ВВЕДЕНИЕ

Основная обязанность киллерных клеток – выявлять и уничтожать собственные клетки организма, в которых что-то нарушилось: они убивают опухолевые клетки и клетки, зараженные вирусами (а также, возможно, и другими чужеродными агентами) [17].

Натуральные киллеры у человека составляют примерно 5% лимфоцитов периферической крови. Чаще всего они имеют фенотип CD3-CD16+CD56+CD94+ и гаметное расположение генов.

Полагают, что NK-клетки узнают определенные структуры высокомолекулярных гликопротеинов, которые экспрессируются на мембране инфицированных вирусом клеток. Узнавание клетки-мишени и сближение с ней происходит за счет рецепторов NK-клетки. В результате NK-клетки активируются, и содержимое гранул выбрасывается во внеклеточное пространство. Выбрасываемый перфорин встраивается в мембрану клетки-мишени и образовывает трансмембранные поры, что приводит к гибели клетки, поскольку содержимое клетки вытекает через эти поры. Кроме того, гранулы NK содержат две сериновые протеинкиназы, которые могут функционировать как цитотоксические факторы [22].

Набор клеток, подвергающихся литическому действию NK-клетки, достаточно широк. Это ряд вирусинфицированных и опухолевых клеток; клетки, на поверхности которых представлены цитофильные антитела; эмбриональные клетки.

NK-клетки играют важную роль в противовирусном и противоопухолевом иммунитете и участвуют в отторжении трансплантата. Снижение цитотоксической активности NK-клетки выявляется при многих заболеваниях, в том числе при злокачественных новообразованиях, а отсутствие наблюдается крайне редко[23].

Исходя из выше изложенного, целью работы стал анализ современной научной литературы в области морфофункциональных особенностей и участии в иммунном процессе натуральных киллеров. Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

- определить место натуральных киллеров в системе клеток, обеспечивающих защитные свойства организма;

- дать общую характеристику натуральных киллеров;

- рассмотреть фенотип, субпопуляции и развитие NK-клеток;

- рассмотреть функциональную характеристику и рецепторы NK-клеток;

- обозначить роль NK-клеток в организме.

1 ВИДЫ КЛЕТОК, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ОРГАНИЗМА

Защитную реакцию организма обеспечивают разные виды клеток (рисунок 1).

Макрофаги (фагоциты) «поедают» живых и мертвых микробов, комплексы антиген-антитело (образуются в процессе борьбы с вирусами, бактериями и их токсинами), погибшие клетки самого организма. Без макрофагов невозможна деятельность лимфоцитов: они «помогают» последним распознавать антигены, выделяют медиаторы (вещества, стимулирующие или угнетающие деятельность других клеток иммунной системы) [18].

Лейкоциты. Их назначение – распознавать чужеродные вещества и микроорганизмы и бороться с ними, а также запоминать информацию о них - на будущее.

Гранулоциты: нейтрофилы, эозинофилы и базофилы – это разновидности лейкоцитов.

Эозинофилы принимают участие в уничтожении паразитов (выделяют специальные ферменты, оказывающие на них повреждающее действие), в аллергических реакциях. Эозинофилы способны прикрепляться к паразитам и вводить специфические вещества в цитоплазму паразита.

Нейтрофилам свойственны направленная миграция в очаги воспаления; активация под действием медиаторов иммунитета и бактерий; интенсивный фагоцитоз (уничтожение) бактерий, клеточных остатков; способность высвобождать содержимое своих гранул в окружающее пространство, что приводит к гибели окружающих тканей и образованию гноя.

Лимфоциты. В-лимфоциты – разновидность лимфоцитов, вырабатывающая антитела (иммуноглобулины). В-лимфоциты после встречи с чужеродным антигеном превращаются в антителопродуцирующие плазматические клетки и обеспечивают защиту от бактерий и их токсинов.

