M2PK(pyruvateKinaseM2)丙酮酸激酶M2

丙酮酸激酶和丙酮酸脱氢酶
丙酮酸激酶（Pyruvate Kinase）和丙酮酸脱氢酶（Pyruvate Dehydrogenase）是两个不同的酶，参与细胞内的能量代谢过程。

丙酮酸激酶主要参与糖酵解途径的最后一步反应，将磷酸磷酸高能化合物磷酸脱氧核糖ribose 1,5-二磷酸（ATP）转化为丙酮酸和三磷酸腺苷（ADP），生成能量供细胞使用。

该反应是糖酵解途径中的关键步骤，产生ATP是维持细胞生存所必需的。

丙酮酸脱氢酶参与三羧酸循环中的关键反应，将丙酮酸转化为乙酰辅酶A（Acetyl-CoA），并释放出一分子二氧化碳。

乙酰辅酶A是细胞内能量代谢的重要物质，可以进一步供给线粒体中的柠檬酸循环以产生更多的能量。

这个反应是连接糖酵解途径与柠檬酸循环的关键步骤，是细胞内能量代谢的桥梁。

丙酮酸激酶和丙酮酸脱氢酶在细胞内协同作用，调控着细胞内的能量代谢平衡。

能量供需的变化会影响丙酮酸激酶和丙酮酸脱氢酶的活性，从而调节细胞内ATP的合成和消耗，维持细胞的能量代谢稳态。

丙酮酸激酶缺乏症病因丙酮酸激酶缺乏症（Pyruvate Kinase Deficiency）是一种罕见的遗传性疾病，主要表现为红细胞内丙酮酸激酶活性不足或缺乏，从而导致红细胞能量代谢异常，引起溶血性贫血。

