Células NK.Nuevos aspectos en biología

y terapéutica

Dra. Begoña VázquezInmunologíaPlataforma de Oncología

1.Introducción• Citotoxicidad celular: Herberman (70s), linfocitos de individuos sanos capaces de destruir células tumorales sin sensibilización previa. • Células encargadas de citotoxicidad celular: NATURAL KILLER• Aproximadamente 10% de células mononucleares en sangre periférica• Marcadores ni T ni B (linfocitos “nulos”)

2.Desarrollo

• Proceden de un progenitor común linfoide de la médula ósea, del que diverge de las otras líneas linfoides en una etapa temprana del desarrollo.• Requieren c-KIT, FLT-3 y IL-15• Adquieren marcadores específicos según avanzan en su madurez• Una vez maduradas en la médula, son liberadas a la sangre donde constituyen el 5-20% de los linfocitos periféricos.• Tras la estimulación, migran y se acumulan en los ganglios linfáticos.

3. Fenotipo

4. Funciones1. Citotoxicidad celular2. Secreción de citoquinas y quimioquinas3. Co-estimulación celular por contacto

5.Funciones. Citotoxicidad• NKs destruyen células infectadas por virus y células tumorales a pesar de la ausencia de expresión de MHC.• Poseen numerosos gránulos citolíticos (perforinas, granzimas). Tras contacto entre la NK y su diana, los gránulos se dirigen a la zona de contacto (sinapsis inmunológica) y su contenido es liberado

• Citotoxicidad mediada por perforinas es el principal mecanismo de lisis celular de las NKs, aunque pueden llevarla a cabo por otros mecanismos (FAS ligando, TRAIL)• Mecanismos de citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC)

6.Funciones. Citotoxicidad• Teoría de missing self (Kärre y cols, 1990): capacidad de lisis de las NKs se correlaciona inversamente con la expresión de moléculas MHC clase I.• Pese a que las NKs son responsables de mecanismos de citolisis inespecífica no restringida por el MHC, se sabe que la función de las NK está regulada en parte por el reconocimiento de las moléculas de MHC clase I en la célula diana.

7.Funciones. Secreción citoquinas• Secreción de IFNγ, TNFα, GM-CSF, M-CSF, IL-3, IL-5, IL-13, MIP-1 (α y β), RANTES• Capacidad de lisis y secreción probablemente mediadas por subsets diferentes de NKs caracterizados por la intensidad de expresión de CD56 (CD56brigth mayor capacidad de producción de citoquinas, CD56dim mayor capacidad citotóxica)

8.Funciones. Estimulación celular• Expresan ligandos co-estimuladores (CD40L, OX40L)• Co-estimulación de linfocitos B y T. Puente entre la inmunidad innata y la específica.

9.Diferencias con linfocitos T

10.Receptores • Identificación de la célula blanco• Activación de maquinaria citolítica y/o secretora• Receptores de tipo activador y receptores de tipo inhibidor• Acción final de las NK depende del equilibrio entre las señales activadoras y las inhibidoras

11.Receptores activadores

12.Receptores activadores. CD16 • Pertenece a la familia de las Ig• Receptor de baja afinidad FcγRIII, FcγRIIIa o Ly-17• Polipéptido glicosilado de 21 aminoácidos en la parte citoplasmática• 80-90% de NKs humanos• Codificado en cromosoma 1• Permite el mecanismo de citotoxicidad mediada por anticuerpo (ADCC) mediante el cual se destruye a la célula diana cubierta de IgG. Tras el reconocimiento, se produce un incremento en los niveles de Ca2+ intracelular y una cascada de eventos que resulta en la secreción de TNFα, perforinas, granzimas y granulolisinas.

13.Receptores activadores. CD2 • Pertenece a la familia de las Ig• Ly-37• Expresado en NK y linfocitos T• Su ligando es CD58, glicoproteína de membrana asociada con funciones de adhesión y activación/coestimulación• Puede surgir como receptor coestimulador que aumenta pero no inicia la activación

14.Receptores activadores. CD28 • Pertenece a la familia de las Ig• Homodímero unido por puentes disulfuro• Sus ligandos son CD80 y CD86• Funciones como receptor intracelular para proliferación, producción de IFNγ y destrucción de células tumorales• Expresión no necesaria para la activación de mecanismos efectores

15.Receptores de MHC I• Grupo heterogéneo de glicoproteínas que pertenecen a diferentes familias de moléculas y se expresan en células NK y en ciertos linfocitos T

16.Receptores tipo KIR• Killer cell Ig-like receptors• Pertenecen a la superfamilia de las inmunoglubulinas• Originalmente se implicaron en la inhibición de la lisis al interaccionar específicamente con determinadas moléculas HLA clase I de la diana• Según el número de dominios, se añaden los sufijos 2D y 3D, y la letra L o S según la cola citoplasmática• Distribución no homogénea en las NK: cada clon NK puede expresar uno o varios tipos. Diferencias entre individuos.• Regulación del repertorio de receptores durante el desarrollo por factores genéticos.