Т-лимфоциты – разновидность лимфоцитов, контролирующих работу В-лимфоцитов (то есть продукцию антител). Т-лимфоциты участвуют в регуляции иммунного ответа, обеспечивают защиту в основном от вирусов, грибов, некоторых бактерий.

Поскольку функции Т- и В-лимфоцитов различны, их подсчитывают по отдельности. Однако само по себе абсолютное количество лимфоцитов не играет определяющей роли. Лимфоциты (и лейкоциты) не только подсчитывают, но и проверяют их работоспособность (в рамках развернутой иммунограммы): в кровь вводят нехорошие микроорганизмы и смотрят, как на них реагируют наши защитные клетки.

Т-киллеры – убивают чужеродные и раковые клетки, вирусы, простейших.

Т-хелперы – разновидность Т-лимфоцитов, способствующих (помогающих) синтезу антител

Т-памяти – хранят информацию о попадающих в организм антигенах.

Т-супрессоры – разновидность Т-лимфоцитов, подавляющих работу T-киллеров, Т-хелперов, Т-памяти.

2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ

NK-клетки — натуральные, или естественные, киллеры (natural killer cells) представляют гетерогенную популяцию лимфоцитов системы врожденного иммунитета. Они обладают естественной цитолитической активностью, способны продуцировать цитокины и хемокины и участвуют в противовирусном и противоопухолевом контроле организма. В состоянии покоя средний диаметр NK-клетки составляет около 7 – 8 мкм, в условиях активации ее размер может увеличиться до 10 – 12 мкм. Эта особенность послужила причиной первоначального определения NK-клеток как больших гранулярных лимфоцитов [26]. Основная часть обильной цитоплазмы натуральных киллеров содержит несколько митохондрий, свободные рибосомы с отдельными элементами шероховатого эндоплазматического ретикулума, аппарат Гольджи и характерные электроноплотные гранулы, связанные с мембраной. NK-клетки содержат азурофильные гранулы, в состав которых входят перфорин, гранзимы, гранулизины и другие компоненты, с помощью которых они осуществляют контактный цитолиз. На разных стадиях развития NK-клетки экспрессируют множество рецепторов и поверхностных маркеров, характерных для клеток как миелоидного, так и лимфоидного происхождения, формируя гетерогенную смесь разнообразных субпопуляций. Однако NK- клетки не обладают антигенспецифическими рецепторами, подобно тем, которые экспонируют Т- и В-клетки [9, 13, 24, 27].

NK-клетки широко распространены в организме, они обнаруживаются в селезенке, печени, в периферической крови, где их численность составляет 9 биллионов, или 5—20% лимфоцитов, в небольшом количестве в лимфоузлах, в децидуальной оболочке матки. Они относятся к короткоживущим клеткам: время их жизни составляет несколько дней, хотя в настоящее время обнаружено, что определенные NK-клетки могут персистировать в организме несколько месяцев [13].

Натуральные, или естественные киллеры (NK-клетки) охарактеризованы как лимфоциты врожденного иммунитета, обладающие противовирусной и противоопухолевой цитотоксической активностью. NK-клетки также участвуют в регуляции адаптивного иммунного ответа, продуцируя большое количество цитокинов и хемокинов. Эффекторные функции NK-клеток регулируются комплексом сигналов, полученных от их стимулирующих и ингибирующих рецепторов, а также от растворимых факторов. Посредством набора рецепторов NK-клетки распознают на поверхности клеток молекулы, экспрессия которых указывает на вирусную инфекцию, опухолеобразование или повреждения, вызванные клеточным стрессом. NK-клетки вовлечены в широкий спектр существенных биологических процессов в организме, играют критическую роль в иммунном надзоре и могут быть использованы в противоопухолевой терапии.

