槲皮素通过改善SIRT1介导的氧化应激和炎症，从而减轻实验性近视中的睫状肌重塑

《Biochemical Pharmacology》：Quercetin ameliorates SIRT1-mediated oxidative stress and inflammation to attenuate ciliary muscle remodeling in experimental myopia

近视眼外肌重塑中槲皮素通过SIRT1调控氧化应激与炎症反应的研究摘要。采用随机对照试验，通过负镜诱导建立豚鼠近视模型，给予槲皮素或SRT1720干预，发现两者均可显著降低眼轴增长和屈光误差，改善眼外肌纤维排列，抑制炎症因子并减少氧化应激损伤，其机制与SIRT1激活的KEAP1/NRF2通路及NF-κB抑制相关。

　　

杨元婷|张淼|张瑞雪|吴梦珂|郝佳文|马中宇|杨照辉|张印桥|郭大东|毕洪胜

山东中医药大学，济南 250002，中国

摘要

本研究旨在探讨槲皮素通过调节SIRT1表达在近视睫状肌重塑中的作用。为此，我们使用负镜片诱导的近视（LIM）豚鼠模型进行了为期4周和6周的随机对照试验，实验对象分别接受了槲皮素（QUE）或SRT1720的处理。在4周和6周时测量了轴长和屈光度的变化。随后通过Western blotting分析了睫状肌中的蛋白质表达（如SIRT1、KEAP1、NRF2、MMP-2和TIMP-2），通过ELISA量化了炎症细胞因子（如TNF-α、IL-6和IL-10）的表达，并使用苏木精和伊红（H&E）染色及光学相干断层扫描（OCT）评估了睫状肌的形态。通过非侵入性微测试和流式细胞术测量了钙流、活性氧（ROS）水平和线粒体膜电位（ΔΨm）。与LIM组相比，QUE组和SIRT1激活剂（SRT1720）组的轴长延长和屈光度显著降低（P < 0.01），同时睫状肌变厚且纤维排列改善。此外，钙流入和ROS水平显著减少，ΔΨm水平部分恢复。Western blotting显示干预组中SIRT1、NRF2和TIMP-2的表达上调，而KEAP1和MMP-2的表达下调，ELISA显示炎症反应减弱。总之，槲皮素可能通过增加SIRT1的表达发挥保护作用，从而减轻KEAP1/NRF2诱导的氧化应激和NF-κB驱动的炎症损伤，进而改善睫状肌重塑，可能延缓近视的进展。

引言

近视已成为一个严重的全球公共卫生问题。一项涵盖145项研究、涉及约210万参与者的大规模系统分析预测，到2050年，全球近视患病率将达到50%，其中高度近视将影响近10%的人口[1]。研究表明，东亚和东南亚地区的近视流行尤为严重，青少年近视患病率已上升至80-90%，其中10-20%的病例发展为高度近视，显著增加了病理性近视及其致盲并发症的风险[2]。同时，欧洲的近视发病率也在稳步上升，越来越多的人面临高度近视相关的眼部疾病风险[3]。在中国，儿童和青少年的高度近视患病率随年龄增长而持续增加[4]。对四川省东北部学生的调查显示，小学生中52.81%、初中生中86.26%、高中生中88.17%患有近视[5]。近视的进展可能导致高度或病理性近视，可能引发视网膜脱离、黄斑病变、脉络膜视网膜萎缩、青光眼和白内障[6]、[7]、[8]，最终导致不可逆的视力损害甚至失明。因此，阐明近视发展的分子机制并制定基于证据的预防和干预策略至关重要。

睫状肌通过其调节机制改变晶状体曲率，直接参与近视的发生和发展，其功能失调可能加速轴长延长[9]。Meng等人报告称，睫状肌收缩可能是近视发展过程中轴长延长的一个潜在因素[9]。关于使用角膜塑形镜控制近视的研究进一步表明，睫状肌张力的变化可以引起轴长的改变[10]。因此，睫状肌的调节功能障碍被认为是近视进展的关键因素。然而，目前的近视临床干预措施（如阿托品眼药水）主要侧重于减缓轴长延长，而针对睫状肌结构和功能变化的研究和治疗方法仍不足。多项研究表明，与年龄相关的睫状肌功能障碍伴随着显著的氧化应激损伤和细胞外基质重塑[11]、[12]。在负镜片诱导的近视豚鼠模型中，睫状肌组织的病理变化包括纤维断裂、调节功能障碍、细胞损伤和微环境失调[13]、[14]。在形觉剥夺近视模型中也观察到睫状肌细胞萎缩或生长抑制[15]。基质金属蛋白酶MMP-2的异常激活和弹性纤维降解是睫状肌的典型病理变化。然而，调节这些病理过程的上游信号网络仍不清楚，尤其是氧化应激、炎症损伤和睫状肌重塑之间的分子联系尚未完全阐明。

