吲哚胺 2，3-二加氧酶

γ-干扰素（IFNG; 147570 ）对许多肿瘤细胞具有抗增殖作用并抑制细胞内病原体如弓形虫和衣原体，至少部分是因为诱导吲哚胺 2,3-双加氧酶（INDO; EC 1.13.11.52 ）。该酶催化必需氨基酸 L-色氨酸降解为 N-甲酰基-犬尿氨酸。

▼ 克隆与表达

Dai 和 Gupta（1990）分离了一个对应于 IFNG 诱导型 mRNA 的 cDNA 克隆，确定其核苷酸序列，并将其蛋白质产物鉴定为 INDO。

Spinelli 等人使用定量 RT-PCR 和蛋白质印迹分析（2019）表明，在小鼠早期发育过程中，Ido1 仅在胎盘中表达，而在胚胎中不存在。Ido1 表达从胚胎第 7.5 天（E7.5）开始，在 E9.5 达到峰值，之后降低。等位基因特异性转录分析显示 Ido1 基因座被印记，并且它的两个变体都是从母体等位基因转录的。

▼ 基因结构

使用 INDO cDNA 作为探针，Kadoya 等人（1992）分离了基因组 DNA 克隆并确定了它们的限制性图谱和部分核苷酸序列。人类基因跨度为 15 kb，有 10 个外显子。INDO mRNA 的 5 元末端位于翻译起始密码子 ATG 上游 33 个核苷酸处。Southern印迹分析表明INDO基因以单拷贝存在。

▼ 测绘

Burkin 等人通过 PCR 和 Southern 印迹分析分析了一系列人/中国仓鼠细胞杂交体中是否存在人 IDO 基因（1993）确定该基因位于人类第 8 号染色体的着丝粒周围区域，可能是 8p11-q11。通过荧光原位杂交，Najfeld 等人（1993）将分配范围缩小到染色体 8p12-p11。

▼ 基因功能

洛根等人（2002）观察到在 HeLa 细胞存在的情况下，外周血淋巴细胞（PBL）对白细胞介素 2（IL2; 147680 ）的增殖减少。这种抑制是由肿瘤细胞响应 PBL 分泌的 IFNG 释放的 IDO（吲哚胺 2,3-双加氧酶）介导的，并且可以被一种特异性 IDO 抑制剂 1-甲基-色氨酸逆转。洛根等人（2002）提出肿瘤细胞中的 IDO 活性可能会削弱抗肿瘤反应。

穆恩等人（2002）描述了表达 CD123（IL3RA; 308385 ）和 CCR6（ 601835 ）并抑制 T 细胞增殖的人类 IDO 表达抗原呈递细胞（APC）的子集。在树突状细胞（DC）中，成熟和未成熟的 CD123 阳性 DC 均使用 IDO 抑制 T 细胞活性，并且可以在发炎的扁桃体组织中检测到此类细胞。流式细胞仪分析表明 CD123 阳性 DCs 中的组成型 IDO 表达在 IFNG 激活后上调。IDO 抑制活性可以被 1-甲基-色氨酸（1MT）阻断。

Uyttenhove 等人（2003）证明大多数人类肿瘤组成型表达 IDO。他们还观察到免疫原性小鼠肿瘤细胞表达 Ido 可防止它们被预先免疫的小鼠排斥。这种效应伴随着肿瘤部位缺乏特异性 T 细胞的积累，并且可以通过用 Ido 抑制剂全身治疗小鼠而部分恢复，而没有明显的毒性。Uyttenhove 等人（2003 年）得出结论，癌症患者的治疗性疫苗接种的功效可能会通过同时施用 IDO 抑制剂来提高。

CD4（ 186940 ）阳性/CD25（ 147730 ）阳性调节性 T（Tr）细胞通过与 APC，特别是 DC 相互作用来控制免疫反应。法拉里诺等人（2003）表明，表达 Ctla4（ 123890 ）的 Cd4 阳性/Cd25 阳性小鼠 Tr 细胞调节表达 B7（CD80; 112203 ）的 DC 以表达 Ido 并产生 Ifng。由 Tr 细胞在体外调节的 DC 在体内介导依赖于有效色氨酸分解代谢的抑制作用。在用脂多糖刺激的 Tr 细胞中克服了对 Ctla4 表达的要求，以产生大量 Ifng 和 Il10（124092 ）。法拉里诺等人（2003）得出结论，Tr细胞通过基于IDO的免疫调节诱导DCs耐受。

Grohmann 等人使用可溶形式的 Gitr（TNFRSF18; 603905 ）（2007）发现小鼠浆细胞样 DC（pDC）具有 Gitr 配体（GITRL，或 TNFSF18；603898 ），并且通过 Gitrl 的反向信号传导导致非经典 Nfkb（参见164011 ）激活和 IDO 依赖性免疫调节的开始。给小鼠施用地塞米松通过一致诱导 Cd4 阳性 T 细胞中的 Gitr 和 pDC 中的 Gitr1 激活 IDO，并有助于保护免受过敏性支气管肺曲霉病的侵害（参见614079）。格罗曼等人（2007）提出 GITRL 依赖性调节色氨酸分解代谢可能代表糖皮质激素在生理和治疗上的重要作用机制。

