الخلايا القاتلة الطبيعية: الخصائص والوظائف والأنواع والقيم - مادة الاحياء - 2026

تعد الخلايا القاتلة الطبيعية (من الخلايا الإنجليزية N atural K iller) ، أو الخلايا القاتلة الطبيعية أو الخلايا الطبيعية القاتلة للخلايا ، نوعًا من المستجيبات اللمفاوية المشاركة في استجابات الجهاز المناعي الفطري أو غير محددة.

تم اكتشاف هذه الخلايا منذ أكثر من 40 عامًا ويصفها بعض المؤلفين بأنها "الخلايا الليمفاوية الحبيبية" التي ، على عكس الخلايا اللمفاوية التائية والبائية ، تشارك في الاستجابة المناعية الفطرية ولا تخضع لعمليات إعادة الترتيب الجيني في خطوطها الجرثومية.

صورة لخلية قاتلة طبيعية بشرية (المصدر: NIAID عبر ويكيميديا ​​كومنز)

نظرًا لأنها لا تعبر عن العلامات المشتركة للفئتين الأخريين من الخلايا الليمفاوية ، فقد أطلق على الخلايا القاتلة الطبيعية في البداية اسم "الخلايا الخالية". ومع ذلك ، أظهرت دراسات أخرى أنها كانت عبارة عن خلايا ليمفاوية ذات خلايا محببة كبيرة.

هذه الخلايا قادرة على التحكم في أنواع مختلفة من الأورام والالتهابات الجرثومية عن طريق الحد من انتشارها وتلف الأنسجة. علاوة على ذلك ، يمكنهم تحليل أنواع مختلفة من الخلايا دون تحفيز مستضد محدد.

تعد الخلايا القاتلة الطبيعية خلايا مهمة للغاية في خط الدفاع الأول ضد مسببات الأمراض ، وهي حقيقة تم إثباتها من خلال الدراسات التي يمكن أن يعاني فيها البشر المصابون بنقص الخلايا القاتلة الطبيعية من عدوى مميتة أثناء الطفولة.

مميزات

وظيفة الخلية القاتلة الطبيعية وعلاقتها بالمرض والموقع في جسم الإنسان. المصدر: المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

تم العثور على الخلايا القاتلة الطبيعية بنسبة أقل من أي من الفئتين الأخريين من الخلايا الليمفاوية (تشكل 2 إلى 10 ٪ من الخلايا الليمفاوية المنتشرة) ، وبما أنها تنتمي إلى نظام الدفاع الفطري ، فمن المعتقد أنها كانت من بين العناصر الخلوية الأولى المعنية. في حماية الكائنات متعددة الخلايا.

مثل الخلايا الليمفاوية التائية والخلايا اللمفاوية البائية ، تعد الخلايا القاتلة الطبيعية جزءًا من نظام تكوين الدم في الثدييات وهي مشتقة من الخلايا المكونة للدم السلف التي تعبر عن علامات غشاء CD34 + ، والتي تُعرف أيضًا باسم خلايا HPC.

بينما من المعروف أن الخلايا الليمفاوية التائية تنضج في الغدة الصعترية والخلايا الليمفاوية البائية لتنضج في نخاع العظام ، فإن محاولات تحديد مسار النمو الكامل للـ NKs من سلائف HPC لم تكن ناجحة تمامًا ؛ من المعروف فقط أنها مستقلة عن الغدة الصعترية.

تعبر الخلايا القاتلة الطبيعية عن جزيئات الالتصاق على سطح غشاءها المعروف باسم CD2 أو LFA-1 أو NCAM أو CD56. كما أنها تعبر عن مستقبلات منخفضة التقارب للجزء الثابت (Fc) من الغلوبولين المناعي IgG التي تسمى مجتمعة FcγRIIIA أو CD16.

مكونات عصاري خلوي

يمتلئ الجزء الداخلي لخلية مبيد خلوي طبيعي بحبيبات عصارية خلوية كبيرة محملة بالبيرفورين والجرانزيمات والبروتيوغليكان.