3. ФЕНОТИП, СУБПОПУЛЯЦИИ И РАЗВИТИЕ NK-КЛЕТОК

К настоящему времени не найдено единого специфического пан-NK-клеточного маркера, по которому можно было бы надежно идентифицировать популяцию натуральных киллеров. В отличие от Т- и В-лимфоцитов, NK-клетки обладают ограниченным репертуаром активирующих и ингибирующих рецепторов, для которых не нужна RAG (recombination activating gene)-зависимая соматическая реорганизация генов, однако их экспрессия неравномерно распределена в клеточной популяции. Помимо основных сигнальных рецепторов натуральные киллеры экспрессируют на клеточной поверхности разнообразные молекулы адгезии (CD56, CD57, CD11a/CD18, CD11b, CD11c, CD54, CD58), рецепторы цитокинов (CD122, CD25, CD117) и хемокинов (CXCR1, CXCR3, CXCR4, CCR1, CCR5, CCR7), антигены дифференцировки, характерные для Т-лимфоцитов (CD8, CD7, CD6) и клеток миелоидного происхождения (CD11c, CXCR1). Экспрессия определенных гликопротеинов может быть связана с этапом развития NK-клеток либо с их активацией. Традиционный метод идентификации NK-клеток предполагает оценку популяции лейкоцитов CD16+ CD56+ [24].

Гликопротеин CD16 представляет собой низкоаффинный рецептор для IgG (FcγRIIIA), с участием которого реализуются реакции антителозависимой клеточной цитотоксичности. Молекула CD56 участвует в межклеточной адгезии. Однако эти маркеры не являются высокоспецифичными для натуральных киллеров. Так, молекулы CD16 выявляют на поверхности моноцитов и части дендритных клеток периферической крови, а экспрессия CD56 обнаруживается на определенных CD3+ -клетках. На некоторых NK-клетках экспрессия CD16 снижена либо совсем отсутствует. В настоящее время общепринятым способом идентификации NK-клеток человека является выявление CD3/CD14/ CD19-негативных лимфоцитов, экспрессирующих молекулы клеточной адгезии CD56.

Основываясь на экспрессии поверхностных маркеров и рецепторов, можно выделить разнообразные субпопуляции NK- клеток. Описание этих субпопуляций, а также определение их функциональной значимости является в настоящее время важной исследовательской задачей. Наиболее хорошо изучены субпопуляции натуральных киллеров, различающихся по плотности экспрессии CD56 и CD16. Большинство NK-клеток периферической крови человека имеют фенотип CD56dimCD16bright. На долю клеток CD56brightCD- 16dim/neg приходится менее 10% от общего количества натуральных киллеров. В то же время субпопуляция клеток с фенотипом CD56bright преобладает в печени, эндометрии и децидуальной оболочке матки, а также в лимфатических узлах, где она составляет около 75% NK-клеток. Одно из отличий клеток CD56bright от клеток CD56dim заключается в экспрессии определенного набора цитокиновых и хемокиновых рецепторов [15]. CD56bright-клетки экспрессируют CCR7 и CD62L (L-селектин), что позволяет им мигрировать в лимфатические узлы, способны к контактному взаимодействию с дендритными клетками и характеризуются слабой цитотоксичностью и высоким уровнем продукции цитокинов по сравнению с CD56dim-клетками. Клетки CD56bright могут продуцировать значительное количество цитокинов и хемокинов уже через несколько минут после активации. Считается, что благодаря этим качествам субпопуляция CD56bright играет важную роль в регуляции адаптивного иммунного ответа. CD56bright- клетки конститутивно экспрессируют (β-цепь рецептора интерлейкина (IL-)2 (CD25) и хорошо пролиферируют в ответ на этот цитокин. При этом в них возрастает экспрессия HLA-DR, антигена гистосовместимости класса II, и увеличивается их цитолитическая активность [15]. В отличие от клеток CD56bright, клетки CD56dim экспрессируют только β- и γ-цепи рецептора IL-2, но именно эти клетки способны к антителозависимой клеточной цитотоксичности и формируют эффекторную субпопуляцию натуральных киллеров, осуществляя основную цитолитическую функцию в отсутствие дополнительной стимуляции. Наличие более длинных теломерных участков хромосом в CD56bright-NK- клеткax по сравнению с CD56dim-клетками свидетельствует о меньшей степени зрелости CD56bright-клеток [27].

