有氧糖酵解相关酶在子宫内膜癌中的研究进展△

康燕，刘会玲

1甘肃中医药大学第一临床医学院，兰州 730000

2甘肃省人民医院妇科，兰州 730000

子宫内膜癌是女性常见的三大恶性肿瘤之一，随着生活水平的提高，近年来子宫内膜癌的发病率呈上升趋势[1]。目前随着医疗水平的进步，早期子宫内膜癌的治疗逐渐成熟和规范，但仍有5%～25%的子宫内膜癌发现时已进展至晚期，临床治疗十分棘手[2]。因此，如何有效治疗子宫内膜癌成为研究热点。研究发现，有氧糖酵解相关酶在子宫内膜癌中异常高表达，有氧糖酵解与多种因素相互作用，共同促进肿瘤的发生发展，靶向作用于有氧糖酵解可能成为治疗肿瘤的重要方法。本文就有氧糖酵解相关酶在子宫内膜癌中的研究进展进行综述。

1 有氧糖酵解相关酶

1.1 己糖激酶（hexokinase，HK）

葡萄糖在细胞内首先被磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸（glucose-6-phosphate，G6P），在此过程中HK作为有氧糖酵解的关键酶发挥了重要作用。目前存在4 种不同的HK 异构体，分别为HK-Ⅰ、HK-Ⅱ、HK-Ⅲ和HK-Ⅳ[3]。与HK-Ⅰ不同，HK-Ⅱ的2 个结构域均具有催化活性，更具催化优势，并且酶促反应不受其产物的负反馈抑制；HK-Ⅲ仅在肝脏组织、肠组织的细胞质中微量表达；HK-Ⅳ主要在糖原合成中发挥葡萄糖激酶的作用，主要存在于肝脏组织的细胞质中[4]。在肿瘤细胞中，葡萄糖定位于线粒体外膜，并与线粒体电压依赖性阴离子通道（voltage-dependent anion-selective channel，VDAC）连接，形成HK-Ⅱ/VDAC 复合物，在此过程中消耗1 分子腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP），生成G6P 进入有氧糖酵解途径为肿瘤细胞提供能量[5]。研究发现，HK-Ⅱ在正常组织中几乎不表达，而在肝癌[6]、肾癌[7]、乳腺癌[8]等恶性肿瘤组织中高表达。在上皮性卵巢癌中HK-Ⅱ高表达患者的生存期更短[9]。对子宫内膜腺癌患者进行氟代脱氧葡萄糖-正电子发射体层成像（fluorodeoxyglucose-positron emission tomography，FDG-PET）检查发现，肿瘤组织中HK-Ⅱ的表达水平与最大标准化摄取值（maximum standardized uptake value，SUVmax）显著相关[10]，证明HK-Ⅱ在肿瘤组织中高表达，参与了肿瘤的能量代谢，与肿瘤的发生发展密切相关。

HK-Ⅱ可催化葡萄糖类似物2-脱氧-D-葡萄糖（2-deoxy-D-glucose，2-DG）生成2-脱氧-D-葡萄糖-6-磷酸，其产物可负反馈抑制自身的活性。3-溴吡啶甲酸（3-bromopyruvic acid，3-BrPA）可以抑制HK-Ⅱ的活性并诱导肿瘤细胞自噬。另外，在中药提取物中发现，白杨素可抑制HK-Ⅱ的表达，从而抑制肝癌细胞的葡萄糖摄取。2-DG、3-BrPA、白杨素均可作为抑制HK-Ⅱ的靶向治疗药物，但因具有广泛的非靶向毒性限制了其临床应用[11]。

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

有氧糖酵解的第二个关键步骤由PFK1 催化完成。PFK1 作为有氧糖酵解的第二个同时也是催化效率最低的关键酶，在果糖-6-磷酸（fructose-6-phosphate，F6P）被催化为果糖-1，6-二磷酸的过程中发挥着极其重要的作用。PFK1 是一种变构酶，包含4 个亚基并存在3 种亚型（亚型L、亚型P 和亚型M）[12]。其中亚型P（血小板型）在多种细胞类型中表达[13]。PFK1 在细胞中以活性高的四聚体和活性低的二聚体形式存在，在一定条件下两者可以相互转变。PFK1 若以四聚体形式存在，则可促进有氧糖酵解。PFK1 在多种类型的恶性肿瘤细胞中异常高表达，并促进肿瘤生长和侵袭[14]。PFK1 在子宫内膜癌中的表达至今未报道。