Perforins عبارة عن بروتينات مكونة للمسام "تخترق" غشاء البلازما للخلايا التي تهاجمها NKs. من ناحية أخرى ، فإن الجرانزيمات عبارة عن بروتينات سيرين تشق طريقها إلى الخلايا من خلال المسام التي تشكلها الثقوب وتؤدي إلى تحلل البروتينات داخل الخلايا.

ينتج عن العمل المشترك للبيرفورينات والجرانزيمات توقف إنتاج البروتينات الفيروسية أو البكتيرية وفي موت الخلايا المبرمج أو موت الخلية المبرمج للخلية المصابة.

المميزات

صورة مجهرية إلكترونية ملونة لمسح خلية قاتلة طبيعية من متبرع بشري. المصدر: المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

تعمل الخلايا القاتلة الطبيعية في القضاء على الخلايا "المستهدفة" أو "المستهدفة" بشكل طبيعي ، أي بشكل تلقائي وبدون الكثير من الخصوصية ، لأنها لا تتطلب أي نوع من التهيئة للمستضد.

من أهم وظائف هذه المجموعة من الخلايا قدرتها على قتل الخلايا السرطانية ، خاصة تلك التي تنتمي إلى السلالات المكونة للدم ، وكذلك الخلايا التي تغزوها أنواع مختلفة من الفيروسات و / أو البكتيريا.

يتم تحفيز نشاطه بقوة بواسطة عوامل مثل IFN-α و interferons ، وكذلك بواسطة interleukin IL-12.

بفضل حقيقة أن هذه الخلايا تنتج بعض السيتوكينات المهمة لجهاز المناعة ، تشارك NKs في تنظيم المناعة ، سواء في الأنظمة الفطرية أو التكيفية أو المحددة.

على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي إنتاج جاما الإنترفيرون (IFN-) في الخلايا القاتلة الطبيعية إلى تعطيل مشاركة البلاعم في المناعة الفطرية ، حيث يتداخل هذا الجزيء مع أنشطة البلعمة والميكروبات.

في الوقت نفسه ، يمكن لـ IFN-الذي تنتجه المبيدات الخلوية الطبيعية تعديل التزام مجموعات كاملة من الخلايا التائية المساعدة ، حيث يمنع IFN-its أيضًا توسع وتطور مجموعة واحدة بالنسبة إلى أخرى.

تمثل الخلايا القاتلة الطبيعية خط الدفاع الأول أثناء العدوى الفيروسية ، حيث إنها تتحكم في تكاثر الفيروسات بينما يتم تنشيط الخلايا التائية السامة للخلايا وتتكاثر وتتمايز ، الأمر الذي قد يستغرق أكثر من 6 أيام.

أنواع

مجموعات الخلايا القاتلة الطبيعية غير متجانسة تمامًا ، من الناحية المظهرية والوظيفية والتشريحية. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد خصائصه على نوع الكائن الحي الذي تتم دراسته.

في القوارض

في نموذج الفئران (الفئران) ، تم وصف ثلاث مجموعات مختلفة من خلايا مبيدات الخلايا الطبيعية التي تختلف عن بعضها البعض من خلال التعبير عن العلامات CD11b و CD27. بهذا المعنى ، هناك خلايا CD11bdullCD27 + و CD11b + CD27 + و CD11b + CD27dull.

يشير الحرف المرتفع "باهت" إلى "إيقاف التشغيل" أو "غير نشط" ويستخدم ، في هذه الحالة ، لوصف حالة البليد على سطح خلايا الفئران.

تتمايز خلايا CD11bdullCD27 + عن سلائف النوع الإيجابي المزدوج (CD11b + CD27 +) والتي بدورها تؤدي إلى النوع الأكثر نضجًا من الخلايا القاتلة الطبيعية في القوارض: CD11b + CD27dull.

تتميز كل من الخطوط الموجبة المزدوجة وخطوط CD11b + CD27 الخافتة بإزالة الخلايا المستهدفة وإفراز السيتوكين المعروف باسم الإنترفيرون (INF-γ). ومع ذلك ، فإن هذه الأخيرة هي في شيء يسمى "الشيخوخة التكراري".

