ZYTOTOXISCHE T-LYMPHOZYTEN: EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR, FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die zytotoxischen T-Zellen , zytolytischen T-Lymphozyten, zytotoxischen T-Zellen oder Killer-T-Zellen (CTLs der englischen cytotoxischen T-Lymphozyten) sind eine der Gruppen von Zellen, die an Immunantworten spezifischer Zellen beim Menschen und anderen mehrzelligen Organismen beteiligt sind.

Diese Zellen, die auf der Grundlage ihrer Fähigkeit zur Vermittlung der zellulären Immunität beschrieben wurden, wurden 1960 von Govaerts beschrieben, und Jahre später vertieften verschiedene Forschergruppen ihr Wissen über ihre Wirkmechanismen und ihre charakteristischsten Eigenschaften.

Immunologische Synapse zwischen einem zytotoxischen T-Lymphozyten (LTc) und seiner Zielzelle (Quelle Stephen Fuller, Endre Majorovits, Gillian Griffiths, Jane Stinchcombe, Giovanna Bossi über Wikimedia Commons)

Die zelluläre Immunität wird im Allgemeinen durch T-Lymphozyten und Phagozyten vermittelt, die zusammenarbeiten, um fremde intrazelluläre eindringende Mikroorganismen wie Viren und einige Bakterien und Parasiten zu eliminieren oder zu kontrollieren, was den Tod infizierter Zellen induziert. .

Wie für humorale Immunantwortmechanismen (vermittelt durch B-Lymphozyten) kann die zelluläre Immunantwort in drei Phasen unterteilt werden, die als Erkennungsphase, Aktivierungsphase und Effektorphase bekannt sind.

Die Erkennungsphase besteht aus der Bindung von Fremdantigenen an spezifische differenzierte T-Lymphozyten, die Rezeptoren exprimieren, die in der Lage sind, kleine Peptidsequenzen in Fremdantigenen von Proteinursprung zu erkennen, die im Kontext der Proteine ​​des Haupthistokompatibilitätskomplexes präsentiert werden.

Wenn ein Antigen-Lymphozyten-Kontakt auftritt, vermehren sich T-Lymphozyten (proliferieren) und können anschließend in einen anderen Zelltyp differenzieren, der Phagozyten aktivieren kann, die intrazelluläre Mikroorganismen abtöten, oder sie können Zellen lysieren, die fremde Antigene produzieren.

Dies ist die Aktivierungsphase und erfordert normalerweise die Teilnahme von Helfer- oder Nebenzellen. Schließlich beinhaltet die Effektorphase die Entwicklung der spezifischen Funktionen aktivierter Lymphozyten, die mit der Eliminierung von Antigenen enden, und an diesem Punkt werden die Lymphozyten als "Effektorzellen" bezeichnet.

Eigenschaften und Struktur

Die zwei Arten von Lymphozyten, die existieren, haben einen Durchmesser von ungefähr 8-10 & mgr; m und einen großen Kern, der dicht gepacktes Heterochromatin enthält. In dem dünnen Teil des Cytosols, den sie besitzen, befinden sich Mitochondrien, Ribosomen und Lysosomen.

Lymphozyten fehlen im Inneren spezialisierte Organellen und stammen wie die übrigen Blutzellen aus dem Knochenmark.

Sobald sie produziert sind, wandern die T-Lymphozyten in Richtung Thymus (daher der Ursprung ihres Namens), wo sie später aktiviert werden und ihre Differenzierung vervollständigen (reif).

Diese Zellen produzieren keine Antikörper oder erkennen lösliche Antigene, sind jedoch auf die Erkennung von Peptidantigenen spezialisiert, die an Proteine ​​gebunden sind, die von MHC-Genen (Major Histocompatibility Complex) codiert werden, die auf der Oberfläche anderer Zellen exprimiert werden.

Diese Zellen sind als Antigen-präsentierende Zellen oder APC (Antigen Presenting Cells) bekannt.

T-Lymphozyten werden in zwei Typen unterteilt: Helfer-T-Lymphozyten und zytotoxische oder Killer-T-Lymphozyten.

