感染狀態(tài)下IDO對TLR2/4介導的炎性反應免疫調節(jié)的研究進展

高飛　馮凱　馬鈺濤　郁邦興　買爾旦·買買提　熱比亞·努力　?單驕宇

[摘要] 在感染的控制與治療中，免疫耐受往往影響療效。吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO）介導的免疫耐受與Toll樣受體2/4（TLR2/4）啟動的免疫應答可同時存在。IDO通過兩種途徑抑制T細胞增殖或促進T細胞凋亡，即介導色氨酸代謝、促進調節(jié)性T細胞（Treg）的高表達。增多的Tregs與DC表面受體結合又可促進IDO表達。目前IDO抑制劑的初期研發(fā)、應用已證明在腫瘤治療中起到一定作用。本文對TLR2/4和IDO的作用通路進行綜述從而為靶向治療提供一定的思路。

[關鍵詞] Toll樣受體;吲哚胺2，3-雙加氧酶;免疫逃避;感染性疾病

[中圖分類號] R378 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 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-雙加氧酶（idoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）是一種含亞鐵血紅素的單體蛋白，是除了肝臟外唯一可沿犬尿氨酸（kynurenine，KYN）途徑催化色氨酸（tryptophan，TRP）代謝的限速酶。IDO通過介導TRP的代謝實現免疫調控[1]。Toll樣受體（Toll-like receptor，TLRs）是單個跨膜非催化性蛋白，是參與非特異性免疫的重要蛋白。當微生物突破機體物理屏障時，TLRs通過識別來源于微生物的模式識別受體（PRRs）激活機體產生免疫細胞應答[2]。機體被感染時，巨噬細胞、樹突狀細胞（dendritic cell，DC）等抗原呈遞細胞可高表達多種TLRs，其中TLR2和TLR4參與細菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的識別和信號轉導[3-4]。

1 IDO的信號通路

IDO可通過兩條途徑來實現免疫調控：①介導TRP分解代謝。IDO作為TRP代謝的限速酶，通過活化TRP/KYN代謝途徑使TRP耗竭，而T細胞因TRP缺乏停滯于細胞分裂G1中期，從而抑制了T細胞的增殖[5];同時，TRP代謝的產物L-犬尿酸、吡啶甲酸等對T細胞具有毒性作用，可促進T細胞凋亡，抑制T細胞增殖[6]。②對調節(jié)性T細胞（regulatory T cell，Tregs）的作用。Tregs是近年被確定的一類獨特的T細胞亞群[7]。極少量的Tregs通過與T細胞直接接觸的方式或產生某些抑制性細胞因子來抑制T細胞增殖甚至誘導T細胞凋亡，進而產生強烈的免疫抑制[8]。通過檢測乳腺癌髓系來源抑制細胞中IDO的表達與Tregs相關性分析發(fā)現，IDO的高表達促進Tregs的募集[9]，發(fā)生免疫逃逸。

2 TLR2/4受體的信號通路

TLRs識別LPS是一種經典的病原相關分子模式（pathogen-associated molecular patherns，PAMP）過程。TLR4在LPS結合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）、CD14分子和髓樣分化因子（myeloid differentiation factor，MyD）2的作用下與LPS反應[10]，LBP將LPS與CD14連接在一起，MyD2與TLR4的胞外區(qū)非共價相偶聯形成復合物，CD14將LPS運輸給TLR4-MyD2復合物并調控LPS的識別過程。TLR4與LPS結合后，其同二聚體構象發(fā)生變化，影響各自的Toll/IL.1受體功能域。根據銜接蛋白種類不同，TLR4可通過MyD88（myeloid differentiation primary response gene 88）依賴型信號通路和MyD88非依賴型信號通路發(fā)生免疫反應[11]。TLR2對LPS的識別是通過與TLR1和TLR6構成異源二聚體來完成，也就是說TLR2識別PAMP具有特異性[12-13]。TLR2識別LPS后所介導的細胞反應主要遵循的是MyD88依賴性信號轉導通路[11]。