4 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА NK-КЛЕТОК

Наиболее важными функциями NK-клеток являются цитолитическая активность по отношению к клеткам-мишеням и секреция хемокинов и цитокинов, играющих важную роль в регуляции иммунного ответа. NK-клетки выделены в особый класс лимфоцитов благодаря их уникальной способности быстро и без предварительной иммунизации лизировать чужеродные либо свои измененные клетки в отсутствие молекул главного комплекса гистосовместимости класса I (МНС-I – major histocompatibility complex class I), независимо от антител и комплемента, что подтверждает их название «естественные киллеры» [47].

H.G. Ljunggren и K. Karre в 1990 г. сформулировали гипотезу«missing self» («отсутствие своего») [27], согласно которой NK-клетки распознают и убивают клетки своего организма с пониженной или нарушенной экспрессией молекул MHC-I. Поскольку субнормальная экспрессия MHC-I возникает в клетках при патологических процессах, например при вирусной инфекции, опухолевом перерождении, NK-клетки способны убивать инфицированные вирусами или перерождённые клетки собственного организма. Гипотеза «missing self» схематично представлена на рисунке 3.

а – клетка-мишень не экспрессирует активационных лигандов, и лизиса не происходит;

б – клетка-мишень экспрессирует активационные лиганды, но не экспрессирует MHC-I. Такая клетка подвергается лизису;

в – клетка-мишень содержит как молекулы MHC-I, так и активационные лиганды.

Рисунок 3 – Гипотеза «missing self» (отсутствие своего)

По этой гипотезе представлены три типа взаимодействия NK-клеток с мишенями. На NK-клетках имеется два типа распознающих рецепторов: активационные и ингибиторные. Ингибиторные рецепторы различают молекулы MHC-I и угнетают сигнал от активационных рецепторов, которые, в свою очередь, определяют либо молекулы MHC-I (но с меньшей аффинностью, чем ингибиторные рецепторы), либо MHC-подобные молекулы: Исход взаимодействия зависит от баланса сигналов, идущих от активационных и ингибиторных рецепторов NK-клеток.

Контактный цитолиз, путем которого NK-клетки убивают чувствительные к лизису клетки-мишени, реализуется с участием цитотоксических гранул либо при непосредственном контакте с рецепторами «смерти» на поверхности клеток-мишеней (Fas, TRAIL и др.). Цитотоксические гранулы представляют собой специализированные секреторные лизосомы сложного состава, важными компонентами которых являются порообразующий белок перфорин и гранзимы, сериновые протеиназы, обладающие проапоптотически- ми свойствами. Одним из наиболее эффективных медиаторов гранулоопосредованной цитотоксичности является гранзим В, способный непосредственно активировать инициирующие и исполнительные каспазы, а также разрушать некоторые цитоплазматические и ядерные белки [3, 4]. Начальный этап гранулоопосредованной цитотоксичности включает образование иммунного синапса между NK-клеткой и ее мишенью, при этом цитотоксические гранулы перемещаются по направлению к месту контакта, а их содержимое секретируется во внутреннее пространство иммунного синапса. Далее цитотоксические агенты проникают в атакуемую клетку и инициируют ее гибель. Перфорин способствует проникновению гранзимов в клетку-мишень, хотя механизм этого процесса отличается от ранних представлений о нем как о пассивной диффузии гранзимов через образованные перфорином поры [9].

