IDO1 抑制剂：阻断脓毒症细胞因子风暴的新希望

脓毒症死亡率高，其细胞因子风暴机制不明。研究人员探究 IDO1 与脓毒症细胞因子风暴关系，发现 IDO1 - AHR - CYP1A1 轴参与其中，IDO1 抑制剂可阻断该过程，为脓毒症治疗提供新方向。

　　脓毒症，这个隐藏在医院中的 “杀手”，是导致患者死亡的常见原因之一，在重症监护病房里，它更是 “名列前茅”。脓毒症是机体对感染反应失调而引发的危及生命的器官功能障碍综合征，它有两个 “致命武器”：初期的细胞因子风暴和后续的免疫抑制。在细胞因子风暴阶段，免疫系统就像脱缰的野马，过度激活，大量促炎细胞因子如潮水般涌出，同时固有免疫细胞也开始大量凋亡，这就像是一场免疫系统的 “内战”，最终导致免疫反应失衡，患者出现全身炎症反应综合征。

尽管医学领域一直在努力，尝试通过炎症调节、免疫调节和器官支持疗法来对抗脓毒症，但效果却不尽人意。这是因为脓毒症的病理生理过程太过复杂，至今仍未被完全了解。而吲哚胺 - 2,3 - 双加氧酶 1（IDO1），这个在色氨酸（Trp）代谢中起着关键作用的限速酶，近年来进入了研究人员的视野。临床研究发现，IDO1 与脓毒症的病程和死亡率密切相关，但其在脓毒症，尤其是细胞因子风暴阶段的具体作用却像一团迷雾，亟待揭开。

为了驱散这团迷雾，复旦大学附属儿童医院等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一系列研究，旨在弄清楚 IDO1 和细胞因子风暴之间到底有着怎样的联系，以及 IDO1 抑制剂能否成为对抗脓毒症细胞因子风暴的有力武器。经过不懈努力，他们取得了重要成果，相关研究发表在《Biomedicine》上。这些成果为脓毒症的治疗指明了新的方向，有望为患者带来新的希望。

研究人员为开展研究，运用了多种关键技术方法。他们从 Gene Expression Omnibus（GEO）数据库获取相关数据集进行生物信息学分析；开展前瞻性队列研究，收集复旦大学附属儿童医院脓毒症患儿及健康儿童的临床样本；构建细胞因子风暴细胞模型和脓毒症细胞因子风暴小鼠模型；运用 RNA 提取和定量实时 PCR、Western blot 分析、高效液相色谱（HPLC）、Luminex 分析和酶联免疫吸附测定（ELISA）、流式细胞术（FCM）分析、H&E 染色和免疫组化（IHC）等技术进行检测分析。

