CD16

huFcγRIII

huFcγRIII (CD16) bindt IgG1 en IgG3 met een Ka van ∼ 4 × 106 M-1 (Kurlander en Batker, 1982) en komt tot expressie op macrofagen, natural killer (NK) cellen, neutrofielen, eosinofielen, en sommige T-cellen (Anderson, 1989). De Mr van huFcγRIII varieert tussen 50K en 70K (Fleit et al, 1982). Immunoprecipitatiestudies van NK- en neutrofiele cellysaten met een huFcγRIII-specifiek mAb gevolgd door deglycosylering en SDS-PAGE onthulden kerneiwitten met verschillende Mr-waarden in de twee celtypen (Lanier et al., 1988). Latere cDNA-kloneringsexperimenten toonden aan dat de NK-cel een mRNA transcribeert dat verschilt van dat van neutrofielen (Scallon et al., 1989; Ueda et al., 1989; Ravetch en Perussia, 1989; Edberg et al., 1989; Selvaraj et al., 1989). Aldus coderen ten minste twee genen voor huFCγRIIIs: huFcγRIII-1 op neutrofielen en huFcγRIII-2 op NK-cellen en macrofagen.

huFcγRIII-1 is, in tegenstelling tot alle andere FcγRs, verankerd aan het neutrofiele celmembraan via een GPI-koppeling en kan worden losgemaakt van het celmembraan door een fosfoinositolspecifiek fosfolipase C (Selvaraj et al., 1989; Edberg et al., 1989; Ravetch en Perussia, 1989; Scallon et al., 1989; Ueda et al., 1989). Stimulatie van neutrofielen met het chemotactische peptide formyl-Met-Leu-Phe resulteerde in het vrijkomen van huFcγRIII-1 uit de neutrofielenmembraan (Huizinga et al., 1988). Of dit het gevolg was van proteolytische splitsing of van activering van een fosfolipase C is niet duidelijk. Wijziging van een enkel aminozuur in het GPI linkage domein van huFcγRIII-1 resulteert in verankering van het eiwit door een tansmembraandomein met een korte cytoplasmatische staart (Kurosaki and Ravetch, 1989; Lanier et al., 1989a).

Zoals bij huFcγRII bestaan er twee allotypen (NA1 en NA2) voor huFcγRIII-1. Deze allotypische verschillen kunnen auto-immune neutropenie bij zuigelingen veroorzaken (Lalezari et al., 1986). Twee receptor vormen (19 en 21 kDa) op neutrofielen werden onderscheiden na deglycosylatie gevolgd door SDS-PAGE (Edberg et al., 1989). Het expressiepatroon van de 19- en 21-kDa receptortypes correleerde met het expressiepatroon van de allotypische merkers NA1 en NA2. Discriminatie tussen deze allotypen (NA1 en NA2) was mogelijk met behulp van mAbs CLB-GRAN11 en GRM1, respectievelijk (Huizinga et al, 1990a).

De meeste FcγR-gemedieerde neutrofiele functies worden verondersteld te worden getransduceerd door huFcγRII ondanks het feit dat er veel meer huFcγRIII-1 sites zijn, 135.000 sites per neutrofiel (Fleit et al., 1982), dan dat er huFcγRII sites zijn, ∼10.000 per neutrofiel (Anderson, 1989). ADCC van kippenerytrocyten, gecoat met heteroantilichamen bestaande uit Fab-fragmenten van anti-CE en anti-huFcγR mAbs, werd gemedieerd via zowel huFcγRII als huFcγRIII op neutrofielen (Graziano et al., 1989a). Neutrofielen konden echter een anti-huFcγRIII hybridoma cellijn niet doden. Recent werk toonde aan dat huFcγRIII-1 het vrijkomen van hydrolasen teweeg kan brengen, maar geen respiratoire uitbarsting, na te zijn verknoopt (Huizinga et al., 1990b). Dit kan een verklaring zijn voor de waargenomen lysis van CE’s maar niet van hybridoma cellen gemedieerd door huFcγRIII-1.