丙酮酸激酶是细胞内重要的酶之一，参与糖酵解过程中丙酮酸生成乳酸的转化。

在正常情况下，丙酮酸酶能够通过催化丙酮酸和磷酸化酶催化剂磷酸化酶的催化，将丙酮酸转化为乳酸，从而产生ATP能量。

而丙酮酸激酶缺乏症患者由于丙酮酸酶活性不足，导致糖酵解异常，进而引起能量代谢障碍。

丙酮酸激酶缺乏症的遗传方式多为常染色体隐性遗传，患者携带有致病基因。

家族史是丙酮酸激酶缺乏症的一个重要风险因素。

丙酮酸激酶基因（PKLR）是位于第1号染色体上的重要基因，致病基因突变会导致丙酮酸激酶活性下降或消失，进而引起红细胞的功能异常。

研究表明，PKLR基因突变与丙酮酸激酶缺乏症的发病有关，约80%的患者出现了该基因的突变。

丙酮酸激酶缺乏症的发生率较低，大约为每百万人中有三到五个人患病。

主要集中在地中海地区，如地中海贫血高发地区。

在亚洲和非洲的某些地区也有报道丙酮酸激酶缺乏症的发生。

丙酮酸激酶缺乏症的临床表现主要与溶血性贫血相关，患者常常出现乏力、黄疸、肝脾肿大等症状。

溶血性贫血程度轻重不一，一些患者只在特定时期出现溶血性贫血发作，而另一些患者则持续存在溶血性贫血。

患者常常伴有间歇性溶血危机，严重发作时可出现高热、腹痛、黄疸及贫血。

丙酮酸激酶缺乏症的治疗主要通过控制溶血性贫血发作，提高红细胞存活率和缓解相关症状。

治疗方法包括输注新鲜血液、输注红细胞悬浮液、使用免疫抑制剂等。

骨髓移植可治愈该疾病，但由于供体配型困难和移植相关并发症的风险较高，目前仅适用于重症患者。

总而言之，丙酮酸激酶缺乏症是一种罕见的遗传性疾病，主要由PKLR基因突变引起。

其发病机制主要是由于丙酮酸激酶活性不足或缺乏导致红细胞能量代谢异常，引起溶血性贫血。

早期诊断和治疗对于减轻症状和改善患者生活质量非常重要。

㊃综述㊃PKM2对心肌缺血保护作用的研究进展孙菡阳㊀张艳㊀曾彬430060武汉大学人民医院心血管内科,心血管病湖北省重点实验室,武汉大学心血管病研究所通信作者:曾彬,电子信箱:zengbinwhu0272008@DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2024.02.016㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀PKM2是丙酮酸激酶的同工酶之一,在心血管系统的生理和病理过程中发挥重要作用㊂PKM2在缺血损伤心脏中的表达显著增加,可通过调节心肌细胞周期㊁抑制细胞凋亡㊁促进血管新生等保护心肌细胞免受缺血损伤㊂PKM2治疗心肌缺血具有潜在前景,可能为患者提供新的治疗选择㊂ʌ关键词ɔ㊀PKM2;㊀心肌缺血;㊀缺氧诱导因子1α;㊀活性氧;㊀血管新生基金项目:国家自然科学基金(81570333㊁81270271);国家自然科学基金青年科学基金项目(30900609);中央高校基本科研业务费专项资金(2042020kf1014)Research progress in the protective effect of PKM2on myocardial ischemia㊀Sun Hanyang,ZhangYan,Zeng BinDepartment of Cardiology,Renmin Hospital of Wuhan University,Hubei Key Laboratory of Cardiology, Cardiovascular Research Institute,Wuhan University,Wuhan430060,ChinaCorresponding author:Zeng Bin,Email:zengbinwhu0272008@ʌAbstractɔ㊀As one of the isoenzymes of pyruvate kinase,PKM2plays an important role in the physiological and pathological processes of cardiovascular system.The expression of PKM2is significantly increased in ischemic injured heart,which can protect cardiomyocytes from ischemic injury by regulating cardiomyocyte cycle,inhibiting apoptosis and promoting angiogenesis.PKM2treatment for myocardialischemia is a promising strategy that may provide new treatment options for patients.