Plasmodium yoelii感染通过调节缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达来抑制小鼠的结肠癌发生

《Acta Oecologica》：Plasmodium yoelii infection inhibits colon cancer in mice via modulation of hypoxia-inducible factor-1α expression

疟原虫感染通过调控HIF-1α、VEGFA、VHL和p53表达抑制结肠癌小鼠肿瘤生长。实验采用CT26.WT细胞建立皮下肿瘤模型，感染组肿瘤体积较对照组显著缩小（P<0.001），RT-qPCR和Western blot显示HIF-1α、VEGFA表达下调（P<0.0001，P<0.01），VHL、p53表达上调（P<0.001，P<0.01），揭示疟原虫通过影响缺氧诱导因子-1α信号通路抑制肿瘤进展。

　　恶性肿瘤一直是人类健康面临的重要威胁，随着研究的深入，科学家们不断探索新的治疗策略。本研究通过构建结肠癌小鼠模型，探讨疟原虫感染对肿瘤组织中缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、血管内皮生长因子A（VEGFA）、Von Hippel-Lindau（VHL）以及p53基因表达的影响，以及这些基因在肿瘤发展中的相互作用，从而揭示疟原虫感染可能具有的抗肿瘤机制。

研究中采用的结肠癌细胞系为CT26.WT，该细胞系是从美国标准培养物保藏中心（ATCC）获得的。为了维持细胞的活性，实验中使用了RPMI 1640培养基，并添加了10%的小牛胎儿血清。细胞在37摄氏度和5%二氧化碳的环境中培养，并通过0.25%的胰蛋白酶-EDTA进行传代，以1:4的比例重新接种。实验所用的疟原虫株为P. yoelii 17XNL，该株系由中国医科大学的Yaming Cao教授提供，并在实验室中通过连续传代的方式进行保存和维持。

实验过程中，将CT26.WT细胞接种到BALB/c小鼠的皮下，以建立结肠癌小鼠模型。随后，将小鼠分为两组：一组为肿瘤对照组（仅接种CT26.WT细胞），另一组为P. yoelii感染组（接种CT26.WT细胞后感染P. yoelii）。感染组通过腹腔注射的方式接受0.2毫升、浓度为5×10^6/mL的P. yoelii感染红细胞。在感染后的第6天、第12天和第18天，分别采集肿瘤组织样本，以分析HIF-1α、VEGFA、VHL和p53的表达情况。同时，研究人员对两组小鼠的肿瘤生长情况进行监测。

实验结果显示，在感染后的第12天（即肿瘤形成后的第18天），P. yoelii感染组的肿瘤体积显著小于肿瘤对照组。感染组的肿瘤体积为292.59 ± 28.89 mm3，而对照组的肿瘤体积为490.79 ± 69.28 mm3。这一差异表明P. yoelii感染可能对肿瘤的生长产生了抑制作用。此外，研究人员还发现，在感染后的第18天（即肿瘤形成后的第24天），P. yoelii感染组的肿瘤体积进一步减小，甚至出现显著的萎缩现象，这表明疟原虫感染对肿瘤的抑制作用可能随着时间的推移而增强。

为了进一步探究P. yoelii感染对肿瘤相关基因表达的影响，研究人员使用了实时荧光定量PCR（RT-qPCR）和Western blot技术对肿瘤组织中的HIF-1α、VEGFA、VHL和p53的mRNA和蛋白表达水平进行了分析。结果显示，P. yoelii感染组的HIF-1α和VEGFA表达水平显著低于对照组，而VHL和p53的表达水平则明显高于对照组。HIF-1α是调控肿瘤细胞在缺氧条件下存活和增殖的关键因子，其表达水平的降低可能有助于抑制肿瘤细胞的生长。VEGFA则与肿瘤血管生成密切相关，其表达水平的下降可能限制了肿瘤的血液供应，从而抑制了其发展。VHL和p53作为肿瘤抑制因子，其表达水平的升高可能增强了对肿瘤细胞的调控作用，从而发挥了抗肿瘤效应。

