单细胞空间转录组揭示吸烟通过CXCL12介导的内皮-巨噬细胞互作加剧牙周炎的分子机制

吸烟如何破坏牙周微环境？中国学者通过Visium HD单细胞空间转录组技术，首次绘制了吸烟相关牙周炎患者牙龈组织的细胞图谱，发现吸烟通过CXCL12-CXCR4信号轴促进内皮细胞与巨噬细胞的异常互作，导致炎症加剧和骨吸收。该研究为靶向内皮细胞治疗吸烟相关牙周炎提供了新策略，发表于《International Journal of Oral Science》。

　　

牙周炎作为全球高发的慢性炎症性疾病，其发病机制与吸烟的关联性一直是研究热点。尽管已知吸烟会使牙周炎风险增加2-8倍，但烟草如何重塑牙周组织微环境仍存在认知空白。传统单细胞测序技术虽能解析细胞异质性，却无法捕捉关键的空间互作信息，这限制了对吸烟相关牙周炎中细胞-细胞通讯网络的深入理解。

针对这一科学难题，中山大学的研究团队创新性地采用Visium HD单细胞空间转录组技术，对12例样本（健康对照、慢性牙周炎和吸烟相关牙周炎各4例）的牙龈组织进行高精度分析。研究发现吸烟通过破坏上皮屏障、诱导成纤维细胞衰老、重塑免疫微环境三重机制加剧牙周炎，特别是首次揭示内皮细胞源性CXCL12驱动巨噬细胞促炎极化的关键作用。该成果发表于《International Journal of Oral Science》，为精准治疗吸烟相关牙周炎提供了新靶点。

研究主要采用四大技术：1）Visium HD单细胞空间转录组（分辨率达2×2μm）分析FFPE样本；2）CellChat算法解析细胞互作网络；3）内皮细胞特异性AAV-Tie1-shRNA载体构建；4）小鼠局部尼古丁注射联合结扎牙周炎模型。

【吸烟诱导牙龈上皮细胞损伤】

空间转录组将上皮细胞分为CRNN⁺、KRT6B⁺、LY6D⁺和KRT5⁺四个亚群。吸烟显著上调KRT1、DSG1等基因，通过PI3K信号通路破坏上皮屏障功能。体外实验证实尼古丁与LPS协同作用使GPX2表达降低58%（P<0.05），导致抗氧化能力下降。

【成纤维细胞-上皮细胞通讯失调】

发现Fib-8亚群在吸烟组占比提升3.2倍（P<0.01），高表达IGFBP2、S100A8等衰老相关基因。CellChat分析揭示EPGN-EGFR信号通路异常激活，使上皮细胞迁移能力增强47%，而WNT5A-SFRP2通路失调导致胶原沉积异常。

【巨噬细胞-内皮细胞空间共定位】

吸烟组巨噬细胞比例增至5.6%（对照组3%），且与内皮细胞平均距离缩短至28μm。CXCL12-CXCR4成为最强互作对，吸烟使内皮细胞CXCL12表达上调2.1倍（P<0.001）。STRING预测该信号激活巨噬细胞S100A9、APOE等促炎基因。

【靶向CXCL12的治疗潜力】

内皮特异性敲除CXCL12使小鼠模型CEJ-ABC距离减少41%（P<0.01），TNF-α表达下降63%。流式显示巨噬细胞CD206⁺亚群比例从12%升至34%，证实促炎表型逆转。

该研究开创性地从空间维度解析了吸烟影响牙周炎的细胞分子机制，突破在于：1）首次明确内皮-巨噬细胞互作是吸烟相关牙周炎的关键推手；2）开发AAV-shCXCL12靶向治疗策略；3）建立FFPE样本单细胞空间分析新范式。这些发现不仅为吸烟相关牙周炎提供精准治疗靶点，也为其他烟草相关疾病研究提供了方法论参考。未来需进一步探索CXCL12抑制剂局部递送系统，以平衡治疗效果与组织修复需求。