上皮细胞焦亡诱导TREM1+巨噬细胞通过激活Th17细胞加速口腔黏膜炎症的机制研究

为解决口腔扁平苔藓（OLP）等慢性口腔黏膜炎症疾病发病机制不清、缺乏有效治疗靶点的问题，研究人员开展了关于上皮细胞焦亡（pyroptosis）诱导的TREM1+巨噬细胞（Mφ）在口腔黏膜炎症中作用机制的主题研究。研究通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）、空间转录组、大样本临床队列及细胞实验等技术，揭示了上皮细胞焦亡通过释放HMGB1激活TREM1+ Mφ，进而通过分泌IL-1β驱动致病性Th17细胞分化，最终加剧口腔黏膜炎症的级联反应。该研究不仅阐明了口腔慢性炎症的新机制，还构建了口腔-肠道轴黏膜免疫图谱（ORGUAMIA）数据库，为慢性消化道疾病的免疫研究提供了重要工具和靶点。

口腔黏膜是人体抵御有害病原体和持续机械损伤的重要屏障。慢性口腔黏膜炎症，如口腔扁平苔藓（Oral Lichen Planus, OLP），不仅影响患者的正常生活，还可能威胁全身健康。与牙周炎相比，OLP的临床表型多样，且有一定恶变潜能，但其发病机制，尤其是先天免疫在其中的作用，尚不明确。先前研究多集中于T细胞介导的适应性免疫，而作为连接先天与适应性免疫桥梁的巨噬细胞（Macrophage, Mφ）在OLP中的作用机制仍有待深入探索。尤其是一种名为髓系细胞触发受体-1（Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells 1, TREM1）的蛋白，在巨噬细胞上表达后能显著放大炎症反应，但其在口腔黏膜慢性炎症中的具体角色和调控网络仍是未知领域。因此，阐明口腔黏膜慢性炎症的免疫机制，对于理解消化道乃至全身性慢性炎症的调控具有重要意义。

为了回答上述问题，由尚倩慧、王子元、彭家宽等共同第一作者，陈谦明、许浩、张敦芳作为共同通讯作者的研究团队，在《Cell Death Discovery》上发表了他们的最新研究成果。研究人员综合运用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）、空间转录组技术、一项包含116名患者并有1年随访期的大样本临床队列的批量RNA测序（bulk RNA-seq）数据、细胞生物学实验（包括细胞共培养、流式细胞术、Western blot、ELISA等）以及多重免疫组织化学（mIHC）等多种技术手段。其中，临床样本来源于四川大学华西口腔医院口腔黏膜科2019年至2022年招募的OLP患者。

ScRNA-seq捕获口腔黏膜炎症的组织微环境

通过对正常口腔黏膜、非复发性糜烂型OLP（NREOLP）和复发性糜烂型OLP（REOLP）样本进行scRNA-seq分析，研究人员发现，在炎症发展过程中，髓系细胞比例增加且细胞间通讯显著增强，提示其可能扮演重要角色。进一步分析上皮细胞，发现一群高表达焦亡标志物（如Caspase-1 (CASP1)、Gasdermin D (GSDMD)、HMGB1）的上皮细胞亚群，即焦亡上皮细胞。这类细胞位于上皮细胞分化轨迹的末端，具有促炎特性，并且其比例随着炎症加重而上升。通路分析显示，焦亡上皮细胞中“巨噬细胞细胞因子产生的正调控”和“免疫反应中的巨噬细胞激活”等通路显著上调，提示上皮细胞焦亡可能激活先天免疫，特别是巨噬细胞。

TREM1⁺ Mφ被上皮焦亡激活并促进T细胞聚集

对髓系细胞亚群分析发现，巨噬细胞是主要的差异丰度细胞，其中特异性高表达TREM1的巨噬细胞亚群（TREM1⁺ Mφ）在REOLP中比例显著升高。TREM1⁺ Mφ高表达IL1B基因（编码IL-1β蛋白），且其活跃的转录因子（如FOSL2, NFKB1, REL）可直接或间接调控IL-1β。细胞通讯分析表明，焦亡上皮细胞与TREM1⁺ Mφ之间的通讯在炎症发展中增强，可能通过HMGB1-TREM1相互作用实现。同时，TREM1⁺ Mφ与NK/T细胞，特别是幼稚CD4⁺ T细胞的通讯也显著增强。

