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针对上述问题，韩国首尔国立大学Yun-Sil Lee团队联合美国杰克逊基因组医学实验室Se-Jin Lee团队，利用小鼠结扎诱导牙周炎（LIP）模型，系统阐明了牙周炎与骨骼肌萎缩之间的因果关系，并鉴定出activin A作为关键介导分子。该文章于2026年5月6日以《Periodontitis induces skeletal muscle atrophy by increasing circulating levels of activin A》为题发表于《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-026-72766-1）。

（1）两周LIP模型导致牙槽骨丢失并改变整体身体成分

研究团队第一时间验证了LIP模型的可靠性。显微CT监测显示，结扎后7天内发生显著牙槽骨吸收，随后7天内骨丢失减缓并趋于稳定（图1a,b）。双能X射线吸收测定法（DXA）追踪发现，LIP组小鼠体重逐渐下降，但食物摄入量与对照组无显著差异，且餐后血液总蛋白、白蛋白、总胆固醇和甘油三酯水平亦无差异，排除了营养不良导致体重下降的可能。有趣的是，LIP组餐后血糖水平随牙周炎进展升高，与既往报道一致。DXA分析显示，LIP组脂肪百分比呈上升趋势，但绝对脂肪质量与对照组无差异，提示脂肪百分比升高反映的是总体重下降而非脂肪实际增加。与之相对，瘦体质量和骨矿物质含量（BMC）在LIP组中稳步下降，表明牙周炎可能促成肌肉骨骼萎缩（图1c-i）。

图1. 两周结扎诱导牙周炎（LIP）模型导致牙槽骨丢失并影响整体身体成分。（a）LIP模型时间线。顺利获得测量代表性显微CT图像中双头箭头和星号标记的牙骨质-釉质界（CEJ）与牙槽骨嵴（ABC）之间的距离评估牙槽骨丢失程度。比例尺，1 mm。（b）结扎后CEJ-ABC长度的变化（n = 3每组）。（c）结扎后体重的变化（Ctrl：n = 11，LIP：n = 12）。（d）结扎后食物摄入量的测量（Ctrl：n = 8，LIP：n = 7）。（e）结扎后14天的代表性DXA扫描图像。比例尺，1 cm。（f–i）结扎后脂肪质量（f,g）、瘦体质量（h）和骨矿物质含量（BMC）（i）的变化（Ctrl：n = 11，LIP：n = 12）。数据表示为均值±SEM。统计学显著性顺利获得单因素方差分析结合Tukey事后检验（b）或双尾Student t检验（c,d,f,g,h,i）评估。

（2）牙周炎诱导全身肌肉和骨小梁丢失

为进一步确认肌肉特异性变化，研究团队解剖并称量了胸大肌、肱三头肌、股四头肌和腓肠肌。LIP组所有检测肌肉在第7天即呈下降趋势，至第14天肱三头肌、股四头肌和腓肠肌的重量下降达到统计学显著性（图2a）。股四头肌HE染色显示，LIP组肌肉整体尺寸缩小，单个肌纤维直径减小（图2b,c）。握力测试表明，LIP组小鼠握力从第7天起即显著低于对照组（图2d）。骨分析方面，远端股骨显微CT显示，LIP组骨小梁骨密度（Tb.BMD）、骨体积/总体积（BV/TV）、骨小梁数量（Tb.N）和骨小梁厚度（Tb.Th）均显著降低，而骨小梁分离度（Tb.Sp）增加；皮质骨参数无显著变化（图2e-g）。股骨三点弯曲试验显示，LIP组最大载荷和刚度均显著下降（图2h,i）。这些结果证实，牙周炎在不影响脂肪质量或食物摄入的情况下，同时诱导全身肌肉丢失和骨小梁破坏。

