Rictor/mTORC2对Akt/PI3K/FoxO信号通路的调控在骨质疏松症的机制研究

Osteoporosis and other aging diseases are more serious in China, social and economic burden caused by these diseases are increasingly significant. Rictor/mTORC2 is a very important gene in cell growth and differentiation, Rictor/mTORC2 can activate Akt/PI3K signaling pathway, and then stimulate osteoblast proliferation and differentiation, and it also can effect FoxO gene expression through this pathway, then change the oxidative stress status and bone mass loss. We use osteoblast conditionally knockout Rictor mice to observation its effect on bone mineral density, bone strength and bone apoptosis. As well as we use osteoblast and bone marrow stem cells with silence or overexpress Rictor/mTORC2 gene and observe their change of adipogenic differentiation and osteogenic differentiation, in order to determine the interaction of Rictor/mTORC2 and Akt/PI3K pathway, as well as its effect on FoxO genes and oxidative stress. Hope this study can provide for the development of molecular targets for drug intervention in the treatment of osteoporosis.

骨质疏松等增龄性疾病正在影响着加速老龄化进程的中国，这些疾病所造成的社会经济负担也日益显著。Rictor/mTORC2在细胞生长分化中扮演者一个重要的角色，Rictor/mTORC2能激活Akt/PI3K信号通路影响成骨细胞增殖分化，并且通过该通路影响FoxO基因的表达，改变氧化应激状态影响骨量的丢失。通过成骨细胞特异性敲除Rictor的小鼠骨密度，骨强度以及骨组织的凋亡情况的观察比较以及成骨细胞以及骨髓基质干细胞中沉默以及过表达Rictor/mTORC2基因对成骨成脂分化的影响，进一步探讨Rictor/mTORC2与Akt/PI3K信号通路的关系及相互作用的精确位点，以及对FoxO基因以及氧化应激状态的影响。为药物干预治疗骨质疏松症的提供可供开发研究的分子靶点。进一步阐述骨质疏松的发病机制，为寻找骨质疏松的治疗策略寻找契机。

mTOR是哺乳动物进化过程中一个相对保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，通过细胞外信号通路影响生长发育。其存在形式主要有两种：mTOR―Raptor复合物和mTOR-Rictor复合物。这两个复合物的主要区别是他们独特的成分Raptor和Rictor。体外研究发现rictor能促进骨髓基质干细胞向成骨细胞分化。我们通过Cre/loxp系统构建成骨细胞条件性敲除Rictor的小鼠，通过表型观察发现成骨细胞条件性敲除Rictor对小鼠的体重没有明显影响，但是成骨细胞条件性敲除Rictor的小鼠瘦体重和骨密度明显低于野生型小鼠。我们进一步运用micro-CT对骨微结构进行分析， 发现突变小鼠皮质骨质量明显降低，形态也明显改变；松质骨不受影响。因此Rictor通过影响皮质骨而改变骨微结构。运用三点弯曲试验，对小鼠骨生物力学进行检测，发现突变小鼠皮质骨抗压能力明显减弱，骨脆性增加。骨形态学检测发现，成骨细胞数量并不受影响，但成骨细胞活性降低明显降低，与此同时破骨细胞的活性也是明显降低的，正因为破骨细胞活性降低，因此松质骨并没有明显的形态学改变。进一步机制研究证实了Rictor通过影响mTORC2信号通路中Akt的磷酸化而发挥作用。成骨细胞条件性敲除Rictor基因可能通过影响破骨细胞M-CSF基因的表达而降低破骨细胞的活性。通过上述研究我们证实了我们假说：Rictor是维持正常的骨形态特别是皮质骨的骨重建和骨质量所必需的，Rictor基因在骨质疏松疾病的发生发展中起到关键作用。Rictor可能成为将来骨质疏松治疗的另一个重要靶点。