SEL NK: KARAKTERISTIK, FUNGSI, TIPE, NILAI - BIOLOGI - 2025

The sel NK (dari bahasa Inggris N atural K Iller sel), sel-sel pembunuh alami atau sel cytocidal alami, adalah jenis limfosit efektor yang terlibat dalam respon sistem kekebalan tubuh bawaan atau tidak spesifik.

Sel-sel ini ditemukan lebih dari 40 tahun yang lalu dan beberapa penulis mendeskripsikannya sebagai "limfosit granular" yang, tidak seperti limfosit T dan B, berpartisipasi dalam respons imun bawaan dan tidak mengalami proses penyusunan ulang genetik dalam garis kumannya.

Foto sel pembunuh alami manusia (Sumber: NIAID via Wikimedia Commons)

Karena mereka tidak mengekspresikan penanda umum untuk dua kelas limfosit lainnya, sel NK awalnya disebut "sel nol". Namun, penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa mereka adalah limfosit dengan granulosit besar.

Sel-sel ini mampu mengendalikan berbagai jenis tumor dan infeksi mikroba dengan membatasi penyebaran dan kerusakan jaringan. Selain itu, mereka dapat melisis berbagai jenis sel tanpa stimulasi antigenik yang ditentukan.

Sel NK adalah sel yang sangat penting di garis pertahanan pertama melawan patogen, sebuah fakta yang telah ditunjukkan melalui penelitian di mana manusia yang kekurangan sel NK dapat menderita infeksi mematikan selama masa kanak-kanak.

karakteristik

Fungsi sel pembunuh alami, hubungan dengan penyakit dan lokasi di dalam tubuh manusia. Sumber: National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Sel NK ditemukan dalam proporsi yang lebih rendah daripada salah satu dari dua kelas limfosit lainnya (mereka merupakan 2 sampai 10% dari limfosit yang bersirkulasi) dan, karena mereka termasuk dalam sistem pertahanan bawaan, diperkirakan mereka termasuk di antara elemen seluler pertama yang terlibat. dalam perlindungan organisme multisel.

Seperti limfosit T dan limfosit B, sel NK adalah bagian dari sistem hematopoietik mamalia dan berasal dari sel hematopoietik nenek moyang yang mengekspresikan penanda membran CD34 +, yang juga dikenal sebagai sel HPC.

Sementara limfosit T diketahui matang di timus dan limfosit B matang di sumsum tulang, upaya untuk menentukan jalur perkembangan lengkap NK dari prekursor HPC belum sepenuhnya berhasil; mereka hanya diketahui tidak bergantung pada timus.

Sel NK mengekspresikan molekul adhesi pada permukaan membrannya yang dikenal sebagai CD2, LFA-1, NCAM, atau CD56. Mereka juga mengekspresikan reseptor afinitas rendah untuk bagian konstan (Fc) dari IgG imunoglobulin yang secara kolektif disebut FcγRIIIA atau CD16.

Komponen sitosol

Bagian dalam sel sitosidal alami dikemas dengan butiran sitosol besar yang sarat dengan perforin, granzim, dan proteoglikan.

Perforin adalah protein pembentuk pori yang "menembus" membran plasma sel yang diserang oleh NK. Granzim, di sisi lain, adalah protease serin yang masuk ke dalam sel melalui pori-pori yang dibentuk oleh perforin dan mendegradasi protein intraseluler.

Tindakan gabungan dari perforin dan granzim menghasilkan penghentian produksi protein virus atau bakteri dan dalam apoptosis atau kematian sel terprogram dari sel yang terinfeksi.

fitur

Pemindaian mikrograf elektron berwarna dari sel pembunuh alami dari donor manusia. Sumber: National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Sel natural killer berfungsi dalam menghilangkan sel "target" atau "target" secara alami, yaitu, secara spontan dan tanpa banyak spesifisitas, karena mereka tidak memerlukan jenis cat dasar antigenik apa pun.

Salah satu fungsi terpenting dari kelompok sel ini adalah kemampuannya untuk membunuh sel tumor, terutama yang termasuk dalam garis keturunan hematopoietik, serta sel yang diserang oleh berbagai jenis virus dan / atau bakteri.

