Děravá pravda o perforinu

Svatým grálem imunologie se stal mechanizmus, kterým NK buňky (populace lymfocytů, natural killer, přirození zabíječi) lyticky přímo zabíjejí buňky tělu cizí. David Kägi ze švýcarské univerzity v Zürichu udělal společně se svými kolegy významný krok k rozluštění této hádanky – nalezl roli proteinu perforinu, který je klíčový v cytotoxicitě zprostředkované buňkami při vytváření otvorů do buněk – mechanizmu jejich zabíjení. Používají ho cytotoxické lymfocyty T (CTL) a přirození zabíječi (NK). CTL jsou důležité při likvidaci virové infekce a potlačování nádorově pozměněných vlastních buněk a představují hlavní imunologický problém při transplantacích. NK buňky jsou klíčové při ochraně před cizorodými prvky – před nádorovými buňkami, ale i před transplantací kostní dřeně. Dokonalé poznání funkce těchto buněk je nejen teoreticky velmi zajímavé, ale má i nesmírný praktický význam.

Perforin (cytolysin, pore-forming protein) byl objeven před 10 lety a zdál se být tečkou za výzkumem lytických mechanizmů. V buňkách lymfocytů je uskladněn v granulích v buněčné cytoplazmě (CTL a NK se jeví v optickém mikroskopu jako lymfocyty s větším počtem granulí). Když CTL rozpozná nežádoucí cizí nebo pozměněnou buňku, obsah granulí (sortiment enzymů a perforin) se uvolní směrem k této cílové buňce. Monomery perforinu se shluknou do polymerní struktury budoucího póru – otvoru do cílové buňky. V membráně napadené buňky vzniknou díry, které vedou k její rychlé smrti. Mrtvé buňky nesou řadu znaků programované buněčné smrti, apoptózy.

Podobnost perforinového modelu s komplementem (kaskádovitý mechanizmus jiné imunologické ochrany organizmu) a jeho jednoduchost vedly k jeho obecnému a širokému přijetí, snad spíše intuitivnímu. Krátce po přijetí tohoto dogmatu vyvstala řada otázek. Jedna z nich byla skutečnost, že některé CTL buňky s lytickou aktivitou neobsahují perforin. Další záhadou bylo, že po uvolnění obsahu granulí CTL může být proděravění cílové buňky nějak blokováno a že lyzování může proběhnout i bez přítomnosti vápenatých iontů, které byly chápány jako nezbytné pro polymerizaci perforinu. Tyto nesrovnalosti vyprovokovaly hledání alternativního lytického mechanizmu. Všechny další jiné cytolytické aktivity CTL buněk však nebyly jednoznačné vzhledem k přítomnosti alespoň stop perforinu. Proto se dospělo k přesvědčení, že dalším krokem vpřed v poznání mechanizmu lýzy buněk zprostředkované buňkami může být konstrukce „bezperforinové myši“. První, kdo tuto konstrukci oznámil, byla právě skupina D. Kägiho.

Bezperforinové myši se nedokázaly vypořádat s virovou lymfocytickou choriomeningitidou (LCMV) infikovanou přímo do mozku, i když u myší s normálním perforinem není tento virus tolik letální. Tyto myši na infekci sice reagovaly – objevily se u nich aktivované CD8 pozitivní lymfocyty [CD8 je znak v buněčné membráně lymfocytů, který je typický právě pro cytotoxické (a tlumivé) lymfocyty, jejichž aktivace je, kromě jiného, na první pohled patrná jejich zvětšením a rozčleněním povrchu], ale likvidace buněk infikovaných LCMV selhávala. Bezperforinové myši se však dokázaly vypořádat s nádorovými buňkami injektovanými do břišní dutiny. Dále se ukázalo, že perforin není vlastní jen CTL a NK, ale byl nalezen i při zánětlivých procesech v děloze březích myší, tedy mimo imunitní systém. Také se ukázalo, že jeho funkce není univerzální – např. nebyla zaznamenána perforinová cytolýza fibroblastů.

Perforin hraje sice klíčovou roli v cytolýze zprostředkované buňkami, ale existuje i jiný alternativní mechanizmus cytolýzy a funkce perforinu nebude jen v jeho účasti při cytolýze.

Nature 369, 16 a 31, 1994