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目的：通过基因芯片技术筛选糖皮质激素致家兔股骨头缺血性坏死(Steroid-induced avascular necrosis of femoral head，SANFH)模型早期发病有特异性变化的基因，并用Real time PCR法、免疫组织化学染色（SP法）和Westemblot方法进行验证，探讨其在分子水平的发病机制，为预防、诊断和治疗SANFH提供新的思路。
方法：选择健康成年雄性新西兰家兔27只，随机分为对照组和模型组。模型组动物臀肌注射甲泼尼龙(20mg/kg)，每天1次，连续3d;间隔1w后，同样给予模型组动物臀肌注射甲泼尼龙，剂量20mg/kg/w，持续25w，对照组在相同时间点注射等量的注射用水，实验结束时分别在26w、30w和40w分批处死实验动物，取材。HE染色光学显微镜观察骨组织、骨髓组织、骨小梁结构变化，分析单位视野面积内脂肪细胞百分比、骨小梁面积比和空骨陷窝率。基因芯片分析SANFH早期模型全血标本中差异基因的表达;采用RT-PCR方法，对筛选出的基因进行验证;并用Western blot和免疫组化方法检测股骨头组织中SLC8A1/NCX1、NR3C1、SLC2A1、TIMP3和IL8蛋白表达，分析其在早期SANFH发病、进展过程中的作用。
结果：⑴长时间应用激素后模型组家兔出现食欲下降，体重减轻，毛发干枯、精神萎靡等状态。⑵分别于实验第26w、30w、40w对各组实验动物进行影像学（X线和MRI扫描）检查，发现所有实验动物股骨头形态、关节间隙正常，无明显异常，按照股骨头坏死国际分期（骨循环学会ARCO分期）诊断标准，无法确诊上述动物出现SANFH临床Ⅰ期症状。⑶实验第26w、30w、40w对股骨头标本进行病理学检查，见模型组家兔骨小梁面积比率与正常对照组相比明显降低(P＜0.01)，股骨头中脂肪细胞比率和骨质中空骨陷窝率显著升高(P＜0.01);且随着时间的延长，模型组家兔骨质中空骨陷窝率持/继续增加，在40w时平均空骨陷窝率达54.1％，明显高于实验26w组和正常对照组(P＜0.01);按照股骨头缺血坏死病理学诊断标准（Matusi分级法），实验40w时家兔股骨头坏死局部已经达到Ⅱ级。⑷比较第26w时模型组和正常组全血标本中的差异基因，发现差异表达2倍以上的基因有1158个，其中上调基因452个，下调基因823个。差异表达明显的基因可粗略分为与炎症免疫应答相关、与离子与蛋白转运通道相关、与蛋白酶调控相关以及与细胞因子和受体相关四类。⑸动物全血标本中基因RT-PCR验证结果与芯片结果基本符合。⑹免疫组化法验证基因TIMP3、SLC8A1/NCX1、NR3C1和SLC2A1在股骨头组织中的表达变化与芯片结果基本符合。⑺Western blot显示早期SANFH中TIMP3、NR3C1和SLC2A1等蛋白在股骨头组织中的表达变化与芯片结果基本一致。
结论：①早期SANFH组织与正常对照之间存在52个mRNA表达有明显差异的基因（已知与人类病理生理功能相关），这些基因的差异表达可能参与了早期SANFH的发生过程。②TIMP3基因有可能成为预测早期SANFH发生的潜在生物标志物。③对这些差异表达基因的进一步研究将有助于理解早期SANFH发生的分子机制，为SANFH的早期预防、诊断和治疗提供新的思路。