Murine Nkg2d and Cd94 are clustered within the natural killer complex and are expressed independently in natural killer cells

Natural killer (NK) cells express C-type lectin-like receptors, encoded in the NK gene complex, that interact with major histocompatibility complex class I and either inhibit or activate functional activity. Human NK cells express heterodimers consisting of CD94 and NKG2 family molecules, whereas murine NK cells express homodimers belonging to the Ly-49 family. The corresponding orthologues for other species, however, have not been described. In this report, we used probes derived from the expressed sequence tag database to clone C57BL/6-derived cDNAs homologous to human NKG2-D and CD94. Among normal tissues, murine NKG2-D and CD94 transcripts are highly expressed only in activated NK cells, including both Ly-49A+ and Ly-49A− subpopulations. Additionally, mNKG2-D is expressed in murine NK cell clones KY-1 and KY-2, whereas mCD94 expression is observed only in KY-1 cells but not KY-2. Last, we have finely mapped the physical location of the Cd94 (centromeric) and Nkg2d (telomeric) genes between Cd69 and the Ly49 cluster in the NK complex. Thus, these data indicate the expanding complexity of the NK complex and the corresponding repertoire of C-type lectin-like receptors on murine NK cells.

Exercise-recruited NK cells display exercise-associated eHSP-70

It is hypothesized that increased plasma or serum concentrations of extracellular heat shock proteins (eHSP) serve as a danger signal to the innate immune system. Cellular binding of eHSP leads to activation of NK cells and monocytes, as measured by their increased cytokine production, mitotic division and killing capacity. We examined whether eHSP binds to NK lymphocytes in vivo in athletes performing endurance exercise in the heat. Eighteen trained male runners ran at 70% VO2max at 35 degrees C and 40% relative humidity. Venous blood collected before, after and 1.5 h after exercise was analysed for leukocyte distribution, phenotype and eHSP70. NK cell-enriched samples were examined for co-localization of CD94 and eHSP70 expression. Plasma eHSP-70 concentration was measured by ELISA. Subjects ran for approximately 50 min, which elicited a reversible leukocytosis. NK cell count increased 83% (p < 0.01) immediately after exercise, then decreased to 66% of the resting level 1.5 h after exercise (p < 0.05). Plasma eHSP concentration increased 167% after exercise and remained elevated (by up to 71%) 1.5 h after exercise (p < 0.01). eHSP was expressed on both NK cells and monocytes at all times; the count of NK cells positive for eHSP doubled from 0.04 +/- 0.02 10(9)/L (mean +/- SD) to 0.08 +/- 0.06 10(9)/L after exercise. In summary, exercise in the heat increased free plasma eHSP concentration, and the eHSP co-localized with CD94 on NK cells. These data confirm the link between exercise and activation of the innate immune system.

Genomische Analyse von natürlichen Killerzell-Rezeptorgenen in nicht-humanen Primaten