已有研究发现，F6P 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，此产物对PFK1 具有激活作用，另外6-磷酸果糖-2 激酶（6-phosphofructo-2-kinase，PFK2）/PFKFB3 在肿瘤细胞中也对PFK1 具有激活作用，从而促进有氧糖酵解。由此可见，靶向作用于PFKFB3 可能成为有效抑制肿瘤能量代谢的新方法[15]。还有研究表明，柠檬酸是PFK1 和PFKFB3 的强效抑制剂[16]。一项体外实验表明，二甲双胍不仅可显著抑制PFK1，还可以通过降低缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α的累积抑制PFK2/PFKFB3 这种PFK1 变构激活剂的活性，从而抑制有氧糖酵解，对肿瘤的能量代谢产生负面影响，抑制肿瘤进展[17]。

1.3 丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）

PK 是有氧糖酵解途径的第三个也是最后一个限速酶。磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP）在PK 的作用下最终转化为丙酮酸。PK 在细胞中存在4 种亚型，分别为PKM1、PKM2、PKML和PKMR[18]。目前的研究发现，肿瘤组织中主要是PKM2 亚型高表达[19]。PKM2 在肿瘤细胞中也存在两种形式，一种是高活性的四聚体，一种是低活性的二聚体，它们在一定条件下相互转化。在肿瘤细胞中，当PKM2 以二聚体形式存在时，它可以对有氧糖酵解途径产生促进作用，为肿瘤细胞的生长提供大量的能量[20]。研究发现，子宫内膜癌患者的血清PKM2 水平显著高于健康者，而且肿瘤组织中PKM2 蛋白表达水平与血清PKM2 水平呈中等正相关，这提示PKM2 对子宫内膜癌具有潜在的诊断价值[21]。

紫草素（shikonin）对多种恶性肿瘤具有抑制作用。在肝癌细胞中，紫草素可通过抑制PKM2 的活性抑制肝癌细胞的有氧糖酵解，另外一种特异性抑制剂化合物3k 也有类似效果[15,22]。另外，在乳腺癌组织中，二甲双胍可以使PKM2 的表达水平降低，减少有氧糖酵解，促使乳腺癌细胞因缺乏能量而凋亡[11]。

1.4 α-烯醇化酶（α-enolase，ENO1）

ENO1 作为有氧糖酵解过程中重要的催化酶，可催化2-磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸。ENO1 是一种多功能酶，参与人体多项生理机能，是哺乳动物中基因序列比较保守的酶。Capello等[23]研究显示，与正常子宫内膜组织相比，子宫内膜癌组织中ENO1基因和蛋白表达水平均更高。在子宫内膜癌细胞中，通过沉默ENO1可以显著减少有氧糖酵解，在正常子宫内膜上皮细胞中抑制ENO1 的表达后，未观察到对有氧糖酵解和细胞生长的影响，说明ENO1 具有致癌作用，可作为基因治疗的潜在靶点[24]。

目前已有关于ENO1 抗体的研究，发现聚乳酸-羟基乙酸-ENO1 抗体纳米颗粒和谷氨酰胺酶抑制剂Telaglenastat（CB-839）联合应用可有效抑制宫颈癌细胞的有氧糖酵解[25]。未来针对子宫内膜癌的靶向治疗有待进一步深入研究。