图2. 牙周炎诱导全身肌肉和骨小梁丢失。（a）结扎后14天胸大肌（Pec）、肱三头肌（Tri）、股四头肌（Quad）和腓肠肌（Gas）的重量（Ctrl：n = 9，LIP：n = 8）。（b）结扎后14天股四头肌切片的苏木精-伊红（H&E）染色。下方为黄色方框区域的放大图像。比例尺：1 mm（上），50 μm（下）。（c）所示股四头肌中肌纤维直径的分布（n = 3每组）。纤维直径以占总纤维数的百分比绘制（每组750根纤维）。平均纤维直径：48.21±0.46 μm（Ctrl）和41.71±0.41 μm（LIP）。（d）结扎后握力的变化（Ctrl：n = 8，LIP：n = 7）。（e）结扎后14天远端股骨的代表性显微CT图像。骨矿物质密度（BMD）以颜色表示。上方面板中的黄色区域表示皮质骨分析区域。箭头标记处的横截面图像显示在下方。比例尺，0.5 mm。（f,g）所示远端股骨骨小梁（f）和皮质骨（g）的显微CT图像组织形态计量学分析（n = 5每组）。（h）股骨三点弯曲试验的代表性图像。（i）结扎后14天股骨的力学性能（n = 8每组）。Tb，骨小梁；BV/TV，骨体积/总体积；Tb.Sp，骨小梁分离度；Tb.N，骨小梁数量；Tb.Th，骨小梁厚度；Ct.TMD，皮质组织矿物密度。数据表示为均值±SEM。统计学显著性顺利获得双尾Student t检验（a,d,f,g,i）评估。

（3）牙周炎上调牙龈activin A表达，升高全身activin A水平，并激活肌肉中的activin信号

牙龈差异表达基因分析显示，Inhba为LIP组上调最显著的分泌相关基因之一（图3a）。qRT-PCR证实Inhba在LIP牙龈中表达量约为健康牙龈的40倍，而肌肉、肝脏及健康牙龈中表达极低，Inhbb和Inha无显著变化（图3b）。时序分析显示Inhba于LIP第1天上调、第3天达峰值并维持至第14天，同时组织破坏标志物（Ctsk、Mmp9、Mmp13）和炎症标志物（Il1b、Il6、Tnf）呈时间依赖性上调（图3c）。ELISA显示血清activin A于第3天显著升高、第7天达峰值、第14天仍维持较高水平（图3d）；Western blot显示股四头肌pSMAD3于第3天和第7天升高，肌肉萎缩相关基因（Foxo3、Fbxo32、Trim63）及MuRF1蛋白表达增加（图3e-g）。AAV-Inhba牙龈局部过表达验证显示，FLAG标记的activin A与股四头肌ACVR2A/B共定位（图3h,i），4周后胸大肌、肱三头肌、股四头肌和腓肠肌重量均显著低于对照组，股四头肌肌纤维直径明显减小（图3j-l），证实牙龈来源的activin A足以独立于其他炎症因素驱动骨骼肌萎缩。

图3. 牙周炎上调牙龈activin A表达，升高全身activin A水平，并激活肌肉中的activin信号。（a）小鼠牙龈差异表达基因的火山图（Ctrl vs. LIP；GSE186882）。水平和垂直虚线分别表示显著性（FDR ≤ 0.01）和log₂FC ≥ 2。仅绘制表达量最高的前25%基因。（b）小鼠肌肉、肝脏和牙龈（健康 vs. 牙周炎诱导）的qRT-PCR。表达量相对于肌肉（肌肉和肝脏：n = 4；牙龈：n = 6每组）。（c）小鼠牙龈的qRT-PCR（n = 6每组）。与Inhba不同，其他activin和inhibin亚基基因保持稳定。（d）牙周炎进展期间的血清activin A水平（Ctrl和LIP第1天：n = 7，LIP第3天：n = 11，LIP第7天：n = 10，LIP第14天：n = 8）。（e）股四头肌中pSMAD3的代表性Western blot。（f）股四头肌中肌肉萎缩相关基因表达的百分比变化（n = 5每组）。（g） 股四头肌中MuRF1的代表性Western blot。（h）牙龈内AAV注射方案。（i）FLAG和activin II型受体（ACVR2A/B）的免疫荧光染色。在牙龈内AAV注射小鼠的股四头肌中，FLAG与ACVR2A/B共定位。比例尺，10 μm。（j）牙龈内AAV-EGFP或AAV-Inhba转导4周后Pec、Tri、Quad和Gas肌肉的重量（n = 8每组）。（k）转导后4周股四头肌的H&E染色。下方为黄色方框区域的放大图像。比例尺：1 mm（上），50 μm（下）。（l）来自（k）的股四头肌肌纤维直径分布（n = 3每组）。平均纤维直径：47.47±0.39 μm（AAV-EGFP）和37.89±0.36 μm（AAV-Inhba）。数据（b,c,d,f,j）表示为均值±SEM。显著性顺利获得单因素方差分析结合Holm-Šídák事后检验（b-d）或双尾Student t检验（f,j）评估。比较针对LIP组（b）或Ctrl组（c,d）进行。