Natürliche Killerzell-Rezeptoren, die MHC-Klasse-I-Moleküle binden, sind im Leukozyten Rezeptor Komplex (LRC) und im Natürlichen Killer Komplex (NKC) kodiert. Die Bindung klassischer MHC-Klasse-I-Moleküle erfolgt im Menschen durch die im LRC kodierten polymorphen Killerzell-Immunglobulin-ähnlichen Rezeptoren (KIR) und in Nagetieren durch die im NKC kodierten polymorphen C-Typ Lektin-ähnlichen Ly49-Rezeptoren. Die ebenfalls im NKC kodierten C-Typ Lektin-ähnlichen CD94/NKG2-Rezeptoren sowie der NKG2D-Rezeptor sind sowohl im Menschen als auch in Nagetieren konserviert und wenig polymorph. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das CD94-Ly49L-Intervall der NKC-Region in einem Neuweltaffen, dem Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus), sowie einem Feuchtnasenaffen, dem Grauen Mausmaki (Microcebus murinus), über Screening von BAC-Banken und Sequenzanalyse von BAC-Contigs untersucht. Das CD94-Ly49L-Intervall im Weißbüschelaffen hat eine Länge von 171 kb und weist orthologe Gene zu den humanen NKC-Genen auf. Eine Ausnahme bildet das Gen NKG2CE, welches äquidistant zu den humanen Genen NKG2C und NKG2E ist. NKG2F und Ly49L sind Pseudogene. Expressionsanalysen der NKC-Gene in neun Weißbüschelaffen-Individuen lieferten einen mäßigen Grad an allelischen Polymorphismen. Alternative Spleißprodukte wurden für CD94, NKG2D und NKG2A identifiziert. Für NKG2A wurden verschiedene Transkripte mit potentiell unterschiedlichen Translationsstartpunkten gefunden. Im Grauen Mausmaki beträgt die Länge des CD94-Ly49L-Intervalls 489 kb. CD94 und die NKG2-Gene sind vervielfacht und wesentlich polymorpher als im Menschen und im Weißbüschelaffen. Expressionsanalysen der NKC-Gene wurden im Grauen Mausmaki und einem weiteren madagassischen Lemuren, dem Schwarzweißen Vari (Varecia variegata), durchgeführt und zeigten, dass CD94 und die NKG2-Gene im Vari ebenfalls vervielfacht sind. Die NKG2-Moleküle der Lemuren weisen unterschiedliche Kombinationen an aktivierenden und inhibierenden Signalmotiven auf und üben somit möglicherweise diverse Funktionen aus. Ly49L stellt in den Lemuren einen potentiell funktionellen inhibierenden Rezeptor dar und NKG2D besitzt im Vergleich zum humanen NKG2D-Protein eine verkürzte Zytoplasmaregion. Alternative Spleißprodukte der NKC-Gene existieren auch in den Lemuren. Darüber hinaus wurden mehrere CD94-Gene in einem weiteren Feuchtnasenaffen, dem Potto (Perodicticus potto) und einem Trockennasenaffen, dem Philippinen-Koboldmaki (Tarsius syrichta), nachgewiesen. Ein Alu-Element, welches ausschließlich in Intron 4 der CD94-Sequenzen des Philippinen-Koboldmakis auftritt, deutet darauf hin, dass sich CD94 in der Linie der Koboldmakis und in der Linie der Feuchtnasenaffen unabhängig voneinander vervielfacht hat. Die vervielfachten, polymorphen CD94/NKG2-Rezeptoren der niederen Primaten stellen möglicherweise das funktionelle Äquivalent zu den polymorphen KIR der höheren Primaten und den polymorphen Ly49-Rezeptoren der Nagetiere dar.

Telomere length in human natural killer cell subsets

Natural killer (NK) cells are cytotoxic cells that play a critical role in the innate immune response against infections and tumors. In the elderly, the cytotoxic function of NK cells is often compromised. Telomeres progressively shorten with each cell division and with age in most somatic cells eventually leading to chromosomal instability and cellular senescence. We studied the telomere length in NK cell subsets isolated from peripheral blood using "flow FISH," a method in which the hybridization of telomere probe in cells of interest is measured relative to internal controls in the same tube. We found that the average telomere length in human NK cells decreased with age as was previously found for human T lymphocytes. Separation of adult NK cells based on CD56 and CD16 expression revealed that the telomere length was significantly shorter in CD56(dim)CD16(+) (mature) NK cells compared to CD56(bright)CD16(-) (immature) NK cells from the same donor. Furthermore, sorting of NK cells based on expression of activation markers, such as NKG2D and LFA-1, revealed that NK cells expressing these markers have significantly shorter telomeres. Telomere fluorescence was very heterogeneous in NK cells expressing CD94, killer inhibitory receptor (KIR), NKG2A, or CD161. Our observations indicate that telomeric DNA in NK cells is lost with cell division and with age similar to what has been observed for most other hematopoietic cells. Telomere attrition in NK cells is a plausible cause for diminished NK cell function in the elderly.