Natürliche Killerzellen: Der Funktionstest

Natürliche Killerzellen (NK- Zellen) sind neben T-Zellen und B-Zellen die dritte Lymphozytenpopulation des Blutes. Ihre wichtigste Funktion im Rahmen der zellulären Immunabwehr ist die Abtötung virusinfizierter Zellen und die immunologische Überwachung (Immunsurveillance) gegenüber gealterten und entarteten Zellen. Damit gehören sie zu dem natürlichen unspezifischen Immunabwehrsystem gegen Virusinfektionen und Tumorzellen (first line of defence). NK-Zellen sind insbesondere dann sehr effektiv, wenn sie durch verschiedene Botenstoffe (Zytokine der T-Helferzellen und der Makrophagen) voraktiviert sind. Wichtig sind dabei besonders Interleukin-12 (IL-12), IL-2 und Interferon-gamma. Daraus folgt, dass die NK-Zellfunktion nicht unabhängig von der Funktion anderer Immunzellen gesehen werden kann.

Der „Tumor Killing Test“: der NK Zytotoxicitätstest besteht in unserer immunspezialisierten Schwerpunktpraxis aus 2 Teilen: 1- Analyse der Leistungsfähigkeit in % 2- Medikamententest: 8 potentielle Killerzell-Stimulatoren werden am frischen Patientenblut im Labor auf optimale Wirkung untersucht.

Wie können NK-Zellen ihre Zielzellen auflösen?

NK-Zellen binden unter Mitwirkung zahlreicher Klebemoleküle auf tumor- oder virusinfizierten Zellen. Daraufhin werden aus ihren Granula Perforine und Granzyme freigesetzt, die eine Porenbildung in der Zellwand der Zielzelle induzieren. Durch diese Perforationen kommt es zum Ladungs- und Wasserausgleich mit dem extrazellulären Milieu und damit zum Zelluntergang. Die attackierte Zelle schwillt an und platzt.

Wann treten Funktionsdefekte der NK-Zellen auf?

Die NK-Zellaktivität ist bei Tumorpatienten oft vermindert. Durch notwendige belastende Behandlungen (chirurgische Behandlung, Bestrahlung, Chemotherapie) nimmt sie weiter ab. Die Verbesserung der NK-Zell-Zytotoxizität durch immunstimulierende Maßnahmen stellt eine wichtige Maßnahme der Immunrestauration dar. Eine meist erworbene (angeborene Störungen sind sehr selten) verminderte Funktion der NK-Zellen kann auch eine Ursache für chronisch wiederkehrende Virusinfektionen sein. Insbesondere Reaktivierungen latenter Virusinfektionen (Cytomegalievirus, Epstein-Barr-Virus und andere Herpes-Viren) sind zu nennen.

Wie wird die NK-Zellfunktion untersucht?

Die isolierte Bestimmung der NK-Zellzahl im Blut durch Immunphänotypisierung (zellulärer Immunstatus) ist der erste Schritt, aber nicht  ausreichend um die FUNKTION dieser wichtigen Abwehrbarriere zu beurteilen. Meist dient der (quantitative) zelluläre Immunstatus als Einstiegsuntersuchung einer Immundefektdiagnostik oder eines Therapiemonitoring bei Tumorpatienten. Eine normale NK-Zellzahl garantiert nicht die effektive Funktion dieser Zellen.
Andererseits können auch mäßig erniedrigte NK-Zellen durch körpereigene (oder auch therapiebedingte) Voraktivierung eine sehr effektive Funktion haben. Die Untersuchung der NK-Zellfunktion erfolgt mit dem NK-Zell-Zytotoxizitätstest. Durch Paralleluntersuchung standardisierter Kontrollansätze kann somit der prozentuale Anteil an K562-Tumorzellen bestimmt werden, der von den NK-Zellen des Patienten zerstört wurde. Diese spontane NK-Zell-Lyse stellt die aktuelle NK-Zellfunktion des Patienten dar (siehe Befundbeispiel).

Was sagt die Interleukin-2 stimulierte NK-Zell-Zytotoxizität aus?

