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（来源：Scientific Services和元生物）

PM2.5可通过呼吸道进入人体，部分研究表明其可能通过血液循环或直接接触影响口腔组织，引发或加重牙周炎症状，如牙龈炎症、牙槽骨吸收等。牙龈成纤维细胞（gingival fibroblast）是维持牙龈组织结构和功能的关键细胞类型。PM2.5暴露可能通过诱导氧化应激、炎症反应等，导致牙龈成纤维细胞损伤，表现为细胞形态改变、功能异常或细胞死亡。铁死亡是铁依赖性的程序性细胞死亡方式，已有研究证实铁死亡参与牙周炎进展，但 PM2.5 是否通过诱导牙龈成纤维细胞铁死亡加重牙周炎，其分子机制尚未明确。

2026年2月7日，中山大学附属口腔医院余东升/赵玮研究团队在Environment International发表题为Multi-omics reveals ferroptosis as a key mechanism in PM2.5-exacerbated periodontitis via gingival fibroblast damage的研究成果。

该研究通过细胞学实验结合多组学整合分析（转录组+代谢组），明确了铁死亡可能是 PM2.5 加重牙周炎的关键分子机制。PM2.5 被牙龈成纤维细胞内吞后，通过诱导细胞内铁蓄积、脂质过氧化过度产生，同时破坏线粒体稳态、激活炎症反应，最终触发牙龈成纤维细胞铁死亡，导致细胞活力、迁移能力下降，牙周组织稳态失衡，进而加重牙周炎进展；而铁死亡抑制剂 Fer-1 可有效阻断这一过程，逆转 PM2.5 诱导的牙龈成纤维细胞损伤。该研究建立了环境 PM2.5 暴露与牙周炎加重的分子关联，为空气污染相关牙周病的防治提供了新的作用靶点（如铁死亡关键分子 GPX4、ACSL4），也为开发针对性的牙周炎干预策略提供了实验依据。

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·研究结果·

1. PM2.5 对牙龈成纤维细胞产生剂量依赖性毒性损伤

PM2.5 可被牙龈成纤维细胞内吞并定位于细胞质，且随浓度升高（≥ 50μg/mL），细胞活力显著下降，48h 时 100μg/mL PM2.5 组细胞活力抑制率达 41.1%，细胞出现皱缩、黏附密度降低等形态异常。

图1 PM2.5降低牙龈成纤维细胞活力，破坏细胞骨架并抑制其增殖
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图1 PM2.5降低牙龈成纤维细胞活力，破坏细胞骨架并抑制其增殖

PM2.5 显著抑制牙龈成纤维细胞的迁移能力，划痕实验和 Transwell 实验显示，100μg/mL PM2.5 组细胞划痕闭合率、跨膜迁移细胞数显著降低，且迁移相关基因（钙粘蛋白、整合素 α、CXCL13、CXCR4）表达下调。

图2 PM2.5抑制牙龈成纤维细胞迁移
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图2 PM2.5抑制牙龈成纤维细胞迁移

2. PM2.5 诱导牙龈成纤维细胞炎症激活并破坏线粒体稳态

炎症反应激活：PM2.5 处理后，促炎因子 IL-6、iNOS、MMP8 表达呈剂量依赖性升高，抗炎因子 TGF-β、Annexin A1 表达显著降低，提示牙龈成纤维细胞发生促炎重编程。

图3 PM2.5可诱导牙龈成纤维细胞产生炎症反应
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图3 PM2.5可诱导牙龈成纤维细胞产生炎症反应

线粒体功能紊乱：PM2.5 导致线粒体膜电位显著去极化，线粒体 ROS 和细胞总 ROS 大量蓄积；线粒体融合相关蛋白（MFN1/2、OPA1）表达下调，分裂相关蛋白 Drp1 表达上调，线粒体质量控制相关分子（KIF5B、PGC1α、VDAC1）表达降低，线粒体融合 / 分裂动态平衡被打破。

图4 PM2.5破坏牙龈成纤维细胞的线粒体稳态
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图4 PM2.5破坏牙龈成纤维细胞的线粒体稳态

3.转录组揭示 PM2.5 诱导牙龈成纤维细胞的表达特征

共鉴定出 7034 个差异基因（DEGs），其中 3834 个上调表达，3200 个下调表达，两组表达谱差异显著。GO 富集分析表明，上调 DEGs主要参与铁离子结合、染色质重塑等过程，如various metabolic process、ferric iron binding、cytoskeletal motor activity、DNA packaging complex 和nucleosome。KEGG 富集分析表明，上调 DEGs主要参与通路为铁死亡和 ATP 依赖性染色质重塑，如ferroptosis、ATP-dependent chromatin remodeling。

GO 富集分析表明，下调 DEGs主要参与细胞迁移、细胞黏附等生物学过程，如cell migration、cell motility、calcium ion binding、cytoskeletal protein binding、plasma membrane、extracellular matrix。KEGG 富集分析表明，下调 DEGs主要参与通路为ECM、黏着斑、PI3K-Akt 信号通路，如ECM-receptor interaction、focal adhesion、PI3K-Akt signaling。

图5 PM2.5暴露下牙龈成纤维细胞的转录组分析
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图5 PM2.5暴露下牙龈成纤维细胞的转录组分析

4.代谢组揭示 PM2.5 诱导牙龈成纤维细胞的代谢重编程

共鉴定出 261 个差异表达代谢物（DEMs），其中 136 个上调，125 个下调，主要包括75个脂质及类脂分子（32.19%）、56个有机酸及其衍生物（24.03%）、38个organoheterocyclic compounds（16.31%）。KEGG 通路富集显示，DEMs 主要参与铁死亡（ferroptosis）、谷胱甘肽代谢（glutathione metabolism）、精氨酸生物合成（arginine biosynthesis）、甘油磷脂代谢（glycerophospholipid metabolism），其中谷胱甘肽代谢紊乱与抗氧化防御系统受损相关，甘油磷脂代谢异常与脂质过氧化密切相关。

图6 PM2.5暴露下牙龈成纤维细胞的代谢组分析
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图6 PM2.5暴露下牙龈成纤维细胞的代谢组分析

5. PM2.5 诱导铁死亡进而引起牙龈成纤维细胞损伤，但铁死亡抑制剂Fer-1 可有效挽救

PM2.5 处理后，牙龈成纤维细胞内 Fe²+ 大量蓄积，脂质过氧化水平显著升高，铁死亡关键分子发生特征性变化：促铁死亡分子 ACSL4、TFRC、COX2 表达上调，抗铁死亡分子 GPX4、SLC7A11 表达下调。

铁死亡抑制剂 Fer-1 可显著抑制 PM2.5 诱导的脂质过氧化、Fe²+ 蓄积和 ROS 生成，逆转 PM2.5 对细胞活力、增殖的抑制作用，减少细胞死亡；而凋亡、焦亡等其他细胞死亡方式的抑制剂虽也有一定保护作用，但铁死亡是 PM2.5 诱导牙龈成纤维细胞损伤的核心机制。

图7 PM诱导牙龈成纤维细胞发生铁死亡
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图7 PM诱导牙龈成纤维细胞发生铁死亡

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412026000978

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