De hoge dichtheid van huFcγRIII-1 op neutrofielen kan dienen om immuuncomplexen te concentreren op het celoppervlak waar ze kunnen interageren met en aanzetten tot huFcγRII. In feite suggereren studies (Looney et al., 1986b; Tetteroo et al., 1987) dat vooral huFcγRIII betrokken is bij de aanhechting van neutrofielen aan IgG-gecoate erytrocyten. Evenzo was huFcγRIII-1 essentieel voor de binding van kleine immuuncomplexen aan neutrofielen, terwijl huFcγRII deze binding slechts in geringe mate versterkte (Huizinga et al., 1989a). Toch strekte deze essentiële bindende rol van huFcγRIII-1 zich niet uit tot grote immuuncomplexen, en paroxysmale nachtelijke hematurie-patiënten, met slechts 10% van de normale niveaus van huFcγRIII-1, hadden normale metabole reacties op IgG-latex (Huizinga et al., 1989a). Een patiënte met systemische lupus erythematosus (SLE) werd gevonden die geen huFcγRIII-1 op haar neutrofielen tot expressie bracht, als gevolg van een waarschijnlijke deletie van het huFcγRIII-1 gen (Clark et al., 1990). De neutrofielen van de patiënte hadden een verminderd vermogen om IgG-gecoate erytrocyten te rozetten, zoals gesuggereerd door eerdere studies van neutrofiele functie (Looney et al., 1986b; Tetteroo et al., 1987). Deze patiënt vertoonde echter geen ongewone gevoeligheid voor bacteriële infecties en de niveaus van andere GPI-gekoppelde eiwitten en huFcγRII waren normaal. Acht andere met SLE gediagnosticeerde patiënten hadden normale niveaus van huFcγRIII-1. Een aanzienlijk percentage (25%) van de neutrofielen in HIV-geïnfecteerde mannen was negatief voor huFcγRIII-1 expressie, maar de niveaus van andere GPI-gekoppelde eiwitten en huFcγRII waren normaal (Boros et al., 1990b). De huFcγRIII-negatieve subpopulatie was groter in auto-immuundeficiëntiesyndroom (AIDS)-gediagnosticeerde patiënten en HIV-geïnfecteerde intraveneuze druggebruikers in vergelijking met HIV-geïnfecteerde homoseksuelen en niet-geïnfecteerde controlemannetjes. Het mechanisme dat verantwoordelijk is voor het verlies van huFcγRIII-1 en de fysiologische gevolgen van deze veranderde expressie zijn nog niet onderzocht. De niveaus van huFcγRIII in serum variëren naar verluidt tijdens het beloop van AIDS, met een aanvankelijke stijging en een daaropvolgende daling van de serum huFcγRIII-niveaus in de eindstadia van de ziekte (Khayat et al., 1990).

huFcγRIII-2 heeft een kernproteïne Mr die iets groter is dan die van huFcγRIII-1 (∼ 24K versus ∼ 20K) en is een type I membraanglycoproteïne met een enkel transmembraandomein en een cytoplasmatisch domein (Unkeless, 1989a). huFcγRIII-2 is de vorm van huFcγRIII die op macrofagen en NK-cellen wordt aangetroffen. Het transmembraandomein is in hoge mate homoloog met dat van moFcγRIIα en de α-keten van raFc∈RI, met inbegrip van een identieke acht-amino-acidestretch.

huFcγRIII-2 op NK-cellen medieert ADCC na cross-linking (Werfel et al., 1989). Immuuncomplex cross-linking van de receptor induceerde ook transcriptie van de interleukine-2 receptor, IFN-γ, en TNF-α, die allemaal NK cel activiteit activeren (Anegon et al., 1988). Daarom werkt de activering van huFcγRIII-2 op NK-cellen niet alleen als een trigger voor ADCC op NK-cellen, maar versterkt het ook de Ig-onafhankelijke, natuurlijke killeractiviteit van NK-cellen. Het vermogen van anti-LFA-1 (CD11a) antilichamen om huFcγRIII-2-gemedieerde ADCC door NK-cellen te remmen suggereert betrokkenheid van deze adhesiereceptor bij effectorcel-doelcel appositie tijdens NK-gemedieerde ADCC (Werfel et al., 1989). Evenzo remde het blokkeren van LFA-1 in monocyten maar niet in lymfocyten het ADCC dat wordt gemedieerd door cross-linking van huFcγRs (Graziano et al., 1989b).

