呂雪明，王 琳，丁秋蓮，王繼偉，鄭 強

（佳木斯大學第一附屬醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154007）

1 吲哚胺2，3-雙加氧酶（簡稱IDO）概述

IDO 是一種催化限速酶，常在色氨酸沿犬尿酸途徑分解代謝中發(fā)生作用。在分解代謝色氨酸時，IDO以超氧陰離子為輔助因子，分解吡咯環(huán)，代謝色胺、色氨酸等幾種吲哚胺衍生物。在人體中，沿犬尿酸途徑，IDO 可降解90%左右的色氨酸，喹啉酸、鄰氨基苯甲酸、犬尿氨酸為主要代謝產(chǎn)物。IDO 活性一般通過高效液相色譜儀測量代謝產(chǎn)物的濃度來了解，在IDO培養(yǎng)皿中，可加入還原性比較強的物質(zhì)如維生素C、亞甲蘭等使IDO 中的超氧陰離子保持較高濃度，從而增加IDO 活性。人體IDO 概況如表1[1]。

表1 人體IDO 概況

2 IDO 的生物化學功能及作用機制

色氨酸（Trp）主要通過犬尿氨酸途徑（KP）降解，此途徑的關(guān)鍵酶是IDO，當細胞中IDO 表達明顯增多時，越來越多的Trp 在KP 代謝，TRP 被大量消耗，其含量降低對效應T 細胞的激活和增殖直接產(chǎn)生抑制。KP 的代謝產(chǎn)物如喹啉酸又進一步增強了這種免疫抑制作用。Trp 合成血清素只占非蛋白色氨酸代謝的3%或更少。相比之下，色氨酸代謝的KP 分支約占90%。IDO 是除了肝臟以外唯一可以催化Trp 中吲哚環(huán)氧化裂解并且介導KP 代謝的限速酶。超氧陰離子作為Cofactor 被IDO 利用，輔助其對吡咯環(huán)產(chǎn)生酶解作用，生成代謝產(chǎn)物KYN 和N-甲酰犬尿氨酸。IDO是一種編碼降解Trp 和其他生物化合物的酶的基因，吲哚環(huán)是此酶的作用靶點，IDO 催化其氧化裂解。IDO可以損害Trp，且細胞增殖所必須的氨基酸是Trp，探討IDO 通過剝奪T 細胞的Trp 來誘導T 細胞抑制。

IDO 除了可以參與KP 還在免疫方面發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。對免疫反應進行調(diào)節(jié)時，IDO 主要通過兩種機制：一方面，機體免疫系統(tǒng)基本組成物質(zhì)是Trp，它的分解代謝和炎癥反應及免疫系統(tǒng)的激活關(guān)系密切。IDO 通過激活KP 途徑降解Trp，導致T 細胞以“色氨酸饑餓”狀態(tài)停滯在細胞分裂周期的G1 中期并對T 細胞的增殖進行抑制；KP 代謝產(chǎn)物能對T細胞凋亡產(chǎn)生誘導作用，同時可以明顯抑制同種異基因T 細胞增殖。另一方面，樹突狀細胞（DCs）表面可特異性地表達IDO，IDO 與調(diào)節(jié)性T 細胞之間相互作用促進其不斷擴增，通過調(diào)節(jié)細胞亞群Th1、Th2 來調(diào)控免疫穩(wěn)態(tài)。眾所周知，DC 衍生IDO 的產(chǎn)物KYN在CD4+T 細胞中促進Treg 譜系定義轉(zhuǎn)錄因子FoxP3的表達并使Treg 生成[2]。IL-10 及TGF-β 主要由CD4+T 細胞亞群中的Treg 細胞分泌，共同表達轉(zhuǎn)錄因子Foxp3 及CD25，進而維持機體的免疫耐受作用。Treg 在維持機體免疫穩(wěn)態(tài)中扮演重要角色，可以有效防御、減弱和終止體內(nèi)各種炎癥反應，同時可幫助維持腸道免疫耐受功能，抑制非正常激活的先天和適應性免疫過程，進而減輕因環(huán)境和食物過敏原所產(chǎn)生的腸道免疫反應。Tregs 膜上表達的細胞毒性T 淋巴細胞抗原-4（CTLA-4）與樹突狀細胞（DC）上的B7 復合物之間的相互作用是IDO 調(diào)節(jié)的一個重要機制。這種連接誘導并激活DC 中的IDO，并通過核因子-κB（NFκB）的非規(guī)范作用通過轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）和炎癥介質(zhì)維持。激活IDO 所需要的分子信號通路存在于樹突狀細胞中，當DCs 向T 細胞提供抗原時，T 細胞表面表達的可溶細胞性T 細胞抗原4（CTLA-4）與其表面的CD80/CD86 結(jié)合激活相關(guān)信號傳導通路，從而對DCs 中IDO 表達的激活進行誘導。Treg 細胞中GCN2-EIF2α 信號通路被表達過度的IDO 激活并參與Treg 激活。當IDO 活性增強時，Trp 含量降低，Treg 細胞中的GCN2 被激活為eIF2a的激酶，eIF2a 發(fā)生磷酸化誘導CD4+CD25T 細胞向CD4+CD25+T 細胞轉(zhuǎn)化，促進下游ATF4 參與靶基因的表達。

