PKM2去泛素化調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞代謝和炎癥的新機(jī)制助力TMJOA研究與治療

顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病(TMJOA)是一種嚴(yán)重的顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病(TMD)，嚴(yán)重?fù)p害關(guān)節(jié)功能，影響患者的生活質(zhì)量。軟骨細(xì)胞的代謝改變?cè)赥MJOA的進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。然而，這些變化背后的確切分子機(jī)制仍然知之甚少。2025年11月3日，西安交通大學(xué)口腔醫(yī)院亓坤、劉中博研究團(tuán)隊(duì)在Cell Death and Disease（IF 9.6）上發(fā)表了題為“USP32 promotes temporomandibular joint osteoarthritis by modulating PKM2 stability and glycolytic metabolism in chondrocytes”的文章。研究發(fā)現(xiàn)USP32通過(guò)PKM2去泛素化調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞代謝和炎癥的新機(jī)制，為TMJOA的發(fā)病機(jī)制和潛在的治療策略提供了新的見(jiàn)解。
· 維真助力 - AAV·
基因信息：USP32，泛素特異性蛋白酶32
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：6-8周齡雄性SD大鼠
病毒產(chǎn)品：AAV9-COL2A1-GFP-mir30shUSP32、AAV9-COL2A1-GFP-mir30shNC
注射方式：顳下頜關(guān)節(jié)腔注射
病毒用量：6×10^10vg/rat

研究結(jié)果
1、軟骨特異USP32敲低可減輕TMJOA退行性改變
研究人員發(fā)現(xiàn)USP32上調(diào)加劇TMJ軟骨細(xì)胞凋亡，鑒于USP32在關(guān)節(jié)炎軟骨中的持續(xù)上調(diào)，利用AAV-miR30shRNA進(jìn)行了USP32的軟骨特異性敲低以闡明其在TMJOA的作用。USP32敲低后凋亡標(biāo)志物以及ECM降解的指示物顯著減少。相反，在4周和8周時(shí)間點(diǎn)，Col2a1的表達(dá)都顯著增加。微計(jì)算機(jī)斷層掃描(Micro-CT)分析顯示軟骨下骨的結(jié)構(gòu)有了實(shí)質(zhì)性的改善，表明USP32敲低后骨骼質(zhì)量和結(jié)構(gòu)完整性都得到了提高。組織學(xué)評(píng)估顯示軟骨保存得到改善，免疫組織化學(xué)分析證實(shí)USP32基因敲低可有效抑制IL-1β的表達(dá)。此外，研究發(fā)現(xiàn)抑制USP32通過(guò)減少細(xì)胞凋亡、使代謝改變正�；�和維持線粒體的完整性來(lái)減緩骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展。

2、糖酵解代謝通過(guò)USP32-PKM2軸驅(qū)動(dòng)軟骨細(xì)胞的炎癥反應(yīng)
研究發(fā)現(xiàn)USP32通過(guò)其桶狀結(jié)構(gòu)域直接與PKM2相互作用，進(jìn)一步研究了USP32與PKM2相互作用的調(diào)控機(jī)制，發(fā)現(xiàn)USP32通過(guò)切割K48和K11連接的泛素鏈來(lái)發(fā)揮PKM2的翻譯后調(diào)節(jié)作用，從而防止其蛋白酶體的降解，并顯著提高其四聚體的穩(wěn)定性。為了闡明USP32是否通過(guò)調(diào)節(jié)PKM2而發(fā)揮其炎癥作用，將siPKM2共轉(zhuǎn)染到USP32過(guò)表達(dá)的炎癥軟骨細(xì)胞中。在USP32過(guò)表達(dá)的軟骨細(xì)胞中抑制PKM2基因有效地逆轉(zhuǎn)了細(xì)胞外基質(zhì)的降解，恢復(fù)了Col2a1的表達(dá)，并抑制了Mmp13、ADAMTS等標(biāo)志物以及Bax和裂解的caspase 3等凋亡指標(biāo)，這種干預(yù)也改善了軟骨細(xì)胞的活力、線粒體功能和正常化代謝紊亂。使用競(jìng)爭(zhēng)性糖酵解抑制劑2-脫氧D-葡萄糖(2DG)抑制糖酵解顯著降低USP32過(guò)表達(dá)的影響，導(dǎo)致Col2a1表達(dá)增加，同時(shí)降低細(xì)胞外基質(zhì)降解的標(biāo)記物以及凋亡相關(guān)蛋白；同時(shí)，2DG治療提高了軟骨細(xì)胞的活力。以上研究表明USP32通過(guò)穩(wěn)定PKM2介導(dǎo)的代謝重編程是驅(qū)動(dòng)軟骨細(xì)胞炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵機(jī)制，糖酵解抑制劑的應(yīng)用有效地減輕了其對(duì)軟骨細(xì)胞的損傷作用。

結(jié)論
本研究發(fā)現(xiàn)USP32是骨關(guān)節(jié)炎的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，通過(guò)去除K48/K11連接的泛素鏈以穩(wěn)定PKM2，進(jìn)而激活軟骨細(xì)胞中的糖酵解，突出了USP32-PKM2軸在TMJOA發(fā)病機(jī)制中的作用，揭示了代謝失調(diào)的新機(jī)制，并確定了OA干預(yù)的潛在治療靶點(diǎn)。