白藜芦醇通过抑制TXNIP介导的氧化应激和细胞凋亡，保护晶状体上皮细胞并延缓白内障的发展

《Experimental Eye Research》：Resveratrol Protects Lens Epithelial Cells and Delays Cataract Development via Inhibiting TXNIP Mediated Oxidative Stress and Apoptosis

白藜芦醇通过调控TXNIP/Trx2通路抑制线粒体氧化应激和凋亡，延缓白内障进展。研究采用体外HLE-B3细胞和体内SD大鼠模型，证实白藜芦醇降低TXNIP表达、促进Trx2线粒体定位，减少ROS生成，改善线粒体膜电位和抗氧化能力，抑制凋亡相关蛋白 cleaved-caspase-3、Bax升高及Bcl-2下降，有效缓解白内障组织异常和透明度下降。

　　

王美宇|刘向宇|纪珍珍|陈颖欣|蔡军|董梅|徐子文|鞠静欣|李志坚

中国哈尔滨医科大学第一附属医院眼科医院

摘要

背景

白内障作为导致失明的主要原因，其发病机制主要涉及氧化应激对晶状体上皮细胞的损伤和细胞凋亡。尽管白藜芦醇具有公认的抗氧化和抗凋亡作用，但其在白内障发展中的具体功能及其对TXNIP的影响仍需进一步阐明。本研究旨在探讨白藜芦醇是否通过调节TXNIP/Trx2通路、改善线粒体功能以及抑制细胞凋亡来延缓白内障的进展。

方法

体外实验中，使用过氧化氢（H₂O₂）诱导的人类晶状体上皮细胞系B3（HLE-B3）建立了氧化应激模型；体内实验中，则在硒酸钠诱导的SD大鼠中构建了白内障模型。评估内容包括细胞存活率、活性氧（ROS）水平、线粒体功能（mitoROS和ΔΨm）、抗氧化标志物（GSH、SOD和CAT）、TXNIP和Trx2的表达以及与凋亡相关的蛋白质（cleaved-caspase-3、Bax、Bcl-2）的表达，并检测细胞凋亡情况。

结果

体外实验表明，白藜芦醇和SRI37330均能显著抑制H₂O₂诱导的TXNIP表达和线粒体转位，从而上调Trx2表达，减少ROS生成，改善线粒体膜电位，增强抗氧化能力，并减轻细胞凋亡。体内实验结果显示，白藜芦醇可减轻大鼠的晶状体混浊和组织异常，恢复抗氧化功能，调节TXNIP、Trx2及相关凋亡蛋白的表达，并抑制细胞凋亡。

结论

白藜芦醇通过抑制TXNIP表达和线粒体转位，恢复线粒体抗氧化蛋白Trx2的表达，从而减少线粒体氧化应激相关的损伤，并阻断线粒体凋亡通路，进而延缓白内障的形成和进展。

引言

随着全球人口老龄化进程的加快，白内障的发病率持续上升，已成为全球范围内导致失明的主要原因（Resnikoff等，2004年；Yao等，2008年；Ruiss等，2022年；de Diego-García等，2025年）。白内障的发病机制是多方面的，多种内部和外部因素会损害晶状体，最终导致其透明度降低和混浊（Babizhayev和Yegorov，2016年）。年龄、紫外线辐射、遗传倾向、代谢异常（如糖尿病）、营养不良、外伤和中毒等因素都可能促进白内障的形成（Chen等，2025年；de Diego-García等，2025年；Hong等，2024年；Weikel等，2014年；Richardson等，2020年）。晶状体作为眼睛的主要折射介质，由囊膜、上皮细胞和纤维组成（Pederson等，2020年）。晶状体上皮细胞（LECs）形成单层结构，位于晶状体前表面，能够分化为晶状体纤维细胞（LFCs）并分泌囊膜物质。作为晶状体的前体细胞和主要的代谢活性细胞群体，它们的功能平衡直接决定了晶状体的整体健康和透明度（Xie等，2025年；Choi等，2019年；Gosak等，2015年；Zhao等，2012年；Kubo等，2017年；Andjelic等，2021年）。然而，尽管外科技术和设备不断改进，术后并发症和经济负担仍然存在（de Diego-García等，2025年；Lu等，2022年；Ruiss等，2022年）。因此，开发能够延缓或逆转白内障进展的非手术治疗方法对于缓解这些挑战具有重大潜力。因此，推进新型药物学方法用于白内障的预防和治疗具有显著潜力，可以提高患者的生活质量并减轻社会经济负担。

