Txnip-flox 基因敲除小鼠

TXNIP（Thioredoxin-interacting protein）是一种重要的细胞应激反应介质，它通过与硫氧还蛋白相互作用来调节细胞的氧化还原状态，进而影响细胞的代谢、凋亡、炎症和纤维化等过程。TXNIP在多种疾病中发挥着重要作用，包括非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）、动脉粥样硬化、糖尿病和癌症等。近年来，关于TXNIP的研究取得了许多新的进展，以下将结合相关文献进行综述。

TXNIP在NAFLD中的作用机制已经得到了深入研究。研究表明，肝细胞中TXNIP的表达在NAFLD患者和非酒精性脂肪性肝炎（NASH）小鼠模型中均上调。TXNIP的表达与自噬的受损呈正相关，表现为MAP1LC3B/LC3B（自噬相关蛋白）的点状结构减少和SQSTM1/p62（自噬抑制蛋白）的表达增加。TXNIP基因的缺失会加重NASH小鼠模型的肝脏脂肪变性、炎症和纤维化，并伴随自噬和脂肪酸氧化（FAO）的受损。TXNIP通过与PRKAA（AMP激活蛋白激酶）直接相互作用并正向调节其磷酸化，导致MTOR（雷帕霉素靶蛋白）复合物1（MTORC1）的失活和TFEB（转录因子EB）的核转位，从而促进自噬。雷帕霉素治疗可以诱导自噬，增加与FAO相关的基因的表达，并减少PA处理的txnip基因敲除（KO）肝细胞中的脂质积累。雷帕霉素治疗还可以减轻MCD饮食诱导的NASH小鼠模型的脂肪变性、炎症和纤维化，并增加TFEB的核转位和恢复FAO。这些研究结果表明，TXNIP通过自噬和FAO的调节在NASH的发病机制中发挥重要作用，靶向TXNIP可能是NASH的一种潜在治疗方法[1]。

TXNIP在视网膜色素变性（RP）中的作用也得到了研究。RP是一种遗传性视网膜退行性疾病，可以导致失明。在RP中，视杆细胞首先死亡，随后由于未知机制导致视锥细胞死亡。TXNIP介导的挽救被发现依赖于乳酸脱氢酶b（Ldhb），它是乳酸代谢所必需的。TXNIP还被发现可以改善线粒体健康。TXNIP将视锥细胞从对葡萄糖的依赖转移到增强对乳酸的利用，从而在葡萄糖供应有限的情况下受益[2]。

TXNIP在动脉粥样硬化中的作用也得到了研究。血管平滑肌细胞（VSMC）的骨软骨生成转换是动脉粥样硬化钙化的关键细胞过程。TXNIP基因敲除小鼠的动脉粥样硬化病变表现出显著的钙化增加和胶原蛋白沉积。VSMC衍生的细胞通路分析揭示了骨和软骨形成相关通路的富集和骨形态发生蛋白信号通路在TXNIP基因敲除小鼠中的富集。抑制TXNIP在培养的VSMC中的表达加速了骨分化并上调了骨形态发生蛋白信号通路。用骨形态发生蛋白信号通路抑制剂K02288处理消除了TXNIP抑制对骨分化的影响。这些研究结果表明，TXNIP通过抑制骨形态发生蛋白信号通路来抑制VSMC向骨软骨生成表型的转变，从而抑制动脉粥样硬化钙化[3]。

TXNIP在各种癌症中也被发现可能作为肿瘤抑制基因发挥作用。TXNIP的表达在肿瘤中通常较低，并且可能在多种癌症类型中作为肿瘤抑制因子发挥作用，例如肝细胞癌、乳腺癌和肺癌。TXNIP通过影响代谢重编程抑制乳腺癌细胞的增殖，并通过TXNIP-HIF1α-TWIST信号轴影响乳腺癌细胞的侵袭和迁移。TXNIP还可以通过抑制ERK的激活来预防膀胱癌的发生，从而抑制膀胱癌细胞中的凋亡。TXNIP的表达可以通过与转录因子或其他结合蛋白结合来调节，也可以通过表观遗传改变或miRNA下调。这些研究结果表明，TXNIP在癌症的发生和发展中发挥着重要作用，可能是寻找新型分子靶点以促进恶性肿瘤的诊断和治疗的基础和临床意义[4]。

