Killerzelle

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. November 2016
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Killerzellen sind Teil des Immunsystems. Als sogenannte cytotoxische T-Zellen (erworbenes Immunsystem) oder als natürliche Killerzellen (angeborenes Immunsystem) erkennen sie körperfremde Zellen und veränderte körpereigene Zellen wie Krebszellen, durch Viren oder Bakterien infizierte Zellen oder alternde Zellen und attackieren sie. Die Killerzellen setzen Substanzen frei, die die Zellmembran der attackierten Zellen teilweise durchlöchern, so dass bei ihnen der programmierte Zelltod, die Apoptose, in Gang gesetzt wird.

Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Killerzelle?

Killerzellen sind ein wichtiger Teil des Immunsystems. Sie erkennen körperfremde Strukturen und veränderte körpereigene Zellen, beispielsweise durch Viren oder Bakterien infizierte Zellen und zu Krebszellen entartete Zellen.

Es lassen sich zwei unterschiedliche Arten von Killerzellen erkennen, die sogenannten natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), die Teil des angeborenen Immunsystems sind und die cytotoxischen T-Zellen, die Teil des adaptiven oder erworbenen Immunsystems sind. Zur Unterscheidung Freund-Feind arbeiten die beiden Zelltypen mit unterschiedlichen Systemen. NK-Zellen verfügen über bestimmte Rezeptoren, die sich in ihrer Plasmamembran befinden und mit sogenannten MHC-I-Molekülen (Major Histocompatibility Complex), die gesunde körpereigene Zellen an ihrer Oberfläche zeigen, interagieren.

Falls die MHC-I-Moleküle nicht vorhanden sind oder bestimmte Moleküle fehlen – wie das normalerweise bei Krebszellen oder von Viren infizierten Zellen der Fall ist, werden diese aktiviert. Während die NK-Zellen unspezifisch arbeiten, zeichnen sich die cytotoxischen T-Zellen durch äußerste Spezifität aus. Bei infizierten Körperzellen weisen die MHC-I-Komplexe zusätzlich auch weitere Peptide oder andere spezifische Stoffe, sogenannte Antigene, aus. Cytotoxische T-Zellen sind jeweils nur auf die Erkennung eines bestimmten Antigens spezialisiert.

Anatomie & Aufbau

NK-Zellen finden ihren Ursprung in lymphatischen Vorläuferzellen, die sich im Knochenmark entwickeln und nach Ausdifferenzierung in die Blut- und Lymphbahnen entlassen werden. Als Waffe gegen abzutötende Zellen befinden sich zahlreiche Lysosomen in ihrem Cytoplasma, die bei Aktivierung der NK-Zelle ausgestülpt werden, so dass die cytotoxische Substanz, die sich in den Lysosomen befindet, freigesetzt wird und die Zielzelle lysiert.

Eine wichtige anatomische Besonderheit sind zwei verschiedene Typen von Rezeptoren an ihrer Oberfläche. Es sind inhibierende und aktivierende Rezeptoren, die mit den MHC-I-Molekülen reagieren, die Zielzellen an ihrer Oberfläche präsentieren und die NK-Zellen aktivieren oder inaktivieren. Cytotoxische T-Zellen entstammen ebenfalls dem Knochenmark, nehmen aber für ihre Ausdifferenzierung den Umweg über den Thymus, der ihnen auch den Namen T-Zelle eingebracht hat.

Im Thymus differenzieren die Zellen zur T-Zelle aus und erhalten ihren spezifischen T-Zell-Rezeptor bevor sie ebenfalls in die Blutbahn entlassen werden. Ihr spezifischer Rezeptor besteht aus einem Proteinkomplex, den sie an ihrer Oberfläche tragen und spezifische Antigene erkennen, die bei den Zielzellen zusammen mit den MHC-I-Molekülen präsentiert werden.