研究结果

1. IDO1 与脓毒症细胞因子风暴阶段密切相关：通过对 GSE137342 数据集的生物信息学分析，发现脓毒症患者体内促炎细胞因子（如 TNF - α、IL - 6、IFN - γ 等）和抗炎细胞因子（如 IL - 10、IL - 4）的表达显著上调，IDO1 的表达也明显增加，且 IDO1 的表达与炎症细胞因子呈线性正相关。对临床样本的研究也证实，脓毒症患者发病 1 天外周血单个核细胞（PBMCs）中 IDO1 的 mRNA 水平和血浆 IDO1 活性显著高于健康人，持续治疗后会降低。
2. IDO1 - AHR - CYP1A1 轴与脓毒症病理进展及炎症细胞因子水平正相关：分析 GSE137342 数据集发现，脓毒症患者中芳香烃受体（AHR）和细胞色素 P450 1A1（CYP1A1）的表达也显著增加，IDO1、AHR 和 CYP1A1 的表达两两之间呈正相关，且与炎症细胞因子及经典细胞因子风暴信号通路基因的表达显著正相关，在健康人中则无此相关性。对临床 PBMC 样本的研究显示，脓毒症患者发病 1 天 AHR 和 CYP1A1 的 mRNA 水平显著高于健康人，持续治疗后会缓解。
3. IDO1 通过 AHR - CYP1A1 轴促进细胞因子风暴细胞模型中的细胞因子风暴：利用 THP - 1 细胞和 Raw264.7 细胞建立体外细胞因子风暴模型，发现模型中 IDO1、AHR 的蛋白表达，IDO1 和 CYP1A1 的 mRNA 水平，以及 IDO1 的活性均显著增加。构建 IDO1 敲低的 Raw264.7 细胞模型后发现，敲低 IDO1 会使炎症细胞因子的表达降低。IDO1 抑制剂 1 - MT 和 RY103 能下调 IDO1、AHR 和 CYP1A1 的表达，降低 IDO1 活性，减少炎症细胞因子的表达。此外，增加 Kyn 浓度会使 AHR、CYP1A1 和炎症细胞因子的表达增加，Kyn 还能逆转 RY103 的抑制作用。
4. IDO1 - AHR - CYP1A1 轴与经典细胞因子风暴信号通路相关：在巨噬细胞细胞因子风暴模型中，随着 Kyn 浓度增加，STAT3、NF - κB、STAT1、JNK 和 p38 MAPK 的磷酸化水平升高，而 IDO1 抑制剂 1 - MT 和 RY103 能降低这些蛋白的磷酸化水平。CYP1A1 抑制剂能降低 STAT3 和 JNK 的磷酸化，NF - κB 抑制剂和 STAT3 抑制剂能下调 IDO1 和 CYP1A1，说明 IDO1 - AHR - CYP1A1 轴与经典细胞因子风暴信号通路形成了正反馈回路。
5. IDO1 通过 AHR - CYP1A1 轴促进细胞因子风暴模型细胞的凋亡：在脓毒症细胞因子风暴阶段，通常会出现固有免疫细胞凋亡和活性氧（ROS）积累的现象。研究发现，Kyn 能促进 dTHP - 1 和 Raw264.7 模型细胞的凋亡，且呈浓度依赖性，IDO1 抑制剂能显著减少模型细胞的凋亡，但补充 Kyn 后这种抑制作用会被消除。1 - MT 和 RY103 还能有效降低 Raw264.7 细胞模型中升高的 ROS 水平，加入 Kyn 后该作用会被逆转。CYP1A1 抑制剂或 AHR 拮抗剂能显著抑制 Kyn 诱导的模型细胞凋亡。
6. IDO1 激活 AHR - CYP1A1 轴加剧脓毒症小鼠模型的细胞因子风暴：给小鼠腹腔注射脂多糖（LPS）后，研究发现细胞因子风暴发生时，炎症细胞因子水平先上调，随后 IDO1 活性才增加。构建脓毒症细胞因子风暴小鼠模型后发现，模型小鼠体重下降、脾脏肿大，心脏、肾脏、肺和肝脏组织中 IDO1 和 AHR 的表达上调，脾脏中 CD4⁺T 细胞比例下降，CD8⁺T 细胞比例增加，CD4⁺T 与 CD8⁺T 细胞比值降低，免疫功能下降。IDO1 抑制剂 1 - MT 或 RY103 治疗能降低模型小鼠的死亡率，降低血浆 IDO1 活性和炎症细胞因子水平，减轻组织损伤，还能调节脾脏中免疫细胞的比例，降低 IDO1、AHR 和 CYP1A1 的表达，抑制 STAT3 的激活，且 RY103 的治疗效果更好。

研究结论与讨论

研究表明，在感染情况下，经典细胞因子风暴信号通路、炎症细胞因子和 IDO1 - AHR - CYP1A1 轴形成了一个三方相互作用的正反馈回路，这个回路会促进细胞因子风暴的发生。IDO1 - AHR - CYP1A1 轴就像是细胞因子风暴的 “助推器”，会加剧细胞因子风暴，它也因此成为了脓毒症细胞因子风暴的一个新治疗靶点。而 IDO1 抑制剂则像是这个 “助推器” 的 “刹车”，能够阻断这个回路，具有预防脓毒症细胞因子风暴的潜力。

这项研究意义重大，它首次明确了 IDO1 - AHR - CYP1A1 轴在脓毒症细胞因子风暴中的重要作用，为脓毒症的治疗提供了全新的理论依据和潜在的治疗靶点。以往的研究大多关注 IDO1 活性与脓毒症患者预后的关系，对 IDO1 与细胞因子风暴的关系关注较少，而该研究填补了这一空白。此外，研究还发现新型 IDO1 抑制剂 RY103 比传统的 1 - MT 具有更好的治疗效果，这为脓毒症的临床治疗提供了更有效的选择，有望改善脓毒症患者的预后，拯救更多患者的生命。