ʌKey wordsɔ㊀PKM2;㊀Myocardial ischemia;㊀Hypoxia-inducible factor-1α;㊀Reactive oxygen species;㊀AngiogenesisFund program:National Natural Science Foundation of China(81570333,81270271);Youth Fundof the National Natural Science Foundation of China(30900609);Fundamental Research Funds for theCentral Universities(2042020kf1014)㊀㊀心肌缺血是由于冠状动脉出现狭窄㊁阻塞使心肌的血液灌注减少,供氧降低,不能支持心脏正常工作的一种病理状态㊂心肌缺血后,氧化代谢受抑,致使高能磷酸化合物储备降低,细胞功能随之发生改变,最终导致不可逆性心肌损伤㊂丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)作为糖酵解途径的限速酶之一,能够在低氧条件下产生ATP并调节葡萄糖消耗,在细胞代谢中起关键作用㊂PK是癌症㊁心脏衰竭和肾脏疾病中糖酵解通量的重要调节剂[1]㊂该酶以四种同工酶的形式存在于哺乳动物中:PKR㊁PKL㊁PKM1和PKM2㊂PKM2为增殖细胞和癌细胞中的主要同工型,可通过糖酵解等多种途径影响癌症的发展进程㊂据报道,PKM2在胚胎发育过程中和出生后立即表达,可调节出生后心肌细胞周期并保护心肌免受缺血性损伤[2]㊂而心肌细胞特异性PKM2敲除的小鼠表现出心脏功能障碍,存活率降低,RNA测序也显示PKM2缺失的心肌细胞的心脏能量㊁应激反应㊁血管新生途径减少[3]㊂本文阐述PKM2在心肌缺血中的作用,旨在为心肌缺血的防治提供参考㊂1㊀PKM2的结构和功能1.1㊀PKM2结构PKM2主要以高PK活性的四聚体形式和低PK活性的二聚体形式存在于细胞质㊁细胞核和线粒体中㊂PKM2的四聚体主要存在于分化的组织和正常增殖的细胞中,可促进氧化磷酸化为细胞供能㊂PKM2的二聚体主要在高代谢细胞中活跃,可增加糖酵解中间产物,促进合成代谢㊂在正常分裂的细胞中,PKM2解离为二聚体是一个可逆的过程,二聚体可聚集成四聚体,恢复PK活性并产生ATP[4]㊂PKM2四聚体与二聚体之间的转换可通过变构调节和磷酸化㊁乙酰化等翻译后修饰进行㊂果糖-1,6-二磷酸(fructose-1,6-bisphosphatase,FBP)是最著名的变构调节剂之一,可与PKM2可逆性结合使PKM2四聚体化,而FBP释放使PKM2解离成二聚体,此外PKM2通过在Y-105的磷酸化㊁K433处的乙酰化等使FBP的结合亲和力降低,PKM2与FBP结合减少,进而诱导PKM2从四聚体到二聚体形式的转化[5]㊂PKM2二聚体与四聚体状态的比值决定了细胞内葡萄糖代谢是参与生物合成还是参与能量代谢[6],二者之间的动态平衡维持了细胞合成代谢和分解代谢阶段的平衡[4]㊂1.2㊀PKM2功能1.2.1㊀糖酵解功能㊀PKM2在细胞质中为四聚体形式,与底物磷酸烯醇式丙酮酸有高亲和力,酶催化能力强,为肿瘤细胞分化㊁增殖提供所需的能量[7-8]㊂PKM2四聚体拥有较高的PK活性,催化糖酵解最后一步,并将更多高能磷酸键转移给ADP,生成丙酮酸并产生ATP㊂1.2.2㊀非糖酵解功能㊀PKM2在细胞核中为二聚体形式,糖酵解活性低,具有蛋白激酶的活性,修饰多种重要的转录因子,调节它们的活性和下游基因的表达,在不同条件下发挥促进或抑制肿瘤细胞生长的作用,通过蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白激酶活性调节基因转录和细胞周期进程[7-8]㊂研究发现,与其他组织相比PKM2磷酸化形式在心脏中最高,且与来自同一心脏组织的非心肌细胞相比PKM2在心肌细胞中优先磷酸化,这表示PKM2在心脏中具有酶活性和核定位作用[9]㊂在细胞核中,PKM2可与许多蛋白相互作用,如促凋亡转录因子(p53)㊁β连环蛋白(β-catenin)等㊂p53是一种促进心脏