתפות המקרופאגים בחסינות מולדת, מכיוון שמולקולה זו מפריעה לפעילויות פגוציטיות וחיידקיות.

במקביל, IFN-γ המיוצר על ידי ציטוצידים טבעיים יכול לשנות את המחויבות של אוכלוסיות שלמות של תאי T עוזרים, שכן IFN-γ גם מעכב את התרחבותם והתפתחותה של אוכלוסייה אחת יחסית לאוכלוסייה אחרת.

תאי NK מייצגים את קו ההגנה הראשון בזמן זיהומים נגיפיים, מכיוון שהם שולטים על שכפול הנגיפים בזמן שתאי T ציטוטוקסיים מופעלים, מתפשטים ומבדילים, מה שיכול לארוך יותר משישה ימים.

סוגים

אוכלוסיות תאי NK הן הטרוגניות למדי, הן פנוטיפיים, פונקציונאליים והן אנטומיים. בנוסף, מאפייניו תלויים בסוג האורגניזם הנחקר.

במכרסמים

במודל העכבר (עכבר) תוארו שלוש קבוצות שונות של תאים ציטוצידיים טבעיים השונים זה מזה על ידי ביטוי הסמנים CD11b ו- CD27. במובן זה, ישנם תאים CD11bdullCD27 +, CD11b + CD27 + ו- CD11b + CD27dull.

כתב העל "משעמם" מתייחס ל"כיבוי "או" לא פעיל "ומשמש, במקרה זה, לתיאור מצב העמום על פני תאי המורין.

תאי CD11bdullCD27 + נבדלים ממבשר מסוג חיובי כפול (CD11b + CD27 +) אשר, בתורו, מוליד את הסוג הבוגר יותר של תאי NK במכרסמים: CD11b + CD27dull.

שני הקווים החיוביים הכפולים וקווי ה- CD11b + CD27 מאופיינים על ידי ביטול תאי היעד שלהם והפרשת ציטוקין המכונה אינטרפרון (INF-γ). עם זאת, האחרונים נמצאים במשהו שנקרא "סהרנס משוכפל".

שלושת הסוגים של תאי NK מופצים ברקמות שונות. תאי CD11bdullCD27 + נמצאים בעיקר בבלוטות הלימפה ומח העצם. תאי גזע CD11b + CD27 נפוצים בדם, בטחול, בריאות ובכבד; בינתיים, לתאים חיוביים כפולים יש תפוצה הומוגנית יותר או מערכתית יותר.

בבני אדם

תאי NK בבני אדם מסווגים גם הם על פי סמני השטח שהם מבטאים, אך במקרה זה הם נבדלים על ידי נוכחות הסמנים CD56dim ו- CD56bright. כתבי-העל "מעומעם" ו"בהיר "מתייחסים ל"כהה" ו"בהיר ", בהתאמה.

ההבדלים בין תאים אלה טמונים בתכונות "חיפוש היעד" של כל אחד מהם, הניתנים על ידי נוכחות של סמן כזה או אחר.

בדם ובטחול ההיקפיים של בני אדם הסוג העיקרי של תא NK ידוע בשם CD56dimCD16 +, המבטאים בדרך כלל את חלבון הפורפירין והם ציטוטוקסיים. הם גם מייצרים IFN-γ כתוצאה מאינטראקציה עם תאי הגידול בתנאי חוץ גופיות.

תאי CD56brightCD16 נמצאים בבלוטות לימפה ושקדים, אשר במקום לייצר פורפירין, מפרישים את הציטוקין IFN-in בתגובה לגירוי על ידי אינטרלוקינים IL-12, IL-15 ו- IL-18.

אצל בני אדם ומכרסמים, השקדים ואיברים לימפואיים משניים אחרים נחשבים לאתרי הייצור וההבשלה של מרבית תאי ה- NK.

כמה מחקרים מראים כי קיים דמיון מסוים בין תאי CD56 בהירים אנושיים לבין תאי CD11 מכרסמים במונחים של מיקום אנטומי, מאפיינים פנוטיפיים, תוכן ציטוסולי פרפורין, פוטנציאל ריבוי וביטוי פני השטח של אינטרלוקין IL-7R.

ערכים תקינים

לאלה יש מחצית חיים קצרה למדי (כשבועיים) וסברה שבאדם בוגר ישנם בסביבות 2 טריליון תאים במחזור. הם נמצאים בשפע בדם, בטחול וברקמות לימפואידיות אחרות שאינן לימפואידיות.

