Posizionamento spaziale dell'enzima aiuta le cellule natural killer a distinguere le cellule sane da quelle malate contrassegnate per la morte.

24 luglio 2023

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di Delthia Ricks, Medical Xpress

Le domande abbondano quando si parla dei meccanismi molecolari utilizzati dal sistema immunitario umano per contrastare il cancro e le infezioni, e le domande sono particolarmente numerosa quando si tratta dei passaggi precisi compiuti dalla risposta immunitaria innata, la prima reazione di attività quando si verifica una malattia invasiva.

Ora, gli scienziati hanno esplorato a fondo l'attività delle cellule natural killer, componenti chiave del sistema immunitario innato e primi soccorritori sul campo quando le cellule cancerose o i patogeni mettono a rischio i tessuti sani. Il sistema immunitario innato non è solo la prima linea di difesa del corpo, ma è presente sin dalla nascita. E poiché risponde sempre con la stessa forza relativa indipendentemente dalla patologia, talvolta viene chiamato sistema immunitario aspecifico.

Un team internazionale di scienziati, guidato da ricercatori presso il Karolinska Institutet in Svezia, ha scoperto che la distribuzione spaziale di un enzima all'interno delle cellule natural killer è fondamentale per le sue funzioni. I risultati ottenuti da questo team di scienziati che si trovavano in Svezia, Svizzera e Giappone, suggeriscono che il posizionamento spaziale dell'enzima, chiamato SHP-1, sia fondamentale per le cellule natural killer nel distinguere le cellule compromesse da malattie da quelle sane e indenni da infezioni o malignità.

Le cellule natural killer riconoscono le cellule infettate da virus e le cellule tumorali, scrivono il Dr. Laurent Schmied e colleghi sulla rivista Science Signaling. "La funzione delle cellule natural killer dipende da un equilibrato segnale dai recettori attivanti, dove si riconoscono i prodotti tumorali o virali, e dai recettori inibitori, che riconoscono le molecole del complesso maggiore di istocompatibilità di classe I – MHC-I".

Anche se le cellule natural killer possono far parte del sistema immunitario aspecifico, possiedono un alto grado di specificità nel riconoscimento e nell'eliminazione delle cellule infette da virus o compromesse dal cancro.

Secondo Schmied e collaboratori fanno ciò formando contatti chiamati sinapsi con le cellule compromesse e rilasciano enzimi per uccidere questi bersagli malati. Il processo attraverso cui le cellule killer naturali sviluppano la capacità di distinguere tra cellule normali e anormali o infette viene definito "educazione". L'evitare di uccidere le cellule normali viene definito "tolleranza verso il sé".

Acquisendo una maggiore comprensione di come le cellule natural killer svolgono il loro compito di uccidere i loro bersagli compromessi, gli scienziati acquisiscono una maggiore visione del ruolo di un tipo di globuli bianchi chiamati formalmente linfociti granulari di grandi dimensioni.

Il sistema immunitario innato differisce dal sistema immunitario adattativo, anche chiamato sistema immunitario acquisito, che è composto dai linfociti altamente specializzati chiamati cellule B e cellule T. Il sistema immunitario adattativo si acquisisce gradualmente ed è dotato di memoria, ovvero la capacità di ricordare un invasore che si è infiltrato in passato nel corpo.

Le cellule B e le cellule T sono note per la loro specificità e le cellule B sono produttrici di anticorpi per combattere le malattie. Le natural killer, al contrario, utilizzano una forza bruta per liberare il corpo dalle malattie, ma questa forza si basa su meccanismi molecolari dimostrabilmente sofisticati per portare a termine il compito.

"Abbiamo scoperto che la tolleranza e l'educazione delle cellule natural killer erano determinate dalla localizzazione intracellulare della tirosina fosfatasi, SHP-1", ha notato Schmied, medico-scientista nel dipartimento di ematologia e medicina rigenerativa presso il Karolinska Institutet. In qualità di autore principale di un articolo intitolato "La localizzazione di SHP-1 nell'immunodoeducazione attivante promuove la tolleranza delle NK nella carenza di classe I del MHC", Schmied ha sottolineato che "la posizione conta per le cellule killer".

Utilizzando modelli animali, Schmied e colleghi hanno confrontato cellule non educate ed educate, scoprendo che l'educazione modificava la posizione di SHP-1. La ricerca sui modelli animali ha anche dimostrato che durante l'educazione, i recettori inibitori sequestravano SHP-1. Questa scoperta ha rivelato come SHP-1 faciliti l'uccisione delle cellule bersaglio.

"Nei topi privi di molecole MHC-I, le cellule killer naturali non educate e tolleranti mostravano un accumulo di SHP-1 nell'immunodoso attivante, dove lo stesso co-localizzava con F-actina e con la proteina adattatrice di segnalazione", ha scritto Schmied.

During NK cell education, signaling through inhibitory receptors ensures that natural killer cells both tolerate normal cells and respond to molecules on cells that should be destroyed. Natural killer cell activation depends on the balance in signaling between activating receptors, which recognize proteins that are present on stressed cells, and inhibitory receptors, which recognize protein markers on healthy cells and other determinants of tolerance.

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