吸烟如何让牙周炎失控？高分辨率空间转录组揭示关键病理环路

本研究采用Visium HD空间转录组技术，在FFPE牙龈组织上实现2×2μm级亚细胞分辨率的转录组捕获。研究共纳入12例受试者，包括健康对照（HC，n=4）、慢性牙周炎（P，n=4）与吸烟相关牙周炎（SP，n=4）。

该图揭示了吸烟对牙龈上皮细胞结构和功能的破坏。研究首先将牙龈上皮细胞细分为四个亚群，并将其空间分布映射回组织形态学图像（a）。通过展示各亚群特异性标志基因（如CRNN, KRT6B, LY6D, KRT5）的空间表达模式（b），揭示了上皮细胞的空间异质性。对吸烟组（SP）和非吸烟牙周炎组（P）的上皮细胞进行差异基因分析，GO富集分析的点状图（c）显示，吸烟显著上调了与金黄色葡萄球菌感染、氧化应激、体液免疫应答和角质化膜形成等相关的通路。空间表达图（d）和体外实验的RT-qPCR验证（e）进一步证实，吸烟上调了与上皮屏障功能和应激反应相关的关键基因（KRT1, DSG1, PI3, GPX2）的表达，表明吸烟通过破坏上皮结构与功能来加剧牙周炎。

该图展示了吸烟对牙龈成纤维细胞及其与上皮细胞通讯的影响。GO富集分析的条形图显示，与健康对照组（HG）相比，吸烟组（SP）的成纤维细胞上调了与衰老、凋亡和伤口愈合相关的通路（a）；与非吸烟牙周炎组（P）相比，吸烟组上调了与细胞趋化、衰老和伤口愈合相关的通路（b）。进一步将成纤维细胞细分为8个亚群（c），发现Fib-8亚群在吸烟组中的比例显著高于其他两组（d）。对Fib-8亚群高表达基因的GO分析（e）再次证实，其功能与衰老、细胞趋化和伤口愈合等病理过程密切相关。最后，细胞通讯分析（f, g）揭示，在吸烟组中，成纤维细胞与上皮细胞之间的多种配体-受体信号（如EPGN-EGFR, AGRN-PTPRS, WNT5A-SFRP2）发生异常改变，表明吸烟通过扰乱这两种细胞间的通讯来破坏牙周组织稳态。

该图深入探讨了内皮细胞在吸烟相关牙周炎中的作用及其与巨噬细胞的通讯。免疫荧光染色（a）显示，吸烟组（SP）牙龈组织中的内皮细胞标志物PECAM表达显著增加。GO富集分析显示，与健康组（HG）相比，SP组的内皮细胞上调了与DNA损伤、凋亡和急性炎症反应相关的通路（b）；与非吸烟牙周炎组（P）相比，SP组上调了与DNA损伤、凋亡和巨噬细胞增殖相关的通路（c），表明吸烟诱导了内皮细胞的炎症和功能障碍。细胞通讯分析的桑基图（d）揭示了内皮细胞与多种免疫细胞之间的相互作用。进一步分析发现，在SP组的内皮细胞中，趋化因子CXCL12的表达显著上调（e），且内皮细胞是CXCL12的主要来源（f）。空间转录组图谱（g, h）直观地展示了高表达CXCL12的内皮细胞与高表达其受体CXCR4的巨噬细胞在空间上的共定位，提示CXCL12-CXCR4信号轴是介导这两种细胞相互作用的关键通路。

血管内皮CXCL12上调触发CXCR4免疫回路

该图通过体内外实验验证了靶向内皮细胞CXCL12信号的治疗潜力。STRING数据库预测（a）显示，CXCL12可能上调巨噬细胞中的多种促炎基因。体外实验中，使用腺相关病毒（AAV）特异性敲低尼古丁刺激下内皮细胞的CXCL12表达（b）后，其条件培养基能够显著降低巨噬细胞的促炎标志物iNOS的表达，并上调抗炎标志物CD206的表达（c, d），证实了抑制CXCL12能促进巨噬细胞向抗炎表型转化。在结扎联合尼古丁诱导的小鼠牙周炎模型中，通过局部注射AAV病毒敲低内皮细胞的CXCL12表达（e, f）后，Micro-CT（g, h）和H&E染色（i, j）结果显示，治疗组的牙槽骨吸收显著减轻。同时，免疫荧光染色（k, l）显示，治疗组牙周组织中的促炎因子TNF-α表达也显著降低，证明靶向内皮细胞CXCL12是一种有效的治疗策略。

靶向内皮CXCL12可促进巨噬细胞极化至抗炎表型，从而减轻牙周炎症和骨吸收