Funktion & Aufgaben

Die Hauptaufgabe der Killerzellen besteht in der Identifizierung und unmittelbaren Abtötung mit Viren oder sonstigen intrazellulären Pathogenen infizierter Zellen und entarteter Tumorzellen. Für die Erfüllung der Aufgabe stehen die beiden verschiedenen Typen von Killerzellen, die NK-Zellen und die cytotoxischen T-Zellen zur Verfügung. Die evolutionär wesentlich älteren NK-Zellen haben die Fähigkeit, die „Ausweise“ der Zielzellen, ihre MHC-I-Moleküle auf Vorhandensein und auf Vollständigkeit zu überprüfen. Treffen die NK-Zellen auf Zellen mit unvollständigen MHC-I-Molekülen oder auf Zellen ohne erkennbare MHC-I-Moleküle, greifen die NK-Zellen sofort an.

Sie setzen Stoffe frei, die die Zellmembran der attackierten Zellen lysieren. Bei der attackierten Zelle wird meist die Apoptose ausgelöst, der programmierte Zelltod, der eine Art Selbstzerlegung beinhaltet mit definierten Bruchstücken, die zum großen Teil wieder in den intermediären Stoffwechsel eingeschleust werden. Makrophagen phagozytieren dann die Überbleibsel und transportieren sie ab. Die evolutionär wesentlich „moderneren“ cytotoxischen Killerzellen sind über ihre spezifischen Rezeptoren zwar nur jeweils auf ein bestimmtes Antigen spezialisiert, erkennen also keine anderen Antigene, haben aber mehr Möglichkeiten im Falle ihrer Aktivierung.

Sie können in hoher Geschwindigkeit zu T-Helferzellen oder zu cytotoxischen T-Zellen ausreifen und entsprechend aktiv werden. Sie schütten Perforine zur Lysierung der Membran der Zielzelle aus und Granzyme, die die Apoptose auslösen. Darüber hinaus sezernieren sie Interleukine und Interferone, regulatorische Peptide zur Steuerung der Immunantwort auf eine erfolgte virale Infektion. Da eine cytotoxische T-Zelle nur „ihr“ spezifisches Antigen erkennen kann, muss der Thymus cytotoxische T-Zellen für jeden Typ von Antigen produzieren, von denen wahrscheinlich mehrere Millionen existieren.

Der Vorteil der Spezialisierung besteht darin, dass sich die Immunabwehr auf neue Erfordernisse, z. B. auf laufend modifizierte Viren, einstellen kann. Es besteht praktisch ein ständiger Wettlauf zwischen dem adaptiven Immunsystems und den genetisch sich verändernden Viren. Um nicht ständig ein großes Reservoir von jeder je benötigten T-Zelle vorhalten zu müssen, produziert der Thymus langlebige Gedächtniszellen, die als Grundlage zur Bekämpfung einer erneuten Infektion mit dem entsprechenden Pathogen dient und die Immunantwort um den Faktor 100 schneller macht.

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Krankheiten

Die Arbeit der Killerzellen ist sehr dynamisch, sie unterliegt dabei auch hormoneller Steuerung. Beispielsweise führt ein akutes Stressereignis zu einer verstärkten Vermehrung der NK-Zellen und zu einer verstärkten Wachsamkeit, sozusagen zur Alarmstufe rot.

Die spezifisch wirksamen cytotoxischen T-Zellen werden gebremst, weil sie während einer akuten Situation, die schnelle Antworten erfordert, kaum einen hilfreichen Beitrag leisten könnten. Bei chronischem Stress hingegen wird das gesamte Immunsystem geschwächt. Alle Arten von Killerzellen nehmen in ihrer Zahl und in ihrer Wachsamkeit ab, so dass die Infektanfälligkeit steigt.

Eine der wichtigsten Krankheiten im Zusammenhang mit cytotoxischen T-Zellen sind Autoimmunerkrankungen, bei denen die Killerzellen körpereigene Zellen nicht als solche erkennen, sondern sie angreifen und entsprechende Autoimmunantikörper bilden. Der Mechanismus für die Entstehung von Autoimmunerkrankungen ist noch nicht vollständig verstanden. Allgemein anerkannt ist, dass genetische Faktoren dabei zumindest eine begünstigende Rolle spielen.

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