Trim21通过调控Txnip抑制破骨细胞分化缓解骨质疏松的机制研究

本研究针对骨质疏松症中破骨细胞(OC)过度活化的临床难题，揭示了E3泛素连接酶Trim21通过调控硫氧还蛋白相互作用蛋白(Txnip)抑制OC分化的新机制。研究人员通过构建髓系细胞特异性Trim21敲除小鼠模型，结合蛋白质组学分析，发现Trim21缺失通过上调Txnip表达抑制NFATc1核转位，从而减轻卵巢切除(OVX)诱导的骨丢失。该研究为靶向骨吸收-形成失衡的双向治疗策略提供了新靶点，发表于《Arthritis Research》。

　　

骨质疏松症作为全球性健康挑战，其核心病理特征是破骨细胞(OC)介导的骨吸收超过成骨细胞介导的骨形成。尽管现有抗吸收药物能缓解症状，但长期使用会导致下颌骨坏死等副作用，亟需开发新型靶向治疗策略。近年研究发现，三结构域蛋白21(Trim21)作为E3泛素连接酶，在骨代谢中扮演双重角色——既能促进成骨分化又可抑制OC活性，但其调控OC分化的分子机制尚未阐明。

暨南大学附属第一医院骨关节外科的研究团队在《Arthritis Research》发表重要成果，通过构建髓系特异性Trim21条件敲除小鼠(Trim21^ΔLyz2)和OC特异性敲除小鼠(Trim21^ΔCtsk)，结合卵巢切除(OVX)骨质疏松模型，首次揭示Trim21通过调控硫氧还蛋白相互作用蛋白(Txnip)抑制OC分化的分子通路。研究发现Trim21缺失显著上调Txnip表达，进而干扰核因子κB(NF-κB)和活化T细胞核因子c1(NFATc1)信号转导，最终抑制OC标志基因(Ctsk、Acp5等)表达。该研究为开发同时靶向骨形成与吸收的双功能抗骨质疏松药物提供了理论依据。

关键技术方法包括：1) 构建OC特异性(Trim21^ΔCtsk)和髓系特异性(Trim21^ΔLyz2)条件敲除小鼠；2) 采用micro-CT定量分析OVX模型骨微结构参数(BV/TV、Tb.Th等)；3) TRAP染色评估破骨细胞活性；4) 蛋白质组学筛选Txnip作为关键下游效应分子；5) 免疫荧光验证NFATc1核转位抑制现象。

OC特异性删除Trim21缓解OVX诱导的骨质疏松

通过micro-CT三维重建发现，Trim21^ΔCtsk小鼠较对照组(Trim21^f/f)显著保留骨小梁体积(BV/TV增加28.6%，p<0.01)，TRAP染色显示OC表面覆盖率(OC.S/BS)降低37.2%。这表明Trim21缺失通过抑制OC活性减轻雌激素缺乏导致的骨丢失。

髓系特异性Trim21敲除损害OC分化

激光共聚焦显示Lyz2-Cre-tdTomato; Trim21^f/f小鼠中Trim21与红色荧光标记的髓系细胞共定位消失。体外实验证实Trim21^ΔLyz2组骨髓源性巨噬细胞(BMMs)分化的TRAP⁺多核细胞减少63.4%，且F-actin环形成缺陷。qPCR显示OC标志物Nfatc1、Atp6v0d2表达量下降2.1-3.8倍(p<0.001)。

Trim21通过Txnip调控OC分化

蛋白质组学火山图分析鉴定出519个差异蛋白(FC>1.5或<0.67)，KEGG富集显示NOD样受体通路变化最显著。免疫印迹证实Trim21缺失使Txnip蛋白水平升高2.3倍，免疫荧光显示其在小鼠骨组织髓系细胞中特异性富集。

该研究创新性揭示Trim21-Txnip轴是调控OC分化的关键开关：生理状态下Trim21通过泛素-蛋白酶体系统维持Txnip低表达，促进NF-κB/NLRP3炎症小体激活；当Trim21缺失时，Txnip累积会抑制AP-1转录活性，进而阻断RANKL诱导的OC分化程序。这一发现不仅完善了骨代谢调控网络理论，更为重要的是，针对Trim21的干预可同时实现"抑制骨吸收+促进骨形成"的双重疗效，避免现有抗骨质疏松药物单靶点治疗的局限性。未来研究需进一步解析Trim21-Txnip互作的结构基础，并开发组织特异性调控策略以避免全身性Trim21抑制可能引发的免疫紊乱风险。