结肠癌作为全球第三大常见的恶性肿瘤，其发病率和死亡率均较高，给人类健康带来了严重威胁。在传统的抗肿瘤治疗手段之外，开发新的治疗策略显得尤为重要。近年来，有研究表明某些寄生虫感染可能对肿瘤的生长产生抑制作用，其中P. yoelii感染在动物模型中显示出较强的抗肿瘤活性。这一发现引发了科学界对寄生虫与肿瘤之间关系的广泛关注。

在本研究中，P. yoelii感染组的肿瘤生长被显著抑制，这一现象可能与多种机制有关。首先，HIF-1α的表达水平下降，这可能与肿瘤细胞在缺氧条件下的生存能力减弱有关。HIF-1α在肿瘤细胞中被激活，以应对缺氧环境，促进血管生成和细胞增殖。然而，当HIF-1α的表达受到抑制时，肿瘤细胞可能无法有效地适应缺氧条件，从而导致其生长受限。其次，VEGFA的表达水平下降可能进一步削弱了肿瘤的血管生成能力。VEGFA作为血管生成的关键因子，其表达水平的降低可能减少了肿瘤组织的血供，导致肿瘤细胞无法获得足够的营养和氧气，从而影响其生长和扩散。

此外，VHL和p53的表达水平升高可能在肿瘤抑制中发挥了重要作用。VHL通过调控HIF-1α的表达，影响了肿瘤细胞的生长和存活。当VHL的表达水平增加时，HIF-1α的稳定性可能受到影响，进而减少其下游靶基因的表达，如VEGFA。p53作为重要的肿瘤抑制因子，其表达水平的升高可能增强了细胞对DNA损伤的修复能力，同时促进了细胞凋亡，从而抑制了肿瘤的发展。这些机制的综合作用可能解释了P. yoelii感染对结肠癌的抑制作用。

研究还发现，P. yoelii感染组的肿瘤在感染后的第21天（即肿瘤形成后的第16天）开始出现明显的萎缩现象。这表明，随着感染的持续，疟原虫可能通过多种途径对肿瘤的生长产生持续的抑制作用。这一现象不仅限于肿瘤体积的减小，还可能涉及到肿瘤细胞的凋亡和代谢改变。因此，进一步研究P. yoelii感染对肿瘤细胞的具体影响机制，对于开发基于寄生虫感染的抗肿瘤策略具有重要意义。

此外，本研究的结果还提示，P. yoelii感染可能通过调节肿瘤微环境中的多种因素，如缺氧状态、血管生成和细胞凋亡，从而抑制肿瘤的发展。这些因素在肿瘤的形成和进展中起着至关重要的作用。例如，缺氧环境是肿瘤细胞增殖和转移的重要条件，而VEGFA的表达则与血管生成密切相关。因此，通过抑制这些关键因子的表达，疟原虫感染可能对肿瘤的生长和转移产生深远的影响。

在肿瘤的发展过程中，HIF-1α、VEGFA、VHL和p53之间的相互作用尤为重要。HIF-1α在缺氧条件下被激活，促进VEGFA的表达，从而增强血管生成。然而，VHL通过调控HIF-1α的降解，限制了其在肿瘤组织中的表达。同时，p53的表达水平升高可能进一步抑制HIF-1α的活性，从而减少VEGFA的表达。这种复杂的调控网络可能为抗肿瘤治疗提供了新的思路。

综上所述，本研究通过构建结肠癌小鼠模型，探讨了P. yoelii感染对肿瘤相关基因表达的影响，并揭示了其可能的抗肿瘤机制。研究结果表明，P. yoelii感染能够显著抑制结肠癌的生长，这一作用可能与HIF-1α和VEGFA的表达水平下降，以及VHL和p53的表达水平上升有关。这些发现不仅有助于理解寄生虫与肿瘤之间的关系，也为开发新的抗肿瘤策略提供了理论依据和实验支持。未来的研究可以进一步探索P. yoelii感染的具体作用机制，以及其在不同类型的肿瘤中的潜在应用价值。