Aktivitasnya sangat distimulasi oleh faktor-faktor seperti interferon IFN-α dan β, serta oleh interleukin IL-12.

Berkat fakta bahwa sel-sel ini menghasilkan beberapa sitokin penting untuk sistem kekebalan, NK berpartisipasi dalam regulasi kekebalan, baik dalam sistem bawaan dan adaptif atau spesifik.

Misalnya, produksi interferon gamma (IFN-γ) dalam sel NK dapat mengganggu partisipasi makrofag dalam imunitas bawaan, karena molekul ini mengganggu aktivitas fagositik dan mikrobisidal.

Pada saat yang sama, IFN-γ yang diproduksi oleh sitosida alami dapat mengubah komitmen seluruh populasi sel T pembantu, karena IFN-γ juga menghambat ekspansi dan perkembangan satu populasi relatif terhadap populasi lainnya.

Sel NK mewakili garis pertahanan pertama selama infeksi virus, karena mereka mengontrol replikasi virus sementara sel T sitotoksik diaktifkan, berkembang biak, dan berdiferensiasi, yang dapat memakan waktu lebih dari 6 hari.

Jenis

Populasi sel NK cukup heterogen, baik secara fenotip, fungsional maupun anatomis. Selain itu, karakteristiknya bergantung pada jenis organisme yang diteliti.

Pada hewan pengerat

Dalam model tikus (tikus), tiga set berbeda sel sitosidal alami telah dijelaskan yang berbeda satu sama lain melalui ekspresi penanda CD11b dan CD27. Dalam pengertian ini, ada sel CD11bdullCD27 +, CD11b + CD27 + dan CD11b + CD27dull.

Superscript "dull" mengacu pada "off" atau "inactive" dan digunakan, dalam hal ini, untuk mendeskripsikan keadaan kusam pada permukaan sel murine.

Sel CD11bdullCD27 + berdiferensiasi dari prekursor tipe positif ganda (CD11b + CD27 +) yang, pada gilirannya, memunculkan jenis sel NK yang lebih matang pada hewan pengerat: CD11b + CD27dull.

Baik garis positif ganda dan garis kusam CD11b + CD27 dicirikan dengan menghilangkan sel targetnya dan dengan mengeluarkan sitokin yang dikenal sebagai interferon (INF-γ). Namun, yang terakhir dalam sesuatu yang disebut "penuaan replikatif."

Ketiga jenis sel NK didistribusikan di jaringan yang berbeda. Sel CD11bdullCD27 + sebagian besar berada di kelenjar getah bening dan sumsum tulang. CD11b + CD27 sel kusam berlimpah di darah, limpa, paru-paru, dan hati; Sementara itu, sel positif ganda memiliki distribusi yang lebih homogen atau sistemik.

Pada manusia

Sel NK pada manusia juga diklasifikasikan menurut penanda permukaan yang mereka ekspresikan, tetapi dalam hal ini mereka dibedakan dengan adanya penanda CD56dim dan CD56bright. Superskrip "redup" dan "terang" masing-masing mengacu pada "gelap" dan "terang".

Perbedaan antara sel-sel ini terletak pada properti "pencarian target" dari masing-masing sel, yang diberikan dengan adanya satu atau beberapa penanda lainnya.

Dalam darah tepi dan limpa manusia, tipe utama sel NK dikenal sebagai CD56dimCD16 +, yang biasanya mengekspresikan protein porfirin dan bersifat sitotoksik. Mereka juga memproduksi IFN-γ sebagai hasil interaksi dengan sel tumor dalam kondisi in vitro.

Sel CD56brightCD16- ditemukan di kelenjar getah bening dan amandel, yang, alih-alih memproduksi porfirin, mensekresi sitokin IFN-γ sebagai respons terhadap stimulasi oleh interleukin IL-12, IL-15, dan IL-18.

Pada manusia dan hewan pengerat, amandel dan organ limfoid sekunder lainnya dianggap sebagai tempat produksi dan pematangan sebagian besar sel NK.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ada beberapa kesamaan antara sel CD56bright manusia dan sel kusam CD11 hewan pengerat dalam hal lokasi anatomi, karakteristik fenotipik, kandungan sitosol perforin, potensi proliferasi, dan ekspresi permukaan interleukin IL-7R.

