Eine natürliche Killerzelle (NK) ist Teil des körpereigenen Immunsystems und an der Zerstörung von Tumorzellen oder von Viren infizierten Zellen beteiligt. NK-Zellen können körpereigene Zellen abtöten, daher wird die Aktivität der NK-Zellen sorgfältig vom Immunsystem reguliert. Natürliche Killerzellen können infizierte und krebsartige Zellen erkennen und gezielt angreifen, greifen jedoch normalerweise keine gesunden Zellen an.
Eine NK-Zelle ist eine Art von Lymphozyten oder weißen Blutkörperchen, die vom Knochenmark produziert werden und eher Teil des angeborenen Immunsystems als des adaptiven Immunsystems sind. Das adaptive Immunsystem erzeugt eine spezialisierte Reaktion auf einen bestimmten Typ oder Stamm eines infizierten Organismus, und das angeborene Immunsystem reagiert auf unspezifische Bedrohungen, indem es Zellen angreift, die es nicht als gesunde menschliche Zellen erkennt; Dabei kann es sich um Krankheitserreger wie schädliche Bakterien oder um menschliche Zellen handeln, die aufgrund einer Infektion oder Mutation nicht normal funktionieren. Das angeborene Immunsystem kann als die erste Verteidigungslinie des Körpers angesehen werden, die aktiv wird, während eine spezifischere Abwehr organisiert wird, und NK-Zellen spielen eine wesentliche Rolle.
Die NK-Zelle hat zwei Arten von Rezeptoren, Strukturen, die an Moleküle binden können, die auf der Oberfläche einer Zelle vorhanden sind. Es gibt einen aktivierenden Rezeptor, der die NK-Zelle dazu veranlasst, eine Zelle abzutöten, wenn sie an eines der verschiedenen Moleküle auf der Oberfläche dieser Zelle bindet, und einen hemmenden Rezeptor, der das „Tötungs“-Signal außer Kraft setzt, wenn er an ein Molekül bindet, das als Haupthistokompatibilitätskomplex I . bezeichnet wird (MHC-I), das auf der Oberfläche einer normalen Zelle vorhanden wäre. Zellen, die krebserregend sind oder mit einem Virus infiziert sind, produzieren normalerweise kein MHC-I, so dass NK-Zellen, die auf eine solche Zelle treffen, das hemmende Signal nicht empfangen und die Zelle töten.
Natürliche Killerzellen töten eine infizierte oder krebsartige Zelle, indem sie zwei Arten von Chemikalien freisetzen. Perforine erzeugen kleine Poren auf der Zelloberfläche, dann gelangen Enzyme, die als Granzyme bekannt sind, durch die Poren in die Zelle und stimulieren die Freisetzung weiterer Enzyme, die die Zelle durch Apoptose, den programmierten Zelltod, töten. Während der Apoptose schrumpft die Zelle und fragmentiert, wobei jedes Zellfragment in einer Membran enthalten ist. Dadurch wird die Freisetzung von Viren oder Schadstoffen beim Absterben der Zelle verhindert. Die Zellfragmente werden von anderen Immunsystemzellen, den sogenannten Fresszellen, aufgewischt.
Zwei andere Arten von Chemikalien werden auch von NK-Zellen freigesetzt. Diese werden Zytokine und Chemokine genannt. Sie sind an der Aktivierung der adaptiven Immunantwort auf Infektionen und andere Bedrohungen beteiligt.
Sehr selten kann es zu einer NK-Zell-Leukämie infolge einer unkontrollierten Vermehrung auf natürlichen Killerzellen kommen. Es wird angenommen, dass es mit einer Infektion durch das Epstein-Barr-Virus in Verbindung steht. Die Rolle von NK-Zellen bei Autoimmunerkrankungen war Anfang des 21. Jahrhunderts Gegenstand der Forschung.