寒冷暴露可增强多柔比星的抗肿瘤效果,并在4T1乳腺肿瘤小鼠模型中抑制肿瘤发生信号通路

《Journal of Thermal Biology》:Cold Exposure Enhances Doxorubicin Antitumor Efficacy and Suppresses Oncogenic Signalling in a 4T1 Mammary Tumor Mouse Model.

【字体: 时间:2025年12月05日 来源:Journal of Thermal Biology 2.9

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  本研究评估冷暴露(CE)单独或联合多柔比星(Dox)对4T1乳腺癌小鼠模型肿瘤进展、免疫应答及分子标志物的影响。结果显示,CE组肿瘤消退率达60%,联合治疗提升至70%,显著增强IL-2和IFN-γ,抑制VEGF、MMP等促癌基因,降低炎症因子IL-6和TNF-α,证实CE与Dox协同增效,为乳腺癌治疗提供非药物辅助方案。

  
Mohamed A. Abdel-Hakeem|Shimaa Abdel-Ghany|Shereen M. Said|Yossef Ahmed Yousef|Hussein Sabit
药物生物技术系,生物技术学院,米斯尔科学技术大学,吉萨,邮政信箱77,埃及

摘要:

背景

寒冷暴露(CE)作为一种可持续的辅助治疗手段,通过调节新陈代谢和免疫系统来辅助癌症治疗。本研究评估了单独进行冷水游泳或与多柔比星联合使用对4T1乳腺癌小鼠模型中肿瘤进展、免疫反应和分子标志物的影响。

方法

将雌性BALB/c小鼠分为10组,包括未经治疗的肿瘤对照组、寒冷暴露组(诱导前和/或诱导后)、单独使用多柔比星(Dox)组以及联合寒冷暴露+多柔比星组。通过卡尺和超声成像评估肿瘤生长情况。通过ELISA检测血清细胞因子(IL-2、IL-6、TNF-α、IFN-γ)的水平。通过qPCR分析血管生成(VEGF)、增殖(CCND1)、侵袭(MMP)、上皮间质转化(CDH1)、癌基因(HER2、MYC)、凋亡(P53、Bax)和STAT3的基因表达。组织学检查确认了组织变化。

结果

寒冷暴露改善了肿瘤消退,同时没有影响体重、食物摄入量或活动能力。寒冷暴露组和无肿瘤率为60%,寒冷暴露+多柔比星组为70%,而对照组为0%。超声检查显示联合组早期出现肿瘤消退和血管丢失。寒冷暴露+多柔比星组显著增强了IL-2和IFN-γ的水平(最高达到102.5 pg/mL),同时降低了IL-6和TNF-α的水平。基因表达显示VEGF、HER2、MYC、MMP和STAT3显著下调,而CDH1保持不变。联合疗法产生了最理想的分子和组织学结果。

结论

寒冷暴露,尤其是与多柔比星联合使用,可以增强抗肿瘤免疫力,抑制血管生成和侵袭,并减少炎症,为化疗提供了一种简单且经济有效的辅助方法。这些发现支持进一步研究寒冷暴露作为临床相关的非药物策略用于乳腺癌治疗。

