《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Indoleamine 2,3-dioxygenase 1 mediated macrophage oxidative phosphorylation impairment drives pro-inflammatory M1 polarization aggravates acetaminophen-induced acute liver injury
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本研究针对对乙酰氨基酚（APAP）诱导的急性肝损伤（AILI）治疗选择有限、机制不清的临床难题，首次揭示吲哚胺2,3-双加氧酶1（IDO1）在巨噬细胞线粒体中的异常富集通过抑制氧化磷酸化（OXPHOS）驱动促炎M1极化，进而加剧肝细胞损伤的新机制。研究人员通过基因敲除动物模型和细胞共培养体系，结合线粒体靶向抗氧化剂干预，证实IDO1是连接免疫代谢调控与肝脏炎症反应的关键枢纽，为AILI提供了新的治疗靶点和生物标志物。
对乙酰氨基酚（APAP）是常见的解热镇痛药，但过量使用会引发急性肝损伤（AILI），已成为全球急性肝衰竭的主要原因之一。尽管其直接肝毒性机制已被广泛研究——APAP在肝脏代谢产生的毒性中间体NAPQI会导致谷胱甘肽耗竭和线粒体氧化应激，但早期炎症反应如何被触发并放大损伤，仍是未解之谜。尤其值得注意的是，肝脏免疫微环境中的巨噬细胞在AILI早期极化为促炎M1表型，释放大量炎症因子加剧组织损伤，然而驱动这一过程的代谢重组机制尚不明确。
为揭示这一问题，南方医科大学吕志平团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表研究，发现吲哚胺2,3-双加氧酶1（IDO1）在APAP处理6小时后即在巨噬细胞中显著上调，并异常富集于线粒体内。通过构建IDO1基因敲除（IDO1-/-）小鼠模型和巨噬细胞-肝细胞共培养体系，研究人员证实IDO1缺失可显著缓解肝损伤、抑制M1极化并改善线粒体功能。机制上，APAP诱发巨噬细胞线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）抑制，而IDO1在线粒体内的积累进一步加剧了这一过程，形成“代谢锁”效应，阻碍巨噬细胞向抗炎M2表型转换。使用线粒体靶向抗氧化剂Mito-TEMPO或IDO1抑制剂1-甲基色氨酸（1-MT）干预，均可逆转OXPHOS损伤并抑制M1极化。相反，IDO1过表达则放大巨噬细胞的促炎反应和肝细胞线粒体损伤。该研究首次将IDO1定位为巨噬细胞免疫代谢的重编程因子，为AILI的早期干预提供了新靶点。
研究主要采用以下关键技术方法：通过野生型和IDO1-/-小鼠构建AILI模型（300 mg/kg APAP腹腔注射）；建立RAW264.7巨噬细胞与AML-12肝细胞的Transwell共培养体系；利用Western blot、免疫荧光和透射电镜评估线粒体蛋白表达与超微结构；通过JC-1探针、ATP检测和NAD+/NADH比值分析线粒体功能；使用Mito-TEMPO和1-MT进行药理干预；通过免疫组化/免疫荧光染色定位IDO1表达与细胞表型。
3.1. M1极化与IDO1上调在AILI巨噬细胞中发生
APAP处理6小时后，小鼠肝脏出现典型出血性坏死和炎性浸润，血清ALT/AST显著升高，肝细胞线粒体肿胀碎裂。免疫荧光显示IDO1主要与巨噬细胞标志物F4/80共定位（Pearson r=0.69），且M1标志物iNOS、CD86表达增加，提示早期AILI中巨噬细胞向促炎表型转化。
3.2. IDO1缺失抑制巨噬细胞M1极化并减轻AILI
IDO1-/-小鼠经APAP处理后肝损伤显著缓解，线粒体蛋白（TOM20、TIM23、COXIV等）表达回升，氧化应激指标（MDA、4-HNE）下降，CD80和IL-2等M1相关因子表达受抑，证实IDO1缺失通过保护线粒体功能抑制炎症反应。
3.3. M1巨噬细胞在APAP应激下加剧肝细胞损伤
体外实验中，APAP诱导RAW264.7细胞IDO1上调和M1极化，而与巨噬细胞共培养的AML-12细胞呈现更严重的线粒体膜电位（ΔΨm）丧失、ATP下降及氧化磷酸化蛋白减少，表明M1巨噬细胞通过细胞间通讯放大肝细胞损伤。
3.4. APAP触发OXPHOS抑制并促进IDO1在线粒体内积累
APAP处理导致巨噬细胞OXPHOS复合物活性降低、ATP合成减少、NAD+/NADH比值下降和ROS爆发。免疫荧光显示IDO1与线粒体探针（Mito-Tracker）高度共定位（r=0.843），提示IDO1线粒体易位与代谢紊乱直接相关。
3.5. APAP诱导的M1巨噬细胞极化依赖于线粒体损伤
Mito-TEMPO处理可逆转APAP引起的OXPHOS蛋白表达抑制、能量代谢障碍和ROS累积，并降低iNOS、CD86等M1标志物表达，证明线粒体氧化应激是M1极化的驱动力。
3.6. 巨噬细胞中IDO1抑制恢复OXPHOS并减轻炎症
1-MT抑制IDO1后，巨噬细胞线粒体蛋白表达和OXPHOS功能恢复，M1极化受抑；共培养体系中肝细胞TIM23、TOM20表达回升，表明靶向IDO1可通过改善巨噬细胞代谢状态间接保护肝细胞。
3.7. 巨噬细胞IDO1过表达加剧APAP下的肝细胞损伤
IDO1过表达巨噬细胞在APAP刺激下OXPHOS损伤和M1极化进一步增强，共培养的肝细胞线粒体膜电位丧失更显著，COXIV、TOM20表达下降，验证IDO1在炎症放大中的核心作用。
本研究阐明了一条由IDO1介导的AILI早期免疫代谢调控通路：APAP触发巨噬细胞IDO1线粒体富集，通过抑制OXPHOS驱动M1极化，进而经细胞间相互作用加剧肝细胞线粒体损伤。这一发现不仅拓展了IDO1在代谢免疫领域的功能，还为AILI治疗提供了新策略——早期联合N-乙酰半胱氨酸（NAC）与IDO1抑制剂可能同时靶向肝细胞解毒和炎症调控，实现协同保护效应。研究局限性包括未使用原代细胞、IDO1调控OXPHOS的深层机制待解析，但无疑为理解肝脏免疫代谢交叉对话提供了重要视角。