5 РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ NK-КЛЕТОК

Функциональная активность NK-клеток регулируется растворимыми факторами, продуцируемыми окружающими клетками, и контактными взаимодействиями натуральных киллеров с потенциальными клетками-мишенями. Каждая NK-клетка несет на своей поверхности множество рецепторов хемокинов и цитокинов. Связывание этих рецепторов с соответствующими лигандами может влиять на развитие NK-клеток, индуцировать хемотаксис и пролиферацию, приводить к изменению их цитотоксичности и продукции цитокинов. В список рецепторов хемокинов, экспрессируемых NK-клетками, входят CXCR1, CXCR3, CXCR4, CCR1, CCR5, CCR7. Соответственно, функционирование натуральных киллеров регулируется широким спектром α- и β-хемокинов. NK-клетки экспрессируют общую γ-цепь рецепторов и различные β-цепи, что определяет их чувствитель- ность к цитокинам IL-15 и IL-2. Цитокин IL-15 необходим для дифференцировки и поддержания постоянства численности популяции NK-клеток. IL-2 индуцирует пролиферацию и усиление цитотоксической функции NK-клеток. Как уже упоминалось, активность NK-клеток значительно повышают цитокины, продуцирующиеся во время воспаления, такие как интерфероны, IL-12 и IL-18. Формирование определенного цитотоксического ответа NK-клетками зависит от комбинации на их поверхности различных активирующих и ингибирующих рецепторов, которые регулируют их функциональную активность. Многие из этих молекул принадлежат к семейству иммуноглобулиноподобных рецепторов (семейство KIR) либо представляют собой лектиноподобные кальцийзависимые рецепторы (лектины типа С). И те, и другие могут ингибировать или активировать NK-клетки [17]. Согласно широко признанной теории, в основе NK- клеточного распознавания мишеней лежит принцип «утраты своего» ("missing-self") [17, 27]. Молекулы МНС-I, обладающие способностью экспонировать фрагменты собственных белков, экспрессируются на поверхности большинства ядросодержаих клеток в уникальном для организма сочетании, хотя при заражении клеток вирусами или при опухолевой трансформации экспрессия МНС-I может меняться. Представленные на клеточной поверхности молекулы МНС-I распознаются ингибирующими рецепторами NK-клеток. За счет этого присутствие МНС-I на клетке, с которой контактирует натуральный киллер, приводит к подавлению активации последнего и сдерживанию цитолитической реакции. Активирующими сигналами для NK- клеток нередко служат молекулы, поверхностная экспрессия которых начинается только во время клеточного стресса, инфицирования или опухолевой трансформации [19]. Реализации цитолитической активности NK-клеток способствуют также костимулирующие и адгезивные межклеточные взаимодействия, основное назначение которых – обеспечивать более стабильный и плотный контакт между клеткой-киллером и его мишенью. В эти процессы вносят свой вклад углеводные составляющие гликопротеинов и гликолипидов клеток-мишеней. Для многих из таких взаимодействий лигандрецепторный сигнальный путь пока не описан [27].

