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食管癌，全世界第八大癌症和第六大癌症死因，在中国尤其高发。每年有超过25万中国人罹患食管癌，超过19万中国人死于食管癌[1]，其中，食管鳞癌（ESCC）占据了90%以上。
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环境因素是ESCC最重要的危险因素，特别是热饮热食，反复热刺激损伤食管黏膜，导致食管黏膜上皮细胞异型性增生，高风险向ESCC转变[2]。
温度敏感相关基因TRPV2是细胞表面的一种非选择性阳离子通道，作为细胞的热和机械传感器，经伤害性高温（＞52℃）等理化刺激激活，对机体应对环境应激具有重要作用。近年来发现TRPV2在乳腺癌等多种癌症中表现出致癌活性[3]。然而，TRPV2在食管癌，特别是ESCC中的作用仍然未知。
近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院李志远教授领衔的团队，发现TRPV2在ESCC中高表达且与预后不良相关，体内外实验证实TRPV2在受热或刺激后，通过激活HSP70/27和PI3K/Akt/mTOR信号通路，促进ESCC的发生和转移。相关论文发表在肿瘤学期刊British Journal of Cancer上[4]。
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首先，研究人员在ESCC细胞株和癌组织中对TRPV2的表达进行了探索。相比于食管正常的鳞状上皮细胞，TRPV2在ESCC细胞株中转录和翻译均上调。在ESCC组织中，TRPV2的表达也普遍比在配对正常食管组织中显著升高。另外，临近ESCC的癌旁组织中也有部分细胞TRPV2表达阳性，提示正常鳞状上皮细胞经TRPV2激活向ESCC转变。这些结果表明，TRPV2在ESCC中高表达。
研究人员将ESCC患者分为TRPV2高表达组和低表达组，分析TRPV2表达与ESCC预后的关系。生存曲线显示，与低表达组相比，TRPV2高表达的患者总生存期和无进展生存期显著缩短。多变量生存分析表明，TPRV2高表达是ESCC患者的一个独立预后危险因素。这些数据证实，TRPV2在ESCC的进展中起着至关重要的作用。
随后，研究人员对TRPV2在ESCC发生发展中的具体作用进行了探究。研究人员使用54℃热刺激或激动剂激活TRPV2，发现能显著促进ESCC细胞的增殖，而使用拮抗剂或敲除TRPV2，则能抑制ESCC细胞增殖。另外，TRPV2被激活后，细胞划痕实验发现ESCC细胞的迁移能力显著增强，侵袭实验发现ESCC细胞的转移距离明显延长。
由于TRPV2表达过低，食管正常上皮细胞对热刺激、激动剂或拮抗剂无反应，但过表达TRPV2后，食管上皮细胞表现类似ESCC细胞，经刺激后增殖、迁移和侵袭能力显著增强。
体外实验的这些结果表明，TRPV2是ESCC的一个致癌因子，激活TRPV2能促进ESCC细胞增殖、迁移和侵袭。
癌细胞的促血管生成被认为是肿瘤生长和发展的关键步骤，而促进肿瘤组织内或周围的血管生成是许多致癌因素的标志[5]。为了研究TRPV2激活对ESCC细胞促血管生成的影响，研究人员进行了管腔形成实验，先使用54℃热刺激或激动剂激活ESCC细胞的TRPV2，再获取TRPV2激活后的培养基处理人脐血内皮祖细胞，观察内皮祖细胞形成血管的长度。
相比于在ESCC细胞TRPV2未激活的培养基内，内皮祖细胞在TRPV2激活后的培养基内，形成的微血管连接和分支数量明显增多，而且这些促进血管形成的作用能被敲除TRPV2或添加TRPV2抑制剂阻断。
VEGF是主要的促血管生成因子，是内皮细胞形成微血管的基础，ESCC细胞能分泌VEGF[6]。因此，研究人员检测了TRPV2激活前后培养基内VEGF的浓度，发现与血管形成的结果一致。TRPV2激活后，ESCC细胞分泌的VEGF水平升高，敲除或抑制TRPV2，培养基内VEGF水平降低。
这些发现表明，激活TRPV2能提高ESCC细胞分泌VEGF，促进ESCC肿瘤相关的血管生成。
接下来，研究人员对TRPV2促进ESCC发生的作用进行了体内验证。ESCC细胞分别经TRPV2激活、过表达、抑制或敲除后，接种于裸鼠腹腔成瘤。TRPV2激活和过表达组小鼠形成的肿瘤，尺寸显著大于和质量显著重于TRPV2抑制和敲除组小鼠的肿瘤，提示TRPV2能促进ESCC肿瘤的生长。
另外，研究人员还通过尾静脉注射ESCC细胞构建了ESCC转移裸鼠模型，观察TRPV2对ESCC转移的影响。与TRPV2抑制和敲除组小鼠相比，TRPV2激活和过表达组小鼠的肺部出现更多的转移性肿瘤结节，也表现出更强的肿瘤增殖和微血管形成信号，表明TRPV2能通过增强ESCC细胞的增殖、血管生成和转移能力，促进ESCC在体内的进展。
最后，研究人员对TRPV2在ESCC中的作用机制进行了探究。ESCC经过54℃热刺激后进行转录组测序分析，获取差异基因和富集通路。其中，HSF1、HSP27、HSP70和PI3K相关基因在转录水平上明显上调，而PI3K负调节基因PTEN下调，表明热休克蛋白HSP相关信号通路和PI3K相关信号通路被显著激活。
