NK-Zelle

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. November 2016
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NK-Zellen sind Teil des angeborenen Immunsystems und gehören zu der Gruppe der Leukozyten, den weißen Blutkörperchen. Ihre Hauptaufgabe besteht in der Erkennung von infizierten und entarteten körpereigenen Zellen sowie im unmittelbaren Angriff der Zellen durch cytotoxische Stoffe, die die Membran der Zielzelle teilweise auflösen und ihren programmierten Zelltod initiieren. NK-Zellen erkennen „normale“ Körperzellen an MHC-I-Strukturen, die gesunde Zellen an ihrer Oberfläche zeigen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die NK-Zelle?

NK-Zellen (natürliche Killerzellen) sind eine spezielle Art weißer Blutkörperchen, die im Blut und in der Lymphe patroullieren. Sie sind Bestandteil des angeborenen Immunsystems und erkennen gesunde, körpereigene Zellen an speziellen Strukturen, den sogenannten MHC-I-Molekülen (Major Histocompatibility Complex), die nur bei gesunden Zellen vollständig vorhanden sind.

Falls Zellen mit nicht vollständigen MHC-I-Molekülen identifiziert werden, handelt es sich höchstwahrscheinlich um durch intrazelluläre Mikroorganismen infizierte oder um entartete Zellen (Tumorzellen). Die NK-Zelle wird dann augenblicklich aktiviert und greift die als infiziert oder entartet erkannte Zelle an. Sie sind in der Lage, cytotoxische Stoffe freizusetzen, die bei den Zielzellen eine teilweise Auflösung ihrer Membran bewirkt und bei Ihnen die Apoptose, den programmierten Zelltod, auslösen kann.

Das Pendant zu den NK-Zellen sind die T-Lymphozyten, die Teil des adaptiven, des erworbenen Immunsystems sind. Sie sind auf jeweils einen bestimmten Erreger spezialisiert, der sich durch zusätzliche Strukturen an der Zelloberfläche zeigt und als Antigen bezeichnet wird.

Anatomie & Aufbau

Die NK-Zellen bilden sich aus lymphatischen Vorläuferzellen, die dem Knochenmark entstammen. Die ausdifferenzierten NK-Zellen werden in den Blutkreislauf und in das lymphatische System entlassen, wo sie unmittelbar ihre Patroullien aufnehmen.

Als besonderes Merkmal verfügen NK-Zellen über zahlreiche Vesikel, die cytotoxische Substanzen enthalten wie Perforin zur Auflösung der Membran der angegriffenen Zelle und Proteasen, die der apoptotischen Zerlegung der Zelle und der Viren-RNA dient. Die Apoptose der Zielzelle hat den Vorteil, dass beispielsweise aus Proteinen definierte Bruchstücke bis hin zu einzelnen Aminosäuren anfallen, die wieder in den Stoffwechsel eingeschleust werden. NK-Zellen zeichnen sich durch spezielle Rezeptoren an ihrer Oberfläche aus, die mit den MHC-I-Strukturen körpereigener Zellen reagieren.

Es handelt sich dabei um KIR-Rezeptoren (killer cell immunoglobulin-like receptors) und sogenannte natürliche cytotoxische Rezeptoren (NCR). Bei den KIR-Rezeptoren werden zwischen aktivierenden und inhibierenden Rezeptoren unterschieden. Die NCR sind ebenfalls wichtig für die Freund-Feind Erkennung und für die Entscheidung auf Angriff oder Inaktivität.

Funktion & Aufgaben

NK-Zellen nehmen als Hauptaufgaben die Identifizierung und Bekämpfung entarteter Körperzellen wahr. Entartete Körperzellen können intrazellulär infizierte Zellen oder Tumorzellen sein. Die NK-Zellen sind dabei auf ihr Rezeptorsystem angewiesen, das bei den Zielzellen nur die Vollständigkeit ihrer MHC-I-Strukturen überprüfen kann, nicht aber zusätzliche Strukturen wie Antigene.