6 РЕЦЕПТОРЫ NK-КЛЕТОК

Особенностью NK-клеток является наличие у них широкого разнообразия активирующих и ингибирующих рецепторов, контролирующих активность этих цитотоксических лимфоцитов. Описано несколько основных групп рецепторов NK-клеток. Рецепторы семейства KIR представляют наиболее обширную группу молекул NK-клеток человека, взаимодействующих в качестве лигандов с лейкоцитарными антигенами HLA (human leukocyte antigen) – человеческими молекулами МНС-I. Существует по крайней мере 17 генов или псевдогенов KIR, для которых характерно значительное аллельное разнообразие. Номенклатура KIR-рецепторов основана на структуре этих трансмембранных гликопротеинов типа I. В соответствии с числом внеклеточных иммуноглобулиноподобных доменов их классифицируют как KIR2D и KIR3D. Длина цитоплазматического региона (L – длинный, S – короткий) также отражается в названии белка. L-участки содержат ингибирующие тирозинсодержащие сигнальные последовательности ITIM (от immunoreceptor-tyrosine based inhibition motif), обеспечивающие проведение ингибирующего сигнала. В рецепторах с короткими цитоплазматическими участками последовательность ITIM отсутствует. Эти рецепторы, как правило, являются активирующими, наличие остатка лизина в трансмембранном участке позволяет им взаимодействовать с адапторными молекулами DAP12, содержащими активационный тирозинсодержащий иммунорецепторный мотив ITAM (от immunoreceptor tyrosine-based activating motif), опосредующий проведение активирующего сигнала [30]. KIR-рецепторы случайным образом экспрессируются на каждой NK-клетке. Результатом этой экспрессии является разнообразный репертуар NK-клеточных клонов в организме. Для NK-клеток также характерна большая внутрипопуляционная разнородность. У человека встречается два основных гаплотипа KIR, сформировавшиеся в процессе эволюционного развития, хотя частота встречаемости гаплотипов различается в разных популяциях. Для гаплотипов группы А характерным является ген KIR2DS4 в отсутствие других генов с короткими цитоплазматическими участками. Гаплотипы группы В определяются присутствием одного или нескольких следующих генов — KIR2DL5, KIR2DS1, KIR2DS2, KIR2DS3, KIR2DS5 и KIR3DS1 [24]. Существует мнение, что гаплотипы А в основном ассоциированы с улучшением ответа на патогены, а гаплотипы В – с улучшением репродуктивных функций. KIR-рецепторы человека распознают все аллели HLA-C и только некоторые аллели HLA-A и HLA-B. Распознавание молекул HLA-C рецепторами KIR2DL зависит от того, какая аминокислота находится в положении 80 последовательности белка HLA-C в эпитопе, взаимодействующем с рецептором.

7 РОЛЬ NK-КЛЕТОК В ОРГАНИЗМЕ

Многочисленные данные свидетельствуют о важной роли NK-клеток в борьбе организма с инфекционными заболеваниями, такими как гепатит, HIV, лихорадка Эбола, цитомегаловирусная инфекция [16, 23, 24, 27].

NK-клетки способны элиминировать клетки, инфицированные микоплазмой, бактериями, грибами Candida albicans и другими патогенами [16]. Помимо непосредственного цитолитического действия натуральные киллеры оказывают регулирующее влияние на иммунные реакции посредством секреции цитокинов, хемокинов и ростовых факторов.

Другой важный аспект деятельности NK-клеток в организме связан с их противоопухолевой активностью [29]. При разнообразных типах онкологических заболеваний сниженные количество и активность NK-клеток могут служить прогностическим критерием метастазирования, плохого ответа на лечение и снижения общей выживаемости онкологических больных. Низкая активность NK-клеток может быть также фактором риска развития злокачественных новообразований [26].

Уменьшение количества или отсутствие NK-клеток, а также снижение их функциональной активности часто связаны с острой и хронической вирусной инфекцией, аутоиммунными заболеваниями, иммунодефицитными и психическими синдромами [23].

Резкое увеличение количества NK-клеток, а также повышение их функциональной активности чаще всего связывают с лимфопролиферативным синдромом или с заболеваниями печени.

Биологическая роль NK-клеток не ограничивается их борьбой с опухолевыми клетками или контролем инфекционного процесса. Они осуществляют регуляцию пролиферативной активности и дифференцировки гемопоэтических клеток, вовлечены в реакции отторжения трансплантата. NK-клетки найдены в децидуальной оболочке матки, где они выполняют регуляторные и трофические функции по отношению к растущей плаценте. Именно NK-клетки слизистой оболочки матки обеспечивают контроль роста трофобласта плода, не позволяя ему проникать чрезмерно далеко в тело матери. Также предполагается, что эти клетки элиминируют лимфоциты матери, которые оказались активированными в отношении плода [23].

NK-клетки координируют взаимодействие иммунной и нейроэндокринной систем за счет экспрессии на своей поверхности рецепторов к гормонам и адгезионных молекул, взаимодействующих с лигандами, характерными для нервной ткани [26].