氧化应激是白内障发病的核心机制（Ruiss等，2022年；Lee等，Afshari和Shaw，2024年）。研究表明，随着年龄的增长，眼睛中的活性氧（ROS）水平显著升高，这种增加的氧化负担会直接损害晶状体的细胞和组织结构和功能（Lee等，2024年）。在LECs中，内源性ROS来源于多个亚细胞结构，包括线粒体、过氧化物酶体、内质网和细胞膜（Zhang和Wong，2021年；Li等，2024年）。其中，线粒体尤为重要，因为在线粒体中进行氧化磷酸化过程中产生的电子传递链是ROS的主要来源（Cadenas和Davies，2000年；Li等，2024年）。在正常情况下，LECs中的抗氧化系统（包括谷胱甘肽（GSH）、硫氧还蛋白（Trx）和超氧化物歧化酶（SOD）能有效中和基础水平的ROS，从而维持细胞内的氧化-抗氧化平衡（Li等，2024年；Devasagayam等，2004年）。然而，过量的ROS可能由紫外线引起的光氧化和线粒体功能障碍导致的超氧阴离子释放引发。当抗氧化能力被超出或耗尽时，ROS会积累到病理水平，从而引发氧化应激。这种状态会直接损害DNA、蛋白质和脂质等关键细胞成分，破坏细胞的完整性和功能（Sies，1997年；Kang等，2021年）。此外，持续的氧化应激会加剧线粒体损伤，触发凋亡信号级联反应，最终导致细胞死亡（Bai等，2026年）。

硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP），也称为硫氧还蛋白结合蛋白-2或维生素D3上调蛋白1（Junn等，2000年；Nishiyama等，1999年），是一种多功能介质，具有促氧化、促炎和促凋亡的特性（Zhang等，2022年；Saxena等，Chen和Shalev，2010年；Li等，Fang和Chen，2025年）。TXNIP在细胞内动态移动，并在细胞核和细胞质中定位，其表达可由多种刺激诱导，包括紫外线辐射、γ射线、热休克、过氧化氢（H₂O₂）和葡萄糖（Junn等，2000年；Kim等，2004年；Cheng等，2006年）。TXNIP含有α-停泊结构域，能够特异性结合Trx，从而抑制Trx的活性并调节细胞内的氧化还原信号（Pan等，2022年；Yoshihara等，2014年）。在哺乳动物细胞中，Trx存在两种异构体：细胞质中的Trx1和仅在线粒体中的Trx2（Yoshihara等，2014年）。在糖尿病视网膜病变模型中，TXNIP在视网膜内皮细胞中的表达显著上调，抑制TXNIP可以有效缓解炎症反应、神经胶质细胞增殖和神经元凋亡，表明该蛋白在氧化应激相关的眼部疾病中具有重要的治疗价值（Perrone等，2010年）。目前关于TXNIP在晶状体上皮细胞中调节氧化损伤的研究主要集中在TXNIP/Trx1/ASK1通路。先前的研究已经证实，在人类晶状体上皮细胞系B3（HLE-B3）中，过表达的TXNIP会与Trx1竞争性结合，从而释放并激活ASK1，启动凋亡程序（Yu等，2013年）。然而，TXNIP是否通过影响线粒体中的Trx2来促进氧化应激诱导的晶状体上皮细胞损伤，仍有待系统研究。