3 感染情況下IDO、TLR2/4與機體免疫調節(jié)作用

3.1 IDO的調節(jié)作用

生理條件下，IDO在體內含量極低。但當機體處于感染時，IDO在LPS、γ干擾素（IFN-γ）等作用下表達明顯增加。在宮頸癌組織中IDO表達與高危型人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染的相關性研究中發(fā)現宮頸癌患者IDO陽性率為90.69%，其中腺鱗癌患者IDO陽性檢出率100%，鱗癌患者IDO陽性檢出率為89.83%，腺癌患者IDO陽性率為80.95%，說明宮頸癌患者高危型HPV感染與IDO表達有正相關性[14]。檢測HBV感染肝癌患者外周血中Tregs和DCs細胞時，發(fā)現IDO的高表達且伴隨Tregs比例的增高[15]。同時，Tregs與DCs表面的相關受體結合促進IDO在DCs中的高表達[5]，因此Tregs與IDO之間形成循環(huán)相互促進以抑制T細胞增殖并促進其凋亡，從而發(fā)生免疫逃逸。通過聯合轉染CTLA4Ig與IDO基因對大鼠肝移植后發(fā)現，IDO的轉染可提高肝移植的存活率并改善肝功能，同時誘導T細胞凋亡發(fā)生免疫逃逸[16];在對角膜移植的研究中發(fā)現免疫排斥反應中，Foxp3、IDO的表達均為增高[17]。在母胎免疫耐受研究中發(fā)現，上調IDO的表達可轉化外周自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）的表型并影響其功能，有利于維持局部免疫耐受狀態(tài)[18];在胰腺癌中，高表達的IDO使NK細胞功能障礙[19]并影響免疫治療療效[20]。在研究真菌與IDO的關系中，有結果顯示感染系統(tǒng)性近平滑念珠菌（candida parapsiosis，CP）小鼠的IDO表達明顯高于陰性對照組小鼠;給予IDO抑制劑后，IDO表達下降，說明IDO發(fā)揮了機體抗真菌的負性調節(jié)作用[21];在棘球蚴感染中，發(fā)現隨著棘球蚴囊液干預時間的延長，DCs刺激T細胞的能力有所下降甚至消失，而IDO的表達則增強并引起TRP的減少[22]，這說明在某些寄生蟲感染過程中，IDO介導的TRP分解代謝途徑被激活，而TRP的減少與KYN具有協(xié)同作用從而抑制同種異基因T細胞增殖并誘導T細胞凋亡。

總之，IDO、DCs與Tregs之間相互作用并形成循環(huán)，共同對抗T細胞介導的免疫反應，阻止其對病原體的攻擊從而維持免疫耐受的狀態(tài)。

3.2 TLR2/4的調節(jié)作用

TLR4是LPS受體的協(xié)同受體，可將LPS刺激信號傳到細胞內以達到調節(jié)細胞因子級聯反應，最終導致細胞凋亡。TLR2主要介導革蘭陽性菌（G+）引起的天然免疫應答[23]。腫瘤環(huán)境下，TLR2與TLR1的結合減低Tregs的表達而增強腫瘤特異性T細胞，發(fā)揮抗腫瘤的作用[24]。HPV感染時，TLR3、4、7、8、9則通過激活下游信號，產生IFN-α、IFN-β、IFN-γ等發(fā)揮抗HPV感染作用;皰疹病毒感染時，TLR2和TLR1、3、5、9共同作用，激發(fā)特異性免疫發(fā)揮抗病毒作用[25-26]。在HBV感染中[29]，TLR4介導固有免疫抑制HBV病毒復制，阻止乙型肝炎的疾病進程。在白假絲酵母菌引起的感染中，TLR2和TLR1、TLR6協(xié)同，干擾DCs對白假絲酵母菌的吞噬，促進炎性細胞因子表達;而TLR4在白假絲酵母菌感染中主要參與固有免疫[27]，感染沙眼衣原體菌株的小鼠，其組織中的TLR2/4均呈高表達[28]?？莼F蟲的蛋白，一方面可被TLR2/4識別誘導產生炎癥分子，另一方面可被TLR2識別并誘導DCs產生炎性因子[29]。綜上所述，在不同感染狀態(tài)下，發(fā)揮不同作用的TLRs各司其職，并啟動相應免疫應答以維持機體的免疫穩(wěn)態(tài)。

4 小結與展望

在感染或腫瘤等狀態(tài)下，高表達在DCs表面的IDO促使機體發(fā)生免疫耐受;而表達于DCs表面的TLR4與抗原物質結合后又促使iDCs高表達IDO再通過介導TRP代謝、促進Tregs的高表達兩種途徑抑制T細胞增殖或促T細胞凋亡;同時增多的Tregs又與DCs表面受體結合促進IDO表達，最終達到抑制免疫反應而產生免疫逃逸。而免疫耐受/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)作用是研究的目的。

目前IDO抑制劑尚處于藥物研發(fā)初期階段，但已在某些疾病的臨床應用中獲得成效，如在實體瘤和黑色素瘤治療中選用抑制劑Epacadosta;乳腺癌、前列腺癌等選用抑制劑Indoximod[30]。通過前期實驗我們設想，如能探究清楚TLR2/4、IDO及DCs之間的聯系，通過干預TLR2/4影響DCs的成熟過程，使其在感染狀態(tài)下表達IDO的程度控制在一定范圍內，使得Tregs募集不至于過剩而誘導T細胞走向凋亡;或者當Tregs大量募集后，干預其與DCs表面受體的結合;或者增強TLR2對Tregs的抑制作用，使得三者的循環(huán)通路不完整進而降低IDO的表達水平。在此基礎上，如能深入研究Tregs誘導T細胞凋亡的通路，發(fā)現其中的供/受體及傳遞信號，就可通過干預某一環(huán)節(jié)而削弱其對T細胞免疫的抑制作用，這些都可為控制并治療感染提供新的思路與靶點，完善治療方案使其更加精準。

[參考文獻]

[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，孔倩穎，韋曦.Toll樣受體介導的細胞內信號通路及其免疫調節(jié)功能[J].國際口腔醫(yī)學雜志，2013，40（1）：76-81.

