DNA(羟)甲基化多组学测序揭示口腔炎症疾病修复的表观调控机制
牙骨质（cementum）是覆盖在牙根表面、由成牙骨质细胞（cementoblast）形成的矿化组织，是抵御细菌侵入的重要屏障，其维持与再生是牙周稳态的关键。牙骨质在牙周炎中遭受显著破坏。牙龈卟啉单胞菌（P.gingivalis）是牙周炎的关键致病菌，可到达根尖周区域、刺激成牙骨质细胞并诱导牙骨质吸收，但其通过DNA甲基化表观遗传调控成牙骨质细胞功能的具体机制尚未阐明。
2026年11月10日，武汉大学口腔医院曹正国教授团队通过整合简化代表性亚硫酸盐测序（RRBS）+氧化RRBS（oxRRBS）与高通量RNA测序（RNA-seq）的多组学分析，绘制了矿化条件及P.gingivalis感染时成牙骨质细胞的DNA甲基化/羟甲基化图谱与转录组图谱，并通过体外成牙骨质细胞矿化共培养模型和体内小鼠根尖周炎（AP）模型进行验证。揭示了P.gingivalis通过破坏DNA甲基化依赖性Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路，进而损害牙骨质稳态。相关研究成果以“The Slc2a3-VitC-TET2 positive feedback loop controls P. gingivalis-influenced cementogenesis: a key mechanism involving DNA methylation”为题发表于《Inflammation Research》期刊。
标题：The Slc2a3-VitC-TET2 positive feedback loop controls P. gingivalis-influenced cementogenesis: a key mechanism involving DNA methylation（DNA甲基化关键机制：Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路调控牙龈卟啉单胞菌影响的牙骨膏生成）
发表时间：2026-11-10
发表期刊：Inflammation Research
影响因子：IF6.2/Q1
技术平台：RRBS+oxRRBS、RNA-seq
作者单位：武汉大学口腔医院
DOI：10.1007/S00011-026-02404-5
本研究发现，牙龈卟啉单胞菌（P.gingivalis）在成牙骨质细胞矿化过程中调控DNA甲基化状态，并诱导成牙骨质细胞中VitC转运体基因Slc2a3（编码GLUT3）启动子高甲基化，从而抑制GLUT3表达。这种抑制作用限制细胞的VitC摄取，进而直接损害矿化能力，并通过下调DNA去甲基化酶TET2进一步抑制矿化。而TET2又可结合Slc2a3启动子促进其去甲基化，由此形成DNA甲基化依赖性Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路。
牙龈卟啉单胞菌通过破坏该正反馈回路以损害牙骨质稳态，最终破坏牙骨质形成。因此VitC补充与TET2修复是潜在治疗靶点，在减少牙骨质吸收中具有潜力。
Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路示意图
结果图形
RRBS+oxRRBS绘制P.gingivalis调控成牙骨质细胞矿化的（羟）甲基化图谱，鉴定出启动子区域和跨膜转运/矿化相关通路。
图1：P.gingivalis调控成牙骨质细胞矿化过程中的差异DNA（羟）甲基化。
A： OCCM-30细胞合并CG位点（羟）甲基化水平小提琴图。整体CG位点甲基化水平在矿化过程中轻度下降，而P.gingivalis处理逆转该趋势；羟甲基化水平在矿化后显著升高，P.gingivalis处理后进一步显著升高。
B： 基因±2kb、genebody区域（羟）各基因组元件上的甲基化率基本一致，无显著偏倚。
C： 共鉴定出3,612个差异甲基化区域（DMR），其中高甲基化2,085个、低甲基化1,527个；3,085个差异羟甲基化区域（DhMR），高/低羟甲基化各1,541和1,544个。
D： 外显子区域以高DMR和低DhMR富集为主；启动子区域高DMR与高DhMR均富集。
E: GO富集分析显示启动子高DMR基因富集于离子通道复合体、跨膜转运；启动子低DhMR基因富集于跨膜转运复合体、ERK1/2级联负调控等，与细胞矿化相关信号通路显著富集。
F：KEGG富集分析显示高DMR富集于Wnt信号通路、低DhMR富集于ECM-受体互作通路。
P.gingivalis通过诱导Slc2a3启动子高甲基化抑制GLUT3表达，减少VitC摄取，进而损害成牙骨质细胞矿化