Nilai normal

Ini memiliki waktu paruh yang cukup singkat (sekitar 2 minggu) dan diyakini bahwa pada manusia dewasa ada sekitar 2 triliun sel yang beredar. Mereka berlimpah dalam darah, limpa, dan jaringan limfoid dan non-limfoid lainnya.

Studi menunjukkan bahwa konsentrasi normal pada pria dan wanita dewasa adalah sekitar 200 hingga 600 sel per mikroliter darah yang diuji.

Aktivasi dan pematangan

Pembunuhan sel kanker yang dimediasi oleh sel NK (Sumber: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW melalui Wikimedia Commons)

Intensitas dan kualitas respons sitotoksik sel NK bergantung pada lingkungan mikro yang dihasilkan oleh sitokin dan interaksi dengan sel lain dari sistem kekebalan, terutama dengan sel T, sel dendritik, dan makrofag.

Di antara sitokin pengaktif sel NK adalah interleukin, khususnya IL-12, IL-18 dan IL-15; serta interferon tipe I (IFN-I). Interferon dan interleukin adalah aktivator yang kuat dari fungsi efektor NK.

Interleukin IL-2 juga terlibat dalam promosi proliferasi, sitotoksisitas, dan sekresi sitokin oleh sel NK.

IL-15 sangat penting untuk diferensiasi NK, sedangkan IL-2 dan IL-18 penting untuk pematangan sel-sel tersebut selanjutnya.

Proses aktivasi

Sel sitosidal alami diaktifkan berkat pengenalan molekul diri (proses yang dikenal dalam bahasa Inggris sebagai "pengenalan molekul diri") yang diekspresikan secara konstitutif dalam kondisi tunak.

Dalam membrannya, sel-sel ini mengekspresikan anggota yang berbeda dari suatu keluarga protein permukaan yang mengandung dua atau tiga domain mirip imunoglobulin dalam porsi dan motif ekstraselulernya yang mirip dengan domain aktivasi imunoreseptor melalui tirosin di wilayah intraselulernya.

Setiap sel NK dapat mengekspresikan satu atau lebih protein reseptor ini, dan setiap reseptor mampu mengenali bentuk spesifik dari molekul kompleks histokompatibilitas kelas I (MHC-I) utama.

Pengenalan antara molekul ini dan reseptor di permukaan sel sitosidal alami mengarah pada pembentukan kompleks dengan peptida melimpah yang berasal dari protein "sendiri".

Reseptor sebagian besar adalah protein penghambat yang mengaktifkan tirosin fosfatase yang mencegah sel memancarkan respons normal.

Mekanisme aksi

Penghapusan atau kematian yang dimediasi oleh sel pembunuh alami mirip dengan yang terjadi selama aksi sitolitik limfosit T CD8 (sitotoksik), meskipun perbedaannya adalah bahwa NK adalah sitotoksik konstitutif, yaitu, mereka tidak perlu diaktifkan sebelumnya.

NK aktif mengekspresikan ligan FasL, sehingga menyebabkan kematian sel target yang mengekspresikan protein Fas pada permukaannya dengan relatif mudah.

Setelah pembentukan FasL / Fas lengkap, proses yang dikenal sebagai "degranulasi" terjadi, yang diakhiri dengan pelepasan porfirin dan granzim di tempat kontak antar sel.

Pembunuhan sel kanker yang dimediasi oleh sel NK (Sumber: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW melalui Wikimedia Commons)

Terlepas dari kesamaan yang disebutkan di atas, NK berbeda dari mekanisme yang dimediasi sel T sitotoksik di mana pengenalan sel target mereka tidak bergantung pada protein dari kompleks histokompatibilitas utama.

Perbedaan lainnya adalah bahwa sel NK tidak memiliki sistem "memori kekebalan", yang ditunjukkan oleh fakta bahwa aktivitas mereka tidak meningkat setelah paparan kedua ke sel targetnya.

Perbedaan antara sel sehat dan sel terinfeksi

Sitosida alami membedakan antara sel sehat dan sel yang terinfeksi atau tumor (kanker) berkat keseimbangan sinyal pengaktifan dan penghambat, yang dikenali oleh reseptor permukaan tertentu.

