感染状态下IDO对TLR2/4介导的炎性反应免疫调节的研究进展

[摘要] 在感染的控制与治疗中，免疫耐受往往影响疗效。吲哚胺2，3-双加氧酶（IDO）介导的免疫耐受与Toll样受体2/4（TLR2/4）启动的免疫应答可同时存在。IDO通过两种途径抑制T细胞增殖或促进T细胞凋亡，即介导色氨酸代谢、促进调节性T细胞（Treg）的高表达。增多的Tregs与DC表面受体结合又可促进IDO表达。目前IDO抑制剂的初期研发、应用已证明在肿瘤治疗中起到一定作用。本文对TLR2/4和IDO的作用通路进行综述从而为靶向治疗提供一定的思路。

[关键词] Toll样受体;吲哚胺2，3-双加氧酶;免疫逃避;感染性疾病

[中图分类号] R378          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）05（b）-0026-04

[Abstract] In control or treatment of infection diseases， immune tolerance can affect the efficacy of immunotherapy. At the same time， indoleamine 2， 3-dioxygenase （IDO）-mediated immune tolerance and TLR2/4-initiated immune response often co-exist. IDO inhibits T cell proliferation or promotes T cell apoptosis by mediating tryptophan metabolism and promoting high expression of regulatory T cells（Tregs）. At the same time， increased Tregs can promote the expression of IDO by binding to the receptors of DCs. At present， IDO inhibitors have been proved to play an important role in cancer treatment. This article reviews the pathways of TLR2/4 and IDO， which provides some ideas for future targeted therapy.

[Key words] Toll-like receptors; Idoleamine 2， 3-dioxygenase; Immune evasion; Infectious diseases

吲哚胺2，3-双加氧酶（idoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）是一种含亚铁血红素的单体蛋白，是除了肝脏外唯一可沿犬尿氨酸（kynurenine，KYN）途径催化色氨酸（tryptophan，TRP）代谢的限速酶。IDO通过介导TRP的代谢实现免疫调控[1]。Toll样受体（Toll-like receptor，TLRs）是单个跨膜非催化性蛋白，是参与非特异性免疫的重要蛋白。当微生物突破机体物理屏障时，TLRs通过识别来源于微生物的模式识别受体（PRRs）激活机体产生免疫细胞应答[2]。机体被感染时，巨噬细胞、树突状细胞（dendritic cell，DC）等抗原呈递细胞可高表达多种TLRs，其中TLR2和TLR4参与细菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的识别和信号转导[3-4]。

1 IDO的信号通路

IDO可通过两条途径来实现免疫调控：①介导TRP分解代谢。IDO作为TRP代谢的限速酶，通过活化TRP/KYN代谢途径使TRP耗竭，而T细胞因TRP缺乏停滞于细胞分裂G1中期，从而抑制了T细胞的增殖[5];同时，TRP代谢的产物L-犬尿酸、吡啶甲酸等对T细胞具有毒性作用，可促进T细胞凋亡，抑制T细胞增殖[6]。②对调节性T细胞（regulatory T cell，Tregs）的作用。Tregs是近年被确定的一类独特的T细胞亚群[7]。极少量的Tregs通过与T细胞直接接触的方式或产生某些抑制性细胞因子来抑制T细胞增殖甚至诱导T细胞凋亡，进而产生强烈的免疫抑制[8]。通过检测乳腺癌髓系来源抑制细胞中IDO的表达与Tregs相关性分析发现，IDO的高表达促进Tregs的募集[9]，发生免疫逃逸。

