吕雪明，王 琳，丁秋莲，王继伟，郑 强

（佳木斯大学第一附属医院，黑龙江 佳木斯 154007）

1 吲哚胺2，3-双加氧酶（简称IDO）概述

IDO 是一种催化限速酶，常在色氨酸沿犬尿酸途径分解代谢中发生作用。在分解代谢色氨酸时，IDO以超氧阴离子为辅助因子，分解吡咯环，代谢色胺、色氨酸等几种吲哚胺衍生物。在人体中，沿犬尿酸途径，IDO 可降解90%左右的色氨酸，喹啉酸、邻氨基苯甲酸、犬尿氨酸为主要代谢产物。IDO 活性一般通过高效液相色谱仪测量代谢产物的浓度来了解，在IDO培养皿中，可加入还原性比较强的物质如维生素C、亚甲兰等使IDO 中的超氧阴离子保持较高浓度，从而增加IDO 活性。人体IDO 概况如表1[1]。

表1 人体IDO 概况

2 IDO 的生物化学功能及作用机制

色氨酸（Trp）主要通过犬尿氨酸途径（KP）降解，此途径的关键酶是IDO，当细胞中IDO 表达明显增多时，越来越多的Trp 在KP 代谢，TRP 被大量消耗，其含量降低对效应T 细胞的激活和增殖直接产生抑制。KP 的代谢产物如喹啉酸又进一步增强了这种免疫抑制作用。Trp 合成血清素只占非蛋白色氨酸代谢的3%或更少。相比之下，色氨酸代谢的KP 分支约占90%。IDO 是除了肝脏以外唯一可以催化Trp 中吲哚环氧化裂解并且介导KP 代谢的限速酶。超氧阴离子作为Cofactor 被IDO 利用，辅助其对吡咯环产生酶解作用，生成代谢产物KYN 和N-甲酰犬尿氨酸。IDO是一种编码降解Trp 和其他生物化合物的酶的基因，吲哚环是此酶的作用靶点，IDO 催化其氧化裂解。IDO可以损害Trp，且细胞增殖所必须的氨基酸是Trp，探讨IDO 通过剥夺T 细胞的Trp 来诱导T 细胞抑制。

IDO 除了可以参与KP 还在免疫方面发挥着重要的调节作用。对免疫反应进行调节时，IDO 主要通过两种机制：一方面，机体免疫系统基本组成物质是Trp，它的分解代谢和炎症反应及免疫系统的激活关系密切。IDO 通过激活KP 途径降解Trp，导致T 细胞以“色氨酸饥饿”状态停滞在细胞分裂周期的G1 中期并对T 细胞的增殖进行抑制；KP 代谢产物能对T细胞凋亡产生诱导作用，同时可以明显抑制同种异基因T 细胞增殖。另一方面，树突状细胞（DCs）表面可特异性地表达IDO，IDO 与调节性T 细胞之间相互作用促进其不断扩增，通过调节细胞亚群Th1、Th2 来调控免疫稳态。众所周知，DC 衍生IDO 的产物KYN在CD4+T 细胞中促进Treg 谱系定义转录因子FoxP3的表达并使Treg 生成[2]。IL-10 及TGF-β 主要由CD4+T 细胞亚群中的Treg 细胞分泌，共同表达转录因子Foxp3 及CD25，进而维持机体的免疫耐受作用。Treg 在维持机体免疫稳态中扮演重要角色，可以有效防御、减弱和终止体内各种炎症反应，同时可帮助维持肠道免疫耐受功能，抑制非正常激活的先天和适应性免疫过程，进而减轻因环境和食物过敏原所产生的肠道免疫反应。Tregs 膜上表达的细胞毒性T 淋巴细胞抗原-4（CTLA-4）与树突状细胞（DC）上的B7 复合物之间的相互作用是IDO 调节的一个重要机制。这种连接诱导并激活DC 中的IDO，并通过核因子-κB（NFκB）的非规范作用通过转化生长因子-β（TGF-β）和炎症介质维持。激活IDO 所需要的分子信号通路存在于树突状细胞中，当DCs 向T 细胞提供抗原时，T 细胞表面表达的可溶细胞性T 细胞抗原4（CTLA-4）与其表面的CD80/CD86 结合激活相关信号传导通路，从而对DCs 中IDO 表达的激活进行诱导。Treg 细胞中GCN2-EIF2α 信号通路被表达过度的IDO 激活并参与Treg 激活。当IDO 活性增强时，Trp 含量降低，Treg 细胞中的GCN2 被激活为eIF2a的激酶，eIF2a 发生磷酸化诱导CD4+CD25T 细胞向CD4+CD25+T 细胞转化，促进下游ATF4 参与靶基因的表达。

