《Cancer Letters》：Metabolic-Epigenetic Regulation of TRPM3 via H3K18 Lactylation in Dorsal Root Ganglia Mediates Bone Cancer Pain and Its Attenuation by Microwave Ablation
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骨转移性疼痛与肿瘤代谢重编程及DRG神经表观遗传（H3K18乳酸化）-TRPM3离子通道轴密切相关，微波消融（MWA）通过抑制肿瘤糖酵解、降低DRG H3K18乳酸化及TRPM3表达，显著缓解疼痛并改善功能。
天天伟|国清中|金倩|金峰王|袁燕|曼舒|黄崇全|陈永汉|张小龙|梅莉|张宇
中国南方医科大学广东省人民医院（广东省医学科学院）骨科肿瘤科，广州
摘要
肺癌骨转移引起的疼痛仍然难以控制，其分子机制尚未完全明确。本研究通过整合临床队列和机制模型，揭示了一个肿瘤代谢-神经表观遗传-离子通道轴。在肺癌骨转移患者中，63%的患者报告有中度至重度疼痛，术前视觉模拟量表（VAS）评分较高与总体生存期较短相关。对转移灶进行单细胞RNA测序后发现，疼痛较重的患者肿瘤细胞中糖酵解作用增强，这些患者的背根神经节（DRG）表现出更强的泛赖氨酸乳酸化现象，且这与VAS评分呈正相关。在小鼠模型中，股骨Lewis肺癌模型再现了进行性机械性痛觉过敏、热痛觉过敏、运动障碍、全身高乳酸血症以及DRG乳酸化增加的情况。在未经处理的小鼠中，鞘内注射乳酸可诱导DRG乳酸化和痛觉过敏；而在携带肿瘤的小鼠中，鞘内注射氧代琥珀酸则能缓解这些现象，从而证实了乳酸信号的因果作用。CUT&Tag分析显示，肿瘤DRG中的Trpm3启动子区域H3K18乳酸化显著增加，Trpm3 mRNA和TRPM3蛋白表达也上调；Trpm3?/?小鼠的热痛和机械痛觉反应减弱。治疗方面，CT引导的微波消融（MWA）对股骨肿瘤具有显著的镇痛效果，可改善功能状态，降低DRG H3K18乳酸化和TRPM3表达，并在体外抑制肿瘤糖酵解相关蛋白（HK2、MCT1、GLUT1）。这些发现确定了骨转移疼痛中可靶向的乳酸-H3K18乳酸化-TRPM3通路，并支持MWA作为一种基于机制的姑息治疗策略，能够调节伤害感受器敏感化的代谢-表观遗传因素。
引言
肺癌是最容易发生远处转移的恶性肿瘤之一，骨骼是常见的继发性病变部位[1]。骨转移不仅增加了肿瘤负荷，还常导致严重的、难治性的疼痛、活动能力下降和病理性骨折，从而显著恶化患者的生活质量（QoL）[2]、[3]。对于骨转移患者——尤其是那些处于晚期且不适合根治性治疗的患者——骨骼病变的管理主要是姑息性的，旨在缓解疼痛、维持或恢复肢体功能，并在有限的预期寿命内改善生活质量[4]。因此，开发能够快速安全缓解癌症疼痛的微创疗法已成为优化姑息支持系统的核心目标，对改进癌症治疗模式具有重要意义[5]、[6]。
微波消融（MWA）是一种基于影像引导的局部消融技术，近年来已被广泛用于各种实体瘤的局部控制[7]、[8]。在骨转移的情况下，MWA可以缩小病变体积，从而改善需要姑息治疗患者的生存质量，具有侵入性小和恢复快的优势[9]。然而，专门评估MWA对骨转移疼痛镇痛效果的临床研究仍有限，MWA调节肿瘤微环境和感觉神经元敏感化的机制尚不明确[10]。这种机制理解的不足限制了我们将MWA从单纯的症状干预发展为针对特定疼痛通路的靶向治疗的能力。
背根神经节（DRG）包含传递有害机械和热刺激的伤害感受器细胞体，并将这些传入信号传递到脊髓背角，其兴奋性受离子通道和胶质-免疫相互作用的影响[11]。外周感觉神经元表达的离子通道是伤害感受器信号转导和放大的关键介质[12]。现有研究表明，肿瘤微环境中释放的可溶性介质（如乳酸引起的酸中毒、细胞外质子、前列腺素、活性氧化剂和促炎细胞因子）会激活和/或敏化初级传入纤维上的TRP离子通道，降低其激活阈值，从而引发外周伤害感受器敏感化[13]、[14]。其中，瞬时受体电位（TRP）离子通道在检测有害刺激中起关键作用[15]。TRPM3属于TRP通道的melastatin亚家族，已被证实参与多种疼痛模型的有害热痛和炎症性疼痛的介导[16]。重要的是，遗传性敲除或药物抑制TRPM3可显著减轻炎症模型中的热痛觉过敏，表明其在伤害感受器敏感化中的关键作用[16]、[17]。TRPM3的表达还受到转录和表观遗传调控，表明组织环境中的上游信号可能影响TRPM3的水平[18]。