Helfer-T-Lymphozyten

Helfer-T-Lymphozyten sezernieren Zytokine, Peptidhormone, die die Proliferation und Differenzierung anderer Zellen und neuer Lymphozyten (T und B) fördern und entzündliche Leukozyten wie Makrophagen und Granulozyten anziehen und aktivieren können.

Sie unterscheiden sich von zytotoxischen T-Lymphozyten durch die Expression eines spezifischen Oberflächenglykoproteins namens "Group of Differentiation 4" oder CD4 (Cluster of Differentiation 4).

Zytotoxische T-Lymphozyten

Zytotoxische T-Lymphozyten sind in der Lage, Zellen zu lysieren, die aufgrund des Vorhandenseins von eindringenden intrazellulären Mikroorganismen oder Pathogenen fremde Antigene auf ihrer Oberfläche exprimieren.

Sie werden durch die Expression des Oberflächenmarkers Glykoprotein CD8 (Cluster of Differentiation 8) identifiziert.

Eigenschaften

Killer-T-Lymphozyten sind an der Erholung von viralen, parasitären und bakteriellen Infektionen beteiligt. Sie sind auch für die Abstoßungsreaktionen anderer Patienten verantwortlich und spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Immunität gegen Tumoren.

Seine Hauptfunktion ist, wie bereits erwähnt, die Regulation von Immunantworten gegen Proteinantigene und dient zusätzlich als Helferzellen bei der Eliminierung intrazellulärer Mikroorganismen.

Wirkmechanismus

T-Lymphozyten üben ihre Funktionen aus, da einige eindringende Krankheitserreger die Zellmaschinerie der von ihnen infizierten Zellen nutzen, um sich zu vermehren oder zu überleben. Sobald diese das Innere der Zelle erreichen, sind sie für humorale Antikörper nicht mehr zugänglich. Die einzige Möglichkeit, sie zu eliminieren, besteht darin, die Zelle zu eliminieren, in der sie sich befinden.

Killer-T-Lymphozyten erfüllen drei Funktionen, die es ihnen ermöglichen, bösartige oder infizierte Zellen, die ihre Ziele sind, zu "töten" oder zu eliminieren:

1- Sie sezernieren Zytokine wie TNF-α (Tumornekrosefaktor) und IFN-γ (Interferon Gamma), die antitumorale, antivirale und antimikrobielle Wirkungen haben, da sie ihre Replikation hemmen.

2- Sie produzieren und setzen zytotoxische Granulate (modifizierte Lysosomen) frei, die reich an Perforinproteinen und Granzymen sind.

Perforine sind porenbildende Proteine, die für das "Durchstechen" der Plasmamembran infizierter Zellen verantwortlich sind, während Granzyme Serinproteasen sind, die durch die von Perforinen gebildeten Poren in Zellen gelangen und intrazelluläre Proteine ​​abbauen.

Die kombinierte Wirkung von Perforinen und Granzymen endet mit dem Stillstand der Produktion von viralen, bakteriellen oder parasitären Proteinen und mit Apoptose oder programmiertem Zelltod der Zielzelle.

3- Sie lenken apoptotische Todesmechanismen auf infizierte Zellen durch Fas / FasL-Wechselwirkungen (Fas-Protein und sein Ligand, die an der Regulation des Zelltods beteiligt sind).

Dieser Prozess erfolgt dank der Expression des FasL-Liganden auf der Oberfläche aktivierter T-Zellen. Die Bindung des Fas-Proteins (das auch von zytotoxischen T-Lymphozyten produziert wird) und seines Rezeptors löst die Aktivierungskaskaden von Cysteinproteasen aus, die als Caspasen bekannt sind und direkt zelluläre apoptotische Prozesse vermitteln.

Infizierte Zellen, die von zytotoxischen T-Lymphozyten "verarbeitet" werden, werden von anderen Zellen wie Phagozyten "gereinigt", die ebenfalls an der "Vernarbung" toter oder nekrotischer Gewebeteile beteiligt sind.

