色氨酸是一种人体不能合成的必需氨基酸，必须通过饮食获得。它是蛋白质合成的基本组成部分，也是许多关键生物分子的前体，影响各种代谢途径。尽管一小部分游离色氨酸有助于蛋白质合成和血清素等神经递质和色胺等神经调节剂的产生，但超过95%被用于色氨酸降解的犬尿氨酸（Kyn）途径（KP）。该途径产生几种在免疫反应和神经传递中具有不同生物活性的代谢物。
色氨酸及其代谢产物在各种生理过程中至关重要，包括生物量生产、细胞能量和细胞生长。它们在协调机体对环境变化的反应方面发挥着重要作用，是代谢和信号通路的关键要素。色氨酸的主要代谢途径包括血清素和KP的合成。血清素显著影响中枢神经系统，在调节肠道运动、呕吐、血管收缩、血小板聚集和伤口愈合方面起着关键作用。它也是褪黑激素的前体，褪黑激素调节昼行动物的睡眠和昼夜节律。KP产生一系列生物活性代谢产物，如吡啶甲酸、喹啉酸（QA）、犬尿酸（KynA）、朱砂苷酸（CA）、黄原脲酸（XA）和Kyn。这些代谢物通过调节TME中免疫细胞的浸润和活性来调节免疫系统。该途径的另一个重要产物是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），对细胞稳态至关重要。此外，色氨酸代谢物影响肠道微生物群的组成和功能，影响肠道微生物组平衡和肠脑轴，从而改变胃肠道内的免疫反应和炎症水平。
消化系统癌症中色氨酸代谢的分子机制（图源自Molecular Cancer ）
色氨酸酶及其代谢产物广泛分布于各种细胞和组织中，其表达受到精细调控。Trp及其代谢物水平的破坏与多种疾病有关，尤其是癌症。研究表明，IDO1和TDO2等关键酶在各种癌症类型中上调，包括脑癌、消化系统癌、乳腺癌和肺癌。这种上调增强了肿瘤中Trp的分解代谢，产生免疫抑制，损害多种屏障，促进肿瘤生长和转移。因此，IDO1已成为癌症治疗的焦点，目前正在各种临床试验中测试抑制剂，以恢复免疫监测并提高化疗和免疫疗法等治疗的疗效。然而，后期试验的结果喜忧参半，突显了靶向TME内代谢途径的复杂性。
综述了Trp代谢和信号传导在癌症中的主要代谢途径、异常表达特征以及主要作用。重点放在调节失调的Trp代谢和信号传导导致各种肿瘤类型发生的分子机制上。此外，还讨论了针对色氨酸代谢和信号传导的抗癌疗法的最新进展，以及这些治疗策略的当前挑战和未来前景。综述强调了Trp代谢和信号在癌症生物学和治疗中的关键重要性，强调了其作为正在进行的研究和临床开发的重要领域的潜力。
参考消息：
https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-024-02164-y
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