2 TLR2/4受体的信号通路

TLRs识别LPS是一种经典的病原相关分子模式（pathogen-associated molecular patherns，PAMP）过程。TLR4在LPS结合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）、CD14分子和髓样分化因子（myeloid differentiation factor，MyD）2的作用下与LPS反应[10]，LBP将LPS与CD14连接在一起，MyD2与TLR4的胞外区非共价相偶联形成复合物，CD14将LPS运输给TLR4-MyD2复合物并调控LPS的识别过程。TLR4与LPS结合后，其同二聚体构象发生变化，影响各自的Toll/IL.1受体功能域。根据衔接蛋白种类不同，TLR4可通过MyD88（myeloid differentiation primary response gene 88）依赖型信号通路和MyD88非依赖型信号通路发生免疫反应[11]。TLR2對LPS的识别是通过与TLR1和TLR6构成异源二聚体来完成，也就是说TLR2识别PAMP具有特异性[12-13]。TLR2识别LPS后所介导的细胞反应主要遵循的是MyD88依赖性信号转导通路[11]。

3 感染情况下IDO、TLR2/4与机体免疫调节作用

3.1 IDO的调节作用

生理条件下，IDO在体内含量极低。但当机体处于感染时，IDO在LPS、γ干扰素（IFN-γ）等作用下表达明显增加。在宫颈癌组织中IDO表达与高危型人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染的相关性研究中发现宫颈癌患者IDO阳性率为90.69%，其中腺鳞癌患者IDO阳性检出率100%，鳞癌患者IDO阳性检出率为89.83%，腺癌患者IDO阳性率为80.95%，说明宫颈癌患者高危型HPV感染与IDO表达有正相关性[14]。检测HBV感染肝癌患者外周血中Tregs和DCs细胞时，发现IDO的高表达且伴随Tregs比例的增高[15]。同时，Tregs与DCs表面的相关受体结合促进IDO在DCs中的高表达[5]，因此Tregs与IDO之间形成循环相互促进以抑制T细胞增殖并促进其凋亡，从而发生免疫逃逸。通过联合转染CTLA4Ig与IDO基因对大鼠肝移植后发现，IDO的转染可提高肝移植的存活率并改善肝功能，同时诱导T细胞凋亡发生免疫逃逸[16];在对角膜移植的研究中发现免疫排斥反应中，Foxp3、IDO的表达均为增高[17]。在母胎免疫耐受研究中发现，上调IDO的表达可转化外周自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）的表型并影响其功能，有利于维持局部免疫耐受状态[18];在胰腺癌中，高表达的IDO使NK细胞功能障碍[19]并影响免疫治疗疗效[20]。在研究真菌与IDO的关系中，有结果显示感染系统性近平滑念珠菌（candida parapsiosis，CP）小鼠的IDO表达明显高于阴性对照组小鼠;给予IDO抑制剂后，IDO表达下降，说明IDO发挥了机体抗真菌的负性调节作用[21];在棘球蚴感染中，发现随着棘球蚴囊液干预时间的延长，DCs刺激T细胞的能力有所下降甚至消失，而IDO的表达则增强并引起TRP的减少[22]，这说明在某些寄生虫感染过程中，IDO介导的TRP分解代谢途径被激活，而TRP的减少与KYN具有协同作用从而抑制同种异基因T细胞增殖并诱导T细胞凋亡。

总之，IDO、DCs与Tregs之间相互作用并形成循环，共同对抗T细胞介导的免疫反应，阻止其对病原体的攻击从而维持免疫耐受的状态。

3.2 TLR2/4的调节作用

TLR4是LPS受体的协同受体，可将LPS刺激信号传到细胞内以达到调节细胞因子级联反应，最终导致细胞凋亡。TLR2主要介导革兰阳性菌（G+）引起的天然免疫应答[23]。肿瘤环境下，TLR2与TLR1的结合减低Tregs的表达而增强肿瘤特异性T细胞，发挥抗肿瘤的作用[24]。HPV感染时，TLR3、4、7、8、9则通过激活下游信号，产生IFN-α、IFN-β、IFN-γ等发挥抗HPV感染作用;疱疹病毒感染时，TLR2和TLR1、3、5、9共同作用，激发特异性免疫发挥抗病毒作用[25-26]。在HBV感染中[29]，TLR4介导固有免疫抑制HBV病毒复制，阻止乙型肝炎的疾病进程。在白假丝酵母菌引起的感染中，TLR2和TLR1、TLR6协同，干扰DCs对白假丝酵母菌的吞噬，促进炎性细胞因子表达;而TLR4在白假丝酵母菌感染中主要参与固有免疫[27]，感染沙眼衣原体菌株的小鼠，其组织中的TLR2/4均呈高表达[28]。枯化锥虫的蛋白，一方面可被TLR2/4识别诱导产生炎症分子，另一方面可被TLR2识别并诱导DCs产生炎性因子[29]。综上所述，在不同感染状态下，发挥不同作用的TLRs各司其职，并启动相应免疫应答以维持机体的免疫稳态。

