第一作者： Hongbo Yu, Jingsheng Feng 通讯作者： Xuehui Zhang 主要研究机构： 北京中医药大学东方医院秦皇岛医院（秦皇岛市中医医院）、河北省霸州市第三医院、山东省枣庄市中医医院、山东省成武县人民医院 发表期刊： *Journal of Cardiothoracic Surgery*（接收日期：2026年6月15日）
一、 研究背景与目的
本研究聚焦于心血管疾病领域，特别是急性心肌梗死（Acute Myocardial Infarction）再灌注治疗所带来的心肌缺血再灌注损伤（Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury, I/R injury）。再灌注治疗是限制心肌梗死面积、改善心功能的首选方案，但恢复血流的过程本身会引发额外的心肌损伤，其核心机制包括线粒体功能障碍（Mitochondrial Dysfunction）、氧化应激（Oxidative Stress）、细胞内钙超载、炎症反应和细胞凋亡，这在一定程度上抵消了再灌注的获益。因此，寻找减轻心肌I/R损伤的关键调控因子是亟待解决的科学问题。
缺氧诱导因子-1α（Hypoxia-Inducible Factor-1α, HIF-1α）信号通路被认为是健康心肌抵抗I/R损伤的核心枢纽。在缺氧条件下，HIF-1α被激活并调控下游靶基因，如BNIP3（BCL2 interacting protein 3）。BNIP3是位于线粒体外膜的蛋白，既可通过与Bcl-xL结合促进凋亡，也可以作为线粒体自噬（Mitophagy）的受体，招募LC3-II启动线粒体自噬流（Autophagic Flux），选择性清除受损线粒体。另一方面，甲状腺素（Thyroxine, T4）在心血管稳态中起核心作用，有研究表明其活性形式T3能通过增强HIF-1α的表达来保护心肌细胞。然而，关于甲状腺素是否通过HIF-1α/BNIP3通路介导的线粒体自噬来对抗心肌I/R损伤，目前报道甚少。
因此，本研究旨在探索甲状腺素后处理对心肌缺血再灌注损伤的保护作用，验证其是否通过激活HIF-1α/BNIP3信号通路促进线粒体自噬，并明确该效应能否被HIF-1α特异性抑制剂2-甲氧基雌二醇（2-Methoxyestradiol, 2ME2）所阻断。
二、 研究设计与实验流程
本研究采用动物实验，以雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠为研究对象，将其随机分为5组（每组n=10）： 1. 假手术组（Sham）： 仅开胸，不结扎冠状动脉，持续灌流180分钟。 2. 缺血再灌注模型组（I/R）： 结扎左前降支（Left Anterior Descending coronary artery, LAD）使其缺血40分钟，随后松开结扎线再灌注120分钟。再灌注后即刻腹腔注射溶剂（含1% DMSO的生理盐水）。 3. 甲状腺素后处理组（Thyroxine）： 在I/R模型基础上，于再灌注后即刻腹腔注射20 μg/kg的左旋甲状腺素（L-Thyroxine, T4）。 4. 抑制剂组（2ME2+I/R）： 在结扎LAD前30分钟，腹腔注射15 mg/kg的HIF-1α抑制剂2ME2，随后进行I/R手术。 5. 抑制剂+甲状腺素组（2ME2+Thyroxine）： 在结扎LAD前30分钟腹腔注射15 mg/kg 2ME2，再灌注后即刻腹腔注射20 μg/kg T4。
实验步骤与检测方法详细如下：首先，通过结扎大鼠左前降支40分钟再灌注120分钟建立I/R模型，并持续监测心电图、体温等生理参数，排除不符合标准的动物。随后，在再灌注120分钟结束后收集左心室组织样本，进行多维度检测。为评估线粒体功能，使用萤火虫荧光素酶法检测三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate, ATP）水平；使用JC-1荧光探针法通过流式细胞仪检测线粒体膜电位（Mitochondrial Membrane Potential, ΔΨm），以红绿荧光强度比值作为指标。为评估氧化应激水平，使用二氢乙啶（Dihydroethidium, DHE）染色法，在激光共聚焦显微镜下观察并定量活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的产生。为直接观察心肌梗死面积，使用2,3,5-三苯基氯化四氮唑（TTC）和伊文思蓝（Evans Blue）双重染色法进行测定。为观察线粒体超微结构和自噬体（Autophagosomes），使用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）进行观察，并进行定量分析。最后，采用蛋白免疫印迹（Western Blot）法检测HIF-1α、BNIP3、LC3B、Beclin-1、p62和LAMP2等自噬通路关键蛋白的表达水平。所有数据均采用单因素方差分析（One-way ANOVA）及Tukey事后检验进行统计分析。