מחקרים מראים כי הריכוז התקין אצל גברים ונשים בוגרים הוא כ 200-600 תאים למיקרוליטר דם שנבדק.

הפעלה והתבגרות

הרג תאי סרטן בתיווך של NK (מקור: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW באמצעות ויקימדיה Commons)

עוצמתן ואיכותן של התגובות הציטוטוקסיות של תאי NK תלויות בסביבה המיקרו-סביבתית שנוצרת על ידי הציטוקינים ובאינטראקציה עם תאים אחרים במערכת החיסון, במיוחד עם תאי T, תאים דנדריטים ומקרופאגים.

בין הציטוקינים המפעילים תאי NK הם אינטרלוקינים, במיוחד IL-12, IL-18 ו- IL-15; כמו גם אינטרפרון מסוג I (IFN-I). אינטרפרון ואינטרלוקינים הם פעילים עוצמתיים לתפקוד האפקטור של NKs.

אינטרלוקין IL-2 מעורב גם בקידום התפשטות, ציטוטוקסיות והפרשת ציטוקינים על ידי תאי NK.

IL-15 הוא קריטי להבדל של NKs, בעוד IL-2 ו- IL-18 חיוניים להתבגרותם של תאים כאלה לאחר מכן.

תהליך הפעלה

תאים ציטוצידיים טבעיים מופעלים בזכות ההכרה במולקולות עצמיות (תהליך המכונה באנגלית "הכרה במולקולות עצמיות") שבאות לידי ביטוי בצורה מכוננת בתנאי מצב יציב.

בקרומים שלהם, תאים אלה מבטאים חברים שונים ממשפחה של חלבונים לפני השטח המכילים שניים או שלושה תחומים דמויי אימונוגלובולין בחלקים החוץ תאיים שלהם ומוטיבים הדומים לתחומי ההפעלה של קולטני החיסון באמצעות טירוזין באזור התוך תאיים שלהם.

כל תא NK יכול לבטא אחד או יותר מחלבוני הקולטן הללו, וכל קולטן מסוגל לזהות צורה ספציפית של מולקולת MHC-I מורכבת מהמחלקה העיקרית I.

ההכרה בין מולקולה זו לבין הקולט על פני השטח של תאים ציטוצידיים טבעיים מביאה ליצירת קומפלקס עם שפע פפטידים שמקורם בחלבונים "עצמי".

הקולטנים הם לרוב חלבונים מעכבים המפעילים טירוזין פוספטאז המונע מהתא לפגוע בתגובות נורמליות.

מנגנון פעולה

חיסול או מוות המתווכים על ידי תאי רוצחים טבעיים זהים לזו המתרחשת בזמן הפעולה הציטוליטית של לימפוציטים CD8 T (ציטוטוקסיים), אם כי ההבדל הוא שה- NK הם ציטוטוקסיים מכוננים, כלומר הם לא צריכים להיות מופעלים לפני כן.

NKs פעילים מבטאים את הליגנד FasL, ובכך גורם למותם של תאי יעד המבטאים את חלבון ה- Fas על פני השטח שלהם בקלות יחסית.

לאחר היווצרות ה- FasL / Fas השלם, מתרחש תהליך המכונה "degranulation", שמסתיים בשחרור פורפירין וגרנזים באתרי המגע הבין-תאי.

הרג תאי סרטן בתיווך של NK (מקור: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW באמצעות ויקימדיה Commons)

למרות הדמיון האמור לעיל, NKs נבדלים זה מזה ממנגנונים מתווכים ציטוטוקסיים של תאי T בכך שההכרה בתאי היעד שלהם אינה תלויה בחלבונים של קומפלקס ההיסטוק תאימות העיקרי.

הבדל נוסף הוא שלתאי NK אין מערכת "זיכרון חיסוני", מה שמודגם על ידי העובדה כי פעילותם אינה עולה לאחר חשיפה שנייה לתאי היעד שלהם.

הבחנה בין תאים בריאים ונגועים

ציטוצידים טבעיים מבחינים בין תא בריא לתא נגוע או בגידול (סרטן) הודות לאיזון של אותות מפעילים ומעכבים, המוכרים על ידי קולטני שטח ספציפיים.

קולטנים אלה הם משני סוגים: סוג לקטין (חלבונים הקושרים פחמימות וחלבונים אחרים) וסוג אימונוגלובולין (בדומה לאזור הקבוע של אימונוגלובולינים).

