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(推荐语)本综述系统阐述了铁死亡(ferroptosis)在牙周炎(periodontitis)中的核心作用,揭示了牙周菌斑微生物通过铁依赖的脂质过氧化(lipid peroxidation)触发牙龈细胞死亡的分子机制,并探讨其与阿尔茨海默病(AD)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、慢性阻塞性肺病(COPD)和2型糖尿病(T2DM)的系统性关联,为靶向治疗提供新策略。
Ferroptosis in periodontitis: mechanisms, impacts, and systemic connections
引言
牙周炎是由菌斑微生物引发的慢性炎症性疾病,其特征是持续的免疫细胞浸润和支持组织破坏。铁死亡作为一种铁依赖性细胞死亡形式,通过磷脂过氧化和质膜损伤驱动炎症进展。在牙周炎病变组织中,炎症因子和活性氧(ROS)的持续上调共同创造了促进铁死亡的条件,进而加剧组织降解。
铁死亡的关键机制
铁死亡的核心机制包括铁超载、脂质过氧化和抗氧化系统失调:
- 铁超载:细胞内Fe2+通过转铁蛋白受体(TFR-1)系统异常积累,通过芬顿反应生成羟基自由基(·OH),促进脂质氧化。
- 脂质过氧化:多不饱和脂肪酸(PUFAs)在ACSL4和LOX等酶催化下氧化,生成4-HNE和MDA等毒性产物。
- 系统Xc--GPX4通路:该通路通过胱氨酸/谷氨酸交换维持谷胱甘肽(GSH)合成,GPX4则依赖硒还原脂质过氧化物。
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牙周相关细胞的铁死亡
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免疫细胞:
- 巨噬细胞:M1型因NO抑制ALOX15而抵抗铁死亡,M2型则易受铁死亡影响,导致炎症失衡。
- T细胞:CD4+ T细胞在牙龈卟啉单胞菌(P. gingivalis)刺激下高表达SLC7A11,促进铁死亡。
- 中性粒细胞:浸润组织中SLC2A3表达升高,提示铁死亡参与炎症放大。
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成纤维细胞:P. gingivalis通过抑制SLC7A11/GSH/GPX4轴诱导铁死亡,释放IL-6加剧骨吸收。
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骨组织细胞:
- 骨细胞:高血糖环境通过抑制GPX4引发铁死亡,导致牙槽骨流失。
- 成骨细胞:线粒体铁蛋白(FtMt)缺失通过ROS/PINK1/Parkin通路促进铁死亡。
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牙周膜干细胞(PDLSCs):具核梭杆菌(F. nucleatum)通过增加细胞内Fe2+和促炎因子触发铁死亡,阻碍组织修复。
铁死亡促进牙周炎的机制
- 高铁环境:系统性铁过载疾病(如遗传性血色素沉着症)加重牙周炎,局部缺氧通过HIF-1α上调TFR和HO-1表达。
- 抗氧化系统受损:唾液和龈沟液中金属离子(Fe2+、Na+)变化削弱GPX4活性。
- 信号通路激活:
- TGF-β:通过Smad3抑制SLC7A11,协同IL-6增加铁调素(hepcidin)表达。
- Nrf2:在牙周炎中被抑制,导致抗氧化能力下降。
- p53:双向调控铁死亡,通过SAT1/ALOX15促进或通过DPP4抑制。
牙周炎通过铁死亡影响系统性疾病
- 阿尔茨海默病(AD):P. gingivalis的LPS和OMVs穿过血脑屏障,诱导神经元铁死亡。
- 非酒精性脂肪性肝炎(NASH):动物模型中,P. gingivalis上调肝组织NCOA4和PTGS2,抑制GPX4。
- 慢性阻塞性肺病(COPD):牙周炎患者肺组织铁积累,伴随ACSL4表达升高和肺泡上皮细胞铁死亡。
- 2型糖尿病(T2DM):牙周炎患者胰腺β细胞中ALOX5和NFE2L2表达异常,加剧胰岛素抵抗。
讨论与展望
尽管铁死亡在牙周炎中的作用逐渐明确,但个体差异(如遗传背景、菌群组成)对铁死亡敏感性的影响仍需探索。靶向干预策略(如铁螯合剂、抗氧化剂)需平衡治疗效应与生理性氧化信号维持。未来研究应聚焦牙周病原体毒力因子与铁死亡的分子关联,推动个性化治疗发展。
(全文基于原文内容缩编,专业术语与机制描述均严格引用自原始文献)