吲哚胺2，3-双加氧酶1对幽门螺旋杆菌免疫调节的研究进展

马 丽， 申慧琴

山西医科大学第二医院消化内科，山西 太原 030001

吲哚胺2，3-双加氧酶(indoleamine 2, 3-dioxygenase,IDO)属于肝脏外唯一能对色氨酸(tryptophan，TRP)进行分解代谢发挥催化作用的限速酶，有两种异形体，即IDO1和IDO2，IDO2因极低的色氨酸降解活性[1]，现阶段的研究较少，故大部分IDO若无特指，均代表IDO1；IDO1最早在1967年从兔小肠中分离出来，其在炎症及细胞因子的作用下可在机体的胃肠道内广泛分布，同时也是多种疾病产生免疫耐受的机制之一。目前，IDO1免疫功能的研究较为活跃，已涉及到慢性感染性疾病、移植、自身免疫性疾病、肿瘤等的免疫耐受及免疫治疗，如炎症性肠病、自身免疫性肝炎、乳腺癌、胃癌、结肠腺癌、肝移植等领域。幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori，H.pylori)诱导的胃癌涉及从正常胃黏膜到浅表性胃炎、萎缩性胃炎、肠化生、异型增生，最后是胃癌的多步骤进展，与疾病进展为胃癌相关的分子事件尚未完全阐明。大量确凿的证据表明，宿主对H.pylori的免疫反应对决定胃癌的易感性至关重要[2]。了解IDO1在H.pylori定植、致病中的免疫作用，对于解释H.pylori在体内免疫耐受状态及相关疾病的发展提供了新思路。

1 IDO1概述

1.1 IDO1的免疫作用正常生理学状态下，IDO1在体内呈低水平表达，当肿瘤局部炎症或T细胞激活信号，特别是干扰素γ(interferon-γ，IFN-γ)，该酶最典型的诱导物存在时[3]，刺激了IDO1在肿瘤细胞或免疫系统细胞中表达，如单核-巨噬细胞、树突状细胞(dendritic cell，DC)，负责诱导各种免疫调节功能，这种机制在对抗机体过激的炎症引起的免疫反应时是有利的，例如在诱导实验性自身免疫性脑脊髓炎的小鼠中，予以IDO激动剂曲尼司特后，可通过免疫调节显著改善其病情[4]；伯氏螺旋体感染后可引起的神经系统疾病具有自限性，可能是由于其可作用于小胶质细胞而诱导产生具有免疫抑制功能的IDO1，从而控制过强炎症导致的中枢神经系统疾病而使疾病发展趋于好转[5]。而对肿瘤来说十分不利，肿瘤细胞能利用IDO1的这一功能，抑制机体的免疫应答反应从而促进肿瘤细胞免疫逃逸，如急性髓细胞白血病患者中，高IDO mRNA、蛋白水平与总生存期呈负相关，IDO高表达水平可预测不良的临床结果[6]；而在胃癌中，癌组织IDO表达水平较癌旁组织更高，且与胃癌高TNM分期、淋巴结转移数量呈明显正相关[7]。IDO1常可作为肿瘤预后的评价因素之一。

1.2 IDO1的免疫调节机制IDO1可显著抑制T淋巴细胞的增殖、分化及功能，主要通过：(1)IDO1活化可导致局部TRP缺乏，而TRP又是T淋巴细胞增殖、分化所必需的氨基酸，缺乏TRP的T细胞停滞在G1细胞周期；同时TRP含量降低，可使压力应答激酶(general control nonderepressible 2，GCN2)激活，下游真核细胞转录起始因子-2α(eukaryotic translation initiation factor-2α，eIF-2α)磷酸化，使其促转录功能减弱，从而抑制T细胞多种RNA转录和蛋白质的生物合成，影响T细胞进一步增殖和分化[8]；(2)TRP分解代谢产物，包括犬尿氨酸(Kynurenine，KYN)、砒啶甲酸、喹啉酸等对T细胞有直接毒性作用[9]；(3)IDO1还负责促进初始T细胞分化为调节性T细胞(regulatory T cell，Tregs)，该T细胞亚群具有免疫抑制或免疫无能特点，而直接抑制活化的效应T淋巴细胞功能[10]。此外，IDO1还可使CD4+T淋巴细胞向Th17细胞分化受抑[11]，进而CD8+T淋巴细胞活化受限；抑制自然杀伤(natural killer，NK)细胞的增殖与功能[12]等，从而多方面发挥免疫抑制功能。反过来，促炎细胞因子和来自T细胞的信号能够影响IDO1的表达和活性，IDO1可在细菌脂多糖、IFN-γ存在时表达增加；同时研究发现，Treg细胞可以通过分泌INF-γ及其细胞表面的细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)与DC结合，体外诱导DC高表达IDO1，表达于DC表面的Toll样受体4(Toll-like receptors 4，TLR4)与抗原物质结合后反过来可促使DC高表达IDO1，IDO1、Tregs与DC之间相互作用并形成循环[13]。

