馬 麗， 申慧琴

山西醫(yī)科大學第二醫(yī)院消化內科，山西 太原 030001

吲哚胺2，3-雙加氧酶(indoleamine 2, 3-dioxygenase,IDO)屬于肝臟外唯一能對色氨酸(tryptophan，TRP)進行分解代謝發(fā)揮催化作用的限速酶，有兩種異形體，即IDO1和IDO2，IDO2因極低的色氨酸降解活性[1]，現(xiàn)階段的研究較少，故大部分IDO若無特指，均代表IDO1；IDO1最早在1967年從兔小腸中分離出來，其在炎癥及細胞因子的作用下可在機體的胃腸道內廣泛分布，同時也是多種疾病產生免疫耐受的機制之一。目前，IDO1免疫功能的研究較為活躍，已涉及到慢性感染性疾病、移植、自身免疫性疾病、腫瘤等的免疫耐受及免疫治療，如炎癥性腸病、自身免疫性肝炎、乳腺癌、胃癌、結腸腺癌、肝移植等領域。幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori，H.pylori)誘導的胃癌涉及從正常胃黏膜到淺表性胃炎、萎縮性胃炎、腸化生、異型增生，最后是胃癌的多步驟進展，與疾病進展為胃癌相關的分子事件尚未完全闡明。大量確鑿的證據(jù)表明，宿主對H.pylori的免疫反應對決定胃癌的易感性至關重要[2]。了解IDO1在H.pylori定植、致病中的免疫作用，對于解釋H.pylori在體內免疫耐受狀態(tài)及相關疾病的發(fā)展提供了新思路。

1 IDO1概述

1.1 IDO1的免疫作用正常生理學狀態(tài)下，IDO1在體內呈低水平表達，當腫瘤局部炎癥或T細胞激活信號，特別是干擾素γ(interferon-γ，IFN-γ)，該酶最典型的誘導物存在時[3]，刺激了IDO1在腫瘤細胞或免疫系統(tǒng)細胞中表達，如單核-巨噬細胞、樹突狀細胞(dendritic cell，DC)，負責誘導各種免疫調節(jié)功能，這種機制在對抗機體過激的炎癥引起的免疫反應時是有利的，例如在誘導實驗性自身免疫性腦脊髓炎的小鼠中，予以IDO激動劑曲尼司特后，可通過免疫調節(jié)顯著改善其病情[4]；伯氏螺旋體感染后可引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有自限性，可能是由于其可作用于小膠質細胞而誘導產生具有免疫抑制功能的IDO1，從而控制過強炎癥導致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病而使疾病發(fā)展趨于好轉[5]。而對腫瘤來說十分不利，腫瘤細胞能利用IDO1的這一功能，抑制機體的免疫應答反應從而促進腫瘤細胞免疫逃逸，如急性髓細胞白血病患者中，高IDO mRNA、蛋白水平與總生存期呈負相關，IDO高表達水平可預測不良的臨床結果[6]；而在胃癌中，癌組織IDO表達水平較癌旁組織更高，且與胃癌高TNM分期、淋巴結轉移數(shù)量呈明顯正相關[7]。IDO1?？勺鳛槟[瘤預后的評價因素之一。

1.2 IDO1的免疫調節(jié)機制IDO1可顯著抑制T淋巴細胞的增殖、分化及功能，主要通過：(1)IDO1活化可導致局部TRP缺乏，而TRP又是T淋巴細胞增殖、分化所必需的氨基酸，缺乏TRP的T細胞停滯在G1細胞周期；同時TRP含量降低，可使壓力應答激酶(general control nonderepressible 2，GCN2)激活，下游真核細胞轉錄起始因子-2α(eukaryotic translation initiation factor-2α，eIF-2α)磷酸化，使其促轉錄功能減弱，從而抑制T細胞多種RNA轉錄和蛋白質的生物合成，影響T細胞進一步增殖和分化[8]；(2)TRP分解代謝產物，包括犬尿氨酸(Kynurenine，KYN)、砒啶甲酸、喹啉酸等對T細胞有直接毒性作用[9]；(3)IDO1還負責促進初始T細胞分化為調節(jié)性T細胞(regulatory T cell，Tregs)，該T細胞亞群具有免疫抑制或免疫無能特點，而直接抑制活化的效應T淋巴細胞功能[10]。此外，IDO1還可使CD4+T淋巴細胞向Th17細胞分化受抑[11]，進而CD8+T淋巴細胞活化受限；抑制自然殺傷(natural killer，NK)細胞的增殖與功能[12]等，從而多方面發(fā)揮免疫抑制功能。反過來，促炎細胞因子和來自T細胞的信號能夠影響IDO1的表達和活性，IDO1可在細菌脂多糖、IFN-γ存在時表達增加；同時研究發(fā)現(xiàn)，Treg細胞可以通過分泌INF-γ及其細胞表面的細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)與DC結合，體外誘導DC高表達IDO1，表達于DC表面的Toll樣受體4(Toll-like receptors 4，TLR4)與抗原物質結合后反過來可促使DC高表達IDO1，IDO1、Tregs與DC之間相互作用并形成循環(huán)[13]。