等器官凋亡的蛋白质,可导致非特异性组织损伤㊂PKM2在心脏中与p53相互作用,显著抑制p53表达从而减少心肌细胞凋亡[10]㊂β-catenin是一种转录调控因子,通过调控多个基因参与细胞增殖和生存,β-catenin在心肌缺血性损伤的情况下,具有保护心肌细胞的能力,可抑制细胞凋亡并减少心肌梗死面积[8]㊂PKM2通过β-catenin途径调节心肌细胞周期,延长细胞存活,改善缺血心脏的功能[2],对心脏具有保护潜力㊂目前对于PKM2在心脏中的非糖酵解功能的研究还比较有限,未来需要进一步探查其在心脏中的作用,为心血管疾病的治疗提供新见解㊂2㊀PKM2在心肌缺血中的作用成年期心肌细胞主要表达PKM1,PKM2的表达很低,但缺血心肌组织中的PKM亚型表达出现重大变化㊂心肌缺血损伤后,PKM1在心肌细胞中的表达减少,而PKM2的表达增加了1.8倍且其相关剪接因子增多[2,11]㊂此外,与正常心脏相比,慢性缺氧心脏的PK活性上调3.1倍,PKM2蛋白含量上调1.4倍[1]㊂这些变化显示,虽然成年期PKM2在心肌细胞中低表达,但当心脏出现病理性改变时其表达明显增加,提示PKM2可能在心肌缺血缺氧后发挥作用㊂2.1㊀PKM2与缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α)在缺氧条件下,HIF-1α在细胞核中积累,促进多个基因转录并触发细胞保护和代谢改变,HIF-1α的增加是对心肌缺血或梗死的第一个适应性反应,对缺血后的心脏具有保护作用[12]㊂HIF-1α与PKM2表达之间存在联系,HIF-1α可与PKM启动子中的缺氧反应元件结合,增强细胞对缺氧的反应[11]㊂研究表明,缺氧时HIF-1α的激活使心肌细胞中PKM2的表达增加,且PKM2可易位到细胞核中与HIF-1α相互作用[13]㊂PKM2在细胞核中作为转录因子促进HIF-1α的转录激活[14],而PKM2敲除的心肌细胞则表现为HIF-1α的积累减少[15]㊂此外,研究显示PKM2与HIF-1α的相互作用有助于缺血预处理对心肌缺血再灌注损伤的保护[15]㊂因此,心脏缺血损伤时激活的PKM2与HIF-1α形成正反馈环路,增强了细胞缺氧反应,为心肌缺血的治疗提供了可能㊂2.2㊀PKM2与活性氧(reactive oxygen species,ROS)心肌缺血时产生大量ROS,超过了抗氧化防御系统的能力,从而激活氧化应激,导致心肌功能障碍和坏死㊂PKM2是心肌细胞中ROS信号的传感器[15],参与ROS调节,ROS 的增加导致PKM2磷酸化增加,使PKM2的PK活性降低[16]㊂这种由氧化应激引起的PKM2二聚体形式的转化是将葡萄糖通量转移至磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway,PPP)所必需的,有助于消耗ROS的代谢反应,产生ROS解毒潜力[15]㊂研究表明,原儿茶醛治疗缺血损伤心脏的氧化应激反应是以PKM2依赖的方式实现的,通过增强PKM2核易位有效抑制ROS的生成,但当PKM2敲除时该功能减弱[8]㊂上述研究表明,PKM2与ROS的相互作用,有助于抑制氧化应激,减轻ROS对心肌细胞的损伤㊂2.3㊀PKM2调节能量代谢正常情况下心脏维持肌肉收缩和离子稳态的ATP主要来自有氧时葡萄糖的氧化磷酸化㊂心肌缺血时出现能量代谢障碍,机体向线粒体输送的氧气减少导致氧化磷酸化受损,这时缺血心肌的心脏功能主要取决于糖酵解[17-18]㊂在心肌缺血期间糖酵解代谢的增强对维持心肌细胞的存活和稳态至关重要,糖酵解产生ATP以维持心肌收缩力,防止心肌受损和心脏功能障碍[19]㊂PKM2四聚体在糖酵解中至关重要㊂研究表明,PKM2的缺失对小鼠心脏的代谢产生了影响,由于PKM2在心肌缺血损伤时上调,推测PKM2可通过促进糖酵解改变代谢途径,保持ATP的产生,以保护心肌免受缺氧损伤[20]㊂但糖酵解作用的增强也可使体内乳酸水平上升,且随着缺血时间延长导致细胞内pH值下降进而发生酸中毒㊂而二聚体形式的PKM2的低催化活性可缓解糖酵解,并允许葡萄糖衍生碳重定向到生物合成途径㊂PKM2四聚体与二聚体之间可通过变构调节等进行切换[21],这种转换能力可能对缺血心脏有利㊂2.4㊀PKM2调节心肌细胞周期哺乳动物心肌细胞在出生后不久发生细胞周期阻滞,因而成年哺乳动物心肌细胞不能显著增殖来修复受损心肌,但最新的研究表明,心肌细胞周期的阻滞可被逆转[22]㊂研究发现,PKM2在心脏发育过程中和心肌梗死后可调节心肌细胞周期,在小鼠心脏发育过程中敲除PKM2会导致心肌细胞周期停滞㊁心肌细胞数量减少以及心肌体积变小,而在心肌梗死后使用心肌细胞特异性PKM2修饰RNA,可发现心肌细胞分裂增加,心功能增强,长期生存率提高[2]㊂PKM2对心肌细胞周期的调节是通过β-catenin及合成代谢途径进行的㊂一方面,PKM2具有非酶促功能,可直接与心肌细胞核中的β-catenin结合㊂心肌缺血时,核PKM2与β-catenin的相互作用激活了心肌细胞中Cyclin