Parallel zur Untersuchung der spontanen Lyseaktivität werden in einem zweiten Ansatz die NK-Zellen des Patienten zusätzlich mit dem Zytokin Interleukin 2 (IL-2) stimuliert. Die prozentuale Steigerung der Lysekapazität drückt die Aktivierbarkeit der NK-Zellen aus. Das Ergebnis gibt Aufschluss darüber, welche Erfolgsaussichten eine therapeutische Immunstimulation im individuellen Fall hätte. In den Fällen, wo auch mit dem Stimulator IL-2 keine nennenswerte Steigerung im Test möglich ist, sollte eine weiterführende Diagnostik mit der Bestimmung der NK-Zellzahl (zellulärer Immunstatus) und/oder dem LTT-Immunfunktion (Funktion der Helferzellen) erfolgen.

Befundbeispiel: 46-jähriger Patient mit metastasierendem Kolon-Karzinom vor geplanter Mistelbehandlung

Interferon lockt Killerzellen zum Krebs

Warum Abwehrzellen in Tumore einwandern
Natürliche Killerzellen sind Bestandteil der körpereigenen Abwehr gegen Krebs. Wissenschaftler aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum haben nun aufgeklärt, welche Faktoren die Abwehrzellen dazu veranlassen, in Tumore einzuwandern. Ergebnis: Mit dem Immunbotenstoff gamma-Interferon lassen sie sich gezielt ins Krebsgewebe dirigieren. Die Forscher berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Cancer Research“.

Natürliche Killerzellen, kurz NK-Zellen – sind eine wichtige Komponente des angeborenen Immunsystems. Im Gegensatz zu den T-Zellen, die spezifische Zielstrukturen erkennen müssen um aktiv zu werden, sind NK-Zellen jederzeit einsatzbereit: Sie töten gezielt solche Körperzellen ab, die ihren molekularen Identitätsnachweis, das MHC-Klasse I-Molekül, verloren haben. Dies passiert etwa im Verlauf einer Virusinfektion oder bei der Entartung zu Krebs.

NK-Zellen als natürliche Waffe gegen Krebs

NK-Zellen gelten daher als wichtiger Verteidigungsmechanismus des Körpers gegen Krebs. Zahlreiche Untersuchungen haben bereits bestätigt, das Krebspatienten, in deren Tumoren sich reichlich NK-Zellen fanden, eine besonders gute Prognose haben. Dr. Adelheid Cerwenka und ihr Team im Deutschen Krebsforschungszentrum prüften nun an Mäusen, welche Faktoren dafür verantwortlich sind, das NK-Zellen in einen Tumor gelangen.

Die Forscher zeigten, dass der Immunbotenstoff gamma-Interferon eine entscheidende Rolle spielt: Mäuse überleben eine Transplantation von Lymph- oder Hautkrebszellen im Durchschnitt 25 Tage. Werden die Krebszellen jedoch auf Mäuse übertragen und dabei gleichzeitig das gamma-Interferon ausgeschaltet, so sterben die Tiere früher, ihre Tumoren enthalten weniger NK-Zellen.

Bildung eines Signalmoleküls angeregt

Die Immunologen konnten auch aufklären, dass der Immunbotenstoff nur indirekt auf die NK-Zellen wirkt: Offenbar regt das gamma-Interferon im Tumor die Bildung eines weiteren Signalmoleküls an. Diese Substanz mit dem Namen CXCL10 lockt gezielt solche NK-Zellen, die den dazu passenden Rezeptor auf ihrer Oberfläche ausbilden, ins Krebsgewebe. Je mehr Signalmolekül im Tumor entsteht, desto mehr NK-Zellen wandern ins Krebsgewebe und umso länger überleben die Mäuse.

Für die Mediziner besonders interessant ist, das sich der Effekt auch von außen beeinflussen lässt. So werden NK-Zellen auch dann angelockt, wenn den Mäusen biotechnologisch hergestelltes gamma-Interferon oder CXCL10 in die Geschwulst gespritzt wird. „Das macht das Ergebnis so spannend“, freut sich Cerwenka. „Denn so können wir möglicherweise Tumortherapien unterstützen, indem wir dem Krebs gezielt die Natürlichen Killerzellen auf den Hals hetzen.“
(idw – Deutsches Krebsforschungszentrum, 17.10.2008 – DLO)