赤霉胺促进成骨与血管生成通过PI3K/AKT通路并预防糖皮质激素诱导的股骨头骨坏死

为何保护髋部骨骼至关重要

许多人依赖强效的类固醇药物来控制自身免疫疾病和严重炎症等病症。尽管这些药物能挽救生命，长期使用类固醇可能在不知不觉中损害髋关节，有时导致股骨圆顶（股骨头）坏死并塌陷。这种疼痛性疾病称为骨坏死，常常使关节置换手术成为唯一选择，尤其在年轻成年人中。本研究汇总提出一个令人期待的问题：一种天然膳食抗氧化剂麦角硫胺（ergothioneine）是否能帮助保护髋部的骨组织和血管免受类固醇损伤？

强效药物的隐性代价

股骨头骨坏死在症状出现前很久就已开始。高剂量糖皮质激素（一类常见类固醇）扰乱了造骨和血管内皮细胞的功能。它们在细胞内增加有害的氧化副产物，损伤被称为线粒体的小型能量工厂，并触发细胞自杀程序。随着成骨细胞与血管的丧失，股骨头变弱、血流减少，球形骨最终可能塌陷。目前的治疗主要集中在缓解疼痛或晚期手术；尚无广泛应用的药物能直接保护骨组织及其血供免受类固醇损伤。

一种特殊的抗氧化剂登场

麦角硫胺是一种含硫分子，存在于蘑菇等食物中，并由某些微生物合成。人体能主动运输并在易受氧化应激影响的器官中储存它，这暗示了其可能的保护作用。先前研究将麦角硫胺与更健康的大脑和心脏联系起来，但其对骨骼的影响尚不清楚。研究者首先利用来自类固醇相关骨坏死患者的大规模基因数据，绘制疾病相关的分子通路，并将其与麦角硫胺的预测靶点相匹配。该分析突出了细胞内一个核心的生长与存活系统——PI3K/AKT通路，作为抗氧化剂与骨保护之间的潜在桥梁。

在压力下检测骨细胞与血管细胞

为探究这一联系，研究团队在实验室中用强效类固醇处理两种关键细胞类型：可分化为成骨细胞的骨髓干细胞，以及构成血管壁的内皮细胞。单独类固醇处理降低了这些细胞分化为成骨细胞的能力，减少了成骨标志物，破坏了微小血管样管道的形成，并增加了程序性细胞死亡的迹象。线粒体出现肿胀与碎裂，损害性活性氧水平大幅上升。当在类固醇处理前加入麦角硫胺时，许多这些变化被逆转：骨细胞与血管细胞存活更好，保留了成骨与管腔形成能力，产生的有害氧化物较少，并显示出更健康的线粒体形态与能量信号。

追踪细胞的存活回路

深入观察时，研究者测量了PI3K/AKT通路的激活程度。类固醇抑制了该通路，降低了其关键蛋白的活化形式。麦角硫胺恢复了这些蛋白的激活，与更少的死亡信号和更好的线粒体功能同时出现。虽然该研究并未通过直接阻断该通路来严格证明因果关系，但这种模式表明麦角硫胺有助于在类固醇应激下维持这一存活回路的活性。反过来，这支持了成骨（osteogenesis）和血管生成（angiogenesis）两项对健康承重髋关节至关重要的过程。

从培养皿到活体髋关节

随后团队转向一种模拟人类类固醇诱导股骨头骨坏死的动物模型。大鼠被给予细菌成分和重复类固醇剂量以诱发股骨头损伤。部分动物在此过程中还接受了麦角硫胺处理。详细的CT扫描和显微镜研究显示，未治疗且暴露于类固醇的大鼠出现细薄、断裂的骨小梁、关节面下的空洞以及许多骨细胞死亡后留下的空腔。骨分解标志物上升，血管标志物下降。相比之下，经麦角硫胺处理的大鼠骨组织更致密、结构更有序，死骨细胞更少，骨吸收细胞活动的证据减少，且股骨头中小血管得到较好保留。

这对患者可能意味着什么

综合来看，研究结果勾勒出一致的图景：麦角硫胺帮助骨与血管细胞抵抗高剂量类固醇触发的毒性级联反应，可能通过保护线粒体、减少氧化应激并维持关键存活通路的激活来实现。在大鼠体内，这种细胞层面的保护转化为更强的骨微结构与更少的股骨头塌陷。尽管仍有大量工作要做——包括确定安全且有效的剂量、了解口服麦角硫胺在人体内的代谢及进行临床试验——该研究提出了一个可能性：一种天然来源的抗氧化剂未来或能帮助依赖类固醇的患者保护其髋关节，避免或延缓大手术的发生。

引用: Xuecheng, S., Gaoxin, J., Hang, L. et al. Ergothioneine promotes osteogenesis and angiogenesis through PI3K/AKT pathway and prevents glucocorticoid-induced osteonecrosis of the femoral head. Sci Rep 16, 11411 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38834-8

关键词: 类固醇引起的骨损伤, 麦角硫胺（ergothioneine）, 髋部骨坏死, 骨再生, 线粒体保护