D1和C-Myc的转录活性,促进G1/S期转化,使心肌细胞重新进入细胞周期,对抗缺血诱导的心肌损伤[2,8]㊂另一方面,PKM2具有酶促功能,可使葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)的表达增加并将葡萄糖碳流重定向到PPP合成代谢途径,使氧化应激及氧化损伤减少,从而抑制心肌细胞周期停滞,促进细胞增殖或心脏肥大[2]㊂PKM2通过激活这两条独立且协同的酶促和非酶促途径,促进小鼠心肌梗死后心肌细胞增殖和心肌再生[2]㊂然而,另一项研究显示,心肌梗死后PKM2基因缺失的小鼠心脏重构减少,心肌细胞增殖增多[23]㊂虽然这两项研究具有不同结果,但都表明了PKM2是心肌细胞周期的重要调节因子,可能为心脏再生修复提供新的治疗策略㊂2.5㊀PKM2抑制心肌细胞凋亡心肌缺血后,心肌组织代谢障碍,毒物代谢产物蓄积,最终引起细胞凋亡,抑制细胞凋亡则可降低心肌损伤的程度㊂PKM2在细胞凋亡中至关重要㊂一方面PKM2通过调节线粒体动力学来调节细胞凋亡㊂PKM2通过减少线粒体数量和增加线粒体大小来调节线粒体动力学,可易位至线粒体并促进线粒体融合㊁抑制线粒体裂变[24-25]㊂线粒体是受持续融合和裂变调节的动态细胞器,二者的平衡对维持线粒体的形态和功能至关重要㊂已证实抑制线粒体融合可增强缺血再灌注损伤诱导的心肌细胞凋亡,而融合增加则抑制凋亡[26],因此PKM2可通过促进融合来抑制细胞凋亡㊂另一方面PKM2通过调节线粒体蛋白调节凋亡㊂线粒体相关蛋白包括Bcl-2蛋白家族㊁Caspase-3等,这些蛋白质通过调节线粒体膜电位的变化,影响线粒体膜通透性,进而改变线粒体蛋白释放,调节细胞凋亡[27]㊂在肿瘤细胞中,PKM2作为蛋白激酶在线粒体中发挥作用,在T69处与Bcl-2相互作用并使其磷酸化,从而维持Bcl-2蛋白的稳定性并控制线粒体膜的通透性,抑制细胞凋亡[16,27]㊂研究发现,增强PKM2核易位可通过降低Bax/Bcl-2比值㊁减少Caspase-3形成来发挥抗凋亡作用,而PKM2敲除的小鼠心肌细胞凋亡水平则无显著变化[8]㊂这表明PKM2在心肌细胞中具有抗凋亡作用,有助于减轻心肌损伤,对心肌缺血具有治疗潜力㊂2.6㊀PKM2促进缺血心肌血管新生血管新生作为心肌缺血的重要代偿机制,是缺血心肌建立侧支循环的主要方式,可提高心肌对缺氧的耐受能力㊂PKM2对血管新生的促进作用,可能是改善心肌缺血的有效手段㊂2.6.1㊀PKM2促进内皮细胞(endothelial cells,ECs)增殖㊁迁移㊀ECs在成年期很少分裂,并处于静止状态,但它们保留了迅速引发新血管形成的能力[28]㊂应对刺激时,ECs迅速增殖并侵入缺血缺氧的组织,重建血管支撑,这一过程称为血管新生[29]㊂糖酵解作为ECs的主要代谢途径在血管新生中至关重要,被认为是ECs增殖㊁迁移和血管新生的驱动力[28]㊂ECs具有较高的糖酵解速率,可迅速增加葡萄糖代谢,以响应促血管新生信号[29]㊂研究表明,在心脏㊁骨骼肌等大型血管和微脉管中ECs主要表达PKM2,PKM2二聚体可通过增加ECs间的连接㊁迁移和细胞外基质附着来增加血管的形成[29-30]㊂PKM2缺失时损害了体内ECs的增殖和迁移,进而影响血管新生㊂研究显示,抑制PKM2后,小鼠ECs 的增殖㊁迁移和成管能力受到严重抑制[29,31]㊂因此,PKM2是内皮迁移和增殖的关键调节因子,其失活会影响血管扩张,阻止血管新生㊂2.6.2㊀PKM2上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表达㊀VEGF是血管新生的重要调节因子,能直接刺激ECs迁移㊁增殖及分裂,并增加微血管通透性,促进血管形成㊂PKM2可调节VEGF的表达,当PKM2缺失时会出现VEGF诱导的血管渗漏,并因败血症而导致死亡[29]㊂在缺氧条件下PKM2通过调节细胞核中的核因子κB和HIF-1α来增加肿瘤生长过程中VEGF-A的分泌和血管新生[32]㊂研究显示,PKM2可直接与核因子κB