4 小结与展望

在感染或肿瘤等状态下，高表达在DCs表面的IDO促使机体发生免疫耐受;而表达于DCs表面的TLR4与抗原物质结合后又促使iDCs高表达IDO再通过介导TRP代谢、促进Tregs的高表达两种途径抑制T细胞增殖或促T细胞凋亡;同时增多的Tregs又与DCs表面受体结合促进IDO表达，最终达到抑制免疫反应而产生免疫逃逸。而免疫耐受/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是研究的目的。

目前IDO抑制剂尚处于药物研发初期阶段，但已在某些疾病的临床应用中获得成效，如在实体瘤和黑色素瘤治疗中选用抑制剂Epacadosta;乳腺癌、前列腺癌等选用抑制剂Indoximod[30]。通过前期实验我们设想，如能探究清楚TLR2/4、IDO及DCs之间的联系，通过干预TLR2/4影响DCs的成熟过程，使其在感染状态下表达IDO的程度控制在一定范围内，使得Tregs募集不至于过剩而诱导T细胞走向凋亡;或者当Tregs大量募集后，干预其与DCs表面受体的结合;或者增强TLR2对Tregs的抑制作用，使得三者的循环通路不完整进而降低IDO的表达水平。在此基础上，如能深入研究Tregs诱导T细胞凋亡的通路，发现其中的供/受体及传递信号，就可通过干预某一环节而削弱其对T细胞免疫的抑制作用，这些都可为控制并治疗感染提供新的思路与靶点，完善治疗方案使其更加精准。

[参考文献]

[1]  Munn DH，Zhou M，Attwood JT，et al. Prevention of allogeneic fetal rejection by tryptophan catabolism [J]. Science，1998，281（5380）：1191-1193.

[2]  Shizou Akira，Satoshi Uematsu，Osamu Takeuchi. Pathogen Recognition and Innate Immunity [J]. Cell，2006，124（4）：783-801.

[3]  洪麗莉，孔倩颖，韦曦.Toll样受体介导的细胞内信号通路及其免疫调节功能[J].国际口腔医学杂志，2013，40（1）：76-81.

[4]  周立华，李军，邹娜姝，等.TLR2和TLR4相关疾病与药物的研究进展[J].细胞与分子免疫学杂志，2014，30（7）：767-770.

[5]  王蕾，刘小倩，初晓霞，等.IDO在肿瘤中作用的研究进展[J].中国肿瘤，2018，27（3）：202-208.

[6]  Munn DH，Mellor AL. Indoleamine 2，3-dioxygenase and tumor-induced tolerance [J]. J Clin Invest，2007，117（5）：1147-1154.

[7]  Abbas AK，Benoist C，Bluestone JA，et al. Regulatory T cells：recommendations to simplify the nomenclature [J]. Nat Immunol，2013，14（4）：307-308.

[8]  薛国娟，张智慧.吲哚胺2，3-双加氧酶与淋巴瘤关系的研究进展[J].肿瘤预防与治疗，2017，30（2）：127-130， 142.

[9]  赵硕，李保松，崔运福，等.吲哚胺2，3-双加氧酶的研究进展[J].中国医药科学，2013，3（24）：42-44.

[10]  Honda H，Nagai Y，Matsunaga T，et a1. Glycyrrhizin and isoliquiritigenin suppress the LPS sensor toll-like receptor 4/MD-2 complex signaling in a different manner [J]. J Leukoc Biol，2012，91（6）：967-976.