引言

癌症仍然是全球最严重的健康挑战之一,其中乳腺癌是最常见的恶性肿瘤,也是女性癌症相关死亡的主要原因[1]。尽管在早期检测和治疗方法方面取得了显著进展,但传统的治疗方法(包括化疗、放疗和靶向治疗)通常伴随着显著的不良反应[2]。这些不良反应包括免疫抑制、疲劳、心脏毒性、黏膜炎以及对健康组织的长期损害,所有这些都会对患者的生活质量产生负面影响,并可能阻碍治疗依从性[3]。在这些治疗方法中,多柔比星(DOX)由于其通过DNA损伤和p53激活发挥的强效细胞毒性作用,仍然是乳腺癌治疗的关键化疗药物[4]。然而,其临床效果常常受到耐药性的限制,这可能是由于 compensatory angiogenesis(代偿性血管生成)、癌基因信号通路的激活以及肿瘤免疫逃逸[5]。因此,人们越来越关注寻找支持性、经济有效且非侵入性的干预措施,以增强治疗效果同时最小化治疗相关的毒性。
一种有前景的方法是冷水暴露,这是一种自然的生理应激因素,因其免疫调节作用和作为日常生活习惯的实用性而受到关注[6]。在10–15°C范围内的反复或长时间暴露会触发一系列生理反应,包括神经内分泌通路的激活、细胞因子分泌的增加、免疫细胞的动员以及T细胞介导的免疫反应的增强[7]。我们之前的临床研究表明,定期接受冷水淋浴可以显著增强健康个体的体液免疫和细胞介导的免疫反应,表现为血清免疫球蛋白水平(IgG、IgA、IgM)的升高以及IL-2和IL-4等细胞因子的表达增加[8]。这些结果支持了寒冷诱导的免疫刺激可能增强宿主免疫系统,使其更易于应对病理威胁(包括恶性细胞)的假设。如果在癌症背景下得到验证,冷水暴露可以作为一种简单、易获取且低风险的辅助疗法,增强抗肿瘤免疫力,减少对激进化疗的依赖,并可能改善乳腺癌患者的预后。鉴于癌症免疫治疗的基本目标是激活机体自身的免疫系统以识别和消除肿瘤细胞[9],我们假设寒冷诱导的免疫激活可能有助于肿瘤抑制,尤其是在与多柔比星等已建立的化疗药物联合使用时。
为了验证这一假设,我们使用接种了4T1乳腺癌细胞的BALB/c小鼠建立了体内小鼠模型。小鼠接受了不同的寒冷暴露处理(在10°C下游泳),有的组同时接受多柔比星治疗。我们通过评估参与血管生成(VEGF)、细胞增殖(CCND1)、凋亡(Bax、P53)、侵袭(MMP)、上皮-间质转化(CDH1)、癌基因激活(MYC、HER2)和炎症信号传导(STAT)的关键分子标志物的表达来评估肿瘤进展和全身反应。此外,还测量了IL-2、IL-6、TNF-α和IFN-γ等免疫标志物,并通过组织病理学检查和影像分析监测肿瘤负担。

实验设计

共获得了100只雌性BALB/c小鼠,每只小鼠体重约为25克,来自开罗大学(吉萨)兽医学院的动物房。小鼠被饲养在大学研究动物设施(URAF)中,环境条件受控:温度22 ± 0.5°C,湿度50–60%,12小时光照/黑暗周期。动物可以自由摄取标准啮齿动物饲料和水。实验方案经过了机构动物委员会的审查和批准

一般发现

在整个实验期间,各组在体重、进食行为、食物消耗或体力活动方面没有显著差异,表明寒冷暴露或多柔比星治疗均未引起明显的系统毒性。第14天的肿瘤评估(表2)显示治疗反应存在明显差异。暴露于25°C游泳条件下的肿瘤小鼠(G4组)没有肿瘤消退,所有小鼠仍呈肿瘤阳性,平均肿瘤大小

讨论

癌症治疗正在迅速发展,朝着不仅直接针对肿瘤,还利用身体的免疫和代谢系统来提高治疗效果的策略迈进[11]。在新兴的辅助治疗方法中,寒冷暴露作为一种可持续的非药物干预手段脱颖而出,具有强大的临床前抗癌证据。寒冷应激激活棕色脂肪组织的产热作用[12, 13],导致全身代谢重组,从而剥夺癌细胞的

结论

本研究表明,冷水暴露是一种安全、非药物的方法,可以显著提高多柔比星在乳腺癌治疗中的效果。通过调节全身免疫力、抑制血管生成和侵袭、下调关键癌基因以及减少治疗相关的炎症,寒冷暴露解决了癌症的多个关键问题。联合治疗方案实现了更好的肿瘤消退和组织学正常化,且未引起全身性

作者贡献声明

Mohamed Abd-Elhakeem:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,监督,数据管理,概念构思。Shimaa Abdel-Ghany:验证,方法学,研究。Shereen M. Said:可视化,正式分析。Yossef Ahmed Yousef:资源,方法学。Hussein Sabit:监督,数据管理,概念构思

数据可用性声明

本研究中生成和分析的数据集,包括肿瘤测量和基因表达分析,均包含在本次提交的补充材料中。如需额外原始数据文件,可向相应作者提出合理请求。所有实验程序均符合机构伦理标准,并获得了开罗大学机构动物护理和使用委员会(IACUC)的批准

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
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