有氧糖酵解相關(guān)酶在子宮內(nèi)膜癌中的研究進(jìn)展△

康燕，劉會(huì)玲

1甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000

2甘肅省人民醫(yī)院婦科，蘭州 730000

子宮內(nèi)膜癌是女性常見的三大惡性腫瘤之一，隨著生活水平的提高，近年來子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病率呈上升趨勢[1]。目前隨著醫(yī)療水平的進(jìn)步，早期子宮內(nèi)膜癌的治療逐漸成熟和規(guī)范，但仍有5%～25%的子宮內(nèi)膜癌發(fā)現(xiàn)時(shí)已進(jìn)展至晚期，臨床治療十分棘手[2]。因此，如何有效治療子宮內(nèi)膜癌成為研究熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，有氧糖酵解相關(guān)酶在子宮內(nèi)膜癌中異常高表達(dá)，有氧糖酵解與多種因素相互作用，共同促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，靶向作用于有氧糖酵解可能成為治療腫瘤的重要方法。本文就有氧糖酵解相關(guān)酶在子宮內(nèi)膜癌中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 有氧糖酵解相關(guān)酶

1.1 己糖激酶（hexokinase，HK）

葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)首先被磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸（glucose-6-phosphate，G6P），在此過程中HK作為有氧糖酵解的關(guān)鍵酶發(fā)揮了重要作用。目前存在4 種不同的HK 異構(gòu)體，分別為HK-Ⅰ、HK-Ⅱ、HK-Ⅲ和HK-Ⅳ[3]。與HK-Ⅰ不同，HK-Ⅱ的2 個(gè)結(jié)構(gòu)域均具有催化活性，更具催化優(yōu)勢，并且酶促反應(yīng)不受其產(chǎn)物的負(fù)反饋抑制；HK-Ⅲ僅在肝臟組織、腸組織的細(xì)胞質(zhì)中微量表達(dá)；HK-Ⅳ主要在糖原合成中發(fā)揮葡萄糖激酶的作用，主要存在于肝臟組織的細(xì)胞質(zhì)中[4]。在腫瘤細(xì)胞中，葡萄糖定位于線粒體外膜，并與線粒體電壓依賴性陰離子通道（voltage-dependent anion-selective channel，VDAC）連接，形成HK-Ⅱ/VDAC 復(fù)合物，在此過程中消耗1 分子腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP），生成G6P 進(jìn)入有氧糖酵解途徑為腫瘤細(xì)胞提供能量[5]。研究發(fā)現(xiàn)，HK-Ⅱ在正常組織中幾乎不表達(dá)，而在肝癌[6]、腎癌[7]、乳腺癌[8]等惡性腫瘤組織中高表達(dá)。在上皮性卵巢癌中HK-Ⅱ高表達(dá)患者的生存期更短[9]。對子宮內(nèi)膜腺癌患者進(jìn)行氟代脫氧葡萄糖-正電子發(fā)射體層成像（fluorodeoxyglucose-positron emission tomography，F(xiàn)DG-PET）檢查發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中HK-Ⅱ的表達(dá)水平與最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（maximum standardized uptake value，SUVmax）顯著相關(guān)[10]，證明HK-Ⅱ在腫瘤組織中高表達(dá)，參與了腫瘤的能量代謝，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

HK-Ⅱ可催化葡萄糖類似物2-脫氧-D-葡萄糖（2-deoxy-D-glucose，2-DG）生成2-脫氧-D-葡萄糖-6-磷酸，其產(chǎn)物可負(fù)反饋抑制自身的活性。3-溴吡啶甲酸（3-bromopyruvic acid，3-BrPA）可以抑制HK-Ⅱ的活性并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬。另外，在中藥提取物中發(fā)現(xiàn)，白楊素可抑制HK-Ⅱ的表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞的葡萄糖攝取。2-DG、3-BrPA、白楊素均可作為抑制HK-Ⅱ的靶向治療藥物，但因具有廣泛的非靶向毒性限制了其臨床應(yīng)用[11]。