p65亚基相互作用增加VEGF-A的转录,并通过外泌体分泌到细胞外以促进血管新生[33]㊂VEGF-A的上调主要通过HIF-1α的稳定来实现,研究表明,PKM2的缺失可对缺氧诱导的HIF-1α的积累和VEGF启动子产生负面影响,使低氧驱动的VEGF 启动子活性受损和缺氧诱导的VEGF-A分泌水平下降,最终导致VEGF分泌受损,影响血管新生[32]㊂PKM2通过调节VEGF促进肿瘤血管新生的作用已在这些研究中得到证实,但PKM2能否促进心脏中血管新生还需进一步研究㊂2.6.3㊀PKM2维持血管内皮钙黏蛋白(vascular endothelial-cadherin,VE-cad)内化㊀VE-cad是血管ECs间的主要连接蛋白,介导ECs连接的稳定并进行相关信号传递,在维持血管完整性㊁屏障功能中发挥重要作用[34]㊂PKM2位于表达VE-cad的ECs连接处,对VE-cad介导的ECs间的连接稳定性至关重要[35]㊂当PKM2缺乏或作用受抑时,VE-cad在ECs的分布不连续㊁细胞间连接不稳定且有细胞间隙[29,35]㊂研究显示,PKM2的活性及其介导的局部ATP的产生可调节VE-cad的动态和内化,参与血管屏障功能的维持,敲除PKM2使内皮连接附近的ATP水平降低,进而阻碍了VE-cad的内化,导致紧密连接和屏障功能退化,损害相邻内皮细胞的连接重构㊁迁移,使血管新生受损[35]㊂因此,PKM2可通过调节VE-cad内化维持血管完整性参与血管新生㊂2.7㊀PKM2调节心肌缺血中的炎症心肌缺血后大量炎症细胞浸润,使心肌细胞坏死和凋亡的范围逐步扩大,加速心功能恶化,抗炎可减轻心肌功能障碍㊂PKM2是许多炎症因子的关键调节因子,其二聚体形式具有促炎性[36]㊂PKM2使转录因子STAT3磷酸化,促进白细胞介素(interleukin,IL)-6和IL-1β的产生及表达,发挥促炎作用[37]㊂然而,PKM2的四聚体形式具有抗炎作用㊂研究证实,使用DASA-58和TEPP-46激活PKM2可促进其形成四聚体形式,防止PKM2二聚体形式的核易位,从而抑制促炎症因子IL-1β的产生,并促进抗炎症因子IL-10的产PKM2:M2型丙酮酸激酶;HIF-1α:缺氧诱导因子1α;ROS:活性氧;G6PD:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶;PPP:磷酸戊糖途径;β-catenin:β连环蛋白;ECs:内皮细胞;VEGF-A:血管内皮生长因子A;VE-cad:血管内皮钙黏蛋白;IL:白细胞介素图1㊀PKM2对心肌缺血的保护作用生[38]㊂研究表明,TEPP-46治疗显著减少单核细胞及巨噬细胞的浸润,降低IL-1β㊁IL-18水平,缓解了炎症体的激活,从而减轻炎症反应[39]㊂DNA氧化损伤和炎症应激诱导PKM2核表达,导致炎症和心肌细胞死亡,使用DASA-58和TEPP-46抑制PKM2核易位后减轻了这些影响[40]㊂这些研究表明,虽然PKM2二聚体可促进炎症因子释放,但抑制PKM2核易位或促进其四聚体化可能成为治疗心肌缺血炎症的有效方法㊂3㊀小结与展望心肌缺血是威胁人类健康的重要疾病之一,其重要特征是ROS的过量产生㊁心肌细胞凋亡㊁炎症细胞浸润等㊂PKM2在缺血心脏中显著增加,对心脏具有保护作用,可通过与HIF-1α及ROS相互作用㊁调节心肌细胞周期㊁抑制心肌细胞凋亡,来保护心肌细胞免受缺血损伤(图1)㊂心肌缺血治疗的核心是恢复缺血区血运,因此促进血管新生,建立缺血区域侧支循环,对心肌缺血的治疗十分重要㊂PKM2是血管新生的关键调节因子,可通过促进ECs增殖㊁迁移,调节VEGF和VE-cad来促进血管新生,有利于缺血区域的血运恢复㊂PKM2二聚体是炎症的关键调节因子,可促进炎症反应,但四聚体形式的PKM2发挥抗炎作用,靶向调控PKM2的治疗措施可能对心肌缺血有效㊂目前PKM2在心脏中的研究较少,因此需要更多实验证实PKM2在心肌缺血中的作用及机制,为心肌缺血治疗提供不同思路㊂利益冲突:无参㊀考㊀文㊀献[1]Handzlik 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肺癌患者血浆肿瘤型M2丙酮酸激酶的测定及其临床意义胡亚锋;周金强;蒋国顺【期刊名称】《临床合理用药杂志》【年(卷),期】2012(5)31【摘要】目的探讨肿瘤型M2丙酮酸激酶(M2-PK)在肺癌患者血中的表达水平及其临床应用价值。