3 IDO 的应用

溃疡性结肠炎（UC）的发生发展离不开免疫因素。广泛分布于机体胃肠道内的IDO 是除了肝脏以外唯一能催化KP 分解代谢的限速酶。Trp 缺失和KYN 积累往往由过度表达的IDO 引起，前者通过使GCN2 激酶激活，进而抑制其分化过程或诱导淋巴细胞停滞于G1 中期。后者激活芳香族化合物相关受体，从而抑制淋巴细胞分化。有研究报道指出，阳性的IDO 细胞可抑制T 细胞在体内的激活和克隆增殖，诱导相应的免疫耐受。CD4+淋巴细胞在免疫功能中扮演重要角色，当炎症因子激活它后以增殖活化自身细胞的方式来稳定自身免疫耐受。在正常机体中，肠道菌群非正常侵入结直肠后，先天免疫系统可降低因膳食抗原和肠道共生菌所致的免疫应答。但UC 患者自身的免疫耐受较差，CD4+等淋巴细胞被抑制过度，促进机体内的炎症因子表达水平。研究表明，IDO 表达过度时，KYN 不断积累对CD4+淋巴细胞的分化产生抑制，同时Trp 的消耗抑制CD4+淋巴细胞的增殖。很多研究已经证实，在UC 的发生发展中炎症效应细胞Th17 产生的IL-17参与其中。Th17、IL-17 主要使细胞通透性不断增强、促进炎症介质招募和活化发挥着必不可少的作用。活动性UC 患者中IL-17 含量检测明显增多并与UC 严重程度呈正比。有研究表明，过度表达的IDO 可抑制CD4+的表达进而减弱肠道耐受，激活Th 分泌炎症介质IL-17 诱导疾病的进展。Th1 细胞通过产生IFN-γ增强结肠巨噬细胞的促炎表型，而Th17 细胞以IL-17依赖的方式促进结肠浸润的中性粒细胞的激活，促进隐窝脓肿的形成和UC 的加重。IDO/KYN 途径包括UC 中的大部分Trp 代谢。因此，IDO 表达细胞调节胃肠道中的Trp 依赖效应，包括控制宿主微生物群相互作用、减轻肠道中有害的免疫反应[3-4]。在UC 患者发炎黏膜内溃疡两侧或隐窝脓肿边缘的上皮细胞中发现IDO 的高表达。一些证据表明，表达IDO 的DC 和Treg之间的相互作用对于维持免疫耐受和肠道受损上皮细胞的再生至关重要[2-3]。结肠浸润的调节性DC 以IDO/KYN 依赖方式促进原始CD4+T 细胞中Treg 谱系定义转录因子FoxP3 的表达，从而产生免疫抑制性CD4+FoxP3+Treg[2]。在TCR 介导的静止Tregs 激活过程中，通过蛋白激酶B（PKB/Akt）和雷帕霉素哺乳动物靶点（mTOR）途径发出的信号可以破坏Tregs 的免疫调节表型，导致其重新编程为促炎症（“ex-Tregs”）表型，其特征是IFN-γ 和IL-17 的产生增强[3]。IL-17 是一种强促炎因子，能刺激抗原提呈细胞和上皮细胞进而产生炎性介质IL-1、IL-8 等。被激活的大量中性粒细胞聚集在一起，集体迁徙到炎症反应区，产生炎症反应。

4 结语

IDO 是与免疫关系密切的因子，近年来国内外对于它的研究日益增多。大量研究证实，多种细胞均可产生IDO 高表达，从而影响T 细胞的活性和增殖。UC 的自身免疫学说已基本得到认可。IDO 与机体免疫功能关系十分密切，其可通过抑制T 细胞的增殖与激活，促使炎性因子的产生，进而诱导溃疡性结肠炎的发生发展。本文通过对IDO 的研究，阐明IDO 在UC 发生发展中的作用，为相关工作研究人员提供参考。