Reseptor ini terdiri dari dua jenis: jenis lektin (protein yang mengikat karbohidrat dan protein lain) dan jenis imunoglobulin (mirip dengan daerah konstan imunoglobulin).

Pada kelompok terakhir, reseptor mirip imunoglobulin sel pembunuh (KIR) dikenali, mampu mengenali dan mengikat bentuk spesifik dari protein dari kelas I kompleks histokompatibilitas utama (HLA- B atau HLA-C).

Penting untuk dicatat bahwa NK tidak "menyerang" sel yang mengekspresikan tingkat normal molekul MHC kelas I, tetapi membunuh sel yang mengekspresikan molekul asing dari jenis ini atau yang tidak memiliki penanda tersebut (yang khas pada sel tumor dan terinfeksi virus).

Spidol

NK mengekspresikan beberapa penanda membran umum untuk monosit dan granulosit, dan yang lainnya khas untuk limfosit T.

Di sisi lain, sitosida alami mengekspresikan kelompok penanda permukaan yang berbeda, tetapi belum jelas apakah heterogenitas menunjukkan subpopulasi atau tahapan sel selama aktivasi atau pematangannya.

Beberapa contoh penanda sel NK adalah:

CD7, CD2 dan CD5

Sel NK diturunkan dari induk yang sama yang membentuk sel T. Sel induk ini biasanya mengekspresikan penanda CD7, CD2, dan kadang-kadang CD5.

CD2 adalah protein dengan berat molekul 50 kDa yang juga ada dalam sel T. Ia dikenal sebagai molekul adhesi permukaan dan terlibat dalam aktivasi sel T.

CD5 biasanya terdapat pada sel T dan beberapa subpopulasi sel B. Ini adalah penanda 67 kDa dan juga memiliki fungsi perekat.

Penanda CD7 merupakan ciri khas sel punca hematopoietik dan juga telah ditemukan pada subpopulasi sel T. Ia memiliki berat molekul 40 kDa dan berfungsi dalam transduksi sinyal.

CD11b

Reseptor ini terbagi antara NK, monosit, dan granulosit. Ia memiliki berat molekul 165 kDa dan mampu berasosiasi dengan penanda permukaan lainnya. Fungsi utamanya adalah perekat, terutama selama proses fagositosis atau "opsonisasi".

CD16

Ini adalah reseptor 50-70 kDa yang terikat pada molekul transmembran fosfatidil inositol. Ini berpartisipasi dalam aktivasi sel pembunuh alami dan juga ditemukan di granulosit dan makrofag.

Ia juga berfungsi sebagai reseptor untuk wilayah konstan rantai gamma dari beberapa antibodi.

CD27

Ini ditemukan di sebagian besar limfosit T dan merupakan homodimer rantai peptida 55 kDa. Tampaknya menjadi anggota dari keluarga tumor necrosis factor receptor (TNF-R) dan juga terlibat dalam ko-stimulasi sel T.

CD56

Reseptor ini unik untuk sel NK dan terdiri dari rantai 135 dan 220 kDa. Berpartisipasi dalam adhesi "homotipe" dari sel-sel ini.

Referensi

1. Abbas, A., Lichtman, A., & Pober, J. (1999). Cellular and Molecular Immunology (edisi ke-3rd). Madrid: McGraw-Hill.
2. Burmester, G., & Pezzutto, A. (2003). Atlas Warna Imunologi Dengan kontribusi oleh. New York, AS: Thieme.
3. Caligiuri, MA (2008). Sel pembunuh alami manusia. Blood, 112, 461–469.
4. Kindt, T., Goldsby, R., & Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (edisi ke-6th). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana dari Spanyol.
5. Mandal, A., & Viswanathan, C. (2015). Sel pembunuh alami: Dalam kesehatan dan penyakit. Hematol Oncol Stem Cell Ther, 1–9.
6. Vivier, E., Tomasello, E., Baratin, M., Walzer, T., & Ugolini, S. (2008). Fungsi sel pembunuh alami. Nature Immunology, 9 (5), 503–510.
7. Vivier, E., Zitvogel, L., Lanier, LL, Yokoyama, WM, & Ugolini, S. (2011). Imunitas bawaan atau adaptif? Contoh Sel Pembunuh Alami. Sains, 331, 44-49.