由 Jiawei Wu、Zihan Li、Yuwei Wang、Hao Hu 及 Likun Ma 等人完成、中国科学技术大学附属第一医院心内科主导的原创研究《Interleukin-6 induces upregulation of BNIP3 in cardiomyocytes to protect against myocardial ischemia/reperfusion injury》发表于 International Immunopharmacology 2025 年第 165 卷（文章编号 115473）。该研究聚焦心肌缺血/再灌注（ischemia/reperfusion, I/R）损伤的线粒体保护机制，系统探讨了白介素-6（interleukin-6, IL-6）通过叉头框转录因子 O3a（forkhead box O3a, FOXO3a）上调 Bcl-2/腺病毒 E1B 19-kDa 相互作用蛋白 3（Bcl-2/adenovirus E1B 19-kDa interacting protein 3, BNIP3）进而增强线粒体自噬（mitophagy）的心肌保护作用。

在心血管研究领域，心肌 I/R 损伤是急性心肌梗死再灌注治疗后残余心肌损伤的重要原因，其核心机制与线粒体功能障碍及心肌细胞死亡密切相关。线粒体自噬作为一种选择性自噬，通过清除受损线粒体维持线粒体稳态，被认为是再灌注心肌内源性保护的重要环节。IL-6 在急性损伤时可由心肌细胞释放，既往研究表明重组 IL-6 可缩小小鼠心肌梗死面积并参与延迟性缺血预适应，但 IL-6 的保护作用是否通过调控线粒体自噬实现尚不清楚。BNIP3 作为线粒体外膜受体蛋白，在受体介导的线粒体自噬中发挥关键作用，但其在心肌 I/R 中的具体角色亦存争议。基于此，该研究旨在明确 IL-6 是否通过促进心肌细胞 BNIP3 依赖性线粒体自噬减轻 I/R 损伤，并揭示 FOXO3A 对 BNIP3 的转录调控机制。

研究采用了体内与体外相结合的多层次实验设计。体内部分以 8–10 周龄雄性 C57BL/6 小鼠为对象，通过尾静脉注射携带 IL-6、BNIP3 或 FOXO3A 短发夹 RNA（short hairpin RNA, shRNA）的 9 型重组腺相关病毒（recombinant adeno-associated virus serotype 9, rAAV9），在心肌特异性 c-TnT 启动子驱动下实现靶基因敲低；3 周后建立左冠状动脉前降支 30 分钟结扎、24 小时再灌注的 I/R 模型。实验分组除基因敲低外，还对部分小鼠在缺血前 15 分钟经尾静脉给予重组小鼠 IL-6（10 μg/kg）。心肌梗死面积采用 Evans blue 与 2,3,5-三苯基四氮唑（triphenyltetrazolium chloride, TTC）双染色评估，血清心肌肌钙蛋白 I（cardiac troponin I, cTnI）和乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase, LDH）水平用于量化心肌损伤。Western blot 检测 LC3B-II、COX IV、P62 及 BNIP3 等自噬与线粒体蛋白表达变化，免疫荧光通过 LC3B 与线粒体外膜转位酶 20（translocase of outer mitochondrial membrane 20, TOMM20）共定位评估线粒体自噬体形成。体外部分使用新生 Sprague-Dawley 大鼠乳鼠心肌细胞（neonatal rat cardiomyocytes, NRCMs），以 6 小时低氧（氧浓度 < 1%）联合血清剥夺模拟缺血、2 小时常氧复氧模拟再灌注（hypoxia/reoxygenation, H/R）。重组腺病毒介导 IL-6、BNIP3、FOXO3A 的 shRNA 敲低或组成性激活突变体 CA-FOXO3A（T32A/S253A/S315A）过表达，感染复数（multiplicity of infection, MOI）为 50。流式细胞术以 Annexin V-FITC/PI 双染检测心肌细胞凋亡。机制研究中通过细胞核浆分离、免疫荧光、实时荧光定量 PCR、双荧光素酶报告基因及染色质免疫沉淀（chromatin immunoprecipitation, ChIP）实验验证 FOXO3A 对 BNIP3 启动子的直接结合。BNIP3 启动子区两个潜在 FOXO3A 结合位点分别位于 −1772 至 −1766 及 −1213 至 −1207，研究构建野生型、单位点突变（mut1、mut2）及双位点突变（dmut）报告质粒进行启动子活性比较。数据分析使用 GraphPad Prism 8.0，多组比较采用方差分析并以 LSD 事后检验，P < 0.05 视为有统计学意义。