Aktivierung

Cytolytische T-Zellen werden durch dendritische Zellen aktiviert, die Antigen-geladene oder markierte MHC-Klasse-I-Moleküle exprimieren. Dendritische Zellen können diese Antigene durch direkte Aufnahme intakter Zellen oder durch Aufnahme freier Antigene exprimieren.

Sobald infizierte Zellen oder Antigene von dendritischen Zellen verarbeitet werden, präsentieren sie die Antigene im Kontext von Klasse-I- oder Klasse-II-Molekülen des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC).

Es sind mindestens drei spezifische Signale erforderlich, um die Vermehrung von zytotoxischen T-Zellen zu aktivieren und zu fördern:

- Das erste, was auftreten muss, ist die Wechselwirkung zwischen dem TCR-Membranrezeptor des T-Lymphozyten und dem MHC, das an das von dendritischen Zellen präsentierte Antigen gebunden ist.

- Als nächstes interagiert eine andere Klasse von Lymphozyten, eine Zelle mit CD28-Oberflächenmarkern, mit ihrem Liganden (B7-1) auf Antigen-präsentierenden Zellen und liefert das zweite Aktivierungssignal.

- Das letzte Signal, das die Proliferation aktivierter Zellen initiieren kann, entspricht der Produktion von Interleukinfaktor 12 (IL-12) durch dendritische Zellen.

Dieser Prozess beinhaltet unter anderem auch die Mobilisierung von Kalzium, die Gentranskription, die Freisetzung vorverarbeiteter Rezeptoren und die Internalisierung von Oberflächenrezeptoren.

Es ist wichtig hinzuzufügen, dass die Lymphozyten, die aus dem Thymus kommen, nicht vollständig differenziert sind, da sie aktiviert und reif sein müssen, um ihre Funktionen zu erfüllen. "Naive" oder "naive" zytotoxische Lymphozyten können Antigene erkennen, können jedoch ihre Zielzellen nicht lysieren.

Reifung

Die Reifung von T-Lymphozyten beginnt im Thymus, wo sie sich aus den von einigen Autoren als zytotoxisch bezeichneten Prä-T-Lymphozyten entwickeln, bei denen es sich um Zellen handelt, die an die betreffende Zelllinie gebunden sind und für ein bestimmtes Fremdantigen spezifisch sind.

Diese Prä-Lymphozyten-Zellen exprimieren die typischen CD8-Marker-Rezeptoren für Killerzellen, haben jedoch noch keine zytolytischen Funktionen. Prä-Lymphozyten kommen nicht im Blut vor, sondern in infizierten oder "fremden" Geweben.

Die Reifung oder Differenzierung von T-Lymphozyten erfolgt nach ihrer Aktivierung (was von den im vorherigen Abschnitt beschriebenen Signalen und Ereignissen abhängt) und setzt voraus, dass alle notwendigen Maschinen zur Erlangung zytolytischer Funktionen erhalten werden.

Das erste, was auftritt, ist die Bildung spezifischer zytotoxischer Körnchen, die an den inneren Bereich der Plasmamembran gebunden sind und reich an Perforinen und Granzymen sind.

Dann wird die Oberflächenexpression des Fas-bindenden Proteins (FasL) ausgelöst, und schließlich erwerben sie die Fähigkeit, Zytokine und andere Arten von Proteinen zu exprimieren, die Funktionen bei Zelllyseereignissen ausführen.

Es wird gesagt, dass die Reifung von T-Zellen nach ihrer Aktivierung mit der Differenzierung der "Effektorzelle" endet, die in der Lage ist, die Funktionen des cytolytischen Lymphozyten zur Zerstörung oder Eliminierung von Wirtszellen auszuüben, die mit externen Mitteln infiziert sind.

Darüber hinaus erfüllt ein Teil der Population von T-Lymphozyten, der sich während der Differenzierung vermehrt hat, Funktionen als "Gedächtniszellen", aber diese weisen unterschiedliche Expressionsmuster von Membranrezeptoren auf, die sie von "naiven" und "Effektor" -Zellen unterscheiden.

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