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背景激素性股骨头坏死（Steroid-induced Osteonecrosis of Femoral Head,SONFH）是非创伤性股骨头坏死的主要类型,由于长期或过量应用激素类药物引起股骨头血供受损,局部循环障碍,造成骨细胞缺血、坏死,最终导致股骨头结构改变、形态失常。截止到目前,尚未发现确切的方法可以有效阻止或逆转这一病理进程。SONFH的确切发病机制尚不明确,普遍认为激素在人体内蓄积并达到一定程度后可引起血液高凝状态,血脂水平增高,股骨头供应血管栓塞、缺血,成骨能力减弱、骨质疏松及微骨折的反复发生,最终导致骨坏死。随着关节置换技术的进步,很大程度上改善了SONFH终末期患者的生活质量。由于缺乏完善的早期治疗手段,SONFH患者依然背负着很大的负担。因此,探索SONFH的发病机制和寻找新的治疗靶点具有重要的临床意义。目的本研究首先通过对高通量基因表达（Gene Expression Omnibus,GEO）数据库中的数据集进行深入的生物信息学分析,再通过体外细胞水平的实验验证来评估关键基因的表达以及功能与SONFH之间的关系,旨在寻找SONFH发生和发展过程中的重要分子通路,以明确可能的关键基因及相关基因的功能,然后进一步探索相关发病机制。方法1.从GEO数据库下载包含有40个样本的SONFH基因表达谱数据集GSE123568,首先将样本按照类固醇药物给药后是否发生股骨头坏死分为对照组和SONFH组。其中,对照组包括类固醇药物给药后未发生股骨头坏死的10名患者,SONFH组包括类固醇药物给药后发生股骨头坏死的30名患者。然后对两组样本进行差异表达基因（Differential Expressed Genes,DEGs）分析。接着借助基因本体论（Gene ontology,GO）、京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）数据库寻找DEGs所参与的表达通路,最后将所有基因进行基因富集分析（Gene Set Enrichment Analysis,GSEA）来研究激素导致股骨头坏死过程中的关键通路。利用String在线数据库构建DEGs的蛋白互作（Protein protein interaction,PPI）网络并选出网络中的关键基因。2.选择合适的大鼠基因数据集,比较上述关键基因的表达情况。3.通过使用地塞米松（Dexamethasone,DEX）处理骨髓间充质干细胞（Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）,再经实时定量PCR（Quantitative Real-time PCR,q PCR）技术检测相关基因的表达情况,来验证所筛选出关键基因的可靠性。4.使用si RNA抑制BMSCs中相关基因的表达,然后成骨诱导BMSCs,使用茜素红染色,比较相关基因抑制后BMSCs成骨能力的变化。结果1.本研究共鉴定出402个DEGs,在SONFH样本中189个基因表达上调,213个基因表达下调。2.GO富集分析结果显示DEGs关于生物过程（Biological Process,BP）显著富集了炎症反应、免疫反应、血小板脱颗粒;关于细胞成分（Cellular Component,CC）显著富集了质膜、胞浆、外泌体;关于分子功能（Molecular Function,MF）显著富集了蛋白结合、受体活性、趋化因子受体活性和铵盐跨膜转运蛋白活性。3.KEGG分析结果提示DEGs主要富集了破骨细胞分化、细胞因子与其受体间相互作用、趋化因子信号通路。4.GSEA分析显示细胞因子与其受体间相互作用、趋化因子信号通路、由自然杀伤细胞介导的细胞毒作用、JAK-STAT信号通路、Toll样受体信号通路、溶酶体是SONFH发生过程中的主要途径。5.根据DEGs对应蛋白之间的功能联系构建PPI网络,并筛选出了8个关键基因,其中TLR2、TYROBP、IRF8、PECAM1、HCK和CD14在SONFH组表达上调,SNCA和SLC4A1在SONFH组表达下调。6.TLR2、TYROBP、PECAM1、HCK、CD14、SNCA和SLC4A1的在大鼠数据集中的表达与之前分析一致,而IRF8并未在大鼠数据集中鉴定到。7.本研究选择TLR2、IRF8、HCK、CD14、SNCA和SLC4A在细胞水平进行验证m RNA表达情况,结果显示DEX处理后TLR2的表达并没有明显增加,而SNCA和SLC4A1在DEX处理后却表达上调,IRF8、HCK和CD14在DEX处理后表达与之前分析一致。8.大体观察下IRF8、HCK在表达抑制后BMSCs的成骨能力增强。结论1.本研究共鉴定出402个DEGs,其中TLR2、TYROBP、IRF8、SNCA、PECAM1、SLC4A1、HCK和CD14是关键基因。2.免疫反应、血小板脱颗粒、破骨细胞分化、细胞因子与其受体间相互作用、趋化因子信号通路、Jak-STAT信号通路、自然杀伤细胞的细胞毒性作用、Toll样受体信号通路和溶酶体在SONFH发病过程中起重要作用。3.IRF8和HCK可为SONFH的新型治疗靶点的发现提供参考。