研究结果首先证实体内 IL-6 敲低加重心肌 I/R 损伤。与对照组相比，AAV-shIL-6 小鼠心肌 IL-6 mRNA 显著下降，I/R 后梗死面积/风险区面积比（INF/AAR）明显增大，血清 cTnI 与 LDH 水平升高，风险区/左心室重量比（AAR/LV）无差异，排除了手术操作差异的影响。这说明内源性 IL-6 对急性心肌 I/R 具有保护作用。随后通过线粒体自噬流分析发现，I/R 使心肌 LC3B-II 升高并伴随 COX IV、TOMM20 和 P62 降解增加，提示线粒体自噬被激活；IL-6 敲低后 LC3B-II 积累减少，线粒体蛋白降解受抑，表明 IL-6 是 I/R 诱导线粒体自噬所必需。体外 H/R 模型得到一致结果，且 IL-6 预处理可增强 LC3B 与 TOMM20 共定位并减轻心肌细胞凋亡，提示 IL-6 介导的线粒体自噬对抗 H/R 凋亡具有保护意义。为明确下游分子，研究检测了 BNIP3、FUNDC1、Parkin 和 PINK1 等线粒体自噬通路蛋白，发现仅 BNIP3 在 IL-6 敲低后显著回落。进一步实验显示 IL-6 敲低可逆转 I/R 及 H/R 诱导的 BNIP3 升高；BNIP3 敲低抑制重组 IL-6 引起的 LC3B-II 增加、线粒体蛋白降解及线粒体自噬体形成；BNIP3 过表达则增强 H/R 状态下心肌细胞线粒体自噬。功能学上，IL-6 可降低 H/R 诱导的心肌细胞凋亡并使小鼠 I/R 梗死面积和 cTnI 水平下降，但 BNIP3 敲低后上述保护效应被显著削弱，证明 BNIP3 是介导 IL-6 心肌保护的关键下游分子。在转录调控机制上，IL-6 促进 FOXO3A 由细胞质向细胞核转位；FOXO3A 敲低减少 BNIP3 mRNA 和蛋白表达，CA-FOXO3A 过表达则提升 BNIP3 水平。荧光素酶实验显示 FOXO3A 显著激活野生型 BNIP3 启动子，单位点突变降低激活效应，双位点突变进一步削弱活性，ChIP 证实 FOXO3A 可直接结合 BNIP3 启动子，且 IL-6 处理增强该结合。体内 FOXO3A 敲低取消了 IL-6 的线粒体自噬促进作用及抗凋亡效应，并使 IL-6 缩小梗死面积和降低 cTnI 的作用明显减退。上述结果建立了 IL-6–FOXO3A–BNIP3–线粒体自噬的因果链条。

研究结论指出，IL-6 在心肌 I/R 损伤中通过促进 FOXO3A 核转位、增强 BNIP3 转录，进而激活线粒体自噬，维持线粒体质量并减少心肌细胞凋亡，以此发挥心肌保护作用。这一发现不仅解释了 IL-6 在急性心肌损伤中的保护性机制，也为心肌梗死再灌注治疗提供了新靶点。与既往认为 IL-6 主要作为促炎因子参与心力衰竭不同，该研究揭示了 IL-6 在急性 I/R 条件下通过直接调控线粒体自噬发挥保护功能，并明确了 BNIP3 在其中的必要性。值得注意的是，尽管 BNIP3 介导的线粒体自噬在 I/R 中曾被认为可能加重损伤，本研究支持 IL-6 激活的适度 BNIP3 依赖性线粒体自噬有利于心肌存活，提示 BNIP3 的细胞命运效应可能存在“阈值”特征。研究的亮点在于综合利用心肌特异性 rAAV9 基因敲低、体外 H/R 模型、启动子突变分析和 ChIP 实验，完整描绘了从细胞因子信号到线粒体自噬受体的转录调控通路；同时通过体内外功能拯救实验确立了 FOXO3A 与 BNIP3 在 IL-6 保护中的必要性。此外，补充数据还初步提示 IL-6 可能部分通过 STAT3 通路影响 BNIP3 表达，这为后续解析 IL-6 上游信号与 FOXO3A 之间的连接提供了方向。总体上，该研究为开发基于 IL-6–FOXO3A–BNIP3 轴的选择性线粒体自噬调节策略、改善急性心肌梗死患者预后提供了理论基础和实验依据。