《Food Research International》：Stage-dependent dual effects of folic acid in esophageal squamous cell carcinogenesis: precancerous lesions as a potential transition point
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研究人员建立了食管上皮癌前与癌变体外（人永生化食管鳞状上皮细胞HEEC及HET-1A经NMBzA诱导）与体内（SD大鼠NMBzA诱导）模型，并在病变形成前后分别施加叶酸（FA）干预。结果显示，FA在癌前病变成立前抑制恶性表型进展，在病变建立后反而促进其向恶性演
研究人员建立了食管上皮癌前与癌变体外（人永生化食管鳞状上皮细胞HEEC及HET-1A经NMBzA诱导）与体内（SD大鼠NMBzA诱导）模型，并在病变形成前后分别施加叶酸（FA）干预。结果显示，FA在癌前病变成立前抑制恶性表型进展，在病变建立后反而促进其向恶性演进，提示癌前病变是FA生物学效应转换的潜在节点。机制上，胞质一碳（1C）代谢全程参与，而线粒体1C代谢（尤指MTHFD2介导分支）在病变后显著激活，并与嘌呤从头合成（依赖GART、ATIC及IMP）增强相关。生物信息学分析（TCGA-ESCA及GSE188900单细胞数据）表明MTHFD2在恶性食管上皮中上调；敲低MTHFD2损害癌细胞增殖、迁移、侵袭及裸鼠成瘤能力，且外源补充甘氨酸与10-甲酰四氢叶酸（10-CHO-THF）可部分挽救嘌呤合成酶活与IMP水平。研究揭示FA经1C代谢重编程发挥阶段特异性双向作用，为分阶段营养干预策略提供机制依据。
研究背景与立项依据
食管鳞状细胞癌（ESCC）在亚洲地区疾病负担沉重，其发生历经正常上皮、低/高级别异型增生至浸润癌的可追溯过程。叶酸（FA，维生素B9合成形式）作为国家营养策略中预防神经管缺陷的核心微量营养素，在肿瘤领域却呈现“双重角色”：癌变前可能通过维持基因组稳定性、支援DNA修复发挥保护效应；恶变后癌细胞上调FA转运体与叶酸依赖酶以满足快速增殖的一碳（1C）需求，反而可能被利用促癌。既往证据多来自结直肠癌，且缺乏同一实验体系内对“病变前—病变后”动态过程的系统验证；ESCC中FA流行病学结论不一，阶段依赖性效应与机制均未阐明。为此，研究人员在统一体内外模型中于食管上皮异型增生形成前后分别干预FA，检验“癌前病变为FA效应转折点”假说，并聚焦胞质/线粒体双支1C代谢及MTHFD2–嘌呤合成轴。
主要技术方法概览
研究人员采用两株人源永生化食管上皮细胞的长期NMBzA诱导体系定义癌前（HEEC P15、HET-1A P20）与癌变（HEEC P40、HET-1A P50）节点；体内使用SD大鼠NMBzA诱导食管前病变模型，并以BALB/c裸鼠皮下成瘤验证细胞恶性度。FA干预分“病变前（体外P0起10代/体内NMBzA第1–8周）”与“病变后（体外癌前代次起10代/体内第10–18周）”两窗口。组学端整合TCGA-ESCA批量转录组与GSE188900食管单细胞RNA-seq，借Seurat进行上皮分群、inferCNV判别恶性、AddModuleScore评估1C与嘌呤通路活性；功能端行MTHFD2慢病毒敲低、ELISA定量GART/ATIC/IMP、外源回补甘氨酸与10-CHO-THF。
研究结果
3.1 体外ESCC癌前与癌变模型构建及验证
通过NMBzA长期暴露观察传代间隔缩短、形态去分化及Ki-67/NOTCH1上调，锁定癌前与癌变代次；裸鼠移植证实癌前细胞不成瘤、癌变细胞成瘤，验证阶段界定可靠。
3.2 癌前病变形成前后FA干预效应与机制
3.2.1 病变前FA关联于癌前形成延迟：NMBzA全程加FA抑制增殖/迁移/侵袭，胞质酶SHMT1、MTHFD1上调被高剂量FA回调，线粒体支（SHMT2、MTHFD2）无显著变动，提示保护效应主要靠胞质1C。
3.2.2 病变后FA关联于既定癌前病变成恶性进展：于HEEC P15/HET-1A P20继续诱变并加FA，恶性表型增强；胞质与线粒体1C酶（含MTHFD2、MTHFD1L）均上调且被FA放大，表明病变后线粒体支介入FA促癌。
3.3 动物模型体内验证
大鼠预实验定位第8–10周为低级别、第18周高级别异型增生窗口；FA于第1–8周给药减轻增生结节数与病理分级，于第10–18周给药加重结节与Ki-67/NOTCH1表达，Western印证MTHFD2在病变后高剂量组显著升高，体内复现阶段反转。
3.4 生物信息学提示MTHFD2于ESCC进展中激活并关联嘌呤合成
单细胞显示MTHFD2富集于基底样/增殖性上皮，inferCNV界定恶性细胞表达更高；TCGA-ESCA中肿瘤组织MTHFD2显著上调，生存分析未达独立预后但趋势偏负；MTHFD2-high细胞1C、嘌呤从头与IMP模块评分更高，PPI网络连ATIC/GART且二者共上调。
3.5 MTHFD2敲低佐证其功能贡献
于HEEC P40/HET-1A P50敲低MTHFD2，增殖、集落、迁移、侵袭及裸鼠成瘤均降；FA部分挽回增殖但不完全恢复迁移，外源甘氨酸+10-CHO-THF提升GART/ATIC活性与IMP浓度，指向线粒体1C供体不足限制嘌呤合成。
讨论浓缩
研究人员指出，同一体系内FA在癌前节点前后由抑癌转为促癌，癌前病变为效应转折潜在界面；胞质1C全程活跃，线粒体1C（MTHFD2）随增殖压力在病变后凸显，其提供10-CHO-THF与甘氨酸支撑IMP合成。剂量非线性、仅用雄性动物、体外MTHFD2本底高于体内正常上皮等局限被明确陈述；未做MTHFD2过表达 rescue 故不直接断言FA经MTHFD2单向驱动。讨论强调药理剂量不可外推至膳食补充，结论服务于机制洞察而非临床指南。
结论翻译
综上，FA于ESCC癌变中的生物学效应具高度阶段依赖性；统一模型下癌前病变可能是FA由抑制病变发展转向促进病变演进的潜在转折点。机制上该阶段转换伴随1C代谢改变——除胞质1C外，MTHFD2介导的线粒体1C代谢可参与食管癌变并调控嘌呤合成。研究为FA双重角色提供新代谢视角，凸显制定FA预防策略时需考量疾病阶段。
（载于《Food Research International》）