2 H.pylori感染相關胃炎及胃癌

早在1983年就從慢性活動性胃炎患者的胃黏膜活檢中分離出H.pylori，目前全球約有一半人感染，H.pylori長期定植于胃，與慢性胃炎黏膜病理向高級別進展有關，可起到促進作用，加速胃腺體消失、腸上皮化生、上皮內瘤變進程，最終可導致胃癌的發(fā)生，國際癌癥機構(International Agency for Research on Cancer，IARC)在1994年將其劃為胃癌第一類致癌物，流行病學研究顯示，H.pylori感染是致使約75%胃癌發(fā)生的危險因素[14]。

H.pylori致病機理尚未完全清楚，其可長期定植是引起慢性炎癥的先決條件。研究顯示，H.pylori本身獨特的特點如鞭毛外形，自身產生尿素酶而產氨，使其定居于黏液層與胃竇黏膜上皮細胞表面，同時中和胃酸，從而形成有利于長期定居黏附的微環(huán)境而難以被機體免疫系統(tǒng)清除；其次，H.pylori感染可通過多種途徑逃避宿主免疫應答，使機體產生針對其固有免疫和適應性免疫的反應不足以清除細菌感染，例如H.pylori感染后在人胃黏膜中誘導普遍的Th1、Th17細胞反應，有證據(jù)提示Th1、Th17反應不足以對抗H.pylori定植，其可通過多種途徑如誘導巨噬細胞表達精氨酸酶Ⅱ，抑制M1型巨噬細胞活化，加強巨噬細胞凋亡，抑制Th1和Th17免疫應答，從而有助于H.pylori持續(xù)感染和相關疾病的發(fā)生[15]；而Tregs細胞介導的免疫調節(jié)作用也是H.pylori菌株持續(xù)存在的主要原因之一[16]。H.pylori感染后介導的炎癥反應模式也是多因素作用的結果，H.pylori本身的菌體細胞壁抗原、產生的氨及空泡毒素可促進上皮細胞釋放炎癥介質，此外如細胞毒力相關基因A、腫瘤壞死因子α、熱休克蛋白等，均參與了H.pylori的致病，與H.pylori誘發(fā)的胃黏膜炎癥損傷有關。

3 胃黏膜IDO1表達與H.pylori感染的關系

3.1H.pylori感染者中IDO1的表達Raitala等[17]使用Kyn/Trp表示IDO1活性，分析149例患者血清Kyn、Trp濃度與H.pylori相關IgG抗體關系，得出H.pylori感染者Kyn/Trp比值較高，推測H.pylori的存在顯著提高了IDO1表達水平；Larussa等[18]通過對比有胃腸道癥狀患者H.pylori感染者與未感染者胃黏膜組織中IDO1的表達強度，發(fā)現(xiàn)H.pylori感染者中胃黏膜IDO1表達增強；白燕南等[19]通過分析胃癌患者H.pylori的感染與胃黏膜組織中IDO1基因和蛋白表達水平的關系，發(fā)現(xiàn)H.pylori感染者IDO1 mRNA、IDO1蛋白表達水平均較H.pylori未感染者高，證實在胃癌組織中H.pylori可上調IDO1的基因、蛋白表達水平，同時IDO1表達強度與較差的臨床分期、淋巴結轉移明顯相關。

3.2H.pylori相關胃炎疾病發(fā)展中IDO1的表達在H.pylori感染過程中出現(xiàn)的Th1極化已經(jīng)有很好的文獻記錄[20]，標志細胞因子是IFN-γ，其在H.pylori感染的胃中被激活，IFN-γ過度表達的小鼠異型增生發(fā)生率更高，同樣壁細胞萎縮和腸化生的發(fā)生率也更高，這似乎是癌前病變所必需的[21]，內源性IFN-γ又可刺激抗原遞呈細胞使IDO1的表達上調，間接證明了IDO1在H.pylori感染胃炎高級別病理類型中表達水平較高；El-Zaatari等[22]證實在人胃黏膜中IDO1 mRNA的表達在腸化生中增加，同時在IDO1基因缺陷型鼠中，通過感染H.pylori誘導的化生水平、壁細胞抗體陽性數(shù)目均比野生型鼠低，說明IDO1可增加壁細胞抗體，介導壁細胞丟失，促進化生的發(fā)生。

