CD16

huFcγRIII

huFcγRIII (CD16) bindet IgG1 und IgG3 mit einem Ka von ∼ 4 × 106 M-1 (Kurlander und Batker, 1982) und wird auf Makrophagen, natürlichen Killerzellen (NK), Neutrophilen, Eosinophilen und einigen T-Zellen exprimiert (Anderson, 1989). Das Mr von huFcγRIII schwankt zwischen 50K und 70K (Fleit et al, 1982). Immunpräzipitationsstudien von NK- und Neutrophilen-Zelllysaten mit einem huFcγRIII-spezifischen mAb und anschließender Deglykosylierung und SDS-PAGE ergaben Kernproteine mit unterschiedlichen Mr-Werten in den beiden Zelltypen (Lanier et al., 1988). Spätere cDNA-Klonierungsexperimente zeigten, dass die NK-Zelle eine andere mRNA transkribiert als die Neutrophilen (Scallon et al., 1989; Ueda et al., 1989; Ravetch und Perussia, 1989; Edberg et al., 1989; Selvaraj et al., 1989). Somit kodieren mindestens zwei Gene huFCγRIIIs: huFcγRIII-1 auf Neutrophilen und huFcγRIII-2 auf NK-Zellen und Makrophagen.

huFcγRIII-1 ist im Gegensatz zu allen anderen FcγRs über eine GPI-Bindung an der neutrophilen Zellmembran verankert und kann durch eine Phosphoinositol-spezifische Phospholipase C von der Zellmembran gelöst werden (Selvaraj et al, 1989; Edberg et al., 1989; Ravetch und Perussia, 1989; Scallon et al., 1989; Ueda et al., 1989). Die Stimulation von Neutrophilen mit dem chemotaktischen Peptid Formyl-Met-Leu-Phe führte zur Freisetzung von huFcγRIII-1 aus der Neutrophilenmembran (Huizinga et al., 1988). Ob dies auf eine proteolytische Spaltung oder die Aktivierung einer Phospholipase C zurückzuführen ist, ist nicht klar. Die Veränderung einer einzigen Aminosäure in der GPI-Bindungsdomäne von huFcγRIII-1 führt zu einer Verankerung des Proteins durch eine Tansmembrandomäne mit einem kurzen zytoplasmatischen Schwanz (Kurosaki und Ravetch, 1989; Lanier et al., 1989a).

Wie bei huFcγRII gibt es auch für huFcγRIII-1 zwei Allotypen (NA1 und NA2). Diese allotypischen Unterschiede können bei Säuglingen eine Autoimmunneutropenie verursachen (Lalezari et al., 1986). Zwei Rezeptorformen (19 und 21 kDa) auf Neutrophilen wurden nach Deglykosylierung und anschließender SDS-PAGE unterschieden (Edberg et al., 1989). Das Muster der Expression der 19- und 21-kDa-Rezeptortypen korrelierte mit dem Muster der Expression der allotypischen Marker NA1 und NA2. Die Unterscheidung zwischen diesen Allotypen (NA1 und NA2) war mit den mAbs CLB-GRAN11 bzw. GRM1 möglich (Huizinga et al, 1990a).

Es wird angenommen, dass die meisten FcγR-vermittelten neutrophilen Funktionen von huFcγRII übertragen werden, obwohl es viel mehr huFcγRIII-1-Stellen, 135.000 Stellen pro Neutrophiler (Fleit et al., 1982), als huFcγRII-Stellen, ∼10.000 pro Neutrophiler, gibt (Anderson, 1989). ADCC von Hühnererythrozyten, die mit Heteroantikörpern beschichtet waren, die sich aus Fab-Fragmenten von Anti-CE- und Anti-huFcγR-MAbs zusammensetzten, wurde sowohl über huFcγRII als auch huFcγRIII auf Neutrophilen vermittelt (Graziano et al., 1989a). Allerdings konnten Neutrophile eine Anti-HuFcγRIII-Hybridom-Zelllinie nicht abtöten. Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass huFcγRIII-1 nach seiner Vernetzung die Freisetzung von Hydrolasen, nicht aber einen Atmungsstoß auslösen kann (Huizinga et al., 1990b). Dies könnte die beobachtete Lyse von CEs, nicht aber von Hybridomazellen erklären, die durch huFcγRIII-1 vermittelt wird.