图2：多组学整合分析鉴定出调控矿化过程的关键靶标甲基化基因Slc2a3
A: P.gingivalis处理后启动子高甲基化基因与表达下调基因交集鉴定出Slc2a3基因编码VitC氧化型转运体GLUT3。
B： 对照与P.gingivalis处理细胞中Slc2a3启动子区甲基化位点分布的IGV图，虚线框标出显著高甲基化的CpG位点DMR，P.gingivalis组该CpG岛显著高甲基化。
C： 健康、AP、AP+Pg三组根尖组织Slc2a3启动子CpG岛的MSP分析。
D-E： 组织Slc2a3 mRNA与GLUT3蛋白的qPCR与IHC分析（红三角成牙骨质细胞）图。
F-H: 细胞MSP/qPCR/Western blot分析显示矿化第7天Slc2a3启动子甲基化降低，P.gingivalis逆转为高甲基化并下调表达。
I： P.gingivalis共培养使细胞内VitC含量显著降低。
J-M： si-Slc2a3功能验证显示敲低Slc2a3后，矿化标志物OSX、OCN表达及GLUT3蛋白下降，ALP染色变浅，胞内VitC含量下降。
结论和启示
本研究通过RRBS+oxRRBS联合RNA-seq多组学分析揭示了DNA甲基化依赖性Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路是牙骨质形成的核心调控机制。正常矿化时整体甲基化轻度下降、羟甲基化显著升高，而P.gingivalis处理后则逆转甲基化下降趋势并进一步提高羟甲基化水平。P.gingivalis通过表观遗传重编程将该环路扭转为自我维持的“高甲基化—基因沉默”恶性循环，导致成牙骨质细胞功能锁定在失能状态。
靶向VitC补充与TET2修复为牙周炎/根尖周炎中牙骨质破坏的防治提供了可直接干预的候选靶点。
参考文献：
Liu H, Guo Y, Wang H, Sun J, Yang Z, Liu Y, Huang Z, Ding J, Wu J, Wang X, Huang X, Ma L, Cao Z. The Slc2a3-VitC-TET2 positive feedback loop controls P. gingivalis-influenced cementogenesis: a key mechanism involving DNA methylation. Inflamm Res. 2026 Nov 10;75(1). doi: 10.1007/s00011-026-02404-5.
2026年11月10日，武汉大学口腔医院曹正国教授团队通过整合简化代表性亚硫酸盐测序（RRBS）+氧化RRBS（oxRRBS）与高通量RNA测序（RNA-seq）的多组学分析，绘制了矿化条件及P.gingivalis感染时成牙骨质细胞的DNA甲基化/羟甲基化图谱与转录组图谱，并通过体外成牙骨质细胞矿化共培养模型和体内小鼠根尖周炎（AP）模型进行验证。揭示了P.gingivalis通过破坏DNA甲基化依赖性Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路，进而损害牙骨质稳态。相关研究成果以“The Slc2a3-VitC-TET2 positive feedback loop controls P. gingivalis-influenced cementogenesis: a key mechanism involving DNA methylation”为题发表于《Inflammation Research》期刊。
标题：The Slc2a3-VitC-TET2 positive feedback loop controls P. gingivalis-influenced cementogenesis: a key mechanism involving DNA methylation（DNA甲基化关键机制：Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路调控牙龈卟啉单胞菌影响的牙骨膏生成）
发表时间：2026-11-10
发表期刊：Inflammation Research
影响因子：IF6.2/Q1
技术平台：RRBS+oxRRBS、RNA-seq
作者单位：武汉大学口腔医院
DOI：10.1007/S00011-026-02404-5
