Azithromycin Mitigates Experimental Cryptosporidiosis-Driven Ileocecal Adenocarcinoma by Modulating Autophagy, Apoptosis, and PI3K/AKT Signaling
Abstract (English)
Background/Objectives: Cryptosporidium parvum (C. parvum), a waterborne intestinal parasite, causes severe, persistent infections in immunocompromised hosts and has been linked to the onset of ileocecal adenocarcinoma. However, the molecular pathways linking chronic infection to carcinogenesis remain unclear. Nitazoxanide (NTZ), the only FDA-approved drug for this infection, shows limited efficacy. In contrast, azithromycin (AZM) possesses both antiparasitic and anticancer activity, though conclusive evidence supporting its effectiveness against cryptosporidiosis is still lacking. This study aimed to investigate the therapeutic potential of AZM against chronic cryptosporidiosis and its associated tumorigenic sequelae.
Methods: Immunosuppressed mice were infected with C. parvum and treated with NTZ or AZM. Parasite burden was assessed by quantifying fecal oocyst shedding. Ileocecal tissues were analyzed for histopathology, inflammation (IL-6 and TNF-α), autophagy markers (LC3II, Beclin-1, and Atg7), PI3K/AKT signaling, and apoptotic markers (Bcl2, Bax, cleaved caspase-3, DR4, and DR5) using ELISA, real-time PCR, and Western blot.
Results: Chronic C. parvum infection induced Vienna 4.4 adenocarcinoma, activated autophagy and PI3K/AKT signaling, and suppressed intrinsic and TRAIL-mediated apoptosis. AZM significantly reduced the parasitic load by 87%, outperforming NTZ (62%). It also restored epithelial integrity, attenuated inflammation, and counteracted pro-tumorigenic effects by inhibiting autophagy, downregulating the PI3K/AKT pathway, and stimulating apoptosis.
Conclusions: AZM counteracted parasite-driven tumorigenic mechanisms by disrupting survival pathways and promoting apoptosis in infected and transformed cells. These findings provide evidence that AZM exerts dual antiparasitic effects and counteracts pro-tumorigenic signaling in chronic cryptosporidiosis, highlighting its potential as a therapeutic agent to prevent infection-associated ileocecal carcinogenesis
الملخص (عربي)
الخلفية والأهداف: يُعد طفيل Cryptosporidium parvum (C. parvum) أحد الطفيليات المعوية المنقولة عن طريق المياه، ويسبب عدوى شديدة ومستمرة لدى الأشخاص الذين يعانون من ضعف المناعة، كما ارتبطت الإصابة به بحدوث سرطان الغُدّة اللفائفية الأعورية (Ileocecal adenocarcinoma). ومع ذلك، لا تزال المسارات الجزيئية التي تربط العدوى المزمنة بعملية التسرطن غير واضحة تمامًا. ويُعد النيتازوكسانيد (Nitazoxanide, NTZ) الدواء الوحيد المعتمد من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لعلاج هذه العدوى، إلا أن فعاليته العلاجية محدودة. وعلى النقيض من ذلك، يمتلك الأزيثرومايسين (Azithromycin, AZM) خصائص مضادة للطفيليات ومضادة للسرطان، رغم عدم توافر أدلة حاسمة حتى الآن تدعم فعاليته في علاج داء خفيات الأبواغ. وهدفت هذه الدراسة إلى استكشاف الإمكانات العلاجية للأزيثرومايسين في مواجهة داء خفيات الأبواغ المزمن والمضاعفات الورمية المرتبطة به.
الطرق: تم إحداث تثبيط مناعي في الفئران، ثم إصابتها بطفيلي C. parvum وعلاجها باستخدام النيتازوكسانيد أو الأزيثرومايسين. وتم تقييم العبء الطفيلي من خلال قياس كمية الأكياس البيضية (Oocysts) المطروحة في البراز. كما خضعت أنسجة المنطقة اللفائفية الأعورية للفحوصات الهستوباثولوجية، وتقييم مؤشرات الالتهاب (IL-6 وTNF-α)، وعلامات الالتهام الذاتي (LC3II وBeclin-1 وAtg7)، ومسار الإشارات PI3K/AKT، بالإضافة إلى مؤشرات الاستماتة الخلوية (Bcl2 وBax وCaspase-3 المنشّط والمشقوق وDR4 وDR5)، وذلك باستخدام تقنيات الإليزا (ELISA)، وتفاعل البلمرة المتسلسل الآني (Real-time PCR)، واللطخة الغربية (Western blot).
النتائج: أدت الإصابة المزمنة بطفيلي C. parvum إلى حدوث سرطان غُدّي من الدرجة Vienna 4.4، مع تنشيط عمليات الالتهام الذاتي ومسار الإشارات PI3K/AKT، وتثبيط كلٍّ من مسار الاستماتة الداخلي والاستماتة المتواسطة بعامل تحفيز الاستماتة المرتبط بعائلة TNF (TRAIL). وقد نجح الأزيثرومايسين في خفض العبء الطفيلي بنسبة ملحوظة بلغت 87%، متفوقًا بذلك على النيتازوكسانيد الذي حقق انخفاضًا بنسبة 62%. كما ساهم الأزيثرومايسين في استعادة سلامة الطبقة الظهارية، والحد من الاستجابة الالتهابية، ومقاومة التأثيرات المحفزة للتسرطن من خلال تثبيط الالتهام الذاتي، وخفض نشاط مسار الإشارات PI3K/AKT، وتحفيز الاستماتة الخلوية.
الاستنتاجات: نجح الأزيثرومايسين في مقاومة الآليات الورمية الناجمة عن العدوى الطفيلية، وذلك من خلال تعطيل مسارات الإشارات المسؤولة عن تعزيز بقاء الخلايا، وتحفيز الاستماتة في الخلايا المصابة والخلايا التي طرأ عليها تحول سرطاني. وتقدم هذه النتائج أدلة على امتلاك الأزيثرومايسين تأثيرًا مزدوجًا يجمع بين النشاط المضاد للطفيليات والقدرة على تثبيط مسارات الإشارات المحفزة للتسرطن في حالات داء خفيات الأبواغ المزمن. وتبرز هذه النتائج الإمكانات العلاجية الواعدة للأزيثرومايسين في الوقاية من التسرطن اللفائفي الأعوري المرتبط بالعدوى الطفيلية.
Research Team