Die hohe Dichte von huFcγRIII-1 auf Neutrophilen kann dazu dienen, Immunkomplexe auf der Zelloberfläche zu konzentrieren, wo sie mit huFcγRII interagieren und es auslösen können. Tatsächlich deuten Studien (Looney et al., 1986b; Tetteroo et al., 1987) darauf hin, dass vor allem huFcγRIII an der Anhaftung von Neutrophilen an IgG-beschichtete Erythrozyten beteiligt ist. Ebenso war huFcγRIII-1 wesentlich für die Bindung kleiner Immunkomplexe an Neutrophile, während huFcγRII diese Bindung nur schwach verstärkte (Huizinga et al., 1989a). Diese essentielle Bindungsfunktion von huFcγRIII-1 erstreckte sich jedoch nicht auf große Immunkomplexe, und Patienten mit paroxysmaler nächtlicher Hämaturie, die nur 10 % der normalen huFcγRIII-1-Spiegel aufwiesen, hatten normale metabolische Reaktionen auf IgG-Latex (Huizinga et al., 1989a). Bei einer Patientin mit systemischem Lupus erythematodes (SLE) wurde festgestellt, dass ihre Neutrophilen aufgrund einer wahrscheinlichen Deletion des huFcγRIII-1-Gens kein huFcγRIII-1 exprimieren (Clark et al., 1990). Die Neutrophilen der Patientin hatten eine verminderte Fähigkeit, IgG-beschichtete Erythrozyten zu rosettieren, wie frühere Studien zur Neutrophilenfunktion nahelegten (Looney et al., 1986b; Tetteroo et al., 1987). Dieser Patient wies jedoch keine ungewöhnliche Anfälligkeit für bakterielle Infektionen auf, und die Werte anderer GPI-gebundener Proteine und von huFcγRII waren normal. Bei acht weiteren Patienten, bei denen SLE diagnostiziert wurde, waren die Werte von huFcγRIII-1 normal. Ein erheblicher Prozentsatz (25 %) der neutrophilen Granulozyten HIV-infizierter Männer wies eine negative Expression von huFcγRIII-1 auf, aber die Werte anderer GPI-gebundener Proteine und von huFcγRII waren normal (Boros et al., 1990b). Die huFcγRIII-negative Subpopulation war bei Patienten mit diagnostiziertem Autoimmunschwächesyndrom (AIDS) und HIV-infizierten intravenös Drogenabhängigen größer als bei HIV-infizierten Homosexuellen und nicht infizierten männlichen Kontrollpersonen. Der Mechanismus, der für den Verlust von huFcγRIII-1 verantwortlich ist, und die physiologischen Folgen dieser veränderten Expression sind noch nicht untersucht worden. Es wird berichtet, dass die huFcγRIII-Konzentration im Serum im Verlauf von AIDS variiert, mit einem anfänglichen Anstieg und einer anschließenden Abnahme der huFcγRIII-Konzentration im Serum im Endstadium der Krankheit (Khayat et al., 1990).

huFcγRIII-2 hat ein Kernprotein Mr, das etwas größer ist als das von huFcγRIII-1 (∼ 24K gegenüber ∼ 20K) und ist ein Typ-I-Membranglykoprotein mit einer einzigen Transmembrandomäne und einer zytoplasmatischen Domäne (Unkeless, 1989a). huFcγRIII-2 ist die Form von huFcγRIII, die auf Makrophagen und NK-Zellen gefunden wird. Die Transmembrandomäne ist hochgradig homolog zu der von moFcγRIIα und der α-Kette von raFc∈RI, einschließlich einer identischen Acht-Aminosäure-Strecke.

huFcγRIII-2 auf NK-Zellen vermittelt ADCC nach Quervernetzung (Werfel et al., 1989). Die Immunkomplex-Vernetzung des Rezeptors induzierte auch die Transkription des Interleukin-2-Rezeptors, von IFN-γ und TNF-α, die alle die NK-Zellaktivität aktivieren (Anegon et al., 1988). Daher wirkt die Aktivierung von huFcγRIII-2 auf NK-Zellen nicht nur als Auslöser für ADCC auf NK-Zellen, sondern potenziert auch die Ig-unabhängige, natürliche Killeraktivität von NK-Zellen. Die Fähigkeit von Anti-LFA-1 (CD11a)-Antikörpern, huFcγRIII-2-vermittelte ADCC durch NK-Zellen zu hemmen, deutet darauf hin, dass dieser Adhäsionsrezeptor an der Apposition zwischen Effektorzelle und Zielzelle während der NK-vermittelten ADCC beteiligt ist (Werfel et al., 1989). In ähnlicher Weise hemmte die Blockierung von LFA-1 in Monozyten, aber nicht in Lymphozyten, die ADCC, die durch die Vernetzung von huFcγRs vermittelt wird (Graziano et al., 1989b).