本研究发现，牙龈卟啉单胞菌（P.gingivalis）在成牙骨质细胞矿化过程中调控DNA甲基化状态，并诱导成牙骨质细胞中VitC转运体基因Slc2a3（编码GLUT3）启动子高甲基化，从而抑制GLUT3表达。这种抑制作用限制细胞的VitC摄取，进而直接损害矿化能力，并通过下调DNA去甲基化酶TET2进一步抑制矿化。而TET2又可结合Slc2a3启动子促进其去甲基化，由此形成DNA甲基化依赖性Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路。
牙龈卟啉单胞菌通过破坏该正反馈回路以损害牙骨质稳态，最终破坏牙骨质形成。因此VitC补充与TET2修复是潜在治疗靶点，在减少牙骨质吸收中具有潜力。
Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路示意图结果图形
RRBS+oxRRBS绘制P.gingivalis调控成牙骨质细胞矿化的（羟）甲基化图谱，鉴定出启动子区域和跨膜转运/矿化相关通路。
图1：P.gingivalis调控成牙骨质细胞矿化过程中的差异DNA（羟）甲基化。A： OCCM-30细胞合并CG位点（羟）甲基化水平小提琴图。整体CG位点甲基化水平在矿化过程中轻度下降，而P.gingivalis处理逆转该趋势；羟甲基化水平在矿化后显著升高，P.gingivalis处理后进一步显著升高。
B： 基因±2kb、genebody区域（羟）各基因组元件上的甲基化率基本一致，无显著偏倚。
C： 共鉴定出3,612个差异甲基化区域（DMR），其中高甲基化2,085个、低甲基化1,527个；3,085个差异羟甲基化区域（DhMR），高/低羟甲基化各1,541和1,544个。
D： 外显子区域以高DMR和低DhMR富集为主；启动子区域高DMR与高DhMR均富集。
E: GO富集分析显示启动子高DMR基因富集于离子通道复合体、跨膜转运；启动子低DhMR基因富集于跨膜转运复合体、ERK1/2级联负调控等，与细胞矿化相关信号通路显著富集。
F：KEGG富集分析显示高DMR富集于Wnt信号通路、低DhMR富集于ECM-受体互作通路。
P.gingivalis通过诱导Slc2a3启动子高甲基化抑制GLUT3表达，减少VitC摄取，进而损害成牙骨质细胞矿化
图2：多组学整合分析鉴定出调控矿化过程的关键靶标甲基化基因Slc2a3A: P.gingivalis处理后启动子高甲基化基因与表达下调基因交集鉴定出Slc2a3基因编码VitC氧化型转运体GLUT3。
B： 对照与P.gingivalis处理细胞中Slc2a3启动子区甲基化位点分布的IGV图，虚线框标出显著高甲基化的CpG位点DMR，P.gingivalis组该CpG岛显著高甲基化。
C： 健康、AP、AP+Pg三组根尖组织Slc2a3启动子CpG岛的MSP分析。
D-E： 组织Slc2a3 mRNA与GLUT3蛋白的qPCR与IHC分析（红三角成牙骨质细胞）图。
F-H: 细胞MSP/qPCR/Western blot分析显示矿化第7天Slc2a3启动子甲基化降低，P.gingivalis逆转为高甲基化并下调表达。
I： P.gingivalis共培养使细胞内VitC含量显著降低。
J-M： si-Slc2a3功能验证显示敲低Slc2a3后，矿化标志物OSX、OCN表达及GLUT3蛋白下降，ALP染色变浅，胞内VitC含量下降。
结论和启示
本研究通过RRBS+oxRRBS联合RNA-seq多组学分析揭示了DNA甲基化依赖性Slc2a3-VitC-TET2正反馈回路是牙骨质形成的核心调控机制。正常矿化时整体甲基化轻度下降、羟甲基化显著升高，而P.gingivalis处理后则逆转甲基化下降趋势并进一步提高羟甲基化水平。P.gingivalis通过表观遗传重编程将该环路扭转为自我维持的“高甲基化—基因沉默”恶性循环，导致成牙骨质细胞功能锁定在失能状态。
靶向VitC补充与TET2修复为牙周炎/根尖周炎中牙骨质破坏的防治提供了可直接干预的候选靶点。
参考文献：
Liu H, Guo Y, Wang H, Sun J, Yang Z, Liu Y, Huang Z, Ding J, Wu J, Wang X, Huang X, Ma L, Cao Z. The Slc2a3-VitC-TET2 positive feedback loop controls P. gingivalis-influenced cementogenesis: a key mechanism involving DNA methylation. Inflamm Res. 2026 Nov 10;75(1). doi: 10.1007/s00011-026-02404-5.
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