托马斯等人（2007）发现 NO 供体不影响 IDO 的表达，而是可逆地抑制 IFNG（ 147570 ）激活的人单核细胞衍生的巨噬细胞中的 IDO 活性。用纯化的重组人 IDO 观察到类似的发现。光谱分析表明，NO 通过与其血红素部分结合而不是修饰氨基酸来可逆地抑制 IDO 活性。IDO 的 NO 失活是由于 Fe（2+）-NO-trp 物种的丧失而可逆的。动力学研究表明，在存在 trp 的情况下，NO 与 Fe（2+） IDO 反应最快。结果表明，NO 灭活的 IDO 物种是 Fe（2+）-NO-trp 血红素加合物。

Maghzal 等人（2008）表明，在没有亚甲蓝的情况下，超氧阴离子自由基在各种人体细胞中是重组人 IDO 或内源性 IDO 的不良活化剂。在细胞色素 P450 还原酶（POR; 124015 ）和 NADPH 再生系统存在下，重组人细胞色素 b5（CYB5A; 613218 ）将 Fe（3+）-IDO 还原为 Fe（2+）-IDO 并激活 IDO。细胞色素 b5 的敲低显着降低了 HEK293 细胞中的 IDO 活性。结果表明，细胞色素 b5 在没有超氧化物的情况下激活了人体细胞中的 IDO。

在炎症期间，IDO 在树突状细胞和吞噬细胞中被促炎刺激（最显着的是 IFNG）上调，然后该酶使用超氧化物作为“辅助因子”，对色氨酸的吲哚环进行氧化裂解，产生一种中间体，使 L-犬尿氨酸去甲酰化。罗马尼等人（2008）证明，在慢性肉芽肿病（CGD; 233700 ）小鼠中，沿着犬尿氨酸途径的色氨酸代谢中的超氧化物依赖性步骤被阻断了p47（ 608512 ）缺陷的致死性肺曲霉病，导致不受限制的 V-γ-1+ γ -δ T 细胞反应性，主要产生白细胞介素 17（IL17; 603149）、调节性 T 细胞活性缺陷和急性炎症性肺损伤。虽然 IL17 中和或 γ-δ T 细胞收缩可诱导有益效果，但通过使用远离通路阻断的天然犬尿氨酸进行替代治疗，可完全治愈和逆转高炎症表型。有效的治疗，包括重组 IFNG 的共同给药，恢复下游免疫活性代谢物的产生，并使调节性 V-γ-4+ γ-δ 和 Foxp3+（ 300292 ） α-β T 细胞的出现。因此，Romani 等人（2008）得出的结论是矛盾的，活性氧的缺乏通过色氨酸分解代谢的功能失调的犬尿氨酸途径导致与 NADPH 氧化酶缺乏相关的过度炎症表型。然而，这种情况可以通过重新激活超氧化物依赖步骤下游的通路来恢复。

王等人（2010）证明小鼠感染疟疾寄生虫或诱导小鼠内毒素血症导致 Ido 的内皮表达、血浆色氨酸浓度降低、犬尿氨酸浓度增加和低血压。Ido 的药理抑制作用会增加全身发炎小鼠的血压，但不会增加 Ido 或 Ifng 缺乏的小鼠的血压。色氨酸和犬尿氨酸都扩张了预先收缩的猪冠状动脉；色氨酸的扩张作用需要存在活性 Ido 和完整的内皮，而犬尿氨酸的作用与内皮无关。犬尿氨酸诱导的动脉舒张由腺苷酸（见103072）和可溶性鸟苷酸环化酶（见139396）途径。犬尿氨酸给药以剂量依赖性方式降低自发性高血压大鼠的血压。王等人（2010）得出结论，IDO 的色氨酸代谢有助于调节血管张力。

贝塞德等人（2014）发现小鼠首次暴露于脂多糖（LPS）会激活配体操作的转录因子芳烃受体（AHR; 600253 ）和肝酶色氨酸 2,3-双加氧酶（TDO2; 191070 ），这提供了一种激活前者的配体，下调早期炎症基因的表达。然而，在 LPS 再挑战中，Ahr 仅在 Ido1 存在的情况下才参与全身炎症的长期调节。Ahr 复合物相关的 Src 激酶活性促进 Ido1 磷酸化和信号传导能力。发现由此产生的内毒素耐受状态可以保护小鼠免受革兰氏阴性和革兰氏阳性感染的免疫病理学影响，这表明 Ahr 在促进宿主健康方面发挥了作用。