TXNIP在肥胖性心肌病中的作用也得到了研究。肥胖性心肌病的流行加速了肥胖性心肌病患者数量的增加。TXNIP已被证实与多种心血管疾病的发病机制有关。然而，TXNIP在肥胖性心肌病中的具体作用尚不清楚。TXNIP基因敲除小鼠通过逆转慢性高脂肪饮食（HFD）喂养过程中线粒体融合向分裂的转变来改善线粒体功能障碍，从而促进心脏FAO，减轻慢性HFD诱导的心脏脂质积累，从而改善肥胖小鼠的心脏功能。这些研究结果表明，TXNIP缺陷通过调节线粒体动力学和FAO来减轻HFD诱导的心肌病，可能是肥胖性心肌病的潜在治疗靶点[5]。

TXNIP在应激诱导的肝脏炎症和细胞死亡中的作用也得到了研究。巨噬细胞TXNIP缺陷的动物模型表现出对缺血/再灌注（IR）应激诱导的肝脏损伤的抵抗力，与巨噬细胞TXNIP功能正常的动物模型相比，具有较低的血清ALT/AST水平、巨噬细胞/中性粒细胞浸润和促炎介质。IR应激增加了缺血性肝脏中TXNIP、p-STING和p-TBK1的表达。然而，TXNIP基因敲除小鼠抑制了STING、TBK1、干扰素调节因子3（IRF3）和NF-κB的激活以及IFN-β的表达。有趣的是，TXNIP基因敲除小鼠增强了NRF2（核因子（红细胞衍生2）-样2）活性，增加了抗氧化基因的表达，并减少了IR应激性肝脏中巨噬细胞的活性氧（ROS）产生和肝脏凋亡/坏死。机制上，巨噬细胞TXNIP缺陷促进了CYLD（圆柱瘤病）的表达，CYLD与NADPH氧化酶4（NOX4）共定位和相互作用，通过去泛素化NOX4增强NRF2活性。破坏巨噬细胞NRF2或其靶基因2',5'寡腺苷酸合成酶样1（OASL1）增强了Ras GTPase活化蛋白结合蛋白1（G3BP1）和TBK1介导的炎症反应。值得注意的是，巨噬细胞OASL1缺陷诱导了肝细胞凋亡蛋白酶活化因子1（APAF1）、细胞色素c和caspase-9的激活，导致caspase-3介导的凋亡和RIPK3介导的坏死的增加。巨噬细胞TXNIP缺陷增强了CYLD活性并激活了NRF2-OASL1信号通路，控制了IR应激诱导的肝脏损伤。NRF2调节的靶基因OASL1对于调节STING介导的TBK1激活和Apaf1/cytochrome c/caspase-9触发的凋亡/坏死细胞死亡通路至关重要。这些研究结果表明，巨噬细胞TXNIP介导的CYLD-NRF2-OASL1轴在应激诱导的肝脏炎症和细胞死亡中发挥着重要作用，可能成为肝脏炎性疾病的治疗靶点[6]。

TXNIP在NASH发病机制中的作用也得到了研究。TXNIP蛋白在NASH小鼠肝脏中异常积累。E3泛素连接酶NEDD4L的减少导致TXNIP泛素化的受损和其在肝脏中的积累。TXNIP蛋白水平与NASH小鼠肝脏中CHOP（内质网应激介导的凋亡的主要调节因子）蛋白水平呈正相关。此外，功能获得和功能丧失研究表明，TXNIP在体外和体内均增加了CHOP的蛋白质水平，而不是mRNA水平。机制上，TXNIP的C端与CHOP的α螺旋结构域的N端相关联，并降低了CHOP的泛素化，从而增加了CHOP蛋白的稳定性。最后，通过腺病毒介导的shRNA（不针对Txnip反义lncRNA）递送在年轻和年老NASH小鼠的肝脏中选择性敲低Txnip，抑制了CHOP及其下游凋亡通路的表达，并通过减少肝脏凋亡、炎症和纤维化来改善NASH。这些研究结果表明，肝TXNIP在NASH中起着致病作用，并确定了NEDD4L-TXNIP-CHOP轴在NASH发病机制中的新作用[7]。