1.2 磷酸果糖激酶1（phosphofructokinase 1，PFK1）

有氧糖酵解的第二個(gè)關(guān)鍵步驟由PFK1 催化完成。PFK1 作為有氧糖酵解的第二個(gè)同時(shí)也是催化效率最低的關(guān)鍵酶，在果糖-6-磷酸（fructose-6-phosphate，F(xiàn)6P）被催化為果糖-1，6-二磷酸的過程中發(fā)揮著極其重要的作用。PFK1 是一種變構(gòu)酶，包含4 個(gè)亞基并存在3 種亞型（亞型L、亞型P 和亞型M）[12]。其中亞型P（血小板型）在多種細(xì)胞類型中表達(dá)[13]。PFK1 在細(xì)胞中以活性高的四聚體和活性低的二聚體形式存在，在一定條件下兩者可以相互轉(zhuǎn)變。PFK1 若以四聚體形式存在，則可促進(jìn)有氧糖酵解。PFK1 在多種類型的惡性腫瘤細(xì)胞中異常高表達(dá)，并促進(jìn)腫瘤生長和侵襲[14]。PFK1 在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)至今未報(bào)道。

已有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)6P 可被6-磷酸果糖-2 激酶/果糖2，6-二磷酸酶3（6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2, 6-bisphosphatase 3，PFKFB3）催化形成果糖2，6-二磷酸，此產(chǎn)物對PFK1 具有激活作用，另外6-磷酸果糖-2 激酶（6-phosphofructo-2-kinase，PFK2）/PFKFB3 在腫瘤細(xì)胞中也對PFK1 具有激活作用，從而促進(jìn)有氧糖酵解。由此可見，靶向作用于PFKFB3 可能成為有效抑制腫瘤能量代謝的新方法[15]。還有研究表明，檸檬酸是PFK1 和PFKFB3 的強(qiáng)效抑制劑[16]。一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)表明，二甲雙胍不僅可顯著抑制PFK1，還可以通過降低缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α的累積抑制PFK2/PFKFB3 這種PFK1 變構(gòu)激活劑的活性，從而抑制有氧糖酵解，對腫瘤的能量代謝產(chǎn)生負(fù)面影響，抑制腫瘤進(jìn)展[17]。

1.3 丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）

PK 是有氧糖酵解途徑的第三個(gè)也是最后一個(gè)限速酶。磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP）在PK 的作用下最終轉(zhuǎn)化為丙酮酸。PK 在細(xì)胞中存在4 種亞型，分別為PKM1、PKM2、PKML和PKMR[18]。目前的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中主要是PKM2 亞型高表達(dá)[19]。PKM2 在腫瘤細(xì)胞中也存在兩種形式，一種是高活性的四聚體，一種是低活性的二聚體，它們在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。在腫瘤細(xì)胞中，當(dāng)PKM2 以二聚體形式存在時(shí)，它可以對有氧糖酵解途徑產(chǎn)生促進(jìn)作用，為腫瘤細(xì)胞的生長提供大量的能量[20]。研究發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜癌患者的血清PKM2 水平顯著高于健康者，而且腫瘤組織中PKM2 蛋白表達(dá)水平與血清PKM2 水平呈中等正相關(guān)，這提示PKM2 對子宮內(nèi)膜癌具有潛在的診斷價(jià)值[21]。

紫草素（shikonin）對多種惡性腫瘤具有抑制作用。在肝癌細(xì)胞中，紫草素可通過抑制PKM2 的活性抑制肝癌細(xì)胞的有氧糖酵解，另外一種特異性抑制劑化合物3k 也有類似效果[15,22]。另外，在乳腺癌組織中，二甲雙胍可以使PKM2 的表達(dá)水平降低，減少有氧糖酵解，促使乳腺癌細(xì)胞因缺乏能量而凋亡[11]。

1.4 α-烯醇化酶（α-enolase，ENO1）

ENO1 作為有氧糖酵解過程中重要的催化酶，可催化2-磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸。ENO1 是一種多功能酶，參與人體多項(xiàng)生理機(jī)能，是哺乳動(dòng)物中基因序列比較保守的酶。Capello等[23]研究顯示，與正常子宮內(nèi)膜組織相比，子宮內(nèi)膜癌組織中ENO1基因和蛋白表達(dá)水平均更高。在子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中，通過沉默ENO1可以顯著減少有氧糖酵解，在正常子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞中抑制ENO1 的表達(dá)后，未觀察到對有氧糖酵解和細(xì)胞生長的影響，說明ENO1 具有致癌作用，可作為基因治療的潛在靶點(diǎn)[24]。

目前已有關(guān)于ENO1 抗體的研究，發(fā)現(xiàn)聚乳酸-羥基乙酸-ENO1 抗體納米顆粒和谷氨酰胺酶抑制劑Telaglenastat（CB-839）聯(lián)合應(yīng)用可有效抑制宮頸癌細(xì)胞的有氧糖酵解[25]。未來針對子宮內(nèi)膜癌的靶向治療有待進(jìn)一步深入研究。