يتم توزيع الأنواع الثلاثة من الخلايا القاتلة الطبيعية في أنسجة مختلفة. توجد خلايا CD11bdullCD27 + في الغالب في الغدد الليمفاوية ونخاع العظام. CD11b + CD27 توجد الخلايا الباهتة بكثرة في الدم والطحال والرئتين والكبد. في غضون ذلك ، تتمتع الخلايا الإيجابية المزدوجة بتوزيع أكثر تجانسا أو نظاميا.

في البشر

تصنف الخلايا القاتلة الطبيعية في البشر أيضًا وفقًا للعلامات السطحية التي تعبر عنها ، ولكن في هذه الحالة يتم تمييزها من خلال وجود العلامات CD56dim و CD56bright. تشير الأحرف المرتفعة "قاتمة" و "ساطعة" إلى "داكن" و "فاتح" ، على التوالي.

تكمن الاختلافات بين هذه الخلايا في خصائص "البحث الهدف" لكل منها ، والتي يتم الحصول عليها من خلال وجود علامة أو أخرى.

يُعرف النوع الرئيسي من الخلايا القاتلة الطبيعية في الدم المحيطي والطحال للإنسان باسم CD56dimCD16 + ، والذي يعبر عادةً عن بروتين البورفيرين وهو سام للخلايا. كما أنها تنتج IFN-نتيجة للتفاعل مع الخلايا السرطانية في ظروف المختبر.

تم العثور على خلايا CD56brightCD16- في العقد الليمفاوية واللوزتين ، والتي ، بدلاً من إنتاج البورفيرين ، تفرز السيتوكين IFN-استجابةً لتحفيز الإنترلوكين IL-12 و IL-15 و IL-18.

في البشر والقوارض ، يُعتقد أن اللوزتين والأعضاء اللمفاوية الثانوية الأخرى هي مواقع إنتاج ونضج معظم الخلايا القاتلة الطبيعية.

تشير بعض الدراسات إلى أن هناك بعض التشابه بين خلايا CD56 برايت البشرية وخلايا CD11 البليد للقوارض من حيث الموقع التشريحي ، والخصائص المظهرية ، ومحتوى العصارة الخلوية perforin ، وإمكانات التكاثر ، والتعبير السطحي للإنترلوكين IL-7R.

القيم العادية

هذه لها عمر نصف قصير إلى حد ما (حوالي أسبوعين) ويعتقد أنه يوجد في الإنسان البالغ حوالي 2 تريليون خلية في الدورة الدموية. تتواجد بكثرة في الدم والطحال والأنسجة اللمفاوية وغير اللمفاوية الأخرى.

تشير الدراسات إلى أن التركيز الطبيعي لدى الرجال والنساء البالغين يتراوح بين 200 إلى 600 خلية لكل ميكرولتر من الدم الذي تم اختباره.

التنشيط والنضج

قتل الخلايا السرطانية بوساطة الخلايا القاتلة الطبيعية (المصدر: Xu Y، Zhou S، Lam YW، Pang SW عبر ويكيميديا ​​كومنز)

تعتمد شدة ونوعية الاستجابات السامة للخلايا للخلايا القاتلة الطبيعية على البيئة المكروية التي تولدها السيتوكينات وعلى التفاعل مع الخلايا الأخرى في الجهاز المناعي ، خاصةً مع الخلايا التائية والخلايا المتغصنة والضامة.

من بين السيتوكينات المنشطة للخلايا القاتلة الطبيعية الإنترلوكينات ، وتحديدا IL-12 و IL-18 و IL-15 ؛ وكذلك النوع الأول من الإنترفيرون (IFN-I). يعتبر الإنترفيرون والإنترلوكينات من المنشطات القوية لوظيفة المستجيب لـ NKs.

يشارك Interleukin IL-2 أيضًا في تعزيز الانتشار والسمية الخلوية وإفراز السيتوكين بواسطة الخلايا القاتلة الطبيعية.

IL-15 ضروري لتمييز NKs ، بينما IL-2 و IL-18 ضروريان للنضج اللاحق لهذه الخلايا.

عملية التنشيط

يتم تنشيط الخلايا المبيدة للخلايا الطبيعية بفضل التعرف على الجزيئات الذاتية (وهي عملية تُعرف في اللغة الإنجليزية باسم "التعرف على جزيئات الذات") والتي يتم التعبير عنها بشكل أساسي في ظل ظروف الحالة المستقرة.