TXNIP在糖尿病肾病（DN）中的作用也得到了研究。NLRP3/IL-1β通过线粒体ROS（mtROS）过产生后通过硫氧还蛋白（TRX）/硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）的激活在炎症中起着关键作用。然而，这一过程在DN患者肾脏中肾小管损伤中的作用尚不清楚。研究发现，mtROS过产生伴随着TRX表达减少和TXNIP上调。此外，还发现mtROS过产生还与DN患者和db/db小鼠肾脏中NLRP3/IL-1β和TGF-β表达的升高有关。通过给予MitoQ（一种靶向mtROS的抗氧化剂）进行腹膜注射，逆转了db/db小鼠中的这些变化。在暴露于高葡萄糖（HG）条件并接受MitoQ处理的人肾小管HK-2细胞中也观察到了类似的结果。用MitoQ处理HK-2细胞抑制了TRX从TXNIP的解离，随后阻断了TXNIP与NLRP3的相互作用，导致NLRP3炎症小体活化的抑制和IL-1β成熟的阻断。在体外，MitoQ的作用通过预先用TXNIP siRNA处理得到增强，并通过预先用单钠尿酸盐（MSU）和TRX siRNA处理得到消除。这些结果表明，mtROS-TXNIP/NLRP3/IL-1β轴的激活是肾小管氧化损伤的原因，可以通过抑制mtROS过产生来缓解[8]。

TXNIP在椎间盘退变（IVDD）中的作用也得到了研究。IVDD是一种多方面的疾病，其特征在于异质性，其中核髓核（NP）细胞细胞外基质中分解代谢和合成代谢之间的平衡起着核心作用。目前，可用的治疗方法主要侧重于缓解与IVDD相关的症状，而没有提供针对其潜在病理生理过程的有效治疗方法。D-甘露糖（称为甘露糖）在各种疾病中表现出抗分解代谢特性。然而，其治疗IVDD的潜力尚未得到探索。研究发现，甘露糖通过抑制catabolism来减轻IVDD，其机制是通过直接靶向转录因子max样蛋白X相互作用蛋白（MondoA）来上调TXNIP，进而抑制谷氨酰胺代谢，最终通过抑制MAPK通路来实现其抗分解代谢作用。这些研究结果支持了使用甘露糖在临床应用中缓解IVDD的潜力，为IVDD的治疗提供了新的思路[9]。

TXNIP基因的单核苷酸多态性与中国汉族人群2型糖尿病（T2DM）的风险相关。TXNIP在T2DM的发病机制中发挥着重要作用。TXNIP基因的rs7212位点的G等位基因频率、CG和CG/GG基因型在T2DM患者中显著高于对照组。rs7212的G等位基因、CG和CG/GG基因型与T2DM的较高风险相关。此外，与CC基因型糖尿病相比，rs7212的CG和CG/GG基因型在T2DM患者中更频繁。对于rs7212，患有较高血糖（GLU）水平或/和HbA1c水平的T2DM患者更频繁地携带G等位基因。此外，T2DM患者外周白细胞中TXNIP蛋白水平显著高于对照组。这些研究结果表明，TXNIP基因多态性与中国汉族人群对T2DM的易感性相关[10]。

综上所述，TXNIP在多种疾病中发挥着重要作用，包括NAFLD、动脉粥样硬化、糖尿病和癌症等。TXNIP通过调节自噬、FAO、线粒体动力学、炎症和细胞死亡等过程来影响疾病的发病机制。TXNIP的研究为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。未来，需要进一步研究TXNIP在疾病中的具体作用机制和调控网络，以便开发基于TXNIP的药物和治疗策略。