（4）鉴定牙周炎期间小鼠和人类牙龈中activin A产生细胞群

小鼠牙龈scRNA-seq（88,191个细胞）鉴定出8个主要细胞群，成纤维细胞、免疫细胞、结合上皮细胞（JE）和周细胞为主要Inhba表达群体（图4a,b），其中髓系细胞是主要来源；Inhba在循环JE和循环GSE中显著升高（图4c,d），揭示其空间区室化：增殖基底层上皮为上皮主要来源，成纤维细胞和浸润髓系细胞为结缔组织主要来源（图4e）。人类验证显示：牙周炎牙龈INHBA表达升高约10倍（图4f），患者血清activin A水平显著高于健康对照（图4g）；人牙龈scRNA-seq中成纤维细胞、髓系细胞和上皮细胞为主要INHBA表达群体，C3簇（增殖活性最强，定位于基底层）表达最高，牙周炎显著上调三类细胞INHBA表达（图4h-j），证实跨物种保守性。

图4. 鉴定牙周炎期间小鼠和人类牙龈中activin A产生细胞群。（a）小鼠牙龈的均匀流形近似与投影（UMAP）图，整合自对照和牙周炎诱导数据集（n = 3每组，GSE315263）。（b）注释细胞类型中Inhba表达的点图。（c）成纤维细胞、髓系细胞和循环上皮细胞（JE和GSE）中Inhba的相对表达（n = 3每组）。（d）成纤维细胞、髓系细胞和循环上皮细胞（JE和GSE）中Inhba表达的特征图。（e）显示牙周炎诱导后Inhba表达显著上调的细胞群空间定位的示意图。（f）健康个体与牙周炎个体牙龈差异表达基因的火山图（GSE223924）。水平和垂直虚线分别表示显著性（FDR ≤ 0.01）和log₂FC ≥ 2。（g）健康对照和牙周炎患者（牙槽骨吸收达根中1/3及以上）的血清activin A浓度（健康：n = 12，牙周炎：n = 11）。（h）整合健康与牙周炎牙龈数据集的人类牙龈UMAP图（GSE152042和GSE164241）。（i）注释细胞类型中INHBA表达的点图。（j）成纤维细胞、髓系细胞和上皮细胞中INHBA的相对表达水平（健康：n = 15，牙周炎：n = 9）。数据（g）表示为均值±SEM。箱线图（c,j）显示中位数（中心线）、四分位距（IQR；箱体边界：第25至75百分位）、1.5×IQR（须线）和作为单独点的异常值。数据（c,j）顺利获得伪批量数据集计算，图形以小提琴图和箱线图组合呈现。统计学显著性顺利获得双尾Student t检验（g）或DESeq2中经Benjamini-Hochberg校正多重比较的Wald检验（c,j）评估。

（5）牙周炎中观察到的组织重塑和基因表达变化导致activin A上调

采用单侧结扎模型，顺利获得RNA FISH与IF染色比较结扎侧与对照侧。结果显示：结扎侧Inhba表达和细胞增殖显著增加（图5b），伴广泛髓系细胞浸润（图5c）。外侧上皮基底层Ki-67与Inhba共升高（图5d）；内侧上皮基底层同样活跃分裂，驻留及浸润髓系细胞Inhba表达增强（图5e）。结缔组织中增生、髓系浸润显著，多核CD11b⁺破骨细胞高表达Inhba（图5f），其信号可能源于髓系前体细胞的高基线表达，提示髓系谱系顺利获得activin A分泌促成全身肌肉萎缩。

