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目的:探讨瘦素在大鼠跟腱干细胞(TDSCs)成骨分化及跟腱异位骨化形成过程中的作用及机制,为异位骨化的预防和治疗提供理论支持。方法:体外实验,提取大鼠TDSCs进行成骨诱导培养,用不同浓度的瘦素(1、10、100 ng/ml)或100ng/ml瘦素+10nM雷帕霉素处理,3天后通过CCK-8实验检测细胞增殖情况,14天后采用碱性磷酸酶(ALP)染色/活性实验检测ALP表达,茜红素染色检测矿化结节形成,荧光定量PCR检测ALP、Runt相关转录因子2(Runx2)、成骨相关转录因子(OSX)及骨钙素(OCN),蛋白免疫印迹检测Runx2、OSX以及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)信号通路下游的磷酸化核糖体S6蛋白激酶(PS6K1)和磷酸化核糖体S6蛋白(PS6)的表达量。体内实验,选取6周龄雄性Sprague-Dawley大鼠建立跟腱中段切断术模型,随机分为对照组(control)、异位骨化组(HO)、异位骨化+雷帕霉素组(HO+RA)、异位骨化+瘦素组(HO+LEP)、异位骨化+瘦素+雷帕霉素组(HO+LEP+RA),采用瘦素及雷帕霉素处理10周,跟腱取材行伊红-苏木素染色检测钙化面积,micro-CT检测异位骨化体积,免疫组织化学检测瘦素、Runx2、OSX及PS6的表达量。结果:体外实验:瘦素在1-1OOng/ml浓度范围内对TDSCs的增殖没有显著的毒性作用,差异无统计学意义(p>0.05);不同浓度的瘦素(1-1OOng/ml)促进TDSCs成骨分化过程中ALP表达及矿化结节形成,并呈浓度依赖性增加,在1OOng/ml瘦素时达到最大作用,差异具有统计学意义(p<0.05);不同浓度的瘦素(1-100ng/ml)促进ALP、Runx2、OSX及OCN的mRNA表达,并随着瘦素浓度的增加而增加,在100ng/ml瘦素时表达最强,差异具有统计学意义(p<0.05);不同浓度的瘦素(1-100ng/ml)促进 Runx2、OSX、PS6K1 及 PS6蛋白的表达,并随着瘦素浓度的增加而增加,在1OOng/ml瘦素时表达最强,差异具有统计学意义(p<0.05);瘦素+雷帕霉素组较瘦素组的Runx2、OSX、PS6K1及PS6蛋白表达量均显著降低,差异具有统计学意义(p<0.05)。体内试验:HO组较contro1组的瘦素表达明显增高,差异具有统计学意义(p<0.05);HO+LEP组较HO组和HO+LEP+RA组的钙化面积、异位骨化体积显著增多,差异具有统计学意义(p<0.05);HO+RA组较HO组的钙化面积和异位骨化体积显著降低,差异具有统计学意义(p<0.05);HO+LEP组较HO组和HO+LEP+RA组的Runx2、OSX及PS6表达显著增强,差异具有统计学意义(p<0.05);HO+RA组较HO组的Runx2、OSX及PS6表达显著降低,差异具有统计学意义(p<0.05)。结论:瘦素上调mTORC1信号通路加速TDSCs成骨分化和跟腱异位骨化的形成,mTORC1信号通路抑制剂雷帕霉素可有效抑制瘦素诱导的TDSCs成骨分化和跟腱异位骨化形成,为跟腱异位骨化的预防及治疗提供了新思路。