1.5 磷酸甘油酸激酶1（phosphoglycerate kinase 1，PGK1）

在有氧糖酵解過程中，有氧糖酵解相關(guān)酶PGK1 可催化1，3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，并產(chǎn)生一分子ATP。在腫瘤細(xì)胞中，PGK1 是細(xì)胞質(zhì)中大量丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的關(guān)鍵，這一步驟不僅可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的有氧糖酵解，還為腫瘤細(xì)胞提供酸性缺氧環(huán)境，形成腫瘤細(xì)胞增殖的惡性循環(huán)。另外PGK1 可使丙酮酸脫氫酶激酶1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1）活化，PDK1 可對線粒體的氧化磷酸化產(chǎn)生抑制作用，同時(shí)促進(jìn)有氧糖酵解。研究發(fā)現(xiàn)，PGK1 在人乳腺癌、胰腺癌、胃癌和肝癌中高表達(dá)[26-27]。PGK1 在子宮內(nèi)膜癌組織中表達(dá)上調(diào)，PGK1 高表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌組織低分化、國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，F(xiàn)IGO）分期為Ⅲ～Ⅳ期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，表明PGK1 可能參與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展[28]。

在PGK1 的催化過程中，PGK1 需要與底物結(jié)合才能發(fā)揮催化功能，通過設(shè)計(jì)底物類似物抑制PGK1 的催化效率，可作為潛在的研究方向。硫代二酮哌嗪衍生物GQQ-792 和酵母細(xì)胞周期調(diào)節(jié)激酶抑制劑NG52 均可抑制PGK1 的活性。由于磷酸甘油酸突變酶1（phosphoglycerate mutase 1，PGAM1）變構(gòu)抑制劑PGMI-004A 對惡性增殖的人類細(xì)胞具有特異性毒性，研究能夠同時(shí)靶向抑制PGK1 和PGAM1 活性的藥物可能有助于抑制腫瘤的發(fā)展[11]。

近年來，有氧糖酵解相關(guān)酶在惡性腫瘤中表達(dá)水平的研究日益增多，多項(xiàng)研究表明多種有氧糖酵解相關(guān)酶在惡性腫瘤中的表達(dá)會(huì)同時(shí)升高。與健康對照組動(dòng)物相比，子宮內(nèi)膜癌動(dòng)物模型的血漿、肝臟和腎臟中HK、葡萄糖-6-磷酸酶和果糖-1，6-二磷酸酶表達(dá)均明顯升高[29]。卵巢癌組織中，有氧糖酵解關(guān)鍵酶HK-Ⅱ、PFK1、PK高表達(dá)，與癌旁組織中有氧糖酵解相關(guān)酶幾乎不表達(dá)具有明顯差異[30]。

2 有氧糖酵解與子宮內(nèi)膜癌

2.1 有氧糖酵解的影響因素

有氧糖酵解過程不僅給腫瘤提供了大量的能量供其生長，還為腫瘤提供了其生長所必需的大分子。很多因素通過影響有氧糖酵解來影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。子宮內(nèi)膜癌患者中過表達(dá)的前梯度蛋白2（anterior gradient 2，AGR2）可誘導(dǎo)有氧糖酵解酶的表達(dá)、葡萄糖攝取和乳酸生成。AGR2通過跨膜黏蛋白1（mucin 1，MUC1）/HIF-1α信號通路誘導(dǎo)有氧糖酵解，促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的進(jìn)展[31]。含自水解酶域蛋白5（abhydrolase domain containing 5，ABHD5）在子宮內(nèi)膜癌組織中過表達(dá)，ABHD5 可能通過蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）信號通路增強(qiáng)有氧糖酵解[32]。該研究還發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜癌組織中Pim-2 原癌基因，絲氨酸/蘇氨酸激酶（Pim-2 proto-oncogene, serine/threonine kinase，PIM2）對有氧糖酵解關(guān)鍵酶PKM2 和HK-Ⅱ的磷酸化可以增強(qiáng)有氧糖酵解并促進(jìn)腫瘤生長。在體外實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，PIM2 與5'-AMP 激活的蛋白激酶α1（5'-AMP activated protein kinase α1，AMPKα1）結(jié)合，并在AMPKα1 的Thr467 位點(diǎn)上直接磷酸化，使AMPKα1 的激酶活性降低，促進(jìn)有氧糖酵解和腫瘤生長。PIM2 抑制劑SMI-4a 和AMPKα1 激活劑阿卡地新（Acadesine，又稱AICAR）的聯(lián)合應(yīng)用可有效抑制腫瘤生長[33]。PIM2 可以增強(qiáng)HIF-1α對缺氧的反應(yīng)，進(jìn)而增強(qiáng)有氧糖酵解[34]。HIF-1α在子宮內(nèi)膜癌的有氧糖酵解過程中發(fā)揮著重要作用，可通過影響磷脂酰肌醇3 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/AKT/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）、絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路及原癌基因Src的表達(dá)等誘導(dǎo)多種糖酵解因子的轉(zhuǎn)錄與活化[35]。