方法用ELISA法分别检测67例肺癌(肺癌组)、30例良性肺部疾病患者(肺良性病变组)和30名健康体检者(对照组)血浆中的肿瘤型M2-PK表达水平,并进行比较分析。

结果肺癌组血浆肿瘤型M2-PK水平及阳性率均高于肺良性病变组和对照组(P<0.05);肿瘤型M2-PK诊断肿瘤的敏感性为65.7%,特异性为95.0%。

肿瘤直径≥3cm者血浆肿瘤型M2-PK阳性率显著高于肿瘤直径<3cm者(P<0.05);有淋巴结转移者血浆肿瘤型M2-PK的阳性率显著高于无淋巴结转移者(P<0.05);肺癌TNMⅢ～Ⅳ期患者血浆肿瘤型M2-PK的阳性率显著高于Ⅰ～Ⅱ期者(P<0.05)。

结论肿瘤型M2-PK对肺癌的辅助诊断有较高的临床价值,并对临床分期、判断淋巴结转移及临床治疗具有一定的指导意义。

【总页数】3页(P23-25)【关键词】肺癌;M2丙酮酸激酶,肿瘤型;诊断【作者】胡亚锋;周金强;蒋国顺【作者单位】河北省涿州市医院【正文语种】中文【中图分类】R734.2【相关文献】1.肺癌患者肿瘤型M2丙酮酸激酶水平及其临床意义 [J], 张健清;张式鸿;黄汉;王东;邓琅辉;程玮2.肺癌患者肿瘤型M2丙酮酸激酶表达水平及临床意义 [J], 周向京3.肺癌患者肿瘤M2型丙酮酸激酶和乳酸脱氢酶及其同工酶的变化及其临床意义[J], 甄海宁;王红娟;丁敏4.肺癌患者肿瘤M2型丙酮酸激酶的表达水平及其临床意义 [J], 方伟达;梁文勇;余其昌5.血浆肿瘤型M2丙酮酸激酶与其他肺癌标志物联合检测对肺癌的诊断价值 [J], 张健清;叶曼曼;王东;张式鸿;邓琅辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

丙酮酸激酶（Pyruvate kinase,PK）试剂盒使用说明产品简介：PK（EC2.7.1.40）广泛存在于动物、植物、微生物和培养细胞中，催化糖酵解过程中的最后一步反应，是糖酵解过程中的主要限速酶之一，也是产生ATP的关键酶之一，因此测定PK活性具有重要意义。

PK催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成ATP和丙酮酸，乳酸脱氢酶进一步催化NADH 和丙酮酸生成乳酸和NAD+，在340nm下测定NADH下降速率，即可反映PK活性。

试验中所需的仪器和试剂：紫外分光光度计、台式离心机、水浴锅、可调式移液器、1mL石英比色皿、研钵、冰和蒸馏水产品内容：提取液：60mL×1瓶，4℃保存。

试剂一：液体15mL×3瓶，4℃保存；试剂二：粉剂×3支，-20℃保存；试剂三：粉剂×3支，-20℃保存；试剂四：粉剂×3支，-20℃保存；临用前每支加入500µL双蒸水充分溶解备用，用不完的试剂仍-20℃保存；试剂五：液体×3支，4℃保存；临用前每支加入300µL双蒸水充分溶解备用，用不完的试剂仍4℃保存；PK工作液的配制：取试剂一、试剂二和试剂三各一支，将试剂二和试剂三依次转移至试剂一中，充分溶解待用，这样可以分三批测定，防止试剂失效。

操作步骤：一、样品的前处理：(1)细菌或细胞处理：收集细菌或细胞到离心管内，离心后弃上清；按照每200万细菌或细胞加入400µL提取液，超声波破碎细菌或细胞（功率200W，工作3s，间歇10s，工作35次），8000g，4℃，离心10min，取上清，置冰上待测。

(2)组织处理：称取约0.1g组织，加入1mL提取液进行冰浴匀浆；8000g，4℃，离心10min，取上清，置冰上待测。

(3)血清(浆)样品：直接检测二、测定操作表：试剂名称（µL）测定管PK工作液900试剂四30试剂五15充分混匀，37℃（哺乳动物）或25℃（其他物种）水浴5分钟样本30将上述试剂按顺序加入1mL石英比色皿中，加样本的同时开始计时，在340nm波长下记录20秒时的初始吸光度A1，比色后迅速将比色皿连同反应液一起放入37℃（哺乳动物）或25℃（其它物种）水浴中准确反应2分钟；迅速取出比色皿并擦干，340nm下比色，记录2分20秒时的吸光度A2，计算∆A=A1-A2。