致病性Th17细胞被TREM1⁺ Mφ来源的IL-1β激活

对NK/T细胞亚群分析发现，幼稚CD4⁺ T细胞和Th17细胞（尤其是致病性Th17细胞）是炎症发展中的主要差异丰度细胞。细胞通讯和伪时间轨迹分析显示，TREM1⁺ Mφ通过IL-1β信号通路与幼稚CD4⁺ T细胞互动，并驱动其向致病性Th17细胞分化。这些致病性Th17细胞中IL-17、IL-22和IL-23信号通路上调，可能通过招募免疫细胞加剧炎症反应。

空间转录组揭示关键细胞的空间毗邻关系

空间转录组分析证实，在炎症口腔黏膜中，焦亡上皮区域、TREM1⁺ Mφ区域和致病性Th17细胞区域在空间上更为接近。从焦亡上皮区域到TREM1⁺ Mφ区域，再到致病性Th17细胞区域的空间细胞间通讯在炎症发展中增强。这些区域的关键标志物表达和相应信号通路活性也同步上调。

大样本临床队列验证关键细胞和分子的风险

对116例OLP患者的临床队列分析显示，随着炎症发展（从NREOLP到REOLP），焦亡上皮细胞（GSDMD, HMGB1）、TREM1⁺ Mφ（CD68, TREM1, IL1B）和致病性Th17细胞（IL-17A, CSF2）相关标志物的表达显著升高，且彼此间相关性增强。逻辑回归分析表明，这些标志物是炎症发展的风险因素。

细胞实验证实HMGB1-IL-1β轴的关键作用

体外实验成功构建了上皮细胞焦亡模型（LPS+ATP刺激人口腔上皮细胞HOK）和TREM1过表达的巨噬细胞模型（TREM1 lentivirus感染THP-1细胞）。实验证实，焦亡上皮细胞通过释放HMGB1诱导单核细胞分化为TREM1⁺ Mφ。TREM1⁺ Mφ分泌高水平的IL-1β，此过程可被HMGB1或与焦亡上皮细胞共培养进一步增强。更重要的是，在IL-6和IL-23（诱导致病性Th17细胞的条件）存在下，TREM1⁺ Mφ的培养上清液能显著促进小鼠幼稚CD4⁺ T细胞分化为产生IL-17A、IL-17F和IL-22的致病性Th17细胞，而中和抗IL-1β抗体（α-IL-1β）可逆转此效应，证明IL-1β是关键的效应分子。

mIHC揭示关键细胞在组织中的空间动态变化

mIHC结果直观显示，在REOLP组织中，焦亡上皮细胞（GSDMD⁺ E-cad⁺）、TREM1⁺ Mφ（TREM1⁺CD68⁺）和Th17细胞（IL-17A⁺CD3⁺）的比例更高，且彼此空间距离更近。值得注意的是，脂多糖（LPS）与部分焦亡上皮细胞共定位，且其比例随炎症加重而增加，提示LPS可能参与诱导上皮细胞焦亡。

ORGUAMIA数据库揭示TREM1⁺ Mφ在慢性消化道疾病中的普适作用

研究人员构建了一个名为ORGUAMIA（Oral-Gut Axis Mucosal Immune Atlas）的在线交互数据库，整合了33个公共scRNA-seq和空间转录组数据集。分析显示，在牙周炎、嗜酸性粒细胞性食管炎（EoE）、炎症性肠病（IBD）和肛周瘘管型克罗恩病（Perianal-CD）等多种慢性消化道疾病中，TREM1⁺ Mφ的比例升高，且与焦亡上皮细胞的通讯增强，表明上皮细胞焦亡诱导的TREM1⁺ Mφ在慢性消化道炎症中可能扮演广泛的促炎角色。

本研究系统性地揭示了上皮细胞焦亡诱导的TREM1⁺巨噬细胞通过HMGB1-IL-1β轴激活致病性Th17细胞，从而加速口腔黏膜炎症的完整机制。这一发现不仅深化了对OLP发病机制的理解，也为治疗口腔乃至其他慢性消化道炎症性疾病提供了新的潜在靶点——TREM1⁺巨噬细胞。此外，研究所构建的ORGUAMIA数据库为全球研究人员无障碍地利用单细胞和空间转录组数据探索口腔-肠道免疫互作提供了强大的平台，有望推动该领域的进一步研究。尽管研究存在一些局限性，如缺乏理想的OLP动物模型、上皮细胞焦亡的深层诱因尚未完全阐明等，但其开创性的发现和丰富的资源无疑为慢性炎症性疾病的研究开辟了新的道路。