[4] ?周立華，李軍，鄒娜姝，等.TLR2和TLR4相關疾病與藥物的研究進展[J].細胞與分子免疫學雜志，2014，30（7）：767-770.

[5] ?王蕾，劉小倩，初曉霞，等.IDO在腫瘤中作用的研究進展[J].中國腫瘤，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] ?薛國娟，張智慧.吲哚胺2，3-雙加氧酶與淋巴瘤關系的研究進展[J].腫瘤預防與治療，2017，30（2）：127-130， 142.

[9] ?趙碩，李保松，崔運福，等.吲哚胺2，3-雙加氧酶的研究進展[J].中國醫(yī)藥科學，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] ?詹雪靈，高杰，吳補領.Toll樣受體2和4信號通路在炎癥治療中的作用和意義[J].國際口腔醫(yī)學雜志，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樣受體2和4在脂多糖誘導人牙周膜成纖維細胞表達細胞核因子-κB受體活化因子配基中的作用[J].華西口腔醫(yī)學雜志，2012， 30（3）：325-328.

[14] ?趙如靜，陳玉柱.宮頸癌組織中IDO表達與高危型人乳頭瘤病毒感染的相關性研究[J].中國病原生物學雜志，2017，12（6）：532-539.

[15] ?楊峻，王前，石青峰，等.HBV感染肝癌患者外周血Treg細胞和IDO表達的相關性[J].國際檢驗醫(yī)學雜志，2018， 39（3）：257-263.

[16] ?唐茂明，徐雪松，賴星，等.CTLA4Ig與IDO基因共轉染對大鼠肝移植后免疫耐受的影響[J].重慶醫(yī)學，2018， 47（22）：2892-2895.

[17] ?宮玉波，劉勇，趙宏偉，等.Foxp3，IDO在小鼠角膜移植免疫排斥反應的表達[J].中國組織工程研究，2018，22（28）：4513-4517.

[18] ?楊少良，牛甜甜，李明清，等.補腎益氣方通過上調滋養(yǎng)細胞IDO的表達促進母胎界面NK細胞的表型轉化[J].中國免疫學雜志，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] ?盧軍，劉喬飛，周立，等.胰腺癌抑制性免疫微環(huán)境研究進展[J].中華實驗外科雜志，2018，35（8）：1393-1398.

[21] ?吳玉娥，張鈺，龔寶勇，等.吲哚胺2，3雙加氧酶在系統(tǒng)性近平滑念珠菌感染小鼠中的作用[J].實驗動物與比較醫(yī)學，2014，34（4）：288-292.

[22] ?單驕宇，李海濤，李春燕，等.不同棘球蚴抗原誘導樹突狀細胞表達吲哚胺2，3-雙加氧酶的實驗研究[J].中國寄生蟲學與寄生蟲病雜志，2013，31（3）：188-192.

[23] ?徐凱，魏永鴿.Toll樣受體與感染性疾病[J].內江科技，2011（10）：48.

[24] ?李承龍，馬立新，耿鑫，等.TLR2與膠質瘤的相關性研究進展[J].中國神經醫(yī)學雜志，2018，17（3）：315-319.

[25] ?燕飛，朱堅勝.Toll樣受體4與乙型肝炎病毒感染研究進展[J].中國免疫學雜志，2016，32（5）：766-768.

[26] ?嚴翹.Toll樣受體與病毒感染性皮膚病研究進展[J].中國麻風皮膚病雜志，2015，30（5）：283-285.

[27] ?周云，潘建平.Toll樣受體在抗白假絲酵母菌感染中的作用研究進展[J].浙江大學學報，2016（3）：302-307.

[28] ?龐高舉，孫麗妲，姚楠，等.TLR2、TLR4及MyD88高表達與Cm呼吸道感染肺組織炎癥相關[J].中國免疫學雜志，2018，34（5）：737-740.

[29] ?于莉莉，韓代書.Toll樣受體（TLR）介導的天然免疫間的相互調節(jié)[J].中國組織化學與細胞化學雜志，2013， 21（1）：79-84.

[30] ?王靜，潘宏銘.PD-1/PD-L1與IDO抑制劑在原發(fā)性肝細胞癌免疫治療中的研究進展[J].癌癥進展，2017，15（12）：1375-1379.

（收稿日期：2018-10-22 ?本文編輯：金 ? 虹）