白藜芦醇是一种植物来源的多酚，具有强效的抗氧化和抗炎作用（Cheng等，2016年；Cullberg等，2013年；Scarlatti等，2003年）。大量研究证实其在预防或延缓各种与年龄相关的疾病方面的治疗潜力（Zhou等，2021年；Pyo等，2020年），尤其是在眼部疾病中。具体而言，白藜芦醇通过抑制凋亡通路和调节线粒体功能，对视网膜神经节细胞具有显著的保护作用，从而改善视网膜结构和功能，延缓视网膜病变的进展（Zuo等，2013年；Luo等，2018年）。在白内障的预防和治疗中，白藜芦醇不仅通过抑制氧化应激发挥作用，还通过多途径调节保护眼部组织并延缓白内障的发展（Chen等，Yao和He，2021b；Zheng等，2010年）；例如，通过激活Sirt1/Nrf2通路，白藜芦醇可以增强抗氧化能力并减少晶状体细胞中的氧化损伤（Chen等，2022年）。此外，研究表明，白藜芦醇可以降低老年小鼠中的TXNIP mRNA和核蛋白表达，从而恢复氧化平衡并改善动脉功能（Bedarida等，2016年）。然而，白藜芦醇对TXNIP/Trx系统的具体影响及其在疾病模型中的预防和治疗作用仍不清楚，这是一个重要的研究空白。因此，本研究探讨了白藜芦醇是否可以通过下调TXNIP来缓解氧化还原失衡和细胞凋亡，从而延缓白内障的进展。利用体外和体内模型，研究证实白藜芦醇可以降低TXNIP表达，减少线粒体中的ROS生成，改善线粒体功能，抑制细胞凋亡，并显著延缓白内障的发展。

部分内容片段

细胞培养

永生化的人类晶状体上皮细胞系HLE-B3（Zeye，上海）在添加了10%胎牛血清（Gibco，美国）和1%青霉素-链霉素溶液（Hyclone，美国）的Dulbecco改良Eagle培养基（Gibco，美国）中培养，培养条件为37°C和5%的CO₂湿度环境。当细胞密度达到约80%时，要么直接暴露于过氧化氢（H₂O₂（Aladdin，上海），要么在暴露前先用白藜芦醇（Aladdin，上海）或SRI37330（MCE，上海）处理。随后，进行后续实验。

过氧化氢对HLE-B3细胞存活率具有剂量依赖性影响，并调节TXNIP/Trx2的表达水平

为了研究过氧化氢对HLE-B3细胞存活率的影响，用不同浓度的过氧化氢处理细胞，并通过CCK-8实验进行评估。结果显示，随着过氧化氢浓度的增加，细胞存活率逐渐下降（图2A），但在200 μM浓度时仍保持在50%以上。因此，选择0–200 μM的过氧化氢浓度范围进行后续培养。值得注意的是，在此浓度范围内，整个细胞和线粒体中的TXNIP表达增加。

讨论

白内障是全球失明的主要原因，其中氧化应激引起的晶状体上皮细胞损伤和细胞凋亡是核心的发病机制（Li等，2024年；Gong等，2021年）。作为氧化应激通路的关键调节因子，TXNIP通过破坏氧化还原平衡和损害线粒体功能来加剧细胞损伤（Singh和Devi，2021年；Schillaci等，2025年；Strzalka-Mrozik等，2023年）。白藜芦醇是一种天然多酚，具有公认的抗氧化作用

CRediT作者贡献声明

李志坚：撰写、审稿与编辑、监督、资源获取。徐子文：概念构思。鞠静欣：概念构思。蔡军：数据分析。董梅：软件操作。纪珍珍：方法学设计、实验实施。陈颖欣：软件操作、数据分析。王美宇：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学设计、实验实施。刘向宇：撰写、审稿与编辑、验证、实验实施

未引用参考文献

Chen等，2025年；Choi等，2019年；Lim等，2016年；Saxena等，2010年；Tsai等，2019年；Zhu等，2016年。

数据和材料的获取

本研究使用的数据集可应要求向通讯作者索取。

利益声明

作者们没有声明任何利益冲突。

资助

本研究的资金由国家自然科学基金提供（资助编号：81870643）。

利益冲突声明

所有作者确认本文未在其他期刊上发表，目前也没有被其他期刊接受审稿。此外，所有作者均已批准本文的内容，并同意《实验眼科研究》的投稿政策。

每位署名作者都对本研究及其手稿的撰写做出了实质性贡献。据我们所知，所有署名作者之间不存在利益冲突。

致谢

不适用。