三、 主要研究结果
研究结果系统地证实了甲状腺素的保护作用依赖于HIF-1α通路。在ATP含量和线粒体膜电位检测中，与Sham组相比，I/R组ATP含量显著下降，膜电位严重去极化，表明线粒体功能严重障碍。甲状腺素后处理组的ATP含量显著升高，JC-1红绿荧光比值增加，表明其改善了线粒体功能并恢复了膜电位。然而，当使用HIF-1α抑制剂2ME2预处理后，无论是单独应用还是联合甲状腺素，这些保护效应均被完全消除，ATP水平和膜电位与I/R组无统计学差异。
在ROS检测和心肌梗死面积测定中，结果趋势一致。I/R组DHE阳性细胞核百分比高达约80%，而甲状腺素组显著降至约40%，表明甲状腺素有效抑制了再灌注引发的氧化爆发。对应的，TTC染色显示I/R组心肌梗死面积约占风险区（Area at Risk, AAR）的45%，而甲状腺素组显著缩小至约20%。同样，2ME2预处理彻底阻断了甲状腺素的抗氧化和缩小心梗面积的效应，使其恢复至与I/R组相似的水平。
在透射电子显微镜观察中，Sham组心肌肌丝整齐，线粒体结构完整、嵴清晰。I/R组则出现肌丝溶解，线粒体肿胀、排列紊乱、嵴断裂，并可见大量自噬体积聚，提示自噬流通畅受阻。甲状腺素组线粒体基本完整，虽仍有轻微肿胀，但自噬体数量显著减少，表明自噬流通畅，受损细胞器被有效清除。相反，所有接受2ME2处理的组别，其线粒体超微结构损伤和自噬体积聚程度与I/R组相似。
Western Blot结果从分子机制上解释了上述现象。与I/R组相比，甲状腺素组心肌中HIF-1α和BNIP3的蛋白表达显著上调，溶酶体相关膜蛋白2（Recombinant Lysosomal Associated Membrane Protein 2, LAMP2）表达也升高，这提示自噬体-溶酶体融合增强。同时，LC3-II/LC3-I比值、Beclin-1和p62蛋白水平显著降低，这个看似矛盾的结果实际上证明了自噬流从启动到降解的整个过程是通畅且高效的，而不是自噬被抑制。I/R组这些蛋白的积累恰恰是自噬流下游受阻的标志。2ME2预处理则通过抑制HIF-1α，显著下调了BNIP3和LAMP2，并导致LC3-II、Beclin-1及p62的再次积累，表明自噬流回到了受损状态，从分子层面印证了其阻断甲状腺素保护效应的机制。
四、 结论与价值
本研究结论明确：甲状腺素后处理可通过激活HIF-1α/BNIP3信号通路，增强线粒体自噬流，及时清除受损线粒体，从而减少活性氧的产生，稳定线粒体功能，最终减轻心肌缺血再灌注损伤，缩小心肌梗死面积。而所有这些保护效应均可被HIF-1α抑制剂2ME2所阻断。
这项研究的科学价值在于深刻地揭示了甲状腺素心脏保护作用的一个全新机制，即在缺氧应激下，通过HIF-1α/BNIP3轴精确调节线粒体自噬的质量控制功能，为理解甲状腺素的多效性提供了新见解。在应用价值方面，研究采用了“再灌注后给药”的方案，这一策略在临床上具有很高的转化潜力，因为它可以无缝衔接到经皮冠状动脉介入治疗（Percutaneous Coronary Intervention, PCI）或溶栓等再灌注治疗流程中。此外，该发现为那些合并低T3综合征或亚临床甲状腺功能减退的急性心梗患者提供了潜在的精准治疗靶点。
五、 研究亮点与局限
本研究的亮点在于：首先，明确了甲状腺素后处理的时间窗和药效学，其“后处理”模式比预处理更贴近临床实际。其次，对自噬的评估并非局限于蛋白表达量的变化，而是结合了电镜形态学、自噬底物蛋白（p62）和溶酶体蛋白（LAMP2）等多个维度的数据，完整地描绘了自噬流的动态过程，特别是揭示了甲状腺素是通过疏通而非单纯启动自噬来起效的。最后，利用药理学抑制剂2ME2，严谨地验证了HIF-1α信号通路在其中的必要性。
同时，论文在讨论部分也坦诚地指出了研究的局限性，这为未来研究指明了方向：实验对象仅为年轻、健康的雄性SD大鼠，未能完全模拟临床常见的老年、合并糖尿病或高血脂等复杂病情的患者群体。研究仅使用了单一的甲状腺素剂量和给药时间点，且未使用溶酶体抑制剂直接测定自噬流，也未进行长期的心功能及心室重构评估。未来研究需在更复杂的疾病模型、雌性动物以及通过基因敲除等遗传学手段，进一步验证该机制的可靠性，并开展系统的剂量-效应和时间窗研究，以加速向临床应用的转化。