Таким образом, можно заключить, что NK-клетки прямо или косвенно участвуют в согласовании и стабилизации различных функций организма как в норме, так и при патологических процессах. Дальнейшее изучение тонких механизмов регуляции функциональной активности NK-клеток поможет разобраться в процессах возникновения NK-клеточной резистентности и аутоиммунных реакций, опосредованных натуральными киллерами, а также даст основу для разработки терапевтических подходов, основанных на использовании свойств NK-клеток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Иммунная система млекопитающих обеспечивает защиту организма двумя основными специфическими способами. Во-первых, это образование специфических антител, а во-вторых, образование и функционирование клеточных факторов приобретенного иммунитета, не только оказывающих эффекторное действие (разрушение клеток мишеней: опухолевых, мутировавших, и др.), но и осуществляющих регуляцию иммунного ответа. А так же участвующих в формировании иммунологической памяти, распознавании антигена и индукции иммунного ответа.

NK-клетки — натуральные, или естественные, киллеры (natural killer cells) представляют гетерогенную популяцию лимфоцитов системы врожденного иммунитета. Они обладают естественной цитолитической активностью, способны продуцировать цитокины и хемокины и участвуют в противовирусном и противоопухолевом контроле организма. На разных стадиях развития NK-клетки экспрессируют множество рецепторов и поверхностных маркеров, характерных для клеток как миелоидного, так и лимфоидного происхождения, формируя гетерогенную смесь разнообразных субпопуляций. Однако NK- клетки не обладают антигенспецифическими рецепторами, подобно тем, которые экспонируют Т- и В-клетки.

NK-клетки широко распространены в организме, они обнаруживаются в селезенке, печени, в периферической крови, где их численность составляет 9 биллионов, или 5—20% лимфоцитов, в небольшом количестве в лимфоузлах, в децидуальной оболочке матки. Они относятся к короткоживущим клеткам: время их жизни составляет несколько дней, хотя в настоящее время обнаружено, что определенные NK-клетки могут персистировать в организме несколько месяцев.

Натуральные, или естественные киллеры (NK-клетки) охарактеризованы как лимфоциты врожденного иммунитета, обладающие противовирусной и противоопухолевой цитотоксической активностью. NK-клетки также участвуют в регуляции адаптивного иммунного ответа, продуцируя большое количество цитокинов и хемокинов. Эффекторные функции NK-клеток регулируются комплексом сигналов, полученных от их стимулирующих и ингибирующих рецепторов, а также от растворимых факторов. Посредством набора рецепторов NK-клетки распознают на поверхности клеток молекулы, экспрессия которых указывает на вирусную инфекцию, опухолеобразование или повреждения, вызванные клеточным стрессом. NK-клетки вовлечены в широкий спектр существенных биологических процессов в организме, играют критическую роль в иммунном надзоре и могут быть использованы в противоопухолевой терапии.

В отличие от Т- и В-лимфоцитов, NK-клетки обладают ограниченным репертуаром активирующих и ингибирующих рецепторов, для которых не нужна RAG (recombination activating gene)-зависимая соматическая реорганизация генов, однако их экспрессия неравномерно распределена в клеточной популяции. Помимо основных сигнальных рецепторов натуральные киллеры экспрессируют на клеточной поверхности разнообразные молекулы адгезии (CD56, CD57, CD11a/CD18, CD11b, CD11c, CD54, CD58), рецепторы цитокинов (CD122, CD25, CD117) и хемокинов (CXCR1, CXCR3, CXCR4, CCR1, CCR5, CCR7), антигены дифференцировки, характерные для Т-лимфоцитов (CD8, CD7, CD6) и клеток миелоидного происхождения (CD11c, CXCR1). Экспрессия определенных гликопротеинов может быть связана с этапом развития NK-клеток либо с их активацией.