氧化应激和炎症损伤是近视进展的显著病理特征。氧化应激通过活性氧（ROS）的积累破坏视网膜和脉络膜的稳态[16]，进而激活NF-κB通路等炎症途径。相反，炎症反应会加剧氧化损伤并损害内源性抗氧化防御系统。因此，针对性地调节氧化应激和炎症已成为控制近视的关键治疗策略。槲皮素是一种天然黄酮类化合物，具有强大的抗氧化和抗炎作用[17]、[18]、[19]。在眼科研究中，它已被证明对视网膜神经节细胞和光感受器具有保护作用[20]、[21]，可以抑制白内障的发生[22]，并在多种眼部疾病（包括干眼症）中具有治疗潜力[23]。然而，关于槲皮素通过氧化应激/炎症途径调节睫状肌重塑的能力及其对近视前段组织的治疗效果，直接证据仍然有限。

SIRT1是一种依赖NAD⁺的III类组蛋白去乙酰化酶，在调节细胞代谢、氧化应激、炎症和衰老过程中起核心作用。基于此，我们假设槲皮素可能通过激活SIRT1来激活KEAP1/NRF2抗氧化通路（减轻睫状肌的氧化损伤），同时抑制NF-κB信号通路（减少炎症因子的释放），从而调节MMP-2/TIMP-2的平衡，抑制过度的细胞外基质降解，最终减轻近视性睫状肌重塑。

此外，除了作为依赖NAD⁺的去乙酰化酶和代谢传感器之外，SIRT1还是氧化应激、内质网应激、炎症反应和细胞外基质稳态的关键调节因子——这些都是睫状肌重塑的关键过程。鉴于近视进展与眼部组织的氧化应激改变和纤维重塑有关，我们假设调节SIRT1活性可以改善这些病理变化，从而减轻睫状肌重塑。为了验证这一假设，并与多靶点药物槲皮素提供具体的机制对比，我们选择了一种高效且特性明确的SIRT1激活剂（SRT 1720）作为参考剂。

本研究提供了槲皮素对抗近视相关睫状肌重塑的保护作用的证据，证明了氧化应激和炎症反应在调节这一病理过程中调节MMP-2/TIMP-2表达的关键作用。这些发现为开发针对近视前段的干预措施奠定了实验基础。这项研究不仅扩展了我们对近视发病机制的理解，还为天然化合物在近视预防和治疗中的应用提供了新的理论支持和实验依据。

实验动物

本研究共使用了400只健康的2周龄雄性豚鼠（英国短毛品系，三色；购自中国济南的金凤实验动物有限公司），体重140 ± 10克。实验方案得到了山东中医药大学附属医院实验动物伦理委员会的批准（批准编号：AWE-2022–055），并严格遵循了ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南。

屈光度和轴长的变化

在镜片诱导或干预之前，各组之间的基线轴长和屈光状态无显著差异（P > 0.05）。为了数据准确性和变量控制，仅纳入了右眼的测量结果进行统计分析。经过4周和6周的近视诱导和药物干预后，与NC组相比，LIM组、SHAM1组和SHAM2组的屈光度显著降低，轴长显著增加（^****P < 0.0001）。

讨论

先前的研究表明，近视会导致巩膜变薄和纤维化，从而引发巩膜重塑[30]、[31]。睫状肌位于眼球中层的睫状体中，由参与视觉调节的平滑肌纤维组成。其细胞外基质中的胶原纤维维持结构稳定性[9]，[32]，这种组织在近视进展过程中也可能发生重塑。具体来说，睫状肌纤维可能会

作者贡献声明

杨元婷：撰写初稿、进行正式分析、数据管理。张淼：数据可视化、监督。张瑞雪：方法学设计、实验实施。吴梦珂：资源提供、实验协助。郝佳文：资源协调。马中宇：实验协助。杨照辉：数据可视化。张印桥：资金获取、概念构思。毕洪胜：数据可视化。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢山东省自然科学基金（ZR2024MH057）和国家重点研发计划（授权编号：2021YFC2702103）的资助。