Weil einige Viren die spezifische Schwachstelle der NK-Zellerkennung nutzen, um ihre „Wirtszelle“ dem Killersystem zu entziehen, arbeiten die NK-Zellen eng mit den cytotoxischen T-Zellen zusammen, die als hochmoderne Entwicklungen der Evolution Teil des adaptiven, also des erworbenen Immunsystems, sind. Die T-Zellen sind allerdings jeweils nur auf ein einziges Antigen spezialisiert, so dass sehr viele unterschiedlich spezialisierte T-Zellen erforderlich sind, um das vielfältige Virenspektrum, das für eine Infektion in Frage kommt, abzudecken.

NK-Zellen könnten auch als Abwehrzellen der ersten Linie bezeichnet werden, weil sie nach Erkennung einer entarteten oder einer durch Mikroorganismen intrazellulär infizierten Zelle unmittelbar ihre Bekämpfung vornehmen können. Sie sind mit einer bewaffneten Polizei vergleichbar, die nicht nur aufklärt, sondern bei Bedarf auch unmittelbar mit Waffengewalt einschreiten kann. Weil die NK-Zellen durch bestimmte intrazelluläre Pathogene – vor allem Viren – auch ausgetrickst werden, ist die Unterstützung durch die cytotoxischen T-Zellen sinnvoll.

Bei der Bekämpfung kranker Zellen kann Zeit eine große Rolle spielen, um beispielsweise einer exponentiellen Vermehrung von Viren-RNA zuvorzukommen. Die Aufgabe der NK-Zellen besteht deshalb darin, die Zielzelle mit cytotoxischen Stoffen so anzugreifen, dass auch die Viren-RNA zerlegt wird, um sie an der weiteren Replizierung zu hindern.

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Das Immunsystem unterliegt in all seiner Dynamik auch hormonellen Einflüssen. Sogar sympathische und parasympathische Systemsteuerungen nehmen Einfluss auf die NK-Zellen und auf die cytotoxischen T-Zellen. Interessanterweise werden NK-Zellen bei sympathischer Einstimmung des Körpers auf akuten Stress und damit auf körperliche Höchstleistung ebenfalls vermehrt und in „erhöhte Alarmbereitschaft“ versetzt.

Die cytotoxischen T-Zellen werden von akuten Stressphasen gebremst, was offensichtlich von der Evolution so eingerichtet wurde, weil während einer akuten Bedrohung mit Verletzungs- und entsprechender Infektionsgefahr schnelle Immunantworten von Vorteil sind. Bei chronischen Stresszuständen liegen die Verhältnisse anders. Chronischer Stress führt zu einer Schwächung des Immunsystems, NK-Zellen und T-Zellen nehmen nicht nur in ihrer Zahl ab, sondern auch in ihrer Alertness. Deshalb zeigen Hochleistungssportler kurz vor großen Wettkämpfen häufig eine erhöhte Infektanfälligkeit.

Eine verminderte Aktivität der NK-Zellen kann sich auch durch unerwünschte Nebenwirkungen durch eine medikamentöse Belastung (Chemotherapie) oder Bestrahlung ergeben, während erblich bedingte Fehlfunktionen bei NK-Zellen äußerst selten sind. Welche Rolle NK-Zellen bei gewebespezifischen Autoimmunkrankheiten wie Diabetes mellitus Typ 1, Multiple Sklerose und Hashimoto oder auch bei systemischen Autoimmunerkrankungen spielen, ist noch nicht hinreichend geklärt. Denkbar ist, dass NK-Zellen im Verbund mit T-Zellen aktivierend auf sie einwirken, so dass die T-Zellen die eigentlichen Angriffe auf körpereigene Zellen ausüben.

Andererseits können NK-Zellen auch aktivierte, auto-reaktive T-Zellen als entartet erkennen und direkt abtöten. Das bedeutet, dass NK-Zellen mit großer Wahrscheinlichkeit sowohl initiierend und fördernd als auch heilend bei Autoimmunerkrankungen eingreifen können.

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