Centrum für Chronische Immundefizienz - CCI

Beim NK-Degranulationstest werden NK-Zellen auf ihre Fähigkeit getestet, nach Aktivierung Perforin-haltige lytische Granula auszuschütten (Degranulation). Dieser Vorgang ist die Grundlage der Perforin-vermittelten Zytotoxizität, bei dem Zielzellen durch NK-Zellen abgetötet werden.

Für den NK-Degranulationstest werden mononukleäre Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) isoliert, die NK-Zellen enthalten. Die PBMC werden mit K562-Zellen (einer Tumorzelllinie) stimuliert, die kein MHC Klasse I und II Antigen auf ihrer Oberfläche exprimieren. NK-Zellen erkennen Zellen, denen MHC Moleküle fehlen, und werden durch diese Zellen Calcium-abhängig aktiviert. Dies führt dazu, dass sich das Aktin-abhängige Zytoskelett neu auf die Kontaktstelle zwischen NK-Zelle und K562 Zielzelle ausrichtet. Perforin-haltige Granula, die zufällig in der Zelle verteilt sind, werden in den aktivierten NK-Zellen entlang des Zytoskeletts an die Kontaktstelle transportiert. Dort „docken sie an“, verschmelzen mit der Zellmembran und schütten ihren Inhalt (Perforin, Granzyme) in den Spalt zwischen den beiden Zellen aus. Die Perforin-Moleküle schlagen „Löcher“ in die Zielzellen, durch die Granzyme eindringen können und Zelltod in der Zielzelle auslösen. Die Membran der Granula enthält das Protein CD107a, welches nach dem Verschmelzen der Granulamembran mit der Zellmembran auf der Zelloberfläche der NK-Zelle erkennbar wird. Der Nachweis einer vermehrten Expression von CD107a auf aktivierten NK-Zellen (im Vergleich zu ruhenden NK-Zellen) ist daher ein Maß für ihre zytotoxische Aktivität.

CD107a kann durch Zugabe eines anti-CD107a Antikörpers angefärbt und die Expression mittels Durchflusszytometrie detektiert werden. CD107a muss während der Stimulation im Medium vorhanden sein, da der Degranulationsprozess sehr dynamisch ist und CD107a auch rasch wieder in das Zellinnere recycelt wird. NK-Zellen exprimieren kein CD3 und werden über die Expression der Oberflächenmoleküle CD56 (NCAM Antigen) und CD16 (IgG Fc III Rezeptor) von B-Zellen abgegrenzt.

Krankheitsbilder

• Die Aktivierung der NK-Zellen ist Calcium-abhängig, dies erklärt die reduzierte NK-Degranulation bei Defekten von ORAI- und STIM, die wichtig für den Calcium-Einstrom von NK-Zellen sind.
• Bei Defekten, die zu einer Störung des Zytoskeletts führen (WAS, DOCK8, HEM1, ARPC1B), kann die Bildung der Kontaktstelle zwischen NK-Zelle und Zielzelle gestört sein, was die Degranulation beeinträchtigt.
• Bei Gendefekten, die die Reifung, den Transport, das Anheften oder Verschmelzen der zytotoxischen Granula beeinflussen (Defekte in UNC13D, STXBP2, STX11, RhoG, RAB27A, LYST), ist die NK-Zell Degranulation gestört.
• Bei Perforin-Defizienz ist die NK-Zell Degranulation NICHT gestört
• In Situationen starker Immunaktivierung kann die NK-Zelldegranulation auch moderat beeinträchtigt sein, ohne dass ein genetischer Defekt zugrunde liegt.