骨稳态是通过成骨细胞的骨形成和破骨细胞的骨吸收的平衡来维持的。成骨细胞和破骨细胞之间的活动不平衡导致骨形成和吸收不当，这是骨质疏松症的发病机制。泛素依赖的蛋白水解对于调节成骨细胞和破骨细胞谱系分化至关重要。附着在目标蛋白上的多泛素链可以被去泛素化酶编辑或去除。一些泛素特异性蛋白酶（USPs），如USP1和USP34，通过促进间充质细胞（MSC）成骨或拮抗骨髓单核细胞（BMMs）的破骨细胞分化参与骨形成，但哪些USPs通过同时协调骨形成和骨吸收来维持骨稳态的相关研究较少。

2022年1月，上海市伤骨科研究所邓廉夫、李长伟团队在Cell Death Differ发表了题为“The osteoprotective role of USP26 in coordinating bone formation and resorption”的文章，该文章采用集萃药康T001875.B6/NGpt-Usp26em1Cd26d5/Gpt小鼠模型，报道了USP26通过协调骨形成和骨吸收发挥骨保护作用，并提示USP26是治疗骨质疏松症的新靶点。

正文

1、Usp26促进间充质干细胞（MSCs）向成骨细胞分化，抑制骨髓单核巨噬细胞（BMMs）向破骨细胞分化

研究者通过比较Usp26 -/-小鼠与野生型（WT）小鼠的成骨细胞相关基因和破骨细胞相关基因的表达情况，发现当Usp26缺失时，成骨细胞相关基因的表达、ALP活性和细胞外基质矿化明显降低；破骨细胞相关基因显著上调，多核破骨细胞数量增加。反之，与WT小鼠相比，Usp26过表达小鼠的成骨细胞相关基因表达明显上调（图1）。

图1. Usp26调节MSCs的成骨分化和BMMs的破骨分化。

2、Usp26-/-小鼠表现出骨形成减少，骨吸收增加

研究者在检测到Usp26 -/-小鼠相比于WT小鼠骨量低，骨强度差的基础上，进一步比较二者的骨形成标志物水平。结果发现Usp26 -/-小鼠成骨标志物的表达显著降低，骨溶解标志物的表达显著增加（图2）。

图2. Usp26敲除导致骨形成减少，骨吸收增加

3、Usp26缺乏通过减少β-连环蛋白而抑制MSCs的成骨分化

研究者筛选到与Usp26相互作用的蛋白——β-连环蛋白。Usp26-/-小鼠股骨样本的成骨细胞中观察到β-连环蛋白减少。而编码β-连环蛋白的基因Ctnnb1的过表达，显著促进了MSCs的成骨分化。这些结果表明β-连环蛋白的减少是Usp26-/- MSCs成骨分化抑制的原因。此外，研究者通过293 T细胞中异位表达flag标记的β-连环蛋白，发现USP26可以通过降低泛素化β-连环蛋白的水平来降低293 T细胞中β-连环蛋白的降解（图3）。

图3. Usp26缺乏通过减少β-连环蛋白而抑制MSCs的成骨分化

4、Usp26缺乏通过降低IκBα促进BMMs的破骨细胞分化

研究者分析比较发现USP26-/-相比于WT小鼠有202个基因表达显著下调，128个基因表达显著上调（图4A），而这些基因的差异表达与NF-κB通路密切相关。用特异性抗体筛选到IκBα是USP26调控NF-κB活化的上游适配器。获得功能实验显示，在Usp26-/- BMMs中，编码IκBα的基因Nfkbia的过表达抑制了破骨细胞基因的表达。此外，研究者通过293 T细胞中异位表达flag标记的IκBα发现USP26通过去泛素化活性降低了293 T细胞中IκBα的降解（图4）。

图4. Usp26缺乏通过降低IκBα促进BMMs的破骨细胞分化

5、Usp26促进骨再生

研究者通过外科手术在股骨皮质骨上钻孔形成骨骼缺损，发现Usp26-/-小鼠再生骨中的成骨细胞数量和成骨细胞表面减少。而在Usp26过表达MSCs注射处理的50周龄小鼠的骨缺损中，过表达Usp26的MSCs再生BV显著增加。组织学检查进一步证实缺损边缘骨形成、成骨细胞数量和成骨细胞表面增加（图5）。

图5. Usp26促进骨再生

6、Usp26可减少卵巢切除术引起的骨丢失

研究者比较了假手术（Sham）、切除卵巢（OVX）和Usp26过表达腺病毒处理的OVX小鼠中分离到的BMMs和MSCs的破骨细胞和成骨细胞的分化活性。结果表明，补充Usp26可以减少卵巢切除术引起的骨丢失（图6）。

图6. Usp26过表达可以减少卵巢切除术引起的骨丢失

结论

研究表明，Usp26在调节骨稳态中起重要作用：Usp26促进间充质干细胞的成骨细胞分化，抑制间充质干细胞的破骨细胞分化。机制上，USP26通过稳定IκBα、β-连环蛋白，促进MSCs的成骨活性，并抑制BMMs的破骨分化。

在本文中，研究者发现Usp26-/-小鼠表现出骨形成减少和骨吸收增加，Usp26缺乏降低了MSCs来源的成骨细胞中β-连环蛋白的表达水平。数据表明USP26通过β-连环蛋白促进成骨细胞分化，通过IκBα抑制破骨细胞分化，从而协调骨形成和骨吸收。此外，USP26在促进骨再生和保护OVX诱导的骨丢失方面的作用表明USP26是代谢性骨疾病和骨质疏松症的潜在治疗靶点。