Cellule Natural Killer: caratteristiche e funzioni

Le cellule Natural Killer sono un tipo di linfociti legati all'immunità innata del corpo. Distruggono le cellule tumorali e gli agenti patogeni attraverso un processo chiamato citolisi.

Scritto e verificato el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Ultimo aggiornamento: 18 marzo, 2021

Le cellule Natural Killer (NK) sono uno dei tipi di linfociti che, insieme alle varietà B e T, eliminano in modo spontaneo le cellule tumorali e gli elementi cellulari infetti. Sono componenti essenziali del sistema immunitario innato.

A differenza dei macrofagi e di altri leucociti, queste cellule non fagocitano i patogeni, poiché li eliminano attaccandone la membrana e provocando un processo chiamato citolisi. Se volete sapere tutto sulle caratteristiche e le funzioni delle cellule NK, continuate a leggere.

L’importanza del sistema immunitario

Iniziare a parlare delle caratteristiche delle cellule NK senza prima delineare il sistema immunitario in termini di funzioni ed elementi, è come iniziare a costruire una casa dal tetto. Per questo dedichiamo le prossime righe alle fondamenta.

Il sistema immunitario è definito come l’insieme di elementi e processi biologici che consentono al corpo di mantenere l’equilibrio interno contro tre minacce: agenti patogeni (virus, batteri, funghi e protozoi), elementi chimico-fisici dannosi (tossine, veleni) e processi interni degenerativi (cancro, per esempio).

Questo sistema complesso include cellule, proteine, tessuti e organi. La funzione è complessa ma allo stesso tempo molto chiara: difendere il corpo dall’esterno e da se stesso. Vediamo, in breve, i due tipi di immunità presenti negli esseri umani.

Immunità innata

Il sistema immunitario innato è la nostra prima linea di difesa. Comprende una serie di processi preesistenti che si attivano in modo rapido ed efficiente, ma con specificità molto limitate. All’interno di questa categoria troviamo sia le cellule che le barriere biologiche.

Qualcosa di semplice come le mucose, la saliva, il sudore e persino gli epiteli esterni (come la pelle) sono le barriere immunitarie innate che bloccano in prima battuta la maggior parte degli attacchi. I fluidi, oltre ad altre proprietà, contengono defensine, lisozimi, acidi grassi speciali e altri composti che impediscono la proliferazione degli agenti patogeni.

All’interno di questo gruppo troviamo anche i leucociti (globuli bianchi ), come i neutrofili, i macrofagi e le cellule Natural Killer che qui ci interessano. Vedremo le sue peculiarità nei paragrafi  successivi.

Immunità adattativa

L’immunità adattativa comprende una serie di risposte di tipo specifico verso gli agenti patogeni. Le sue proprietà principali sono:

1. Specificità e diversità: le risposte acquisite sono specifiche nei confronti di determinati antigeni (sostanze prodotte dal patogeno che vengono riconosciute dagli anticorpi).
2. Memoria: si crea dopo l’esposizione del sistema immunitario a un determinato antigene; favorisce una risposta più veloce ed efficace a un successivo contatto. I linfociti di memoria sono i principali responsabili di questa funzione.
3. Non reattività al self: ad eccezione di alcune patologie, il sistema immunitario adattativo non attacca gli elementi cellulari vitali dell’ospite.

All’interno di questo gruppo troviamo le cellule più rappresentative del sistema immunitario: i linfociti B e T. Differiscono anche nel tipo di risposta, umorale e cellulo-mediata, di cui lasceremo per un’altra occasione le caratteristiche.

Più legati di quanto si pensi

Sebbene i sistemi immunitari innato e acquisito siano spesso pensati come due elementi separati, non è affatto così. Questa classificazione è solo didattica, poiché entrambe le “macchine” lavorano insieme per due motivi principali:

1. Il sistema immunitario innato attiva il sistema immunitario acquisito in risposta alle infezioni.
2. Il sistema immunitario acquisito utilizza i meccanismi effettori dell’immunità innata per eliminare i microrganismi patogeni.

E le cellule Natural Killer?

Questo breve ripasso del sistema immunitario era essenziale, poiché le cellule Natural Killer (NK) sono uno degli elementi principali dell’immunità innata. Questo tipo di cellula può essere definito come un tipo speciale di linfocita prodotto nel midollo osseo, la cui funzione è mediata dalla produzione di citochine (proteine regolatrici) e da un’attività citotossica.

Si trovano in alcuni elementi del sistema linfatico (noduli linfoidi) e del sangue, ma possono anche essere trovate nei polmoni, nel fegato e nell’utero.

Una struttura simile a quella di un grande linfocita

Le cellule NK rappresentano tra il 7 e il 15% di tutti i leucociti circolanti nel sangue. La loro struttura è definita come quella di un linfocita grande e granulare, poiché presentano un gran numero di granuli citoplasmatici di natura secretoria e litica (utili a distruggere le cellule).

Rappresentano un tipo particolare di linfociti, in quanto non hanno recettori di membrana BCR (tipici dei linfociti B) o TCR (analoghi dei linfociti T). Le proteine di membrana che caratterizzano le NK sono CD16 e CD56, la cui proporzione o presenza varia a seconda della sottopopolazione cellulare consultata.

Funzioni delle cellule NK

La funzione principale delle cellule NK è di natura citotossica e di secrezione delle citochine.