Kleine subsets van NK cellen brengen weinig of geen huFcγRIII-2 tot expressie (Lanier et al., 1986). Het expressieniveau van huFcγRIII kan duiden op verschillende ontwikkelingsstadia in de NK-cellijn. De NK-cellen met een laag niveau of zonder huFcγRIII-2-expressie prolifereren meer in reactie op rIL-2 (Nagler et al., 1989). Het meest volwassen stadium, gebaseerd op laag proliferatief vermogen, hoge abundantie in bloed, en hoog cyotoxisch potentieel, bestaat uit NK-cellen die overvloedig huFcγRIII-2 tot expressie brengen.

Een aantal studies heeft aangetoond dat huFcγRIII-2 op macrofagen in de milt en op Kupffercellen de primaire receptor is die verantwoordelijk is voor het opruimen van grote immuuncomplexen. Bij chimpansees remde het anti-huFcγRIII mAb 3G8 in vivo de klaring van autologe erytrocyten die gecoat waren met antilichamen gericht tegen een klein bloedgroepantigeen (Clarkson e.a., 1986b). mAb 3G8 werd getest als een potentiële therapeutische behandeling voor personen met immuun trombocytische purpura, een ziekte waarbij patiënten hoge niveaus van antiplatelet antilichaam uitscheiden (Clarkson e.a., 1986a). Behandeling van één patiënt resulteerde in een dramatische stijging van de bloedplaatjesniveaus, die binnen 2 weken naar normale niveaus terugkeerden. Helaas gaf een tweede behandeling een veel minder dramatische reactie. Sensibilisatie voor het muriene mAb kan de effectiviteit ervan verminderen.

hufcγRIII op gekweekte monocyten is biochemisch niet te onderscheiden van dat van NK cellen (Klaassen et al., 1990). Rapporten spreken elkaar tegen over de vraag of huFc7RIII een triggermolecuul is voor ADCC door macrofagen. Toevoeging van anti-huFcγRIII mAb, CLB-FcR-GRAN1, verminderde niet de lytische activiteit van gekweekte monocyten tegen erytrocyten gesensibiliseerd met 4 × 104 moleculen per erytrocyt van verschillende isotypische switch varianten (IgG1, IgG2a, en IgG2b) van een murine mAb of gelijke hoeveelheden van een IgG3 van een andere murine hybridoma cellijn (Klaassen et al., 1990). Maatregelen werden genomen om ervoor te zorgen dat experimenten werden gedaan onder de maximale lytische activiteit van de andere huFcγR op gekweekte monocyten om in staat te zijn om remming door mAb CLB-FcR-GRAN1 detecteren. Peritoneale macrofagen, zelfs verse monocyten, waren echter duidelijk in staat om een anti-FcγRIII-dragende hybridoma cellijn (HC 3G8) te doden (Graziano et al., 1989b). Dit was het eerste bewijs dat huFcγRIII-2 functioneel detecteerbaar kan zijn op verse monocyten. Het verschil in afdodend vermogen kan te wijten zijn aan de verschillende doelcellen en mAbs die in elke studie zijn gebruikt.

FcγR’s kunnen HIV-infectie van FcγR-dragende cellen verergeren in de aanwezigheid van anti-HIV-antilichamen. HuFcγRIII-2, tot expressie gebracht op macrofagen, medieerde de antilichaam-afhankelijke versterking van HIV-infectie van macrofagen (Homsy et al., 1989). Antilichamen gericht tegen huFcγRIII-2 blokkeerden dit effect, terwijl anti-huFcγRI- of anti-huFcγRII-antilichamen dit niet deden. De waarneming dat HIV-1 infectie onafhankelijk van CD4-gp120 interactie kan verlopen wordt versterkt door de waarneming dat cytomegalovirus-geïnfecteerde fibroblasten, die een viraal gecodeerde FcγR tot expressie brengen, geïnfecteerd kunnen worden door HIV-1 immuuncomplexen, en dat deze infectie geblokkeerd kan worden door IgG aggregaten (McKeating et al., 1990).