تعبر هذه الخلايا في أغشيتها عن أعضاء مختلفين من عائلة بروتينات سطحية تحتوي على مجالين أو ثلاثة مجالات شبيهة بالجلوبيولين المناعي في أجزائها خارج الخلوية وزخارف مشابهة لمجالات التنشيط للمستقبلات المناعية عبر التيروزين في منطقتها داخل الخلايا.

يمكن لكل خلية NK التعبير عن واحد أو أكثر من بروتينات المستقبل هذه ، وكل مستقبل قادر على التعرف على شكل معين من جزيء معقد التوافق النسيجي من الدرجة الأولى (MHC-I).

يؤدي التعرف بين هذا الجزيء والمستقبلات على سطح الخلايا الطبيعية المبيدة للخلايا إلى تكوين مركب به ببتيدات وفيرة مشتقة من بروتينات "ذاتية".

المستقبلات هي في الغالب بروتينات مثبطة تنشط التيروزين الفوسفاتيز الذي يمنع الخلية من إصدار استجابات طبيعية.

آلية العمل

يشبه القضاء أو الموت بوساطة الخلايا القاتلة الطبيعية تلك التي تحدث أثناء عمل التحلل الخلوي للخلايا الليمفاوية التائية CD8 (السامة للخلايا) ، على الرغم من أن الاختلاف هو أن NK هي مادة سامة للخلايا ، أي أنها لا تحتاج إلى تنشيط من قبل.

تعبر NKs النشطة عن رابطة FasL ، مما يؤدي إلى موت الخلايا المستهدفة التي تعبر عن بروتين Fas على سطحها بسهولة نسبية.

بعد تكوين FasL / Fas الكامل ، تحدث عملية تعرف باسم "إزالة التحبيب" ، والتي تنتهي بإطلاق البورفيرين والغرانيزيمات في مواقع التلامس بين الخلايا.

قتل الخلايا السرطانية بوساطة الخلايا القاتلة الطبيعية (المصدر: Xu Y، Zhou S، Lam YW، Pang SW عبر ويكيميديا ​​كومنز)

على الرغم من أوجه التشابه المذكورة أعلاه ، تختلف NKs عن الآليات التي تتوسطها الخلايا التائية السامة للخلايا من حيث أن التعرف على الخلايا المستهدفة لا يعتمد على بروتينات مجمع التوافق النسيجي الرئيسي.

الفرق الآخر هو أن الخلايا القاتلة الطبيعية ليس لديها نظام "ذاكرة مناعية" ، والذي يتضح من حقيقة أن نشاطها لا يزداد بعد التعرض الثاني للخلايا المستهدفة.

التمييز بين الخلايا السليمة والمصابة

يميز مبيدات السيتوسيدات الطبيعية بين الخلية السليمة والخلية المصابة أو الورمية (السرطانية) بفضل توازن الإشارات المنشطة والمثبطة ، والتي يتم التعرف عليها بواسطة مستقبلات سطحية معينة.

هذه المستقبلات من نوعين: نوع الليكتين (البروتينات التي تربط الكربوهيدرات والبروتينات الأخرى) ونوع الغلوبولين المناعي (على غرار المنطقة الثابتة من الغلوبولين المناعي).

في المجموعة الأخيرة ، يتم التعرف على المستقبلات الشبيهة بالجلوبيولين المناعي للخلية القاتلة (KIR) ، وهي قادرة على التعرف على أشكال معينة من البروتينات وربطها بأشكال معينة من البروتينات من الصنف الأول معقد التوافق النسيجي الرئيسي (HLA- B أو HLA-C).

من المهم أن نلاحظ أن NKs لا "تهاجم" الخلايا التي تعبر عن المستويات الطبيعية من جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير من الدرجة الأولى ، لكنها تقتل الخلايا التي تعبر عن جزيئات غريبة من هذا النوع أو تلك التي تفتقر إلى الواسمات المذكورة (وهو أمر نموذجي في الخلايا السرطانية و مصابة بالفيروسات).

علامات

تعبر NKs عن بعض علامات الغشاء الشائعة للخلايا الوحيدة والخلايا المحببة ، وأخرى نموذجية للخلايا اللمفاوية التائية.

