Untersuchungen zum zytotoxischen Verhalten einer seltenen Population Natürlicher Killerzellen gegenüber humanen hämatopoetischen Progenitor- und Stammzellen

Abstract

Zielsetzung dieser Arbei war es, NK-Zellen mit autoaggressivem Potential zu isolieren und auf dieses reaktive Potential hin zu untersuchen. Es wurden außergewöhnliche Situationen behandelt, in denen Killerzell-Populationen der natürlichen Immunabwehr körpereigene Gewebe oder Zellen nicht mehr als „selbst“ erkennen und daher angreifen. Hierbei wurde die Rolle inhibierender Rezeptoren der KIR2DL-Familie bei einer beobachteten Autoaggression untersucht. Killerzellen, deren Besatz an inhibierenden NK-Rezeptoren den autolog exprimierten MHC I nicht erkennen, können aufgrund einer fehlenden Bindung und Inhibition durch „selbst“-MHC I zur Gefahr für körpereigenen Zellen und Organe werden. Im ersten Teil der Arbeit wurde am Modell der Erkrankung der „pure red cell aplasia“ gezeigt, daß ein Grund für das selektive Fehlen sämtlicher erythroider Progenitoren im Knochenmark eines Patienten das Repertoire der NK-Rezeptoren von klonal expandierten gd-T-Zellen war. Dieser Klon exprimiert ausschließlich einen inhibierenden Rezeptor (KIR2DL1), dessen Bindungsspezifität für MHC I den autolog präsentierten HLA-C nicht einschließt. Als weitere Ursache wurde eine kontinuierliche Expressionsverminderung von MHC I auf erythroiden Vorläuferzellen während ihrer Differenzierung zum Erythroblasten ausgemacht. Die Kombination beider ist die Ursache für das Auftreten dieser seltenen Form der Anämie. Im zweiten Teil wurde die Existenz einer kleinen Population von NK-Zellen im Blut gesunder Menschen gezeigt, deren Besatz an inhibierenden NK-Rezeptoren den autolog exprimierten MHC I nicht erkennt. In Zytotoxizitätstests wurden diese NK-Zellen und die davon abgeleiteten NK-Klone gegen autologe CD34+ hämatopoetische Stammzellen eingesetzt. Bei einer Reihe von Spendern zeigten die Stammzellen ein stark verringertes koloniebildendes Potential. Grund des autoreaktiven Verhaltens der NK-Zellen war das Fehlen des Liganden für den HLA-C bindenden inhibierenden NK-Rezeptor der NK-Zellen.

Aim of tThis work was aims to isolate and investigate NK cells with a reactive potential directed towards autologous haematopoietic progenitor and stem cells. In extraordinary situations effector cells of the innate or natural immune system may attack autologous cells or tissue that are no longer recognized as „self“. This autoaggression is due to the missing ability of the repertoire of inhibitory receptors of the KIR2DL family on killer cells to bind to and thus to gives inhibition via autologously expressed „self“ MHC I. This phenomenon may cause danger to autologous cells or tissue. In the first part of this work we were able to demonstrate the reason for a selective loss of erythroid progenitor cells in a rare form of anemia called „pure red cell aplasia“ was successfully demonstrated. In one case study, a clonally expanded gd-T-cell clone expressed only one NK receptor (KIR2DL1), unable to bind to „self“ MHC I. Additionally, the continuous down-regulation of MHC I during erythrocyate differenciation differentiation contributed to the described pathogenesis. Both reasons cause this rare form of anemia. In a the second part the existance of a small population of Natural Killer cells was shown demonstrated in the blood of every each healthy donor, expressing a repertoire of NK receptors that does not recognize own MHC I. In cytotoxicity tests these NK cells and their deduced clones derived from these cells were sent against CD34+ haematopoietic stem cells. A few donors stem cells showed remarkably decreased colony forming ability ability. Reason for this suppression of proliferation was the missing ability of the KIR2DL of the NK cells to bind to the stem cells HLA-C. High levels of expression of MHC I did not influence this autoreactive behaviour by providing binding ligands to other NK receptors.