《Infection and Immunity》：A Hidden “Promoter”: Schistosoma japonicum soluble egg antigen activates MAPK/PI3K-AKT pathways and inhibits autophagy to facilitate colorectal cancer
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本研究發現，日本血吸蟲(S. japonicum)感染的重要致病因子可溶性蟲卵抗原(SEA)是結直腸癌(CRC)的潛在“促癌劑”。研究首次在體外和體內實驗證實，SEA可劑量依賴性促進CRC細胞增殖、遷移并誘導上皮-間質轉化(EMT)。機制上，SEA激活致癌關鍵通路MAPK和PI3K-AKT，同時抑制細胞自噬，從而推動CRC惡性進展。該工作為血吸蟲病流行區CRC高風險提供了關鍵的實驗證據，并提示控制血吸蟲病或成為CRC預防的潛在策略。
引言
血吸蟲病是一種由血吸蟲屬寄生蟲引起的熱帶疾病，全球有超過2.5億人感染。日本血吸蟲是其主要病原體之一。蟲卵沉積在結腸是造成病理性損傷的主要原因，而可溶性蟲卵抗原(SEA)被認為是血吸蟲病最重要的致病因子。結直腸癌(CRC)是最常見的胃腸道惡性腫瘤，其發病和不良預后與日本血吸蟲感染存在臨床相關性，但缺乏相關的實驗證據。本研究旨在通過體內外實驗，探究日本血吸蟲SEA對CRC的影響及其潛在機制。
SEA在體外促進結直腸癌細胞的增殖
為了探究SEA對CRC細胞增殖的影響，研究首先通過CCK-8實驗檢測了SEA對多種CRC細胞系活力的影響。結果顯示，SEA以劑量依賴性的方式，顯著促進了SW480、HCT116和CT26細胞的活力。在濃度為10 μg/mL時，SEA也能增強MC38細胞的活力，但在40 μg/mL時反而抑制，這可能與細胞系特異性和劑量依賴性雙相效應有關。克隆形成實驗進一步證實，SEA刺激促進了CT26、SW480和HCT116細胞克隆的形成。由于SEA對HCT116細胞的促增殖效應最為顯著，后續實驗選定該細胞系。流式細胞術分析顯示，SEA刺激后，HCT116細胞中Ki67+細胞的比例升高，并在刺激12小時后達到峰值。這些發現共同證實，日本血吸蟲SEA能在體外促進CRC細胞的增殖。
SEA促進結直腸癌細胞的遷移和上皮-間質轉化
細胞遷移是反映CRC細胞惡性程度的重要特征。傷口愈合實驗和Transwell實驗結果顯示，SEA顯著促進了HCT116細胞的傷口愈合能力和遷移能力。上皮-間質轉化(EMT)在腫瘤發展和轉移中起著關鍵作用。蛋白質印跡法檢測EMT相關標志物的結果顯示，SEA上調了間質標志物(N-cadherin, Vimentin, α-SMA)和EMT轉錄因子(Snail, Twist)的蛋白表達，同時下調了上皮標志物E-cadherin的表達。這些結果表明，SEA能夠促進HCT116細胞發生EMT。
SEA激活CRC細胞中的MAPK和PI3K-AKT通路
為了探究SEA促癌的分子機制，研究對SEA刺激后的HCT116細胞進行了RNA測序(RNA-Seq)分析。差異表達基因(DEGs)分析顯示，SEA處理組與對照組相比，共有448個基因表達發生改變。基因本體(GO)生物過程富集分析表明，這些基因主要富集在凋亡過程的負調控、細胞遷移、傷口愈合和細胞增殖的正調控等與細胞增殖和遷移密切相關的過程中。京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析則發現，差異基因主要富集在PI3K-AKT和MAPK信號通路中。蛋白質印跡實驗進一步驗證了這些發現，證實SEA刺激激活了HCT116細胞中的MAPK和PI3K-AKT信號通路，且激活效應在處理12小時后最為顯著。綜上，SEA對CRC細胞的促癌作用與其激活MAPK和PI3K-AKT通路有關。
SEA通過抑制自噬促進CRC細胞增殖和遷移
由于mTOR是MAPK和PI3K-AKT通路的共同下游效應器，其激活可抑制自噬，研究進一步檢測了SEA對HCT116細胞自噬的影響。結果表明，SEA能夠抑制自噬激活劑雷帕霉素(RAPA)誘導的自噬。為了確認SEA對細胞增殖和遷移的促進作用是否通過調控自噬介導，研究檢測了在自噬激活劑RAPA存在與否的情況下，SEA對mTOR信號激活的影響。結果顯示，RAPA可以部分逆轉SEA對mTOR信號的激活作用。與此一致，CCK-8和克隆形成實驗證明，RAPA部分削弱了SEA對HCT116細胞增殖的刺激作用。此外，Transwell和傷口愈合實驗也證實，SEA對HCT116細胞遷移能力的增強作用同樣可被RAPA部分逆轉。因此，SEA對CRC細胞的促癌作用與其抑制自噬相關。
SEA在體內促進CRC的生長
為了在體內評估SEA對CRC進展的影響，研究建立了HCT116細胞皮下移植瘤小鼠模型。結果顯示，SEA處理不僅顯著促進了腫瘤的生長和增重，還導致小鼠體重減輕。免疫組織化學染色顯示，SEA增加了腫瘤組織中增殖標志物Ki67和EMT標志物Vimentin的表達。進一步檢測腫瘤組織中信號通路的激活情況，與體外結果一致，SEA激活了MAPK和PI3K/AKT/mTOR信號通路。這些結果證實，SEA能夠在體內促進CRC的生長和EMT進程，并通過激活MAPK和PI3K/AKT/mTOR通路，從而促進CRC的惡性進展。
討論與結論
本研究發現日本血吸蟲SEA能在體外和體內加速CRC的惡性發展，首次從實驗角度為兩者的關聯提供了直接證據。SEA是血吸蟲成熟蟲卵內毛蚴的分泌物，是寄生蟲的主要活性致病成分。本研究發現其可劑量依賴性刺激CRC細胞生長，并促進其遷移和EMT進程。深入的機制研究表明，SEA通過激活關鍵的致癌通路MAPK和PI3K-AKT，并抑制細胞保護性自噬，從而發揮促癌作用。自噬在CRC中的作用復雜，本研究證實SEA通過激活mTOR抑制自噬，而自噬激活劑RAPA可部分逆轉SEA的促腫瘤作用。SEA成分復雜，雖然本研究證實其混合物具有促癌效應，但具體是哪種或哪幾種成分起主要作用，尚需未來研究。此外，本研究使用的免疫缺陷小鼠移植瘤模型無法完全模擬自然感染狀態下的宿主免疫微環境，這是當前研究的一個局限性。總之，本研究揭示了日本血吸蟲SEA通過誘導MAPK和PI3K/AKT/mTOR通路并抑制自噬，從而促進CRC惡性進展的分子機制，為解釋血吸蟲病與CRC發病率升高及患者預后較差之間的臨床關聯提供了合理的機制基礎，也凸顯了在流行區控制血吸蟲病作為CRC預防潛在策略的重要性。