Kleine Untergruppen von NK-Zellen exprimieren wenig oder kein huFcγRIII-2 (Lanier et al., 1986). Das Ausmaß der huFcγRIII-Expression kann verschiedene Entwicklungsstadien in der NK-Zelllinie anzeigen. Die niedrig oder nicht huFcγRIII-2-exprimierenden NK-Zellen vermehren sich in Reaktion auf rIL-2 stärker (Nagler et al., 1989). Das reifste Stadium besteht aus NK-Zellen, die reichlich huFcγRIII-2 exprimieren.

Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass huFcγRIII-2 auf Makrophagen in der Milz und auf Kupffer-Zellen der primäre Rezeptor für die Beseitigung großer Immunkomplexe ist. Bei Schimpansen hemmte der Anti-huFcγRIII-mAbk 3G8 in vivo die Clearance von autologen Erythrozyten, die mit einem gegen ein Antigen einer kleineren Blutgruppe gerichteten Antikörper beschichtet waren (Clarkson et al., 1986b). mAb 3G8 wurde als potenzielle therapeutische Behandlung für Personen mit immunthrombozytärer Purpura getestet, einer Krankheit, bei der die Patienten hohe Mengen an thrombozytenhemmenden Antikörpern absondern (Clarkson et al., 1986a). Die Behandlung eines Patienten führte zu einem dramatischen Anstieg der Thrombozytenkonzentration, die innerhalb von 2 Wochen auf den Normalwert zurückging. Leider führte eine zweite Behandlung zu einer weit weniger dramatischen Reaktion. Eine Sensibilisierung gegenüber dem murinen mAb könnte seine Wirksamkeit verringern.

hufcγRIII auf kultivierten Monozyten ist biochemisch nicht von dem von NK-Zellen zu unterscheiden (Klaassen et al., 1990). Es gibt widersprüchliche Berichte darüber, ob huFc7RIII ein Triggermolekül für ADCC durch Makrophagen ist. Die Zugabe von Anti-huFcγRIII-mAb, CLB-FcR-GRAN1, verringerte nicht die lytische Aktivität von kultivierten Monozyten gegen Erythrozyten, die mit 4 × 104 Molekülen pro Erythrozyt verschiedener isotypischer Switch-Varianten (IgG1, IgG2a und IgG2b) eines murinen mAb oder gleichen Mengen eines IgG3 aus einer anderen murinen Hybridom-Zelllinie sensibilisiert wurden (Klaassen et al., 1990). Es wurde darauf geachtet, dass die Experimente unterhalb der maximalen lytischen Aktivität der anderen huFcγR auf kultivierten Monozyten durchgeführt wurden, um eine Hemmung durch den mAb CLB-FcR-GRAN1 feststellen zu können. Peritonealmakrophagen, sogar frische Monozyten, waren jedoch eindeutig in der Lage, eine Anti-FcγRIII-tragende Hybridom-Zelllinie (HC 3G8) zu töten (Graziano et al., 1989b). Dies war der erste Beweis dafür, dass huFcγRIII-2 auf frischen Monozyten funktionell nachweisbar sein kann. Die Diskrepanz in der Abtötungsfähigkeit könnte auf die unterschiedlichen Zielzellen und mAbs zurückzuführen sein, die in jeder Studie verwendet wurden.

FcγRs können die HIV-Infektion von FcγR-tragenden Zellen in Gegenwart von Anti-HIV-Antikörpern verschlimmern. Auf Makrophagen exprimiertes HuFcγRIII-2 vermittelte eine Antikörper-abhängige Verstärkung der HIV-Infektion von Makrophagen (Homsy et al., 1989). Gegen huFcγRIII-2 gerichtete Antikörper blockierten diese Wirkung, während Anti-huFcγRI- oder Anti-huFcγRII-Antikörper dies nicht taten. Die Beobachtung, dass die HIV-1-Infektion unabhängig von der Interaktion zwischen CD4 und gp120 ablaufen kann, wird durch die Beobachtung untermauert, dass mit dem Zytomegalievirus infizierte Fibroblasten, die einen vom Virus kodierten FcγR exprimieren, durch HIV-1-Immunkomplexe infiziert werden können, und dass diese Infektion durch IgG-Aggregate blockiert werden kann (McKeating et al., 1990).