雷帕霉素机制性靶蛋白(The mechanistic target of rapamycin，mTOR)是一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其在体内能形成两种不同的复合物，分别是mTOR complex1(mTORC1)和mTORC2。尽管大量研究报道了mTOR信号通路在细胞生长、增殖、分化、存活、代谢等多个方面发挥重要作用，但mTOR在体内各种组织细胞中的生理功能远未阐明。本文运用Cre-loxP系统建立组织细胞特异性条件基因敲除小鼠研究mTOR信号通路在肾脏和睾丸中的生理功能及其作用机制。研究分为以下两部分。
　　第一部分是研究敲除肾近端小管细胞中mTORC1和mTORC2的抑制性组分DEP domain containing mTOR-interacting protein(DEPTOR)对肾生理和急性肾损伤的作用和机制。肾近端小管是肾脏重吸收的重要场所，也是急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)的主要损伤部位。AKI是临床主要肾病，其诱因包括缺血，再灌注，败血症和肾毒素如顺铂，主要表现为肾功能的快速丧失，导致代谢废物的累积以及电解质和体液的不平衡。2009年发现的DEPTOR分子结合mTORC1和mTORC2并抑制其活性，它在肾近端小管生理和AKI中的作用未见报道。本研究中首先通过免疫组化(IHC)和western blotting分析了DEPTOR在近端小管及其顺铂诱导的AKI中的表达变化，然后通过PEPCK-Cre构建了近端小管中特异性敲除DEPTOR的小鼠模型，研究体内DEPTOR对近端小管生理功能以及AKI的作用。IHC和western blotting结果显示DEPTOR在近端小管中表达较低，但在顺铂诱导的AKI晚期表达显著增加。近端小管特异敲除DEPTOR的小鼠无任何明显的发育与生理功能方面的异常表型，但是在顺铂诱导的AKI中表现出组织损伤降低、肾功能较好、细胞凋亡减少，表明敲除DEPTOR保护顺铂诱导的AKI。但是，免疫荧光(IF)、IHC和western blotting显示近端小管敲除DEPTOR不能显著激活mTORC1和mTORC2，尤其在AKI中。发现敲除DEPTOR在生理条件和顺铂处理下均抑制p-p38MAPK表达。研究报道p38MAPK在AKI中被激活并通过促进TNF-a产生和炎症加重肾损伤。在敲除小鼠和人近端小管细胞系HK-2以及HEK293细胞中的研究均证明敲除DEPTOR抑制p38MAPK活化和下游TNF-α产生。总之，我们的结果表明DEPTOR敲除可通过mTOR非依赖的p38MAPK和TNF-α途径保护顺铂诱导的AKI。
　　第二部分通过敲除睾丸精原细胞中mTORC1上游抑制分子TSC1，研究mTORC1在睾丸发育和精子发生中的作用及其分子机制。睾丸精子发生是个连续的、周期性的、复杂的细胞分化和形态变化的过程，由精原细胞开始，分化为精母细胞，再经过减数分裂，并且伴随着一定的形态变化最终形成精子。精原细胞的增殖和分化是精子发生的根本，但mTORC1在其中的作用仍不完全清楚。本研究中首先通过IHC和IF分析了小鼠睾丸出生后发育过程中mTORC1在睾丸及其精原细胞中的活性变化，然后通过Stra8-Cre构建了精原细胞中特异性敲除Tsc1的小鼠模型，研究体内mTORC1活化对精原细胞分化以及睾丸精子发生的作用。结果显示精原细胞在出生后发育中显示阶段依赖的mTORC1活性，并在未分化精原细胞中活性非常低，而分化精原细胞中高活性。精原细胞条件性敲除Tsc1小鼠表现出睾丸重量减少、组织缺陷，精子发生滞后，生殖细胞过度凋亡，精子数量减少和生殖能力下降。重要的是，mTORC1激活促进精原细胞分化，抑制其自我更新，从而诱导生殖细胞的过早消耗，损害精子发生。总之，我们的研究表明TSC/mTORC1在维持精原细胞数量和功能以及精子发生中发挥关键作用。