代谢重编程是癌症生物学的特征之一。许多实体瘤即使在有氧条件下也会增强糖酵解（“Warburg效应”），导致大量乳酸产生和酸性肿瘤微环境的形成[19]、[20]。肿瘤微环境中的乳酸积累不仅仅是代谢副产物；新证据表明，乳酸还作为一种信号分子影响肿瘤内的多种细胞类型[21]。值得注意的是，乳酸可以驱动一种新的表观遗传修饰：蛋白质的赖氨酸乳酸化，包括组蛋白。这种组蛋白乳酸化已被证明在其他情况下可以直接刺激基因转录[22]、[23]。然而，乳酸介导的表观遗传机制（尤其是乳酸化）是否参与癌症疼痛中伤害感受器的转录重编程仍需进一步研究。因此，我们假设在骨转移中，肿瘤产生的乳酸可以进入神经微环境并诱导DRG神经元的组蛋白乳酸化，从而重新编程神经元转录并促进疼痛敏感化。
基于这一临床需求和病理生理学推理，我们设计了一项结合临床观察和机制实验的研究，遵循“从临床到实验室再到临床”的转化策略。首先，我们分析了一组骨转移肺癌患者，将肿瘤代谢指标和DRG组织标志物与疼痛程度和生存结果相关联。接下来，我们建立了肺癌骨转移的小鼠模型，该模型再现了人类疾病的特征，并系统测量了该模型中的乳酸水平、DRG乳酸化状态、TRPM3表达和疼痛行为[24]。通过对小鼠进行靶向干预（包括鞘内注射乳酸以模拟高乳酸状态、药物阻断乳酸、Trpm3基因敲除以及CUT&Tag（染色质分析）），我们测试了“肿瘤-乳酸化-TRPM3-疼痛”的因果顺序[25]。最后，我们评估了MWA对肿瘤负荷、代谢微环境、DRG分子变化和疼痛表型的影响，以评估MWA作为针对这种乳酸驱动通路的姑息治疗的潜力。
通过这种多学科方法，我们的研究旨在阐明癌症引起的骨疼痛背后的“肿瘤代谢-神经表观遗传-离子通道”轴，并确定通过MWA中断这一轴是否可以提供有效的、基于机制的疼痛缓解。
部分摘录
患者和样本
2023年12月至2024年10月期间，从在广东省人民医院接受手术的6名肺癌骨转移患者中收集了骨转移样本。这些样本接受了单细胞RNA测序，以研究肿瘤异质性和代谢状态。此外，还从4名肺癌脊柱转移患者中获取了DRG组织，用于免疫组化染色分析赖氨酸乳酸化情况。所有参与者均提供了
骨癌疼痛与肿瘤代谢活性和DRG乳酸化相关
我们首先分析了在广东省人民医院诊断出的肺癌骨转移患者队列，探讨骨癌疼痛与其他临床指标之间的关系。使用VAS进行疼痛评估后发现，大多数患者存在与骨转移相关的显著疼痛。具体而言，63%的患者报告有中度至重度疼痛（VAS 4–10分），表明这一群体的疼痛负担较高（图1A）。值得注意的是，疼痛程度与
讨论
在这项研究中，我们将临床数据与动物机制实验相结合，揭示了癌症引起的骨疼痛背后的一个先前未被认识的代谢-表观遗传-神经元通路。我们进一步证明，MWA这种临床干预措施可以通过靶向这一通路有效缓解疼痛。我们的发现表明，肿瘤产生的乳酸会驱动DRG神经元的组蛋白乳酸化，进而上调TRPM3离子通道，使伤害感受器敏感化。
我们发现，骨
结论
总之，我们的研究揭示了一种新的机制：肿瘤产生的乳酸在相邻的感觉神经元中引发表观遗传修饰——特别是组蛋白H3K18乳酸化——进而上调TRPM3离子通道，导致肺癌模型中的骨癌疼痛。我们还证明，微波消融这种临床姑息技术通过有效靶向这一代谢-表观遗传-神经元轴来缓解疼痛：它抑制肿瘤糖酵解，恢复正常
作者贡献声明
张小龙：验证、监督、方法学、研究。陈永汉：验证、监督、软件。黄崇全：监督、项目管理。曼舒：软件、数据管理。天天伟：写作——审稿与编辑、原始稿撰写、方法学、研究、数据管理、概念构思。张宇：验证、监督、资源获取、项目管理、资金筹措、概念构思。梅莉：验证、资源获取、资金筹措，
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
我们衷心感谢为这项研究提供样本和临床信息的患者及其家属。感谢广东省人民医院的临床团队在患者招募、样本收集和数据管理方面的协助，以及机构审查委员会在伦理监督方面的支持。本研究得到了国家自然科学基金（U21A2084）、广东省重点研发计划（2024B0101080001）和人才支持。