Funzione citotossica

La citotossicità è definita come la qualità di alcune cellule di essere tossiche nei confronti di altre cellule alterate. Le cellule NK esercitano questa capacità su diversi tipi di cellule, come le cellule tumorali, quelle infettate / trasformate da virus, quelle colpite da batteri, ecc. Questa funzione è divisa in due tipi.

1. Citotossicità naturale

La cellula NK non necessita di attivazione preventiva per agire. Questo tipo di attività è indipendente dal tipico riconoscimento antigenico dei linfociti B e T e, quindi, degli anticorpi o immunoglobuline circolanti nel sangue. Per questo motivo, gli NK fanno parte delle prime barriere cellulari alle infezioni.

2. Citotossicità mediata da anticorpi

Questa variante è nota come citotossicità cellulo-mediata dipendente da anticorpi (ADDC). I linfociti qui inclusi sono in grado di attaccare elementi cellulari patogeni, ma questi devono prima essere contrassegnati da immunoglobuline specifiche, vale a dire anticorpi.

Non ci soffermeremo troppo su una terminologia complessa, poiché ci basta sapere quanto segue: le proteine di membrana CD16 e CD56 delle cellule NK aderiscono a una frazione dell’anticorpo dell’agente infettivo. Pertanto, l’NK interpreta che questo elemento estraneo è pericoloso e lo distrugge.

Meccanismo di citotossicità

Una volta riconosciuto il potenziale patogeno, le cellule NK rilasciano granzimi e perforine, sostanze proteiche la cui funzione è di creare pori nella membrana cellulare del microrganismo dannoso e indurne la morte cellulare. La lisi osmotica e l’attivazione delle caspasi sono alcuni dei meccanismi esercitati da queste sostanze proteiche.

L’insieme di questi meccanismi fanno sì che la cellula patogena perda il suo equilibrio osmotico, provocandone la morte in modo rapido ed efficace.

Secrezione di citochine

Per comprendere questa funzione, è sufficiente sapere che le cellule NK secernono una tipo di proteina, le citochine, essenziali per la comunicazione cellulare e la risposta infiammatoria, tra gli altri processi.

Come indicato dal portale Mi Sistema Inmune, alcune delle citochine secrete da questo tipo di cellule sono il fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-α), l’interferone gamma (IFN-γ) e il fattore stimolante le colonie di granulociti e macrofagi (GM-CSF). Queste sostanze sono essenziali per la differenziazione e la proliferazione di varie cellule del sistema immunitario.

Inibizione e attivazione

Queste cellule “programmate per uccidere” devono essere altamente regolate, poiché il corpo non può consentire loro di attaccare le cellule sane. Secondo la British Society for Immunology, a tale scopo hanno una serie di recettori di attivazione e inibizione.

1. Forte inibizione: le cellule sane hanno una concentrazione sufficiente di molecole MHC I (complessi principali di istocompatibilità) che inattivano il processo di lisi delle cellule NK. Sono quindi protette contro il loro attacco.
2. Riduzione dell’inibizione: le cellule tumorali o infettate da virus di solito hanno un numero ridotto di molecole MHC I di superficie. Non sono in grado di emettere un potente segnale di inibizione, quindi le NK le interpretano come minacce e le distruggono.
3. Forte attivazione: oltre a presentare un minor numero di molecole MHC I, le cellule infette mostrano vari ligandi riconoscibili dalle NK. Questi le stimolano ad agire in modo rapido ed efficace e a distruggere la minaccia.

Cellule Natural Killer in medicina

Comprendere il ruolo delle cellule Natural Killer nei processi cancerogeni e in altre malattie è molto complesso; non sono, infatti, stati ancora scoperti i meccanismi che codificano la loro naturale citotossicità. È chiaro che sono cellule essenziali per il nostro benessere ma sembrano anche avere un potenziale negativo.

Secondo il portale Medisur, l’attivazione a lungo termine delle cellule NK potrebbe favorire la comparsa di alcuni tipi di cancro. In uno studio citato in questo portale, ad esempio, i ricercatori hanno scoperto che le donne che presentano segnali più inibitori che attivanti nei confronti delle NK hanno meno probabilità di soffrire di cancro della cervice.

Questo tipo di neoplasia è associata all’infezione da papillomavirus umano (HPV). Poiché le cellule NK combattono continuamente questo agente patogeno, le loro risposte all’infiammazione locale e alla distruzione dei tessuti potrebbero favorire lo sviluppo del cancro stesso.

Sebbene questi risultati debbano essere presi con estrema cautela, sottolineano il doppio significato di molti dei nostri meccanismi immunitari. Nella maggior parte dei casi sono una salvezza ma, in rare occasioni, il rimedio potrebbe essere peggiore della malattia.

Sommario

Come abbiano visto, le cellule NK rappresentano un tipo di linfocita speciale. Sono essenziali per la risposta immunitaria e, in molti casi, agiscono senza una preventiva attivazione mediata da anticorpi. Questa è una vera rarità nel mondo dei globuli bianchi altamente specializzati.

Sebbene si sappia già abbastanza su questo curioso tipo di cellule, resta ancora molto da imparare. Forse, proseguendo con le ricerche, potremo sfruttare le caratteristiche citotossiche delle cellule NK per porre fine una volta per tutte a malattie gravi come il cancro.