בקבוצה האחרונה מוכרים קולטנים דמויי חיסון אימונוגלובולינים (KIR), המסוגלים לזהות ולקשור צורות ספציפיות של החלבונים ממכלול ההיסטוק תאימות העיקרי בכיתה I (HLA- B או HLA-C).

חשוב לציין ש- NKs אינם "תוקפים" תאים המבטאים רמות תקינות של מולקולות MHC בכיתה I, אך הם אכן הורגים תאים שמבטאים מולקולות זרות מסוג זה או כאלה שחסרים סמנים כאמור (מה שמאפיין בתאי גידול ו נגוע בווירוסים).

סמנים

NKs מבטאים כמה סמני קרום נפוצים למונוציטים וגרנולוציטים, ואחרים האופייניים לימפוציטים T.

לעומת זאת ציטוצידים טבעיים מבטאים קבוצות שונות של סמני שטח, אך עדיין לא ברור אם ההטרוגניות מצביעה על תת-אוכלוסיות או שלבים בתאים במהלך הפעלתם או התבגרותם.

כמה דוגמאות לסמני תאים של NK הם:

CD7, CD2 ו- CD5

תאי NK נגזרים מאותו אב שמוליד תאי T. תאי אם זה בדרך כלל מבטאים את הסמנים CD7, CD2, ומדי פעם CD5.

CD2 הוא חלבון במשקל מולקולרי של 50 kDa שנמצא גם בתאי T. הוא ידוע כמולקולת הדבקה בפני שטח והוא מעורב בהפעלה של תאי T.

CD5 קיים בדרך כלל בתאי T וכמה תת-אוכלוסיות של תאי B. זהו סמן 67 kDa ויש לו גם פונקציות דבק.

הסמן CD7 אופייני לתאי גזע המטופויטיים ונמצא גם בתת-אוכלוסיות מסוימות של תאי T. יש לו משקל מולקולרי של 40 kDa ומתפקד בהולכת האות.

CD11b

קולטן זה משותף בין נוגדי לבטן, מונוציטים וגרנולוציטים. יש לו משקל מולקולרי של 165 kDa והוא מסוגל להתחבר לסמני שטח אחרים. תפקידיה העיקריים הם דבקים, במיוחד במהלך תהליכי פגוציטוזיס או "אופסוניזציה".

CD16

זהו קולטן של 50-70 kDa הקשור למולקולת פוספטידיל אינזיטול טרנסמברנית. הוא משתתף בהפעלת תאי רוצח טבעיים ונמצא גם בגרנולוציטים ובקרופאגים.

זה גם מתפקד כקולטן לאזור הקבוע בשרשרת הגמא של כמה נוגדנים.

CD27

הוא נמצא ברוב לימפוציטים מסוג T והוא הומודימר שרשרת פפטיד של 55 kDa. נראה שהוא חבר במשפחת הקולטנים לגורם נמק (TNF-R) ומשתלב גם בגירוי משותף של תאי T.

CD56

קולטן זה ייחודי לתאי NK ומורכב משרשראות 135 ו -220 kDa. משתתף בהדבקה "הומוטיפית" של תאים אלה.

הפניות

1. עבאס, א., ליכטמן, א., ופובר, ג'. (1999). אימונולוגיה תאית ומולקולרית (מהדורה שלישית). מדריד: מקגרו-היל.
2. Burmester, G., & Pezzutto, A. (2003). אטלס צבעוני של אימונולוגיה עם תרומות מאת. ניו יורק, ארה"ב: Thieme.
3. קליגיורי, תואר שני (2008). תאי רוצחים טבעיים אנושיים. דם, 112, 461–469.
4. Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). האימונולוגיה של קובי (מהדורה 6). מקסיקו DF: מקגרו היל אינטרמריקנה מספרד.
5. מנדל, א. וויזוונתן, סי (2015). תאי רוצחים טבעיים: במצב בריאותי ומחלות. המטול תאי גזע המטול, 1-9.
6. Vivier, E., Tomasello, E., Baratin, M., Walzer, T., and Ugolini, S. (2008). פונקציות של תאי רוצחים טבעיים. אימונולוגיה של טבע, 9 (5), 503–510.
7. Vivier, E., Zitvogel, L., Lanier, LL, Yokoyama, WM, & Ugolini, S. (2011). חסינות מולדת או מסתגלת? הדוגמא לתאי רוצחים טבעיים. מדע, 331, 44-49.