3 IDO 的應用

潰瘍性結(jié)腸炎（UC）的發(fā)生發(fā)展離不開免疫因素。廣泛分布于機體胃腸道內(nèi)的IDO 是除了肝臟以外唯一能催化KP 分解代謝的限速酶。Trp 缺失和KYN 積累往往由過度表達的IDO 引起，前者通過使GCN2 激酶激活，進而抑制其分化過程或誘導淋巴細胞停滯于G1 中期。后者激活芳香族化合物相關(guān)受體，從而抑制淋巴細胞分化。有研究報道指出，陽性的IDO 細胞可抑制T 細胞在體內(nèi)的激活和克隆增殖，誘導相應的免疫耐受。CD4+淋巴細胞在免疫功能中扮演重要角色，當炎癥因子激活它后以增殖活化自身細胞的方式來穩(wěn)定自身免疫耐受。在正常機體中，腸道菌群非正常侵入結(jié)直腸后，先天免疫系統(tǒng)可降低因膳食抗原和腸道共生菌所致的免疫應答。但UC 患者自身的免疫耐受較差，CD4+等淋巴細胞被抑制過度，促進機體內(nèi)的炎癥因子表達水平。研究表明，IDO 表達過度時，KYN 不斷積累對CD4+淋巴細胞的分化產(chǎn)生抑制，同時Trp 的消耗抑制CD4+淋巴細胞的增殖。很多研究已經(jīng)證實，在UC 的發(fā)生發(fā)展中炎癥效應細胞Th17 產(chǎn)生的IL-17參與其中。Th17、IL-17 主要使細胞通透性不斷增強、促進炎癥介質(zhì)招募和活化發(fā)揮著必不可少的作用。活動性UC 患者中IL-17 含量檢測明顯增多并與UC 嚴重程度呈正比。有研究表明，過度表達的IDO 可抑制CD4+的表達進而減弱腸道耐受，激活Th 分泌炎癥介質(zhì)IL-17 誘導疾病的進展。Th1 細胞通過產(chǎn)生IFN-γ增強結(jié)腸巨噬細胞的促炎表型，而Th17 細胞以IL-17依賴的方式促進結(jié)腸浸潤的中性粒細胞的激活，促進隱窩膿腫的形成和UC 的加重。IDO/KYN 途徑包括UC 中的大部分Trp 代謝。因此，IDO 表達細胞調(diào)節(jié)胃腸道中的Trp 依賴效應，包括控制宿主微生物群相互作用、減輕腸道中有害的免疫反應[3-4]。在UC 患者發(fā)炎黏膜內(nèi)潰瘍兩側(cè)或隱窩膿腫邊緣的上皮細胞中發(fā)現(xiàn)IDO 的高表達。一些證據(jù)表明，表達IDO 的DC 和Treg之間的相互作用對于維持免疫耐受和腸道受損上皮細胞的再生至關(guān)重要[2-3]。結(jié)腸浸潤的調(diào)節(jié)性DC 以IDO/KYN 依賴方式促進原始CD4+T 細胞中Treg 譜系定義轉(zhuǎn)錄因子FoxP3 的表達，從而產(chǎn)生免疫抑制性CD4+FoxP3+Treg[2]。在TCR 介導的靜止Tregs 激活過程中，通過蛋白激酶B（PKB/Akt）和雷帕霉素哺乳動物靶點（mTOR）途徑發(fā)出的信號可以破壞Tregs 的免疫調(diào)節(jié)表型，導致其重新編程為促炎癥（“ex-Tregs”）表型，其特征是IFN-γ 和IL-17 的產(chǎn)生增強[3]。IL-17 是一種強促炎因子，能刺激抗原提呈細胞和上皮細胞進而產(chǎn)生炎性介質(zhì)IL-1、IL-8 等。被激活的大量中性粒細胞聚集在一起，集體遷徙到炎癥反應區(qū)，產(chǎn)生炎癥反應。

4 結(jié)語

IDO 是與免疫關(guān)系密切的因子，近年來國內(nèi)外對于它的研究日益增多。大量研究證實，多種細胞均可產(chǎn)生IDO 高表達，從而影響T 細胞的活性和增殖。UC 的自身免疫學說已基本得到認可。IDO 與機體免疫功能關(guān)系十分密切，其可通過抑制T 細胞的增殖與激活，促使炎性因子的產(chǎn)生，進而誘導潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生發(fā)展。本文通過對IDO 的研究，闡明IDO 在UC 發(fā)生發(fā)展中的作用，為相關(guān)工作研究人員提供參考。