2 H.pylori感染相关胃炎及胃癌

早在1983年就从慢性活动性胃炎患者的胃黏膜活检中分离出H.pylori，目前全球约有一半人感染，H.pylori长期定植于胃，与慢性胃炎黏膜病理向高级别进展有关，可起到促进作用，加速胃腺体消失、肠上皮化生、上皮内瘤变进程，最终可导致胃癌的发生，国际癌症机构(International Agency for Research on Cancer，IARC)在1994年将其划为胃癌第一类致癌物，流行病学研究显示，H.pylori感染是致使约75%胃癌发生的危险因素[14]。

H.pylori致病机理尚未完全清楚，其可长期定植是引起慢性炎症的先决条件。研究显示，H.pylori本身独特的特点如鞭毛外形，自身产生尿素酶而产氨，使其定居于黏液层与胃窦黏膜上皮细胞表面，同时中和胃酸，从而形成有利于长期定居黏附的微环境而难以被机体免疫系统清除；其次，H.pylori感染可通过多种途径逃避宿主免疫应答，使机体产生针对其固有免疫和适应性免疫的反应不足以清除细菌感染，例如H.pylori感染后在人胃黏膜中诱导普遍的Th1、Th17细胞反应，有证据提示Th1、Th17反应不足以对抗H.pylori定植，其可通过多种途径如诱导巨噬细胞表达精氨酸酶Ⅱ，抑制M1型巨噬细胞活化，加强巨噬细胞凋亡，抑制Th1和Th17免疫应答，从而有助于H.pylori持续感染和相关疾病的发生[15]；而Tregs细胞介导的免疫调节作用也是H.pylori菌株持续存在的主要原因之一[16]。H.pylori感染后介导的炎症反应模式也是多因素作用的结果，H.pylori本身的菌体细胞壁抗原、产生的氨及空泡毒素可促进上皮细胞释放炎症介质，此外如细胞毒力相关基因A、肿瘤坏死因子α、热休克蛋白等，均参与了H.pylori的致病，与H.pylori诱发的胃黏膜炎症损伤有关。

3 胃黏膜IDO1表达与H.pylori感染的关系

3.1H.pylori感染者中IDO1的表达Raitala等[17]使用Kyn/Trp表示IDO1活性，分析149例患者血清Kyn、Trp浓度与H.pylori相关IgG抗体关系，得出H.pylori感染者Kyn/Trp比值较高，推测H.pylori的存在显著提高了IDO1表达水平；Larussa等[18]通过对比有胃肠道症状患者H.pylori感染者与未感染者胃黏膜组织中IDO1的表达强度，发现H.pylori感染者中胃黏膜IDO1表达增强；白燕南等[19]通过分析胃癌患者H.pylori的感染与胃黏膜组织中IDO1基因和蛋白表达水平的关系，发现H.pylori感染者IDO1 mRNA、IDO1蛋白表达水平均较H.pylori未感染者高，证实在胃癌组织中H.pylori可上调IDO1的基因、蛋白表达水平，同时IDO1表达强度与较差的临床分期、淋巴结转移明显相关。