HSP在生物体内介导热应激，HSP27和HSP70参与了包括ESCC在内的多种癌症的进展[7]。研究人员对HSP70/27在ESCC中的表达调控进行了验证，当TRPV2被拮抗剂拮抗或敲除后，HSP70/27的表达显著降低，提示ESCC细胞HSP70/27的表达由TRPV2介导，HSP70/27参与了TRPV2激活诱导的ESCC肿瘤发生。
由于PI3K通路也参与了许多癌症的进展[8]，因此，研究人员也检测了PI3K相关基因在ESCC中的表达，发现PI3K/Akt/mTOR信号轴受到TRPV2激活的调控。当使用PI3K/mTOR抑制剂处理ESCC细胞时，TRPV2激活对ESCC细胞增殖的促进效应被阻断，表明PI3K/Akt/mTOR也参与了TRPV2激活诱导的ESCC肿瘤发生。
总的来说，研究人员以温度相关基因TRPV2为突破点，发现TRPV2在ESCC中高表达并导致患者预后不良，TRPV2经54℃热刺激激活后，通过HSP70/27和PI3K/Akt/mTOR信号通路，促进ESCC的发生和转移。
参考文献
[1] Zheng RS, Zhang SW, Zeng HM, et al. Cancer incidence and mortality in China, 2016. J Natl Cancer Cent. 2022;1(1):1-9. doi: 10.1016/j.jncc.2022.02.002
[2] Tai WP, Nie GJ, Chen MJ, et al. Hot food and beverage consumption and the risk of esophageal squamous cell carcinoma: A case-control study in a northwest area in China. Medicine (Baltimore). 2017;96(50):e9325. doi:10.1097/MD.0000000000009325
[3] Elbaz M, Ahirwar D, Xiaoli Z, et al. TRPV2 is a novel biomarker and therapeutic target in triple negative breast cancer. Oncotarget. 2016;9(71):33459-33470. Published 2016 May 27. doi:10.18632/oncotarget.9663
[4] Huang R, Li S, Tian C, et al. Thermal stress involved in TRPV2 promotes tumorigenesis through the pathways of HSP70/27 and PI3K/Akt/mTOR in esophageal squamous cell carcinoma [published online ahead of print, 2022 Jul 27]. Br J Cancer. 2022;10.1038/s41416-022-01896-2. doi:10.1038/s41416-022-01896-2
[5] Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011;144:646–74.
[6] Ma Y, Su X, Li X, et al. Combined detection of peripheral blood VEGF and inflammation biomarkers to evaluate the clinical response and prognostic prediction of non-operative ESCC. Sci Rep. 2021;11(1):15305. Published 2021 Jul 27. doi:10.1038/s41598-021-94329-8
[7] Luz CC, Noguti J, Borges de Araújo L, Gianni MS, Simão Gomes T, Ricardo AN. Hsp27 and Hsp70 Expression in Esophageal Squamous. Asian Pac J Cancer Prev. 2017;18(3):789-794. Published 2017 Mar 1. doi:10.22034/APJCP.2017.18.3.789
[8] Feng Y, Chen X, Cassady K, et al. The Role of mTOR Inhibitors in Hematologic Disease: From Bench to Bedside. Front Oncol. 2021;10:611690. Published 2021 Jan 8. doi:10.3389/fonc.2020.611690
