《PHARMACIA》：A targeted NanoString analysis of immune gene expression in smokers and non-smokers with severe periodontitis
编辑推荐：
吸烟是牙周炎的重要风险因素，但其对免疫基因表达的影响尚不明确。本研究采用靶向NanoString技术，对比分析了重度牙周炎吸烟者与非吸烟者唾液样本中249个免疫相关基因的表达谱。研究发现，吸烟者促炎基因（如IL1A、CCL3、CCL4、IL8）表达显著上调，提示吸烟可能通过增强局部炎症反应加剧牙周组织破坏。该结果为了解吸烟影响牙周炎的分子机制提供了初步线索。
牙周炎是全球范围内最常见的慢性炎症性疾病之一，不仅导致牙齿脱落，还与多种全身性疾病（如心血管疾病、糖尿病）的风险增加有关。尽管不良的口腔卫生是其主要诱因，但环境因素，特别是吸烟，已被公认为加剧牙周炎发生与发展的关键风险因素。流行病学数据显示，吸烟者罹患牙周炎的风险比不吸烟者高出约85%。然而，吸烟究竟如何“重塑”牙周局部免疫微环境，在分子层面推动疾病进展，其具体机制仍如雾里看花，不甚清晰。以往的研究多聚焦于蛋白质水平的变化，而对吸烟如何影响牙周炎患者免疫相关基因的转录表达，数据仍然有限。为了解开这个谜团，来自保加利亚索非亚医科大学的研究团队开展了一项探索性研究，他们试图比较重度牙周炎吸烟者与非吸烟者之间免疫基因的表达差异，以期从转录组层面揭示吸烟加重牙周炎的潜在分子路径。这项研究的结果发表于《PHARMACIA》期刊。
为了回答上述问题，研究人员开展了一项病例对照研究。他们招募了10名被诊断为重度牙周炎（III/IV期）的保加利亚裔参与者，其中6名为吸烟者，4名为非吸烟者。研究收集了参与者的唾液样本，并从中提取总RNA。基因表达分析采用了靶向性的NanoString nCounter?平台，该平台无需逆转录和扩增，可直接定量249个免疫相关人类基因及6个内参基因的mRNA转录本。数据分析包括质量控制、归一化处理，并筛选出表达量变化倍数大于2（FC > 2）的基因进行进一步的统计学评估（采用Welch t检验和Benjamini–Hochberg错误发现率FDR校正）。
结果
差异表达基因的识别
经过质量控制，共有99个基因显示出表达差异。其中，8个基因的表达变化倍数大于2。在这8个基因中，有4个基因（IL1A、CCL4、IL8和CCL3）在吸烟者中表达显著上调，其名义p值小于0.05。另外4个基因（HLA-DRB1、CXCL2、HLA-DRA和HSPB1）的变化倍数也大于2，但未达到统计学显著性。值得注意的是，在经过多重检验校正后，没有任何基因达到FDR < 0.05的显著性阈值（最低FDR值为0.08）。
关键上调基因的表达特征
表达差异最显著的基因主要涉及促炎细胞因子和趋化因子。其中，CCL3（巨噬细胞炎症蛋白1-α， MIP-1-alpha）的上调倍数最高（FC = 3.20），它是一种重要的炎症介质，与白细胞募集和破骨细胞活化有关。CCL4（FC = 2.66）与CCL3共享受体（如CCR5），协同参与单核/巨噬细胞向炎症部位的募集。IL1A（白细胞介素-1α， FC = 2.41）和IL8（白细胞介素-8， FC = 2.08）是强大的促炎细胞因子，分别参与炎症反应的启动和中性粒细胞的趋化与激活。箱线图直观展示了这4个关键基因在两组间的表达水平，尽管个体样本存在变异，但吸烟者组的中位表达水平普遍高于非吸烟者组。
基因功能相互作用网络
研究人员利用STRING数据库对四个上调最显著的基因（IL1A、CCL4、IL8、CCL3）构建了蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。该网络分析显示，这些基因编码的蛋白质在功能上密切相关，共同参与白细胞迁移的正向调控、细胞因子活性及受体结合等生物学过程，提示它们在吸烟相关的牙周炎病理过程中可能协同作用。
结论与讨论
这项探索性研究通过靶向基因表达分析发现，与患有重度牙周炎的非吸烟者相比，吸烟者唾液样本中多个关键促炎免疫基因（CCL3、CCL4、IL8、IL1A）的转录水平显著上调。这些基因分别涉及趋化作用（如CCL3、CCL4、IL8）和炎症信号放大（如IL1A），其协同上调可能共同导致牙周组织内更强烈的炎症反应和免疫细胞浸润。研究还观察到抗原提呈相关基因（HLA-DRB1, HLA-DRA）和应激反应基因（HSPB1）有上调趋势，提示吸烟可能更广泛地影响牙周组织的免疫应答状态。
本研究的发现具有多重意义。首先，它从转录组层面为“吸烟加重牙周炎”这一临床观察提供了分子证据，将吸烟这一行为与牙周局部特定的促炎基因表达谱关联起来。其次，所识别出的差异表达基因，如CCL3和IL8，已有研究提示其蛋白水平可作为牙周炎的潜在生物标志物，本研究进一步支持了它们在吸烟人群中的表达变化，为开发针对吸烟人群的疾病监测指标提供了线索。最后，研究提示烟草暴露可能通过激活如NF-κB等信号通路，上调CXCL2等趋化因子，从而放大牙周炎症。这些通路和基因可能成为未来干预的潜在靶点。
当然，研究也存在明显局限性。样本量小是主要限制，这影响了统计效力，导致经多重校正后无基因达到显著水平，结果应被视为初步和探索性的。研究仅检测了mRNA水平，未进行蛋白质水平的验证，因此无法确定转录水平的变化是否直接导致功能性蛋白产物的增加。此外，研究为横断面设计，无法确定观察到的基因表达变化是吸烟的原因还是结果，亦或是与牙周炎严重程度共有的表现。
总之，这项研究利用NanoString技术，初步揭示了吸烟与重度牙周炎患者免疫基因表达特征改变之间的关联。它表明，吸烟可能通过上调一系列促炎细胞因子和趋化因子的表达，在牙周炎患者中塑造一个更加强烈的促炎微环境，这或许是吸烟者牙周组织破坏更严重、愈合更差的内在机制之一。未来需要更大样本的队列研究，结合蛋白质组学、功能实验和纵向设计，来验证这些转录变化，并阐明其确切的生物学和临床意义。
