余东升、赵玮教授团队：为空气污染相关口腔疾病的防治提供了新的分子靶点与干预策略

近日，中山大学附属口腔医院·光华口腔医学院余东升教授、赵玮教授团队在国际权威期刊《Environment International》（影响因子11.8）上发表题为“Multi-omics reveals ferroptosis as a key mechanism in PM2.5-exacerbated periodontitis via gingival fibroblast damage”的原创性研究成果。该研究通过整合转录组学与代谢组学技术，系统揭示了大气细颗粒物PM2.5通过诱导牙龈成纤维细胞铁死亡加重牙周炎的分子机制，为空气污染相关口腔疾病的防治提供了新的分子靶点与干预策略。

PM2.5是空气中普遍存在的大气细颗粒物，已被流行病学研究证实与多种系统性疾病密切相关。全球范围内，大量流行病学证据表明PM2.5暴露与牙周炎风险显著相关——一项基于中国全国性调查数据的研究显示，PM2.5长期暴露每增加10 μg/m³，牙周炎总风险升高7%-9%。然而，PM2.5如何驱动牙周疾病的进展，其背后的分子机制仍有待进一步探索。牙龈成纤维细胞是牙周结缔组织中的主要基质细胞，负责细胞外基质的合成与重塑，同时兼具免疫监视功能，在牙周组织稳态维持中发挥关键作用。因此，探究PM2.5对牙龈成纤维细胞的影响，是阐明PM2.5与牙周疾病间致病联系的关键切入点。

研究团队以原代大鼠牙龈成纤维细胞为模型，给予梯度浓度（0、10、50、100 μg/mL）的PM2.5处理。细胞学实验发现，PM2.5被牙龈成纤维细胞内吞后，呈剂量依赖性降低细胞活力、抑制增殖、破坏细胞骨架并削弱迁移能力。同时，PM2.5暴露显著上调促炎因子IL-6和iNOS的表达，下调抗炎因子TGF-β和Annexin A1的表达，并诱导MMP-8升高，提示PM2.5触发牙龈成纤维细胞促炎性重编程。

为进一步揭示PM2.5的分子毒性通路，团队开展了转录组学与代谢组学联合分析。转录组学鉴定出7034个差异表达基因（3834个上调、3200个下调），KEGG富集分析显示上调基因主要富集于铁死亡和ATP依赖性染色质重塑通路，下调基因则富集于细胞外基质-受体相互作用、黏着斑和PI3K-Akt信号通路。代谢组学鉴定出261个差异代谢物（136个上调、125个下调），主要涉及铁死亡、谷胱甘肽代谢、精氨酸生物合成和甘油磷脂代谢等通路。

图1 PM2.5暴露下牙龈成纤维细胞的代谢组学分析

PM2.5暴露导致牙龈成纤维细胞内Fe²⁺水平显著升高、脂质过氧化产物大量累积，同时诱导线粒体膜电位去极化和线粒体活性氧爆发。铁死亡关键标志物GPX4表达显著下调，而ACSL4、COX2和TFRC表达上调。这些变化共同指向PM2.5通过铁蓄积、脂质过氧化过度产生和线粒体稳态失衡，触发牙龈成纤维细胞发生铁死亡。铁死亡特异性抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）可显著逆转上述效应——有效降低细胞内Fe²⁺水平和脂质过氧化、恢复线粒体功能，并部分挽救PM2.5诱导的细胞活力下降与增殖抑制。

图2 PM2.5诱导牙龈成纤维细胞铁死亡的关键分子事件：

铁蓄积、脂质过氧化与线粒体稳态失衡

该研究建立了PM2.5环境暴露与牙周炎加重之间的直接分子机制联系，揭示了铁死亡是PM2.5所致牙龈成纤维细胞损伤的核心驱动因素。这一发现不仅为空气污染相关口腔疾病的分子机制提供了全新认识，也为开发针对PM2.5相关牙周损伤的干预策略——如靶向铁死亡通路的药物治疗——提供了明确的分子靶点与理论依据。此外，研究所揭示的剂量-效应关系也为制定大气污染相关口腔健康防护标准提供了科学参考。

中山大学附属口腔医院·光华口腔医学院为第一完成单位，余东升教授、赵玮教授为共同通讯作者，何毅、张玏珈、贾世林为共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金（82373255）、广东省自然科学基金（2025A1515010769、2024A1515012918）、广东省医学科学基金（A2025238）、广州市科技计划项目（SL2024A04J01096）、广东省科技创新战略专项资金项目（pdjh2024b017）及国家级大学生创新创业训练计划项目（20250605、20250631）等多个项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2026.110139