2.2 有氧糖酵解與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

有氧糖酵解與癌基因、抑癌基因、腫瘤的低氧微環(huán)境等相互作用共同促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。癌基因Myc可誘導(dǎo)PKM2 的表達(dá)[36]。研究證實(shí)，抑癌基因p53缺失或突變會(huì)導(dǎo)致子宮內(nèi)膜癌組織中線粒體氧化磷酸化缺陷和有氧糖酵解增強(qiáng)[37]。抑癌基因磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）在小鼠肝臟中的過表達(dá)可通過下調(diào)PKM2的表達(dá)抑制腫瘤的發(fā)生[38]。同時(shí)腫瘤周圍的低氧微環(huán)境可導(dǎo)致HIF-1α累積，刺激HIF-1α轉(zhuǎn)錄和翻譯，使HIF-1α的活性升高，從而抑制線粒體有氧氧化，促進(jìn)有氧糖酵解。PKM2 還可作為HIF-1轉(zhuǎn)錄作用的伙伴因子，增強(qiáng)HIF-1的轉(zhuǎn)錄作用[39]。

2.3 有氧糖酵解與子宮內(nèi)膜癌非編碼RNA

目前研究較多的非編碼RNA（不編碼蛋白質(zhì)的RNA）包括長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）、微小RNA（microRNA，miRNA）、環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）等，在子宮內(nèi)膜癌中可影響腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，5 種lncRNA 與子宮內(nèi)膜癌患者的臨床結(jié)局有關(guān)，分別是 AL121906.2、 BOLA3- AS1、 LINC01833、AC016405.3 和RAB11B-AS1[40]。另有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA 淋巴細(xì)胞白血病缺失基因2（deleted in lymphocytic leukemia 2，DLEU2）在子宮內(nèi)膜癌組織中高表達(dá)，DLEU2 通過與miRNA-455 結(jié)合，并通過與zeste 2 多梳抑制復(fù)合物2 的催化亞單位相互作用沉默HK-Ⅱ的直接抑制劑miRNA-181a 這兩個(gè)途徑來誘導(dǎo)HK-Ⅱ的表達(dá)，使HK-Ⅱ作為有氧糖酵解途徑的關(guān)鍵頂端酶來維持有氧糖酵解[41]。此外，上游移碼蛋白1（up-frameshift protein 1，UPF1）可能通過抑制lncRNA 漿細(xì)胞瘤變異體易位1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）的表達(dá)增強(qiáng)子宮內(nèi)膜癌中的有氧糖酵解[42]。hsa_circ_0001610 是子宮內(nèi)膜癌中表達(dá)上調(diào)的circRNA，敲低circ_0001610 可通過調(diào)節(jié)miRNA-646/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信號通路抑制有氧糖酵解[43]。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，與正常細(xì)胞通過三羧酸循環(huán)獲取能量不同，產(chǎn)能效率更低的有氧糖酵解是腫瘤細(xì)胞快速獲取能量的主要方式。腫瘤的能量代謝依賴于有氧糖酵解。許多有氧糖酵解相關(guān)調(diào)節(jié)因子及分子通路通過作用于有氧糖酵解促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。通過抑制有氧糖酵解相關(guān)酶、有氧糖酵解相關(guān)調(diào)節(jié)因子及分子通路的作用靶點(diǎn)阻止腫瘤生長是一種有效的途徑。許多阻斷腫瘤能量代謝的靶向藥物在腫瘤治療中是有效的，但同時(shí)某些新的靶向療法因毒性和特異性限制了其臨床應(yīng)用。未來人們需要更好地了解特定腫瘤中的能量代謝機(jī)制及影響因素，探索更有效的腫瘤治療靶向藥物及治療策略。