3.2H.pylori相关胃炎疾病发展中IDO1的表达在H.pylori感染过程中出现的Th1极化已经有很好的文献记录[20]，标志细胞因子是IFN-γ，其在H.pylori感染的胃中被激活，IFN-γ过度表达的小鼠异型增生发生率更高，同样壁细胞萎缩和肠化生的发生率也更高，这似乎是癌前病变所必需的[21]，内源性IFN-γ又可刺激抗原递呈细胞使IDO1的表达上调，间接证明了IDO1在H.pylori感染胃炎高级别病理类型中表达水平较高；El-Zaatari等[22]证实在人胃黏膜中IDO1 mRNA的表达在肠化生中增加，同时在IDO1基因缺陷型鼠中，通过感染H.pylori诱导的化生水平、壁细胞抗体阳性数目均比野生型鼠低，说明IDO1可增加壁细胞抗体，介导壁细胞丢失，促进化生的发生。

3.3 IDO1对H.pylori感染胃黏膜炎症的调节Larussa等[18]通过研究发现，H.pylori感染者中胃黏膜组织IDO1表达水平与胃炎炎症等级(新悉尼系统的直观模拟评分法)呈负相关，使用IDO1抑制剂1-mt治疗后，IFN-γ、T-Bet和IL-17表达增强而IL-4表达减弱，推测H.pylori诱导的IDO1表达增强，进一步可能改变Th1/Th2平衡，使Th1、Th17的免疫下调和Th2免疫反应上调从而减轻胃黏膜炎症；Larussa等[20]在其他实验中也证实H.pylori感染可以促进IDO1表达，IDO1可以下调IL-17的水平，而沈秉正等[23]研究显示，H.pylori感染中Th17细胞反应不理想，可能导致菌株持续存在导致根除失败。说明IDO1可能导致机体对H.pylori的炎症反应不足，从而支持了H.pylori可能逃离黏膜免疫系统的机制。

3.4H.pylori感染对IDO1表达的调节机制IFN-γ在H.pylori感染的胃黏膜中被激活，而其对IDO1又具有最强的刺激潜能；同时，Raitala等[24]发现，H.pyloriIgG抗体阳性个体中的Kyn/Trp比值活性较阴性者高，但这种增加仅在CTLA4+49 AA基因型个体或TGFB1-509等位基因T携带者中检测到，这表明H.pylori诱导的IDO1活性受TGFB1和CTLA4的调节；Lozano-Pope等[2]将感染H.pylori的MyD88基因敲除鼠与野生型小鼠相比，发现了一些新的基因，高度上调的基因包括IDO1，进而可通过增强血管生成来促进癌症发生、发展，与胃癌发生风险增加有关，MyD88基因可能影响了IDO1的表达；也有研究表明，H.pylori诱导的COX-2可能增加IDO1表达[25]。所以，H.pylori诱导的IDO1升高是多因素调节的结果。

4 小结

胃癌发病率在世界范围内居第四位，死亡率高居第二位，对人类生存危害极高，H.pylori作为胃癌第一类致癌物，及早发现、诊断H.pylori感染者，及时有效清除H.pylori，对预防和控制慢性胃炎、胃癌进展有重大意义。因此，探究H.pylori的作用机制，对H.pylori相关性胃癌的早发现、早诊断及早治疗有很大的意义。

免疫耐受/免疫逃逸往往是影响免疫治疗疗效的原因之一，所以抑制免疫耐受的负向调节作用而增强免疫正向调节作用常是免疫治疗研究的目的。通过上述研究，证明H.pylori通过诱导IDO1表达，在减轻炎症负担的同时，这种协同机制促进免疫耐受，帮助细菌逃避宿主监测机制，可能降低了根除细菌的有效性，并促进了慢性胃炎的进展；而在胃癌中，IDO1升高促使肿瘤的免疫耐受，创造了肿瘤细胞生存及淋巴转移的微环境。这也代表了一种新的机制，H.pylori可能通过上调IDO1表达增强其致病性，并有助于免疫耐受状态，解释了H.pylori可以作为唯一一个在胃部疾病中发现的细菌，且可以长期存在而促进了相关疾病的发展，包括胃癌可能机制之一。因此，对于研究H.pylori长期定植、致病原因及选择IDO1抑制剂逆转H.pylori感染相关疾病的发展、治疗有一定价值。用IDO1选择性抑制剂能否逆转IDO在H.pylori感染过程中的作用，以及能否对H.pylori相关疾病的发展起到保护作用尚待进一步研究。