من ناحية أخرى ، تعبر المبيدات الخلوية الطبيعية عن مجموعات مختلفة من الواسمات السطحية ، ولكن ليس من الواضح بعد ما إذا كان عدم التجانس يشير إلى مجموعات سكانية فرعية للخلية أو مراحل أثناء تنشيطها أو نضجها.

بعض الأمثلة على علامات الخلية NK هي:

CD7 و CD2 و CD5

تُشتق الخلايا القاتلة الطبيعية من الوالد نفسه الذي يؤدي إلى ظهور الخلايا التائية ، وعادة ما تعبر هذه الخلية الأم عن العلامات CD7 و CD2 وأحيانًا CD5.

CD2 هو بروتين بوزن جزيئي 50 كيلو دالتون موجود أيضًا في الخلايا التائية ، ويُعرف بجزيء الالتصاق السطحي ويشارك في تنشيط الخلايا التائية.

يوجد CD5 عادةً في الخلايا التائية وبعض المجموعات السكانية الفرعية للخلايا B. وهي علامة 67 كيلو دالتون ولها أيضًا وظائف لاصقة.

تعتبر علامة CD7 نموذجية للخلايا الجذعية المكونة للدم وقد تم العثور عليها أيضًا في مجموعات سكانية فرعية معينة من الخلايا التائية ، ولها وزن جزيئي يبلغ 40 كيلو دالتون وتعمل في نقل الإشارة.

CD11b

تتم مشاركة هذا المستقبل بين NKs و monocytes و granulocytes. يبلغ وزنه الجزيئي 165 كيلو دالتون وهو قادر على الارتباط بعلامات سطحية أخرى. وظائفه الرئيسية هي مادة لاصقة ، خاصة أثناء عمليات البلعمة أو عمليات "التظليل".

CD16

إنه مستقبل 50-70 كيلو دالتون مرتبط بجزيء فوسفاتيديل إينوزيتول عبر الغشاء. يشارك في تنشيط الخلايا القاتلة الطبيعية ويوجد أيضًا في الخلايا المحببة والضامة.

كما أنه يعمل كمستقبل للمنطقة الثابتة من سلسلة جاما لبعض الأجسام المضادة.

CD27

يوجد في معظم الخلايا اللمفاوية التائية وهو 55 كيلو دالتون سلسلة الببتيد المتماثل. يبدو أنه عضو في عائلة مستقبلات عامل نخر الورم (TNF-R) ويشارك أيضًا في التحفيز المشترك للخلايا التائية.

CD56

هذا المستقبل فريد من نوعه لخلايا NK ويتكون من سلاسل 135 و 220 كيلو دالتون. يشارك في التصاق "النمط المتماثل" لهذه الخلايا.

المراجع

1. عباس ، أ ، ليشتمان ، أ ، وبوبر ، ج. (1999). علم المناعة الخلوية والجزيئية (الطبعة الثالثة). مدريد: ماكجرو هيل.
2. بورميستر ، جي ، وبيزوتو ، أ. (2003). أطلس الألوان لعلم المناعة مع مساهمات. نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية: Thieme.
3. كاليجيوري ، ماجستير (2008). الخلايا القاتلة الطبيعية البشرية. الدم 112 ، 461-469.
4. كيندت ، ت. ، جولدسبي ، آر ، وأوزبورن ، ب. (2007). علم المناعة Kuby's (الطبعة السادسة). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana of Spain.
5. Mandal، A.، & Viswanathan، C. (2015). الخلايا القاتلة الطبيعية: في الصحة والمرض. هناك خلايا جذعية هيماتول أونكول ، 1-9.
6. Vivier ، E. ، Tomasello ، E. ، Baratin ، M. ، Walzer ، T. ، & Ugolini ، S. (2008). وظائف الخلايا القاتلة الطبيعية. علم المناعة الطبيعي ، 9 (5) ، 503-510.
7. Vivier، E.، Zitvogel، L.، Lanier، LL، Yokoyama، WM، & Ugolini، S. (2011). المناعة الفطرية أم التكيفية؟ مثال الخلايا القاتلة الطبيعية. علم ، 331 ، 44-49.