《Journal of Advanced Research》：Osteoblastic USP26 regulates B lymphopoiesis by endogenous tryptophan metabolites
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骨质疏松伴随免疫功能下降，但成骨细胞功能退化如何介导这一关联尚不清楚。本研究聚焦成骨细胞特异性去泛素化酶USP26，通过条件性敲除小鼠模型、转录组学与靶向代谢组学分析、以及工程化外泌体递送等技术，揭示了USP26通过稳定IL4I1（Interleukin-4-induced protein 1）蛋白维持色氨酸代谢轴（生成IAA， Indole-3-acetic acid），从而支持B淋巴细胞谱系发育的新机制。研究证实，USP26的缺失同时导致骨形成受损与B细胞减少，而恢复其功能可改善老年及骨质疏松小鼠的骨量与抗感染免疫力，为协同治疗骨质疏松及相关免疫缺陷提供了新靶点。
随着年龄增长，我们的骨骼会变得疏松，同时身体抵抗感染的能力也在下降。这两个看似独立的现象，背后可能隐藏着紧密的生物学联系。骨骼不仅是身体的支架，其内部的骨髓更是人体最重要的“造血工厂”，源源不断地生产包括B淋巴细胞在内的各类免疫细胞。作为骨骼建设者的成骨细胞，不仅负责“筑骨”，也是维持这个“工厂”正常运转的关键“环境支持细胞”。然而，当成骨细胞自身因衰老等原因功能衰退时，为何会导致B淋巴细胞生产线的“减产”，甚至增加机体对感染的易感性？这背后的分子开关是什么？解开这一谜团，有望为同时应对骨质疏松和老年免疫衰退提供全新的“一石二鸟”式治疗策略。
针对上述问题，上海交通大学医学院附属瑞金医院的研究团队在《Journal of Advanced Research》上发表了一项研究，揭示了成骨细胞中的一个关键蛋白——去泛素化酶USP26，是如何作为骨骼健康与免疫功能的“双重调节器”，通过调控一个名为色氨酸的氨基酸的代谢通路，来同时影响骨形成和B淋巴细胞生成的。
研究人员综合运用了多种技术方法，主要包括：利用成骨细胞特异性条件性敲除小鼠（Ocn-Usp26 cKO）模型，在体评估USP26缺失对骨形成和B细胞发育的影响；通过小鼠盲肠结扎穿孔和脂多糖诱导建立脓毒症模型，评估感染易感性；结合RNA测序（RNA-seq）和靶向液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术，分析USP26缺失后成骨细胞的转录组改变和色氨酸代谢谱变化；进行免疫共沉淀（Co-IP）和蛋白稳定性实验，验证USP26与色氨酸代谢酶IL4I1的相互作用及去泛素化保护机制；以及构建并应用经GLG1修饰、携带USP26的骨靶向外泌体，在小鼠模型中验证其治疗潜力。研究还纳入了骨质疏松患者和对照人群的外周血及骨组织样本进行临床相关性分析。
研究结果层层递进，揭示了如下发现：
骨质疏松伴随B淋巴细胞减少
通过对骨质疏松患者及不同月龄小鼠的分析，研究证实骨质疏松的发生确实伴随着外周血及骨髓中B淋巴细胞比例的下降。
成骨细胞中USP26的丢失导致骨丢失
研究人员发现，在衰老的成骨细胞以及骨质疏松患者和小鼠的骨组织中，USP26的表达显著下调。通过在成骨细胞中特异性敲除USP26，他们构建了模拟衰老/骨质疏松表型的小鼠模型。这些小鼠表现出典型的骨密度降低、骨形成率下降等骨质疏松特征，并且其体外培养的成骨细胞矿化能力也显著减弱。
成骨细胞中Usp26的丢失削弱B淋巴细胞生成
进一步分析发现，USP26敲除小鼠不仅骨骼变差，其骨髓和外周血中的B淋巴细胞，特别是从共同淋巴粗祖细胞（CLP）到前B细胞（Pre B）、成熟B细胞等各个发育阶段的B系细胞数量均显著减少，而髓系细胞不受影响。骨髓移植实验证明，这种B细胞发育缺陷源于受体小鼠（即Usp26敲除小鼠）骨髓微环境的支持功能受损，而非供体造血干细胞本身的问题。
成骨细胞中Usp26的缺失增加对脓毒症的易感性
在脂多糖（LPS）或盲肠结扎穿孔诱导的脓毒症模型中，USP26敲除小鼠表现出更严重的B淋巴细胞耗竭、更高的死亡率以及更剧烈的器官炎性损伤，表明其免疫防御能力严重受损。
成骨细胞USP26通过调控色氨酸代谢来调节B淋巴细胞生成
机制探索是本研究的关键。RNA测序分析将线索指向了色氨酸代谢通路。靶向代谢组学检测证实，USP26敲除后，成骨细胞及骨髓微环境中一种关键的色氨酸衍生物——吲哚-3-乙酸（IAA）水平显著降低。IAA是芳香烃受体（AHR）的内源性配体。实验表明，无论是体外培养CLP还是与Lin-细胞共培养，补充IAA的前体物质I3P可以挽救USP26敲除成骨细胞导致的B细胞生成缺陷，而AHR抑制剂SR-1则能阻断这种挽救作用。体内实验同样证明，给予I3P能恢复敲除小鼠的B细胞和CLP数量。
USP26通过IL4I1调控成骨细胞中的色氨酸代谢
那么USP26是如何影响色氨酸代谢的呢？研究人员通过蛋白质相互作用筛选，发现色氨酸代谢关键酶IL4I1是USP26的直接作用底物。USP26能够与IL4I1结合，并通过其去泛素化酶活性，减少IL4I1的泛素化修饰，从而阻止其被蛋白酶体降解，稳定IL4I1蛋白水平。在USP26敲除的成骨细胞中，IL4I1蛋白水平下降，导致其催化的色氨酸-I3P-IAA代谢轴受阻。
激活成骨细胞USP26可恢复骨质疏松小鼠的骨形成和B细胞淋巴细胞生成
最后，研究探索了治疗转化潜力。团队构建了表面展示骨靶向分子GLG1、内部携带USP26蛋白的工程化外泌体。将其静脉注射给USP26敲除小鼠或自然衰老的18月龄小鼠后，外泌体能够有效富集于骨骼，并成功将USP26递送至骨组织。治疗不仅挽救了小鼠的骨丢失表型，也显著恢复了其骨髓和外周血中的B淋巴细胞及CLP比例。更重要的是，在脓毒症模型小鼠中，预先给予USP26外泌体治疗，能够有效保护B细胞免受炎症耗竭，并显著提高小鼠的生存率。
结论与讨论部分总结道，该研究首次确立了成骨细胞USP26作为骨形成与免疫激活的双重调节器的关键角色。其核心机制在于，USP26通过去泛素化并稳定IL4I1，维持了骨髓微环境中的色氨酸代谢稳态，确保了足量的内源性AHR配体IAA的生成，从而为B淋巴细胞的发育提供了必需的代谢支持。这一调控轴随年龄增长而衰退，驱动了与年龄相关的骨丢失和B细胞减少。该发现不仅为理解“骨-免疫”对话提供了新的分子桥梁，揭示了骨质疏松与免疫衰老共病的潜在共同病因，更重要的是，通过骨靶向外泌体递送USP26成功实现“强骨”与“增免”的双重疗效，为开发协同治疗年龄相关性骨质疏松和免疫缺陷的创新疗法奠定了坚实的理论与实验基础，具有重要的临床转化前景。
