牙周炎中成纤维细胞PAN凋亡相关免疫失调的单细胞与转录组学解析

（编辑推荐）本研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学技术，首次揭示牙周炎（PD）中人类牙龈成纤维细胞（HGFs）的PAN凋亡（PANoptosis）激活现象，阐明其通过ZBP1/CASP-1/CASP-3/RIPK3通路驱动免疫微环境失调。结合113种机器学习模型筛选出BTG2、CTSH、AKR1B1和IL24等核心基因，为PD的精准诊疗提供新靶点。

　　

3 Results

3.1 scRNA-seq揭示HGFs中PAN凋亡通路异常激活

单细胞转录组分析发现，牙周炎患者的牙龈组织中人类牙龈成纤维细胞（HGFs）比例显著降低，同时伴随凋亡（apoptosis）、焦亡（pyroptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）相关通路的富集。通过五种基因集评分方法量化显示，PAN凋亡活性在PD组HGFs中显著升高，免疫荧光染色验证了ZBP1、Cle-CASP-1、Cle-CASP-3和P-RIPK3等关键标记物的共定位表达。

3.2 体内外实验验证PAN凋亡机制

体外LPS刺激实验显示，HGFs中PAN凋亡标记物表达上调且TUNEL阳性细胞增加。小鼠牙周炎模型进一步证实，牙龈成纤维细胞的Cle-Casp-1/3和P-RIPK3表达增强，伴随炎症浸润和牙槽骨吸收。

3.3 PAN凋亡参与免疫调控网络

高PAN凋亡活性（HP-HGFs）的成纤维细胞表现出NF-κB、IL-6/JAK/STAT3等炎症通路激活，并通过CSF1-CSF1R等配体-受体对与中性粒细胞、T/B细胞形成远程空间互作。伪时序分析揭示HP-HGFs在发育后期主导免疫微环境重塑。

3.4 机器学习筛选核心诊断标志物

基于113种算法构建的LASSO-RF联合模型（AUC=0.996）筛选出BTG2、CTSH、AKR1B1和IL24四个核心基因，其表达与28种免疫细胞浸润正相关。qPCR和免疫组化证实这些基因在PD患者牙龈组织中特异性高表达。

4 Discussion

研究首次提出HGFs的PAN凋亡是牙周炎免疫失调的关键推手，其通过释放DAMPs和细胞因子招募免疫细胞，形成促炎-细胞死亡恶性循环。靶向PAN凋亡相关基因或可打破这一病理环路，为PD治疗提供新策略。

5 Conclusion

该研究通过多组学整合解析了PAN凋亡在牙周炎中的时空特征，建立的诊断模型和发现的分子靶标为临床干预提供了理论依据。