17.Receptores tipo KIR• Recientemente se les ha denominado CD158 seguido de letra entre a y k según el tipo de receptor.

18.Receptores tipo KIR

Esquema de los 14 receptores tipo KIR humanos

19.Receptores tipo ILT o LIR• Immunoglobulin like transcripts o leukocyte Ig-like receptor• Células NK, monocitos, polimorfonucleares• Denominados CD85 seguido de una letra (a-m)

20.Receptores tipo lectina• Grupo heterodímero compuesto por moléculas tipo C-lectina que comprende la molécula CD94 unida covalentemente a diferentes moléculas de la familia NGK2 (A, B, C, E y H).• Según la molécula a la que se una, tiene capacidad activadora o inhibidora.• Especial importancia de este receptor por la extensa distribución de las moléculas HLA-E y por estar expresado en 60-80% de NKs y en algunos linfocitos.• CD94 regulado por IL-15, IL-10 y TGFβ• Receptores de tipo activante también presentan DAP-12

21.Receptores tipo lectina

22.Transducción de señales• Receptores KIR, ILT, dímero CD94 con diferentes NKG2 pueden ejercer tanto acciones inhibidoras como activadoras. Depende de la cola citoplasmática de dichas moléculas y de las kinasas intracelulares con las que se asocien.• Inhibición: ITIM (immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif)• Activación: ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activating motifs)

23.Mecanismos de inhibición• Receptores inhibidores poseen en sus dominios citoplasmáticos motivos YxxL-26-YxxL, denominados ITIM• ITIM se une al dominio SH2 de las tirosin kinasas SHP-1 y SHP-2, inhibiendo la citotoxicidad• Inhibición de gran importancia fisiológica, al prevenir la destrucción de las células normales del huésped (expresión de moléculas HLA clase I en la mayoría de células del organismo). Cuando una célula deja de expresar moléculas de histocompatibilidad es susceptible de ser destruida por las NK al no ser frenada su actividad• Mismos mecanismos descritos para linfocitos T

24.Mecanismos de activación• Receptores de antígenos HLA se descubrieron como receptores de tipo inhibidor, se han encontrado receptores muy homólogos que difieren en los dominios intracelulares• Parte citoplasmática muy corta• Carecen de las secuencias ITIM. Las señales se transmiten por pequeñas proteínas transmembrana que presentan motivos ITAM• NKs expresan proteínas que se unen a ITAM y trasmiten las señales al interior celular: CD3ζ, FcεRIγ y DAP12

25.Transducción de señales

26.Aplicaciones en terapéutica• Diferentes tipos de intentos para incrementar su respuesta a tumores• Numerosas citoquinas actúan principalmente por la vía de las NKs (IL-2, IL-12, IL-15, IL-18, IL-21, IFNs) y numerosos estudios han demostrado que la activación de la diferenciación y función de las NKs llevan a una eliminación eficiente del crecimiento tumoral.• Transferencia adoptiva de NKs ha demostrado su capacidad para desencadenar una respuesta antitumoral (datos LAK) • Datos recientes demuestran que NKs tiene papel crítico en la respuesta a tratamientos antitumorales con citoquinas (IL-2, IFNs) y anticuerpos (descrito en pacientes con LMC en tratamiento con IFNα, pacientes tratados con rituximab)• IL-21: citoquina relacionada con IL-2. Induce diferenciación de NKs, aumentando su capacidad citotóxica y la producción de IFNγ. Potente efecto antitumoral aumentando la actividad de NKs y de linfocitos T CD8+. Toxicidad significativa.

27.Aplicaciones en terapéutica• Muchas de las citoquinas que activan a las NKs son producidas por las células dendríticas• Evidencias de que las CD activadas son potentes activadoras de las NKs:

- producen IL-15, esencial en el desarrollo de las NKs- producen IL-12 y IL-18, que aumentan la producción de citoquinas en las NKs- producen IFNs, que inducen proliferación y citotoxicidad en las NKs- producen pequeñas cantidades de IL-2

• Terapias que estimulen a las CD a producir citoquinas activadoras de NKs

28.Aplicaciones en terapéutica

29.Aplicaciones en terapéutica• NKs aloreactivas en inmunoterapia adoptiva• Puede haber aloreacciones debidas a las NKs porque los KIR discriminan entre diferentes grupos de HLA clase I. Se generan entre individuos con mismatches para grupos de alelos HLA-C y/o alelos HLA-Bw4

30.Aplicaciones en terapéutica• Efecto host-versus-graft: rechazo en modelos murinos• Efecto beneficioso graft-versus-host en leucemias (graft-versus-leucemia) demostrado en modelos murinos.• Modelos humanos in vitro se ha comprobado que NKs aloreactivas destruyen células de LMA y de LMC.

• Ruggeri L et al. Effectiveness of donor natural killer cell alloreactivity in mismatched hematopoietic transplants. Science 2002, 295:2097-2100

31.Aplicaciones en terapéutica