牙龈卟啉单胞菌LPS通过Th17免疫反应加重视根尖周病变中的葡萄糖不耐受

《International Journal of Oral Science》：Porphyromonas gingivalis-induced glucose intolerance during periapical lesions requires its LPS throught a Th17 immune response

本研究针对2型糖尿病(T2D)与根尖周病间的流行病学关联，探讨牙龈卟啉单胞菌(Pg)脂多糖(LPS)通过白细胞介素17(IL-17)加剧根尖周病变及葡萄糖不耐受的机制。研究人员建立Pg单菌定植小鼠模型，结合高脂饮食(HFD)模拟代谢疾病环境，发现Pg-LPS通过招募Th17细胞驱动局部骨吸收和系统性代谢紊乱。IL-17基因敲除(KO)小鼠表现出显著减轻的骨溶解、免疫细胞浸润及葡萄糖不耐受。该研究首次揭示口腔感染通过IL-17信号通路直接参与T2D发病的新机制，为靶向IL-17治疗根尖周病相关代谢异常提供理论依据。

　　

在当代代谢性疾病研究中，2型糖尿病(T2D)与口腔疾病的关联日益受到关注。特别是根尖周炎——一种影响牙齿根尖周围组织的细菌感染性疾病，在全球成人中患病率高达52%。临床观察发现，糖尿病患者往往伴有更严重的根尖周病变和更高的牙齿缺失率，但两者之间的因果机制始终成谜。传统观点认为这种关联源于糖尿病引发的免疫功能障碍，然而法国图卢兹大学研究团队在《International Journal of Oral Science》发表的最新研究，却揭示了一个颠覆性的方向：口腔感染可能主动驱动代谢紊乱。

研究团队首先从94例接受根尖周微手术的患者组织中获取了关键临床证据。通过16S rRNA测序分析发现，牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis, Pg)的丰度与根尖周指数(Periapical Index, PAI)严重程度呈正相关。当Pg检测阈值设定为1%时，77%的患者表现为严重临床病理特征(PAI≥5)。更精细的物种水平分析显示，严重病变组以Pg、具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)和坦纳菌属(Tannerella)为主要菌群特征，而轻度病变组则呈现以变形菌门(Proteobacteria)为主的差异菌群谱系。这一发现提示Pg可能是推动根尖周病变恶化的关键病原体。

为验证Pg的致病机制，研究人员构建了创新的动物模型——在免疫健全小鼠的第一磨牙无菌根管腔内进行Pg单菌定植，并结合高脂饮食(72% HFD)模拟代谢紊乱环境。实验设计包含五组对照：正常饮食(NC)与高脂饮食(HFD)空白对照、野生型Pg(Pg WT)定植组、LPS缺失突变株(No LPS Pg)定植组以及纯化Pg-LPS处理组。

Pg-LPS是根尖周病变和葡萄糖不耐受的关键驱动因子

通过微型计算机断层扫描(microCT)量化分析，研究人员发现Pg WT定植可引起显著的根尖周骨溶解，而LPS缺失突变株几乎完全阻断了这一破坏过程。令人惊讶的是，单独使用纯化Pg-LPS即可重现野生菌株导致的骨吸收效应，表明LPS是Pg致病性的核心毒力因子。

代谢参数检测显示，Pg WT定植组小鼠在HFD喂养2个月后出现明显的空腹高血糖和葡萄糖不耐受。腹腔葡萄糖耐量试验(IPGTT)曲线下面积(AUC)显著增大，而LPS缺失突变株定植组代谢表型与空白对照组无差异。流式细胞术分析发现，Pg-LPS可驱动局部(颈淋巴结)和系统性(脾脏)免疫细胞招募，特别是CD45+白细胞、CD19+B细胞和Th17细胞的扩增。这些结果明确了Pg-LPS在连接口腔感染与代谢紊乱中的桥梁作用。

IL-17是Pg-LPS致病效应的核心介质

为阐明IL-17的具体作用，研究团队利用IL-17基因敲除(IL-17 KO)小鼠重复上述实验。结果显示，IL-17缺失完全阻断了Pg诱导的根尖周骨破坏——无论使用野生型Pg、LPS突变株还是纯化LPS，IL-17 KO小鼠均未出现显著病变。组织学分析进一步证实，IL-17缺失显著减轻了根尖周区域的炎症浸润和纤维化重塑。

更值得注意的是，IL-17 KO小鼠完全免受Pg诱导的代谢紊乱——葡萄糖耐量曲线、空腹血糖和血糖指数均保持正常水平。免疫细胞分析显示，IL-17缺失显著抑制了Pg驱动的CD45+细胞、CD19+B细胞和CD8+T细胞的系统性扩增。这些数据强有力地证明IL-17是Pg-LPS引发代谢异常的必要条件。

Pg-LPS-IL-17轴驱动脂肪组织菌群失调和炎症反应

研究进一步探讨了口腔感染影响代谢的远端靶器官——脂肪组织。16S rRNA测序显示，Pg定植可改变脂肪组织菌群组成，而IL-17缺失则逆转了这一变化。血清学检测发现Pg WT定植组抗Pg抗体水平显著升高。qPCR分析显示，Pg定植可上调脂肪组织中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)和白介素1β(IL-1β)等促炎因子的表达，而IL-17缺失显著抑制了这一效应。

关键技术方法

本研究整合多学科技术平台：①从94例患者根尖周肉芽肿组织获取临床样本进行16S rRNA测序分析；②建立小鼠根管Pg单菌定植模型结合HFD诱导代谢紊乱；③采用微型CT(microCT)进行三维骨吸收量化；④通过流式细胞术分析局部和系统性免疫细胞亚群；⑤利用实时定量PCR(qPCR)检测脂肪组织炎症因子表达；⑥通过酶联免疫吸附试验(ELISA)测定血清抗Pg抗体水平。

研究结论与意义

该研究首次确立了"口腔-系统性"轴在代谢疾病中的致病机制：Pg-LPS通过招募Th17细胞驱动IL-17依赖性炎症反应，不仅导致局部骨破坏，更引发脂肪组织菌群失调和系统性胰岛素抵抗。这一发现革新了对口腔感染与T2D关联的认知——不再是糖尿病引发口腔并发症的单向关系，而是口腔感染主动参与代谢紊乱的双向通路。

研究的临床意义在于为根尖周病患者的代谢风险管理提供了新靶点。监测血清IL-17水平或可作为评估T2D风险的生物标志物，而针对IL-17信号通路的治疗策略（如牙龈蛋白酶抑制剂、口腔菌群调节剂）可能成为预防代谢并发症的新途径。该成果不仅深化了对口腔-系统性疾病关联的理解，更开创了口腔医学与代谢病学交叉研究的新范式。