质谱成像揭示颌骨坏死周围细胞的功能与空间重塑

为何颌骨愈合有时会失败

一些使用强效骨保护药物的人出现了一个令人困惑的问题：颌骨的部分区域坏死，覆盖其上的牙龈始终无法完全愈合。这种被称为药物相关颌骨坏死的病症，会导致疼痛、感染和长期难愈的溃疡。医生已知哪些药物与此相关，但不清楚为何只有一小部分患者受影响，也不明白为何伤口迟迟不闭合。本研究深入观察这些颌部病变的活动边缘，绘制了数百万个细胞及其位置图谱，以理解正常修复过程如何偏离正轨。

对受损颌组织的细致观察

研究者把注意力集中在“病变周围区”——包围死骨的仍然存活组织的边缘。他们将颌骨坏死患者的样本与常规牙科手术中取自健康口腔的组织进行比较。利用一种称为成像质谱细胞术的技术，他们用大规模抗体面板染色每一薄片组织，然后在保留精确位置的同时读取每个细胞中的数十种蛋白质。这使他们能够将组织划分为三个主要区域——表面衬里（上皮）、支撑性结缔组织（基质）以及血管和淋巴管——并同时识别免疫细胞、结构细胞及其活性状态。

免疫细胞聚集但失去协同指引

在病变颌骨中，各类免疫细胞在组织的所有区域——表面、基质和血管——的数量都远高于健康对照。然而，它们的组织方式发生了耐人寻味的变化。正常情况下，许多免疫细胞分布分散，彼此及与邻近组织之间仅有温和偏好，形成一种平衡的监视网络。在颌骨坏死中，与免疫抑制和慢性炎症相关的几类细胞——调节性T细胞、所谓的“耗竭”T细胞和M2样巨噬细胞——从彼此回避转为在局部形成紧密簇集，尤其在血管周围。其他原本与上皮密切配合的免疫配对变得更加疏远。这种重排表明，免疫系统并非协调高效的清理行动，而是变得片段化并在局部产生抑制，可能使感染和损伤持续存在。

受压的组织在尝试修复，却未能成功

覆盖坏死骨的口腔上皮显示典型上皮细胞减少，维持这一屏障的结构标志物表达减弱。与此同时，许多残存的上皮细胞表现出高水平与细胞分裂和修复相关的蛋白，以及应激、炎症和程序性细胞死亡的标志物。这种组合指向一种疯狂但无序的表面再生尝试。在下方的支撑组织中，成纤维细胞数量增多并被激活，通常富含胶原的基质被密集堆积的细胞所取代。血管和淋巴管显得扩大，其内皮细胞表现出增殖、炎症和缺氧的迹象。总体而言，这些变化勾勒出一个介于生长与损伤之间的微环境图景：许多细胞在分裂，但同样多的细胞正处于应激或死亡状态。

交织的信号与空间网络

通过将其空间图谱与更传统的染色方法结合，研究团队证实了关键免疫群体和信号分子在病变组织中被富集并发生重新定位。诸如PD‑1等蛋白通常有助于抑制免疫反应，不仅在免疫细胞上高表达，也在上皮细胞上强烈表达，这暗示广泛存在的“刹车”可能被过度施加。与生存通路和迁移相关的标志在多种细胞类型中升高，与细胞努力适应恶劣、慢性炎性环境相符。然而，当这些数据被压缩为全局模式时，健康样本与病变样本仍有大量重叠，强调关键差异既在于细胞类型，也同样在于空间排列和功能失衡。

这对患者意味着什么

这项工作表明，颌骨坏死并非单纯的骨组织衰败或由单一“有害”细胞类型引起，而是一个系统性问题：免疫细胞、血管、结缔组织和表面衬里都被重塑并锁定在一种受压、协调不良的状态。病变周围的组织挤满了试图修复损伤的细胞，但这些细胞同时又疲惫、拥挤且位置错置。通过提供一份详细的“谁在何处、在做什么”的图谱，这项研究为未来的治疗提供了路线图——例如可能松解抑制性的免疫簇、抑制有害炎症并恢复有序再生，从而使颌骨得以愈合。

引用: Cai, J., Xue, Y., Tornaas, S. et al. Imaging mass cytometry unveils functional and spatial remodeling of peri-lesional cells in jaw osteonecrosis. Commun Biol 9, 442 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09696-7

关键词: 颌骨坏死, 保护骨骼药物, 口腔创伤愈合, 免疫微环境, 组织空间映射