编辑推荐：
【编辑推荐】为揭示牙周炎中宿主与微生物组互作机制，研究人员对 15 名参与者稳定与进展位点进行 1 年纵向元转录组分析。发现 6 个月时宿主 1722 基因、微生物组 111,705 基因差异表达，明确宿主 - 微生物代谢活动正反馈循环驱动疾病进展，为牙周炎防治提供新视角。
牙周炎是一种影响全球近半数成年人的慢性炎症性疾病，其核心特征是宿主免疫系统与口腔微生物组的失调互作，可导致牙周组织破坏甚至牙齿脱落。尽管此前研究已揭示牙周微生物组的组成变化，但对其原位功能活动、微生物间互作及与宿主动态互作机制的认知仍局限。多数研究为横断面设计，无法捕捉微生物组的时间动态，且缺乏对宿主转录组的同步分析，难以解析疾病进展的完整链条。
为填补这一空白，美国佛罗里达大学（University of Florida）等机构的研究团队开展了一项为期 1 年的纵向研究，聚焦牙周炎患者口腔中临床稳定与进展位点的宿主 - 微生物组元转录组动态。研究成果发表于《Microbiome》，为理解牙周炎发病机制提供了关键时间维度的新证据。
研究方法与队列
研究纳入 15 名牙周炎 II/III 期患者，每位选取 1 个进展位点（临床附着丧失持续增加）和 1 个稳定位点（附着丧失无显著变化），每 2 个月采集龈下菌斑样本，共追踪 12 个月。采用双 RNA 测序（Dual-RNA Seq）同步分析宿主和微生物组转录组，结合变化点分析（change point analysis）、稀疏偏最小二乘判别分析（sPLS-DA）、延迟相关分析（delay correlation analysis）及转移熵（transfer entropy, TE）因果推断等方法，解析时间序列数据中的关键生物学事件。
研究结果
1. 临床与转录组变化点的时空吻合
通过变化点分析发现，进展位点在第 6 个月出现显著临床（附着丧失）和转录组转折，而稳定位点在第 2 个月和第 6 个月有两次变化。sPLS-DA 显示，进展位点转录组在 6 个月后偏离基线且未恢复，提示不可逆病理进程；稳定位点则呈现短暂波动后回归基线的特征。此时相点伴随宿主 1722 个基因（如免疫应答相关基因）和微生物组 111,705 个基因（如钴胺素、卟啉合成基因）的差异表达（DE），表明 6 个月是疾病进展的关键节点。
2. 微生物组动态与致病菌的时序作用
微生物物种聚类分析显示，稳定位点富集与健康相关的放线菌属（Actinomyces）和二氧化碳嗜纤维菌属（Capnocytophaga），其转录活性在 6 个月前达到峰值；进展位点则在 6 个月时富集福赛坦氏菌（Tannerella forsythia）、牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）等致病菌，同时具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）在早期（4 个月）的定植可能为后续致病菌入侵创造微环境。LEfSe 分析表明，稳定位点在 0-6 个月富集乳杆菌目（Lactobacillales）等有益菌，而进展位点在 4-8 个月富集卟啉单胞菌属（Porphyromonas）和密螺旋体属（Treponema）。
3. 宿主 - 微生物代谢互作的正反馈循环
延迟相关分析揭示，宿主免疫应答（如抗原呈递、白细胞趋化）先于微生物组钾离子转运和钴胺素生物合成激活，而后者进一步加剧免疫反应，形成 “免疫激活 - 微生物代谢适应 - 炎症放大” 的正反馈循环。例如，宿主 FoxO 信号通路激活可增强先天免疫，随后微生物组铁离子结合蛋白表达上调，促进病原菌增殖。在进展位点，微生物组的维生素 B??合成、钾离子转运及运动性基因激活与宿主免疫抑制（如感觉知觉通路下调）形成协同，驱动组织破坏。
4. 因果推断与预测标志物
转移熵分析确定，进展位点中微生物组的类固醇合成、离子转运（钴、铁、钾）及宿主未注释功能的 Cluster 4 基因群可预测临床附着丧失，其中微生物组 Cluster 1 和 Cluster 7 的预测效能极高（AUC 分别为 0.97619 和 0.98095），提示其作为疾病进展生物标志物的潜力。
结论与意义
本研究首次通过纵向元转录组分析，构建了牙周炎进展的时空动态图谱，证实宿主 - 微生物组代谢互作的正反馈循环是疾病持续恶化的核心机制。关键发现包括：① 6 个月是临床与分子变化的共同转折点，标志着可逆性炎症向不可逆组织破坏的转变；② 微生物组功能活动（如钴胺素合成、钾离子转运）与宿主免疫应答的时序失调驱动病理进程；③ 特定微生物基因簇可高精度预测疾病进展，为早期干预提供靶点。
研究突破了横断面研究的局限性，揭示了 “生态失调 - 代谢紊乱 - 免疫失衡” 的级联效应，为牙周炎的精准诊疗（如靶向微生物代谢通路、监测关键转录组标志物）奠定了基础。未来可基于本研究提出的因果模型，开发调节宿主 - 微生物互作的新型疗法，有望从根本上阻断疾病进展，减少牙齿丧失及相关全身健康风险（如心血管疾病、糖尿病）。