图5. 牙周炎中观察到的组织重塑和基因表达变化导致activin A上调。（a）小鼠牙周组织（单侧结扎诱导牙周炎）的H&E染色。比例尺，0.2 mm。（b,c）相邻切片的Inhba RNA荧光原位杂交（FISH）和Ki-67免疫荧光（IF）（b），以及CD11b IF（c）。（a-c）中框选区域（黄色、天蓝色、红色）在d-f中放大。比例尺，0.2 mm。（d-f）在牙周炎中，Ki-67和Inhba在口腔上皮（OE）基底层富集（d）。CD11b阳性髓系细胞以增加的Inhba表达浸润内侧上皮（IE），包括结合上皮和沟上皮，特别是在表层（e）。在结缔组织（CT）中，观察到显著的增生和髓系细胞浸润；值得注意的是，靠近牙槽骨（B）的多核CD11b阳性破骨细胞（白色箭头）表现出高Inhba表达（f）。虚线：上皮-CT（白色）和CT-B（黄色）边界。比例尺，10 μm。（g）髓系细胞和破骨细胞在牙周炎诱导肌肉萎缩中作用的示意图。

（6）抑制activin A产生或信号传导可防止牙周炎诱导的骨骼肌萎缩

将siInhba局部注射于牙周炎小鼠牙龈（结扎后立即开始，每3天一次共3次），可特异性降低牙龈Inhba表达（图6b），第7天显著降低血清activin A及股四头肌pSMAD3水平（图6c），第14天血清activin A已恢复基线故siInhba不再显著降低其水平。显微CT显示siInhba未抑制牙周炎进展（图6d,e），证实升高的全身activin A主要源于牙龈局部产生而非炎症继发反应。DXA显示siInhba组体重和瘦体质量呈增加趋势，肌肉重量（胸大肌、肱三头肌显著）及肌纤维直径（LIP-siInhba组较LIP-siCtrl组增加15.2%）均恢复，握力显著改善（图6f-i），但对骨无显著影响。F66转基因小鼠（骨骼肌特异性过表达follistatin）在牙周炎诱导后维持正常体重、身体成分、肌肉质量、肌纤维直径和握力（图6j-m），证实肌肉内抑制activin A信号足以防止牙周炎诱导的肌肉萎缩，确立activin A信号为连接牙周炎与全身肌肉丢失的关键通路。

图6 . 抑制activin A产生或信号传导可防止牙周炎诱导的骨骼肌萎缩。（a）牙龈内siRNA注射方案。（b）结扎后7天小鼠牙龈的qRT-PCR分析（Ctrl和LIP：n = 6，LIP-siCtrl：n = 7，LIP-siInhba：n = 9）。Ctrl和LIP组数据来自Fig. 3c。（c）血清activin A浓度。（第7天：Ctrl，n = 7；LIP，n = 10；LIP-siCtrl，n = 7；LIP-siInhba，n = 9。第14天：Ctrl，n = 7；LIP，LIP-siCtrl，LIP-siInhba，n = 8）。LIP组数据来自图（3d）。（d,e）结扎后14天的代表性显微CT图像（d）和骨丢失定量（e）（n = 5每组）。比例尺，1 mm。（f）结扎后14天肌肉重量的百分比变化（Ctrl：n = 9；LIP，LIP-siCtrl，LIP-siInhba：n = 8）。Ctrl和LIP组数据来自图（2a）。（g,k）结扎后14天股四头肌的H&E染色。下方为黄色方框区域的放大图像。比例尺：1 mm（上），50 μm（下）。h,l 所示股四头肌（g,k）中肌纤维直径的分布（n = 3每组）。平均纤维直径：41.12±0.36 μm（LIP-siCtrl），47.35±0.46 μm（LIP-siInhba），54.67±0.65 μm（F66对照），和55.74±0.62 μm（F66 LIP）。（i,m）握力的变化（n = 8每组）。（j）F66转基因小鼠结扎后14天的肌肉重量（n = 8每组）。数据表示为均值±SEM。统计学显著性顺利获得单因素方差分析结合Fisher LSD事后检验用于LIP-siInhba组与其他组之间的比较（b,c,f）或双尾Student t检验（e,i,j,m）评估。