3.3 IDO1對H.pylori感染胃黏膜炎癥的調節(jié)Larussa等[18]通過研究發(fā)現(xiàn)，H.pylori感染者中胃黏膜組織IDO1表達水平與胃炎炎癥等級(新悉尼系統(tǒng)的直觀模擬評分法)呈負相關，使用IDO1抑制劑1-mt治療后，IFN-γ、T-Bet和IL-17表達增強而IL-4表達減弱，推測H.pylori誘導的IDO1表達增強，進一步可能改變Th1/Th2平衡，使Th1、Th17的免疫下調和Th2免疫反應上調從而減輕胃黏膜炎癥；Larussa等[20]在其他實驗中也證實H.pylori感染可以促進IDO1表達，IDO1可以下調IL-17的水平，而沈秉正等[23]研究顯示，H.pylori感染中Th17細胞反應不理想，可能導致菌株持續(xù)存在導致根除失敗。說明IDO1可能導致機體對H.pylori的炎癥反應不足，從而支持了H.pylori可能逃離黏膜免疫系統(tǒng)的機制。

3.4H.pylori感染對IDO1表達的調節(jié)機制IFN-γ在H.pylori感染的胃黏膜中被激活，而其對IDO1又具有最強的刺激潛能；同時，Raitala等[24]發(fā)現(xiàn)，H.pyloriIgG抗體陽性個體中的Kyn/Trp比值活性較陰性者高，但這種增加僅在CTLA4+49 AA基因型個體或TGFB1-509等位基因T攜帶者中檢測到，這表明H.pylori誘導的IDO1活性受TGFB1和CTLA4的調節(jié)；Lozano-Pope等[2]將感染H.pylori的MyD88基因敲除鼠與野生型小鼠相比，發(fā)現(xiàn)了一些新的基因，高度上調的基因包括IDO1，進而可通過增強血管生成來促進癌癥發(fā)生、發(fā)展，與胃癌發(fā)生風險增加有關，MyD88基因可能影響了IDO1的表達；也有研究表明，H.pylori誘導的COX-2可能增加IDO1表達[25]。所以，H.pylori誘導的IDO1升高是多因素調節(jié)的結果。

4 小結

胃癌發(fā)病率在世界范圍內居第四位，死亡率高居第二位，對人類生存危害極高，H.pylori作為胃癌第一類致癌物，及早發(fā)現(xiàn)、診斷H.pylori感染者，及時有效清除H.pylori，對預防和控制慢性胃炎、胃癌進展有重大意義。因此，探究H.pylori的作用機制，對H.pylori相關性胃癌的早發(fā)現(xiàn)、早診斷及早治療有很大的意義。

免疫耐受/免疫逃逸往往是影響免疫治療療效的原因之一，所以抑制免疫耐受的負向調節(jié)作用而增強免疫正向調節(jié)作用常是免疫治療研究的目的。通過上述研究，證明H.pylori通過誘導IDO1表達，在減輕炎癥負擔的同時，這種協(xié)同機制促進免疫耐受，幫助細菌逃避宿主監(jiān)測機制，可能降低了根除細菌的有效性，并促進了慢性胃炎的進展；而在胃癌中，IDO1升高促使腫瘤的免疫耐受，創(chuàng)造了腫瘤細胞生存及淋巴轉移的微環(huán)境。這也代表了一種新的機制，H.pylori可能通過上調IDO1表達增強其致病性，并有助于免疫耐受狀態(tài)，解釋了H.pylori可以作為唯一一個在胃部疾病中發(fā)現(xiàn)的細菌，且可以長期存在而促進了相關疾病的發(fā)展，包括胃癌可能機制之一。因此，對于研究H.pylori長期定植、致病原因及選擇IDO1抑制劑逆轉H.pylori感染相關疾病的發(fā)展、治療有一定價值。用IDO1選擇性抑制劑能否逆轉IDO在H.pylori感染過程中的作用，以及能否對H.pylori相關疾病的發(fā)展起到保護作用尚待進一步研究。