《Nature Communications》：Periodontitis induces skeletal muscle atrophy by increasing circulating levels of activin A.
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牙周炎与多种全身性疾病相关，但其对骨骼肌的影响尚不清楚。本研究利用雄性小鼠的结扎诱导性牙周炎（ligature?induced periodontitis, LIP）模型，发现牙周炎在不影响脂肪量或食物摄入的情况下显著降低肌肉和骨量。有趣的是，公认的肌肉萎缩诱
牙周炎与多种全身性疾病相关，但其对骨骼肌的影响尚不清楚。本研究利用雄性小鼠的结扎诱导性牙周炎（ligature?induced periodontitis, LIP）模型，发现牙周炎在不影响脂肪量或食物摄入的情况下显著降低肌肉和骨量。有趣的是，公认的肌肉萎缩诱导因子——激活素A（activin?A）在受牙周炎影响的牙龈中高表达。激活素A基因（Inhba）主要在牙龈成纤维细胞、上皮细胞（随着牙周炎进展显著增殖）以及浸润于发炎牙周组织的髓系细胞和髓系细胞来源的破骨细胞中表达。单细胞RNA测序（scRNA?seq）分析证实了人类牙周炎组织中INHBA的类似上调模式。此外，研究人员证明牙周炎小鼠和患者的血清激活素A水平均升高。通过AAV?Inhba转导在牙龈过表达激活素A可激活骨骼肌中的经典激活素信号通路（表现为pSMAD3和MuRF1表达增加），导致显著的肌肉损失。值得注意的是，牙龈内注射siInhba显著降低了血清激活素A水平，并恢复了肌肉质量和肌纤维大小。研究结果表明，激活素A是牙周炎诱导肌肉萎缩的介质，提示局部注射siInhba可能预防牙周炎诱导的肌肉萎缩且无明显的全身不良反应。
牙周炎作为一种常见的慢性炎症性疾病，影响着全球近半数30岁以上成年人，已被证实与心血管疾病、糖尿病等多种全身性疾病相关。然而，牙周炎对骨骼肌健康的影响长期以来未得到充分阐明。虽然已有研究关注其对骨量丢失的影响，但对于肌肉减少症（sarcopenia）等肌肉功能障碍的潜在联系及机制仍属空白。鉴于慢性肾脏病（CKD）和慢性阻塞性肺病（COPD）等慢性炎症疾病可导致肌肉萎缩，研究人员推测牙周炎这一慢性炎症状态同样可能是肌肉退化的诱因。为了验证这一假设并探索其分子机制，一项发表在《Nature Communications》的研究对此进行了深入探究。
研究人员主要通过构建小鼠结扎诱导性牙周炎（LIP）模型，结合双能X线吸收测定法（DXA）、显微CT（micro?CT）、肌肉功能测试、转录组学分析、单细胞RNA测序（scRNA?seq）以及腺相关病毒（AAV）介导的基因过表达和RNA干扰技术，系统评估了牙周炎对全身骨骼肌的影响及其分子机制。同时，研究还纳入了人类患者血清样本分析及韩国国家健康和营养检查调查（KNHANES）数据，以验证临床相关性。
研究结果显示，为期两周的LIP模型导致牙槽骨显著吸收，并引起小鼠全身成分改变。在不影响热量摄入的情况下，牙周炎小鼠表现出体重逐渐下降，瘦体质量（lean mass）和骨矿物质含量（BMC）持续减少，而脂肪量百分比的相对变化主要是由于总体重的下降而非绝对脂肪增加。
进一步分析表明，牙周炎诱导了全身性肌肉和骨骼萎缩。尽管肌肉重量呈现下降趋势，但特定肌肉如肱三头肌、股四头肌和腓肠肌的减少达到统计学显著性。组织学分析显示肌纤维直径普遍减小，其中快肌纤维（尤其是IIb型）比慢肌纤维更易受影响。与此同时，握力测试显示牙周炎小鼠肌肉功能显著受损。在骨骼方面，股骨和椎体的骨小梁参数显著降低，股骨三点弯曲试验证实骨生物力学强度受损。
机制研究发现，牙周炎诱导牙龈Inhba表达，提升系统性激活素A水平并激活肌肉中的激活素信号。通过对牙周炎小鼠牙龈组织的RNA?seq数据分析，研究人员筛选出Inhba等候选基因。qRT?PCR证实牙周炎牙龈中Inhba表达显著上调，且其表达水平高于肝脏和肌肉组织。血清ELISA检测显示，牙周炎小鼠和患者血清中激活素A浓度显著升高。在肌肉组织中，磷酸化SMAD3（pSMAD3）和萎缩相关基因（如MuRF1/Trim63）的表达上调，表明经典激活素信号通路被激活。
实验进一步证明，牙龈来源的激活素A足以诱导肌肉萎缩。通过在牙龈局部注射AAV?Inhba实现局部过表达，即使在没有系统性炎症的情况下，也能导致血清激活素A升高并在远端肌肉中激活SMAD3信号，最终引起肌肉萎缩。
单细胞RNA测序揭示，成纤维细胞、髓系细胞和增殖性上皮细胞是主要的Inhba表达细胞群。在人类牙周炎组织中，scRNA?seq同样证实了INHBA在成纤维细胞、髓系细胞和上皮细胞中的上调，显示了跨物种的细胞机制保守性。
组织重塑和基因表达变化共同导致激活素A水平升高。RNA原位杂交和免疫荧光染色显示，随着牙周炎进展，基底层的上皮细胞和浸润的髓系细胞显著增加了Inhba的表达，且破骨细胞前体也表现出较高的Inhba信号。
抑制牙龈Inhba或阻断系统性激活素A可有效防止牙周炎诱导的肌肉萎缩。牙龈局部注射siInhba可特异性降低牙龈Inhba表达和血清激活素A水平，进而恢复肌肉质量和握力，但对牙槽骨丧失无显著影响。在骨骼肌中特异性过表达激活素A内源性抑制剂卵泡抑素（follistatin）的转基因小鼠中，牙周炎未能诱导肌肉损失，进一步验证了激活素A信号的关键作用。
讨论部分指出，本研究首次揭示了牙周炎通过诱导牙龈组织产生激活素A，进而进入循环系统引发全身性肌肉萎缩的机制。研究强调了快肌纤维的易损性与年龄相关的肌肉流失特征相吻合，提示牙周炎可能是老年人肌肉减少症的重要诱因。虽然激活素A在其他疾病中对心、肾、肝等器官也有影响，但在本研究中，局部抑制Inhba主要挽救了肌肉表型，对骨量的影响有限，这可能与骨组织对激活素A反应的复杂性有关。相较于全身性给予激活素A阻断抗体可能带来的安全风险，局部牙龈注射siInhba或将成为预防牙周炎相关肌肉流失的潜在策略。此外，除Inhba外，研究还鉴定了其他在牙周炎中高表达的分泌相关基因，如Mmp13、S100a8/9等，它们可能在局部或全身层面发挥协同作用。综上所述，该研究确立了牙周炎作为肌肉萎缩的潜在风险因素，并为通过靶向牙龈激活素A治疗牙周炎诱导的肌肉减少症提供了理论依据。
