骨穩(wěn)態(tài)是通過成骨細(xì)胞的骨形成和破骨細(xì)胞的骨吸收的平衡來維持的。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞之間的活動不平衡導(dǎo)致骨形成和吸收不當(dāng)，這是骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制。泛素依賴的蛋白水解對于調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞譜系分化至關(guān)重要。附著在目標(biāo)蛋白上的多泛素鏈可以被去泛素化酶編輯或去除。一些泛素特異性蛋白酶（USPs），如USP1和USP34，通過促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞（MSC）成骨或拮抗骨髓單核細(xì)胞（BMMs）的破骨細(xì)胞分化參與骨形成，但哪些USPs通過同時協(xié)調(diào)骨形成和骨吸收來維持骨穩(wěn)態(tài)的相關(guān)研究較少。

2022年1月，上海市傷骨科研究所鄧廉夫、李長偉團(tuán)隊(duì)在Cell Death Differ發(fā)表了題為“The osteoprotective role of USP26 in coordinating bone formation and resorption”的文章，該文章采用集萃藥康T001875.B6/NGpt-Usp26em1Cd26d5/Gpt小鼠模型，報道了USP26通過協(xié)調(diào)骨形成和骨吸收發(fā)揮骨保護(hù)作用，并提示USP26是治療骨質(zhì)疏松癥的新靶點(diǎn)。

正文

1、Usp26促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）向成骨細(xì)胞分化，抑制骨髓單核巨噬細(xì)胞（BMMs）向破骨細(xì)胞分化

研究者通過比較Usp26 -/-小鼠與野生型（WT）小鼠的成骨細(xì)胞相關(guān)基因和破骨細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Usp26缺失時，成骨細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)、ALP活性和細(xì)胞外基質(zhì)礦化明顯降低；破骨細(xì)胞相關(guān)基因顯著上調(diào)，多核破骨細(xì)胞數(shù)量增加。反之，與WT小鼠相比，Usp26過表達(dá)小鼠的成骨細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)明顯上調(diào)（圖1）。

圖1. Usp26調(diào)節(jié)MSCs的成骨分化和BMMs的破骨分化。

2、Usp26-/-小鼠表現(xiàn)出骨形成減少，骨吸收增加

研究者在檢測到Usp26 -/-小鼠相比于WT小鼠骨量低，骨強(qiáng)度差的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步比較二者的骨形成標(biāo)志物水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Usp26 -/-小鼠成骨標(biāo)志物的表達(dá)顯著降低，骨溶解標(biāo)志物的表達(dá)顯著增加（圖2）。

圖2. Usp26敲除導(dǎo)致骨形成減少，骨吸收增加

3、Usp26缺乏通過減少β-連環(huán)蛋白而抑制MSCs的成骨分化

研究者篩選到與Usp26相互作用的蛋白——β-連環(huán)蛋白。Usp26-/-小鼠股骨樣本的成骨細(xì)胞中觀察到β-連環(huán)蛋白減少。而編碼β-連環(huán)蛋白的基因Ctnnb1的過表達(dá)，顯著促進(jìn)了MSCs的成骨分化。這些結(jié)果表明β-連環(huán)蛋白的減少是Usp26-/- MSCs成骨分化抑制的原因。此外，研究者通過293 T細(xì)胞中異位表達(dá)flag標(biāo)記的β-連環(huán)蛋白，發(fā)現(xiàn)USP26可以通過降低泛素化β-連環(huán)蛋白的水平來降低293 T細(xì)胞中β-連環(huán)蛋白的降解（圖3）。

圖3. Usp26缺乏通過減少β-連環(huán)蛋白而抑制MSCs的成骨分化

4、Usp26缺乏通過降低IκBα促進(jìn)BMMs的破骨細(xì)胞分化

研究者分析比較發(fā)現(xiàn)USP26-/-相比于WT小鼠有202個基因表達(dá)顯著下調(diào)，128個基因表達(dá)顯著上調(diào)（圖4A），而這些基因的差異表達(dá)與NF-κB通路密切相關(guān)。用特異性抗體篩選到IκBα是USP26調(diào)控NF-κB活化的上游適配器。獲得功能實(shí)驗(yàn)顯示，在Usp26-/- BMMs中，編碼IκBα的基因Nfkbia的過表達(dá)抑制了破骨細(xì)胞基因的表達(dá)。此外，研究者通過293 T細(xì)胞中異位表達(dá)flag標(biāo)記的IκBα發(fā)現(xiàn)USP26通過去泛素化活性降低了293 T細(xì)胞中IκBα的降解（圖4）。

圖4. Usp26缺乏通過降低IκBα促進(jìn)BMMs的破骨細(xì)胞分化

5、Usp26促進(jìn)骨再生

研究者通過外科手術(shù)在股骨皮質(zhì)骨上鉆孔形成骨骼缺損，發(fā)現(xiàn)Usp26-/-小鼠再生骨中的成骨細(xì)胞數(shù)量和成骨細(xì)胞表面減少。而在Usp26過表達(dá)MSCs注射處理的50周齡小鼠的骨缺損中，過表達(dá)Usp26的MSCs再生BV顯著增加。組織學(xué)檢查進(jìn)一步證實(shí)缺損邊緣骨形成、成骨細(xì)胞數(shù)量和成骨細(xì)胞表面增加（圖5）。

圖5. Usp26促進(jìn)骨再生

6、Usp26可減少卵巢切除術(shù)引起的骨丟失

研究者比較了假手術(shù)（Sham）、切除卵巢（OVX）和Usp26過表達(dá)腺病毒處理的OVX小鼠中分離到的BMMs和MSCs的破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的分化活性。結(jié)果表明，補(bǔ)充Usp26可以減少卵巢切除術(shù)引起的骨丟失（圖6）。

圖6. Usp26過表達(dá)可以減少卵巢切除術(shù)引起的骨丟失

結(jié)論

研究表明，Usp26在調(diào)節(jié)骨穩(wěn)態(tài)中起重要作用：Usp26促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨細(xì)胞分化，抑制間充質(zhì)干細(xì)胞的破骨細(xì)胞分化。機(jī)制上，USP26通過穩(wěn)定IκBα、β-連環(huán)蛋白，促進(jìn)MSCs的成骨活性，并抑制BMMs的破骨分化。

在本文中，研究者發(fā)現(xiàn)Usp26-/-小鼠表現(xiàn)出骨形成減少和骨吸收增加，Usp26缺乏降低了MSCs來源的成骨細(xì)胞中β-連環(huán)蛋白的表達(dá)水平。數(shù)據(jù)表明USP26通過β-連環(huán)蛋白促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，通過IκBα抑制破骨細(xì)胞分化，從而協(xié)調(diào)骨形成和骨吸收。此外，USP26在促進(jìn)骨再生和保護(hù)OVX誘導(dǎo)的骨丟失方面的作用表明USP26是代謝性骨疾病和骨質(zhì)疏松癥的潛在治療靶點(diǎn)。