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为探究类固醇性股骨头坏死（SIONFH）机制，研究人员聚焦 PI3K/AKT 通路与铜死亡，发现激活该通路可改善病情。
在医学领域，股骨头坏死（ONFH）是导致残疾的一大 “元凶”，而类固醇的使用在其发生发展中扮演着关键角色。随着类固醇在多种内科疾病，如系统性红斑狼疮、肾病综合征等治疗中的广泛应用，类固醇性股骨头坏死（SIONFH）逐渐成为研究焦点。然而，目前人们对 SIONFH 的病理机制了解有限，也缺乏能直接针对其病理机制阻止病情进展的有效治疗方法。
为了攻克这一医学难题，广州中医药大学附属中山中医院骨科等研究机构的研究人员开展了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为 SIONFH 的治疗带来了新曙光。
研究人员综合运用多种技术方法。在样本方面，收集了广州中医药大学第三附属医院接受全髋关节置换手术的 SIONFH 患者的股骨头标本。采用蛋白质数据非依赖采集（DIA）的蛋白质组学方法，分析样本中蛋白质的差异表达；通过生物信息学分析，挖掘相关基因和通路；进行体外细胞实验，以 MC3T3-E1 细胞为研究对象，设置对照组、DEX 组和 PI3K 激动剂组，观察细胞变化；构建 SIONFH 大鼠模型开展体内动物实验，并利用 Micro-CT 分析、组织染色、免疫荧光等技术检测各项指标。
研究结果主要如下：
- 蛋白质组学分析暗示 SIONFH 中可能存在铜死亡：通过对基因表达综合数据库（GEO）转录组数据的分析，研究人员确定了 CDKN2A、DLAT、FDX1 等关键基因。对股骨头坏死区域和健康区域的骨样本进行蛋白质组学分析，并与已知的铜死亡相关基因交叉比对，发现 DLAT、PDHB 和 SLC25A3 这三种蛋白质在健康区域的表达高于坏死区域，表明铜死亡可能参与 SIONFH 的发病过程。
- 体外实验证实 DEX 干预可诱导 MC3T3-E1 细胞发生铜死亡：考虑到 SIONFH 由长期大剂量使用糖皮质激素引起，研究人员在体外使用地塞米松（DEX）处理 MC3T3-E1 细胞。CCK-8 实验评估了 DEX 对细胞增殖的影响，铜离子检测发现 DEX 处理后细胞内铜离子水平显著升高，蛋白质免疫印迹（WB）和实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）结果显示，铜死亡相关蛋白 DLAT、PDHB、SLC25A3 和 FDX1 的表达下调，且在 5 μM DEX 浓度下变化更明显，说明高剂量 DEX 可诱导 MC3T3-E1 细胞发生铜死亡。
- MC3T3-E1 细胞的铜死亡导致成骨能力受损：在确认高剂量 DEX 对 MC3T3-E1 细胞活力的损害后，研究人员进一步探究铜死亡对细胞成骨能力的影响。碱性磷酸酶（ALP）检测、qRT-PCR 分析和免疫荧光（IF）染色结果均表明，DEX 处理后，MC3T3-E1 细胞的成骨潜力显著下降，关键成骨标记物 RUNX2 和 BMP2 的表达明显下调，意味着铜死亡会损害成骨细胞的分化。
- 蛋白质组学分析提示 PI3K/AKT 通路可能是铜死亡的关键调节因子：对蛋白质组学数据进行 KEGG 富集分析，发现氧化磷酸化、HIF-1 信号通路、PI3K/AKT 信号通路等多个通路与 SIONFH 相关。在 MC3T3-E1 细胞中进行 DEX 干预实验，qRT-PCR 和 IF 染色结果显示 PI3K 和 AKT 的表达明显下调。通过分子对接、AlphaFold 预测和分子动力学（MD）模拟，证实 AKT 与铜死亡相关蛋白 FDX1 存在结合相互作用，表明 PI3K/AKT 信号通路可能通过调节 FDX1 的表达影响铜死亡。
- 激活 PI3K/AKT 通路可挽救铜死亡及成骨分化不足：研究人员使用 PI3K 激动剂 740Y-P 处理经 DEX 干预的 MC3T3-E1 细胞。CCK-8 实验确定 740Y-P 的安全浓度为 20 μM，qRT-PCR 和 IF 染色结果显示，740Y-P 可上调 PI3K 和 AKT 的表达。铜离子检测发现 740Y-P 处理后细胞内铜离子水平显著降低，同时 FDX1、DLAT、PDHB 和 SLC25A3 的表达升高，ALP 染色、IF 染色和 qRT-PCR 结果表明，740Y-P 可部分恢复细胞的成骨能力，说明激活 PI3K/AKT 信号通路能挽救因铜死亡导致的成骨能力受损。
- 740Y-P 通过抑制铜死亡预防 SIONFH：动物实验中，将 30 只雄性 SD 大鼠分为对照组、实验组和 740Y-P 组。Micro-CT 分析显示，实验组的骨体积分数（BV/TV）、骨小梁数量（Tb.N）和骨小梁厚度（Tb.Th）最低，而对照组和 740Y-P 组这些参数有显著改善；HE 染色验证了模型建立的有效性；ARS 染色和 RUNX2 表达检测表明，740Y-P 可逆转实验组被抑制的成骨能力。进一步研究发现，740Y-P 处理后，PI3K 表达升高，AKT 和 FDX1 表达增加且存在共表达关系，同时铜死亡相关基因 SLC25A3、PDHB 和 DLAT 的表达也发生了与细胞实验一致的变化，验证了细胞实验的结果，表明 PI3K/AKT 信号通路的靶点位于 FDX1 上游。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 PI3K/AKT 通路在调节地塞米松诱导的成骨细胞铜死亡以及对成骨能力影响中的关键作用。通过激活 PI3K/AKT 通路，使用 740Y-P 等化合物，有望为治疗股骨头坏死及其他与糖皮质激素使用相关的骨疾病提供新的治疗策略。然而，该研究也存在一定局限性，如体外研究结果向体内模型和人类患者转化的潜力还需进一步探究，PI3K/AKT 通路调节铜死亡的精确分子机制也有待更深入研究 。但总体而言，这项研究为相关领域的后续研究奠定了重要基础，为解决股骨头坏死这一医学难题指明了新方向。
