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Single-cell atlas of human gingiva unveils a NETs-related neutrophil subpopulation regulating periodontal immunity
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-07-30 , DOI: 10.1016/j.jare.2024.07.028
Wei Qiu 1 , Ruiming Guo 1 , Hongwen Yu 1 , Xiaoxin Chen 1 , Zehao Chen 1 , Dian Ding 1 , Jindou Zhong 1 , Yumeng Yang 1 , Fuchun Fang 1
中文翻译:
人牙龈单细胞图谱揭示了调节牙周免疫的 NETs 相关中性粒细胞亚群
中性粒细胞募集和激活夸张是牙周炎病理改变的主要特征,其中中性粒细胞细胞外陷阱 (NETs) 被认为是导致炎性牙周病变的原因。尽管 NETs 在牙周炎的发生和发展中起着关键作用,但其具体功能和机制仍不清楚。
展示牙周免疫病理学中涉及的 NETs 的重要功能和特定机制。
我们对健康个体和诊断为牙周炎的患者的牙龈组织进行了单细胞 RNA 测序。然后应用高维加权基因共表达网络分析和伪时间分析来表征中性粒细胞的异质性。用 NETs 抑制剂处理牙周炎动物模型,以研究 NETs 对严重牙周炎的影响。此外,我们使用六种类型的机器学习方法建立了基于 NETs 相关基因的牙周炎预测模型。细胞间通讯分析用于鉴定免疫微环境中主要细胞群中的配体-受体对。
我们构建了牙周微环境的单细胞图谱,并获得了 9 个主要细胞群。我们进一步在中性粒细胞中鉴定了一个 NETs 相关亚组 (NrNeu)。体内抑制实验证实 NETs 参与严重牙周炎的牙龈炎浸润和牙槽骨吸收。我们进一步筛选了三个关键的 NETs 相关基因 (PTGS2 、 MME 和 SLC2A3) 并验证它们具有预测牙周炎的潜力。此外,我们的研究结果显示,牙龈成纤维细胞与 NrNeu 的相互作用最多,它们可能促进牙周炎中通过 MIF-CD74/CXCR4 轴产生 NET。
本研究强调了 NETs 在牙周免疫中的致病作用,并阐明了牙龈成纤维细胞激活 NETs 的特定调控关系,为牙周炎的临床诊断和治疗提供了新的见解。
更新日期:2024-07-30
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-07-30 , DOI: 10.1016/j.jare.2024.07.028
Wei Qiu 1 , Ruiming Guo 1 , Hongwen Yu 1 , Xiaoxin Chen 1 , Zehao Chen 1 , Dian Ding 1 , Jindou Zhong 1 , Yumeng Yang 1 , Fuchun Fang 1
Affiliation
Introduction
Exaggerated neutrophil recruitment and activation are the major features of pathological alterations in periodontitis, in which neutrophil extracellular traps (NETs) are considered to be responsible for inflammatory periodontal lesions. Despite the critical role of NETs in the development and progression of periodontitis, their specific functions and mechanisms remain unclear.Objectives
To demonstrate the important functions and specific mechanisms of NETs involved in periodontal immunopathology.Methods
We performed single-cell RNA sequencing on gingival tissues from both healthy individuals and patients diagnosed with periodontitis. High-dimensional weighted gene co-expression network analysis and pseudotime analysis were then applied to characterize the heterogeneity of neutrophils. Animal models of periodontitis were treated with NETs inhibitors to investigate the effects of NETs in severe periodontitis. Additionally, we established a periodontitis prediction model based on NETs-related genes using six types of machine learning methods. Cell-cell communication analysis was used to identify ligand-receptor pairs among the major cell groups within the immune microenvironment.Results
We constructed a single-cell atlas of the periodontal microenvironment and obtained nine major cell populations. We further identified a NETs-related subgroup (NrNeu) in neutrophils. An in vivo inhibition experiment confirmed the involvement of NETs in gingival inflammatory infiltration and alveolar bone absorption in severe periodontitis. We further screened three key NETs-related genes (PTGS2, MME and SLC2A3) and verified that they have the potential to predict periodontitis. Moreover, our findings revealed that gingival fibroblasts had the most interactions with NrNeu and that they might facilitate the production of NETs through the MIF-CD74/CXCR4 axis in periodontitis.Conclusion
This study highlights the pathogenic role of NETs in periodontal immunity and elucidates the specific regulatory relationship by which gingival fibroblasts activate NETs, which provides new insights into the clinical diagnosis and treatment of periodontitis.中文翻译:
人牙龈单细胞图谱揭示了调节牙周免疫的 NETs 相关中性粒细胞亚群
介绍
中性粒细胞募集和激活夸张是牙周炎病理改变的主要特征,其中中性粒细胞细胞外陷阱 (NETs) 被认为是导致炎性牙周病变的原因。尽管 NETs 在牙周炎的发生和发展中起着关键作用,但其具体功能和机制仍不清楚。
目标
展示牙周免疫病理学中涉及的 NETs 的重要功能和特定机制。
方法
我们对健康个体和诊断为牙周炎的患者的牙龈组织进行了单细胞 RNA 测序。然后应用高维加权基因共表达网络分析和伪时间分析来表征中性粒细胞的异质性。用 NETs 抑制剂处理牙周炎动物模型,以研究 NETs 对严重牙周炎的影响。此外,我们使用六种类型的机器学习方法建立了基于 NETs 相关基因的牙周炎预测模型。细胞间通讯分析用于鉴定免疫微环境中主要细胞群中的配体-受体对。
结果
我们构建了牙周微环境的单细胞图谱,并获得了 9 个主要细胞群。我们进一步在中性粒细胞中鉴定了一个 NETs 相关亚组 (NrNeu)。体内抑制实验证实 NETs 参与严重牙周炎的牙龈炎浸润和牙槽骨吸收。我们进一步筛选了三个关键的 NETs 相关基因 (PTGS2 、 MME 和 SLC2A3) 并验证它们具有预测牙周炎的潜力。此外,我们的研究结果显示,牙龈成纤维细胞与 NrNeu 的相互作用最多,它们可能促进牙周炎中通过 MIF-CD74/CXCR4 轴产生 NET。
结论
本研究强调了 NETs 在牙周免疫中的致病作用,并阐明了牙龈成纤维细胞激活 NETs 的特定调控关系,为牙周炎的临床诊断和治疗提供了新的见解。