研究背景:由于糖皮质激素药物在临床诊断和治疗中的广泛使用,国内外关于股骨头坏死(ONFH)的报道不断增加。股骨头坏死是临床应用激素导致的严重并发症,残疾率高,严重影响患者的身心健康。在中国,长期或高剂量的使用糖皮质激素是非创伤性股骨头坏死最常见的致病因素之一。目前,其发病机制尚不清楚。研究发现PI3K/Akt通路在激素诱导的股骨头坏死中起重要作用,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是P13K/Akt通路的下游蛋白,可以接受多种信号,包括生长因子,营养素和能量,是机体细胞生长和增殖的关键性调节路径。目前,该研究发现mTOR通路在软骨退行性疾病和骨关节肿瘤的发展中起重要作用,然而,mTOR途径在激素诱导的股骨头坏死中的特定作用尚未得到系统研究,需要进一步确认。研究目的:基于对mTOR信号传导途径的研究,尝试分析与激素诱导的股骨头坏死相关的病理因素与mTOR途径之间的关联。为了证实激素诱导的股骨头坏死中mTOR信号通路相关蛋白和因子的表达和调控,它为临床治疗激素引起的股骨头坏死提供了实践依据。材料与方法:从动物实验中心选择48只雄性SD大鼠,体龄约6-8周,体重200-230g。喂食一周后,将大鼠随机分为实验组和对照组(N=24),实验组大鼠每周两次肌内注射甲基强的松龙(MP)20mg/kg。分别于模型建立2、4、8周后将大鼠全部处死(n=8),解剖后行相关组织病理及免疫生化指标分析。具体考察指标如下:ELISA检测血清中抗碱性磷酸酶(TRAP)水平,形态学上通过HE染色分析,比较二者在测量股骨头坏死骨小梁改建过程中的作用;Western-Blot分析:检测大鼠股骨头RANK、VEGF、OPG、RUNX2等蛋白的表达水平;TOR通路蛋白分析:Western-blot检测大鼠股骨头细胞中S6蛋白,4E结合蛋白1(4EBP1),PI3K,AKT等蛋白的表达水平。免疫组化染色观察凋亡相关蛋白Bax,Bcl-2和Caspase-3的表达水平。结果:ELISA检测:实验组血清中抗碱性磷酸盐表达水平显着升高,明显高于对照组。其中,第8周血清中抗碱性磷酸盐的表达水平尤甚。HE染色分析:对照组:整体上,骨小梁结构基本完整,空间排列相对规则,内骨细胞清晰明显,骨髓内充满丰富的造血细胞,脂肪细胞比例较少。实验组:软骨面出现一定程度褶皱,骨小梁整体上比较稀疏,局部存在断裂现象;骨细胞的细胞核浓缩到一定程度,骨髓中的脂肪细胞被浸没。空骨陷窝率分析:对照组整体上空骨陷窝数量较少,其陷窝率为(8.33±1.21);实验组出现大量空骨腔隙,空隙率为(23.58±3.38)%。比较数据,P<0.05,差异有统计学意义。免疫组织化学染色:实验组抗碱性磷酸酶(TRAP)染色显着高于对照组,且浓度随时间增加。同样的Cspase-3的表达也与TRAP呈现相同的趋势;Bcl-2的表达与上述两个指标相反,实验组明显小于对照组。Western-Blot蛋白分析:股骨头蛋白:RANK,RUNX2等建立后,表达增加,P<0.05,差异有统计学意义;VEGF,OPG等建立后,表达下降,P<0.05,差异有统计学意义。TOR通路蛋白:关键蛋白S6、4EBP1、PI3 K、AKT等在模型建立后,表达量在一定程度上有所增加,差异为P<0.05,差异有统计学意义。凋亡蛋白分析:建立模型后,Bax和Caspase-3的表达水平增加。模型建立后,Bcl-2表达下降,P<0.05,差异有统计学意义。结论:长期或大剂量使用糖皮质激素对骨细胞有明显损害,它可以有效促进股骨头细胞的非编程凋亡过程。mTOR信号通路中上下游分子S6、4 EBP1、PI3 K、AKT等在激素性模型建立后在骨组织中被明显激活,提示mTOR信号通路参与激素诱导的股骨头坏死的发生和发展过程。