斯皮内利等人（2019）发现小鼠 Ido1 基因座在父系等位基因上高度甲基化，在母系等位基因上显示低甲基化，并在 E9.5 胎盘中部分甲基化。对染色质免疫沉淀测序数据的检查表明，小鼠精子在 Ido1 基因座处富含抑制性组蛋白标记 H3K27me3，而缺乏激活组蛋白标记 H3K4me3，并且这种差异富集与 Ido1 的印迹表达有关。比较 E9.5 小鼠胎盘的 DNA 甲基化模式表明，Ido1 基因的 DNA 甲基化改变与小鼠模型中的自发性流产有关。人类 IDO1 基因座也显示出与印迹基因一致的甲基化模式，因为它在精子中是高甲基化的，在卵母细胞中是低甲基化的，在妊娠早期胎盘中是部分甲基化的。

▼ 动物模型

正如 40 多年前 Peter Medawar 所指出的，遗传上不同的（异基因）哺乳动物胎体的存活与组织移植的规律相矛盾（Medawar，1953 年）。似乎母亲和胎儿的解剖分离和胎儿的抗原不成熟不能解释胎儿同种异体移植物的存活。因此，注意力集中在第三种机制上，即母亲的免疫“惰性”（耐受性）。某些巨噬细胞被诱导表达 IDO 以响应来自激活 T 细胞的干扰素-γ 和其他信号，通过快速消耗色氨酸在体外抑制 T 细胞增殖。因为 IDO 也由人合体滋养层细胞表达，并且在正常妊娠期间全身色氨酸浓度下降，Munn 等人（1998）制定了这样的假设，即母胎界面处的 IDO 表达对于防止胎儿同种异体移植物的免疫排斥是必要的。为了验证这一假设，他们将怀孕的小鼠（携带同基因或异基因胎儿）暴露于 1-甲基-色氨酸，一种抑制 IDO 酶活性的药物。他们发现，当用抑制剂治疗怀孕的小鼠时，会发生快速 T 细胞诱导的对所有同种异体受孕的排斥。因此，通过分解色氨酸，哺乳动物的孕体抑制 T 细胞活性并保护自己免受排斥。

梅勒等人（2002）表明，与表达鼠 Ido 的细胞共培养的 T 细胞即使在存在同种异体细胞的情况下也不会增殖，但会表达激活标记。过继转移实验确定 Ido 转基因小鼠的同种异体 T 细胞数量减少。

格罗曼等人（2002）指出，Ctla4 与免疫球蛋白（Ctla4-Ig）的融合蛋白可阻断心脏、肝脏和胰岛移植模型中的同种异体移植物和异种移植物排斥，但心脏供体细胞中需要 B7 表达。他们假设，在结合后，Ctla4 和 B7 都被激活，改变了 T 细胞和 APC 的功能状态。格罗曼等人（2002）发现在 IDO 抑制剂 1-甲基色氨酸（1MT）的存在下，Ctla4-Ig 无法促进小鼠胰岛细胞的植入。在体外，Ctla4-Ig 处理导致色氨酸降解为犬尿氨酸的速率增加，其程度类似于 Ifng 诱导的程度，并且需要在 DCs 上存在 B7 分子。事实上，表达 B7 的 DC响应 Ctla4 连接产生增强水平的 Ifng，但不产生肿瘤坏死因子（TNF；191160 ）。Ifng 和 Stat1（ 600555 ）的表达是犬尿氨酸产生和 Ctla4 抑制排斥反应所必需的，这表明 Ifng 可以以自分泌或旁分泌方式作用于致耐受性 DC。

使用小鼠敲除模型，Muller 等人（2005）证明 Bin1（ 601248 ）缺失提高了 Indo 的 Stat1 和 Nfkb 依赖性表达，促使致癌转化细胞从 T 细胞依赖性抗肿瘤免疫中逃逸。在小鼠乳腺癌模型中，Indo 小分子抑制剂和细胞毒剂的共同给药引起了对单药治疗无效的已建立肿瘤的消退。穆勒等人（2005）提出 BIN1 缺失通过解除 INDO 的调节促进癌症中的免疫逃逸，并且 INDO 抑制剂可能会改善对癌症化疗的反应。

太等人（2016）产生了缺乏 Tdo2、Ido1 或 Ido2（ 612129 ）的小鼠，并在相隔 1 个月的 2 个时期内评估了它们的行为和认知功能。Ido1 -/- 小鼠在两个时期都表现出早期昼夜探索的减少。相比之下，Ido2 -/- 小鼠在两个时期都表现出早期的昼夜活动过度。Tdo2 -/- 小鼠显示出增加的昼夜活动，但仅在第二阶段。Ido2 -/- 小鼠似乎在复杂的巡逻任务中具有增强的参考记忆，而 Tdo2 -/- 小鼠在复杂的巡逻和辨别逆转任务中表现出增强的性能。神经化学测量显示 Ido1 -/- 小鼠的血清素水平降低，Tdo2 -/- 小鼠的色氨酸和血清素水平升高，Ido2 -/- 小鼠没有神经化学变化。太等人（2016）得出结论，Ido1、Ido2 和 Tdo2 缺陷对小鼠的探索行为和学习表现以及犬尿氨酸、血清素和多巴胺的代谢有不同的影响。