PKM2对谷氨酰胺代谢和线粒体损伤的调控机制及白藜芦醇的干预作用为应对缺氧和低营养条件的肿瘤微环境,肿瘤细胞往往发生能量代谢的改变,即“代谢重编程”。

主要表现在两个方面:有氧糖酵解和对谷氨酰胺的高度依赖。

肿瘤细胞通过代谢重塑为其生物合成提供大量的中间代谢产物,表明代谢重编程在肿瘤恶性转化过程中举足轻重的作用。

肿瘤细胞的葡萄糖代谢和谷氨酰胺代谢途径均受到复杂的信号转导途径的调控,因此探讨这两种代谢途径间的调控关系及其产生原因,将为以肿瘤代谢为靶点的肿瘤治疗提供理论基础。

近年来,随着人们对肿瘤细胞能量代谢重塑的深入研究,发现M2型丙酮酸激酶(M2 type pyruvate kinase,PKM2)在糖酵解过程中扮演着关键角色。

PKM2是糖酵解途径中将磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)转化成为丙酮酸和ATP的限速酶。

已知PKM2在肿瘤细胞中特异性高表达,在协调肿瘤细胞葡萄糖相关代谢途径(包括糖酵解、磷酸戊糖和丝氨酸合成途径)中发挥关键作用,但PKM2是否参与谷氨酰胺代谢及线粒体功能调控却鲜为人知。

本研究探讨了PKM2与谷氨酰胺代谢及线粒体功能调控之间的关系,并对其分子机制进行深入研究,为以代谢为靶点的肿瘤治疗提供新思路;进一步以PKM2作为肿瘤治疗的靶点,探讨了白藜芦醇对PKM2的干预作用及分子机制,同时拓展了白藜芦醇的药用价值。

本研究获得的主要研究结果如下:(1)探讨PKM2与谷氨酰胺代谢之间的关系及其分子机制。

研究结果表明,PKM2稳定敲低能够增加谷氨酰胺酶Gls1、Gls2,谷氨酰胺转运受体SLC1A5及其上游转录因子β-catenin、c-Myc的表达,而PKM2过表达可抑制其表达,表明β-catenin/c-Myc信号通路介导PKM2对谷氨酰胺代谢的调控。

放线菌素D实验显示,PKM2上调β-catenin的表达主要是通过调控其转录水平,而不是通过抑制mRNA降解。

检测PKM2不同点突变细胞株中β-catenin的表达,发现R399E突变细胞能明显抑制β-catenin的表达,即二聚体形式的PKM2发挥关键作用。

缺氧诱导因子（HIF—1α）、M2型丙酮酸激酶（PK—M2）在肿瘤细胞中的研究进展作者：张楠偰光华廉卿朴鹤云来源：《中国保健营养·中旬刊》2014年第02期【中途分类号】R473.73 【文章标识码】A 【文章编号】1004-7484（2014）02-0500-02缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）是一个缺氧条件下稳定，在正常氧分压时通过泛素-蛋白体酶系统水解的蛋白质。

国内目前尚缺乏HIF因子与PKM2在肿瘤细胞中的表达以及相互关系的研究报道。

本文拟就HIF因子与PKM2之间存在的联系以及可能存在的几种分子通路的研究进展作一介绍。

1 缺氧引导因子（HIF）的结构、功能及调节缺氧是肿瘤普遍存在的现象，由于肿瘤的快速生长以及血供相对不足导致其微环境处于相对乏氧状态，此时肿瘤细胞可表现出向周围组织浸润生长、转移等生物学特性。

而缺氧诱导因子HIF在这些过程中起着中枢纽带的作用，它通过反式激活作用于缺氧反应元件HRE，激活下游靶基因的表达，改变组织的血管生成和代谢变化来维持氧的稳态，对肿瘤组织还参与其发生、发展和转移。

生化研究表明，HIF-1是一个异源二聚体，由120-KDa HIF-1α亚基和91-94 KDa的HIF-1β/ARNT亚基组成，两亚基均属bHLH -PAS家族的成员。

其中α亚基还包括HIF-2α和HIF-3α两种成员，但在组成异源二聚体时只有一种α亚基与β亚基结合。

α亚基及β亚基具有以下共同特点：1）具有基本的螺旋-环-螺旋（bHLH）结构域，介导二聚体形成；2）具有PAS区域，与bHLH共同构成一个蛋白/蛋白二聚体功能界面；3）C末端有两个反式激活结构即N-TAD和C-TAD，对反式激活起调节作用。

其中在N-TAD中含有一约200个氨基酸结构，是降解作用部位及降解必需结构，称为氧依赖的降解结构域。

氧分压是调节HIF-1α的主要生理性因素，一般认为缺氧依赖的HIF-1α激活是一个多步骤和多因子参与的过程。