[11]  詹雪灵，高杰，吴补领.Toll样受体2和4信号通路在炎症治疗中的作用和意义[J].国际口腔医学杂志，2014， 41（3）：304-308.

[12]  Rubino I，Coste A，LeRoy D，et a1. Species-specific recognition of Aspergillus fumigatus by Toll-like receptor l and Toll-like receptor 6 [J]. J Infect Dis，2012，205（6）：944-954.

[13]  于鑫，王月秋，李明恒，等.Toll样受体2和4在脂多糖诱导人牙周膜成纤维细胞表达细胞核因子-κB受体活化因子配基中的作用[J].华西口腔医学杂志，2012， 30（3）：325-328.

[14]  赵如静，陈玉柱.宫颈癌组织中IDO表达与高危型人乳头瘤病毒感染的相关性研究[J].中国病原生物学杂志，2017，12（6）：532-539.

[15]  杨峻，王前，石青峰，等.HBV感染肝癌患者外周血Treg细胞和IDO表达的相关性[J].国际检验医学杂志，2018， 39（3）：257-263.

[16]  唐茂明，徐雪松，赖星，等.CTLA4Ig与IDO基因共转染对大鼠肝移植后免疫耐受的影响[J].重庆医学，2018， 47（22）：2892-2895.

[17]  宫玉波，刘勇，赵宏伟，等.Foxp3，IDO在小鼠角膜移植免疫排斥反应的表达[J].中国组织工程研究，2018，22（28）：4513-4517.

[18]  杨少良，牛甜甜，李明清，等.补肾益气方通过上调滋养细胞IDO的表达促进母胎界面NK细胞的表型转化[J].中国免疫学杂志，2018，34（6）：846-860.

[19]  Peng YP，Zhang JJ，Liang WB，et al. Elevation of MMP-9 and IDO induced by pancreatic cancer cells mediates natural killer cell dysfunction [J]. BMC Cancer，2014， 14：738.

[20]  卢军，刘乔飞，周立，等.胰腺癌抑制性免疫微环境研究进展[J].中华实验外科杂志，2018，35（8）：1393-1398.

[21]  吴玉娥，张钰，龚宝勇，等.吲哚胺2，3双加氧酶在系统性近平滑念珠菌感染小鼠中的作用[J].实验动物与比较医学，2014，34（4）：288-292.

[22]  单骄宇，李海涛，李春燕，等.不同棘球蚴抗原诱导树突状细胞表达吲哚胺2，3-双加氧酶的实验研究[J].中国寄生虫学与寄生虫病杂志，2013，31（3）：188-192.

[23]  徐凯，魏永鸽.Toll样受体与感染性疾病[J].内江科技，2011（10）：48.

[24]  李承龙，马立新，耿鑫，等.TLR2与胶质瘤的相关性研究进展[J].中國神经医学杂志，2018，17（3）：315-319.

[25]  燕飞，朱坚胜.Toll样受体4与乙型肝炎病毒感染研究进展[J].中国免疫学杂志，2016，32（5）：766-768.

[26]  严翘.Toll样受体与病毒感染性皮肤病研究进展[J].中国麻风皮肤病杂志，2015，30（5）：283-285.

[27]  周云，潘建平.Toll样受体在抗白假丝酵母菌感染中的作用研究进展[J].浙江大学学报，2016（3）：302-307.

[28]  庞高举，孙丽妲，姚楠，等.TLR2、TLR4及MyD88高表达与Cm呼吸道感染肺组织炎症相关[J].中国免疫学杂志，2018，34（5）：737-740.

[29]  于莉莉，韩代书.Toll样受体（TLR）介导的天然免疫间的相互调节[J].中国组织化学与细胞化学杂志，2013， 21（1）：79-84.

[30]  王静，潘宏铭.PD-1/PD-L1与IDO抑制剂在原发性肝细胞癌免疫治疗中的研究进展[J].癌症进展，2017，15（12）：1375-1379.

（收稿日期：2018-10-22  本文编辑：金   虹）