研究目的骨关节炎（Osteoarthritis,OA）是最常见的关节疾病,关节软骨破坏和滑膜炎症是其特征性的病理改变,然而关节软骨破坏、滑膜炎症及OA的发病机理尚未阐明,临床上缺乏有效的防治方法。研究显示mTORC1信号通路参与OA的发生发展,药物抑制mTORC1信号通路能有效延缓OA的病程,但是软骨细胞和巨噬细胞mTORC1活性改变在OA发生发展中的作用及机制尚不清楚。本研究将通过临床标本、基因敲除小鼠模型和细胞模型,深入探讨软骨细胞和巨噬细胞mTORC1活性改变在OA病程中的作用及其分子机制,为防治OA提供新的潜在靶点。研究方法收集正常人及OA患者关节软骨及滑膜标本,收集3M、12M、24M、30M年龄段小鼠膝关节标本,收集小鼠DMM-OA模型和CIOA模型术后1周膝关节标本。构建胚胎启动敲除和可诱导型软骨细胞特异性敲除Tsc1（mTORC1上游抑制分子）的转基因小鼠,研究软骨细胞mTORC1活化对OA发生发展的作用。构建巨噬细胞特异性敲除Tsc1和Rheb（mTORC1活化分子）的转基因小鼠,研究巨噬细胞mTORC1活性改变对巨噬细胞极化及其在OA中的作用。以上标本行组织学染色:HE染色、番红O-快速绿染色、甲苯胺蓝染色;使用OARSI评分系统对膝关节OA病理程度进行评估;使用炎症评分系统对OA滑膜炎症水平进行评估;Micro-CT扫描及三维重建对骨赘形成情况进行评估;免疫组化检测p-S6（mTORC1下游表达蛋白）反映mTORC1活性;BrdU、CyclinD1、CyclinB1检测评价软骨细胞增殖情况;Runx2、Ihh、ColX染色评价软骨细胞肥大分化情况;F4/80、iNOS和CD206染色评估巨噬细胞及其极化状态表达情况;利用Q-PCR、免疫组化、Western检测转基因小鼠膝关节软骨细胞FGFR3和PPR,滑膜巨噬细胞RSPO2表达情况。构建p73（FGFR3的转录因子）的siRNA,体外转染ATDC5细胞系,研究p73对FGFR3和mTORC1的影响。利用ERK抑制剂（PD98059）抑制ERK活性,研究其对PPR和mTORC1的影响。研究结果mTORC1信号通路与OA密切相关。OA患者和小鼠OA模型中膝关节软骨和滑膜组织mTORC1信号通路高度活化,并且小鼠膝关节软骨细胞mTORC1活性随着年龄增长而逐渐活化。研究表明,软骨细胞mTORC1活化通过下调P73和FGFR3促进软骨细胞增殖、通过下调PPR促进软骨细胞肥大分化,共同作用诱发并促进OA的发生发展。OA病程中,巨噬细胞mTORC1活化促进其向M1型巨噬细胞极化,通过分泌RSPO2导致关节软骨破坏和骨赘形成,最终促进OA的发生发展。研究结论OA病程中,膝关节软骨细胞和巨噬细胞mTORC1信号通路高度活化,在OA发生发展中起着重要作用,药物抑制软骨细胞和巨噬细胞mTORC1通路活性是防治OA的潜在靶标。