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

在有氧糖酵解过程中，有氧糖酵解相关酶PGK1 可催化1，3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，并产生一分子ATP。在肿瘤细胞中，PGK1 是细胞质中大量丙酮酸转化为乳酸的关键，这一步骤不仅可促进肿瘤细胞的有氧糖酵解，还为肿瘤细胞提供酸性缺氧环境，形成肿瘤细胞增殖的恶性循环。另外PGK1 可使丙酮酸脱氢酶激酶1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1）活化，PDK1 可对线粒体的氧化磷酸化产生抑制作用，同时促进有氧糖酵解。研究发现，PGK1 在人乳腺癌、胰腺癌、胃癌和肝癌中高表达[26-27]。PGK1 在子宫内膜癌组织中表达上调，PGK1 高表达与子宫内膜癌组织低分化、国际妇产科联盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）分期为Ⅲ～Ⅳ期、淋巴结转移有关，表明PGK1 可能参与子宫内膜癌的发展[28]。

在PGK1 的催化过程中，PGK1 需要与底物结合才能发挥催化功能，通过设计底物类似物抑制PGK1 的催化效率，可作为潜在的研究方向。硫代二酮哌嗪衍生物GQQ-792 和酵母细胞周期调节激酶抑制剂NG52 均可抑制PGK1 的活性。由于磷酸甘油酸突变酶1（phosphoglycerate mutase 1，PGAM1）变构抑制剂PGMI-004A 对恶性增殖的人类细胞具有特异性毒性，研究能够同时靶向抑制PGK1 和PGAM1 活性的药物可能有助于抑制肿瘤的发展[11]。

近年来，有氧糖酵解相关酶在恶性肿瘤中表达水平的研究日益增多，多项研究表明多种有氧糖酵解相关酶在恶性肿瘤中的表达会同时升高。与健康对照组动物相比，子宫内膜癌动物模型的血浆、肝脏和肾脏中HK、葡萄糖-6-磷酸酶和果糖-1，6-二磷酸酶表达均明显升高[29]。卵巢癌组织中，有氧糖酵解关键酶HK-Ⅱ、PFK1、PK高表达，与癌旁组织中有氧糖酵解相关酶几乎不表达具有明显差异[30]。

2 有氧糖酵解与子宫内膜癌

2.1 有氧糖酵解的影响因素

有氧糖酵解过程不仅给肿瘤提供了大量的能量供其生长，还为肿瘤提供了其生长所必需的大分子。很多因素通过影响有氧糖酵解来影响肿瘤的发生发展。子宫内膜癌患者中过表达的前梯度蛋白2（anterior gradient 2，AGR2）可诱导有氧糖酵解酶的表达、葡萄糖摄取和乳酸生成。AGR2通过跨膜黏蛋白1（mucin 1，MUC1）/HIF-1α信号通路诱导有氧糖酵解，促进子宫内膜癌的进展[31]。含自水解酶域蛋白5（abhydrolase domain containing 5，ABHD5）在子宫内膜癌组织中过表达，ABHD5 可能通过蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）信号通路增强有氧糖酵解[32]。该研究还发现，子宫内膜癌组织中Pim-2 原癌基因，丝氨酸/苏氨酸激酶（Pim-2 proto-oncogene, serine/threonine kinase，PIM2）对有氧糖酵解关键酶PKM2 和HK-Ⅱ的磷酸化可以增强有氧糖酵解并促进肿瘤生长。在体外实验及动物实验中，PIM2 与5'-AMP 激活的蛋白激酶α1（5'-AMP activated protein kinase α1，AMPKα1）结合，并在AMPKα1 的Thr467 位点上直接磷酸化，使AMPKα1 的激酶活性降低，促进有氧糖酵解和肿瘤生长。PIM2 抑制剂SMI-4a 和AMPKα1 激活剂阿卡地新（Acadesine，又称AICAR）的联合应用可有效抑制肿瘤生长[33]。PIM2 可以增强HIF-1α对缺氧的反应，进而增强有氧糖酵解[34]。HIF-1α在子宫内膜癌的有氧糖酵解过程中发挥着重要作用，可通过影响磷脂酰肌醇3 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/AKT/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）、丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路及原癌基因Src的表达等诱导多种糖酵解因子的转录与活化[35]。

2.2 有氧糖酵解与肿瘤的发生发展

有氧糖酵解与癌基因、抑癌基因、肿瘤的低氧微环境等相互作用共同促进肿瘤的发生发展。癌基因Myc可诱导PKM2 的表达[36]。研究证实，抑癌基因p53缺失或突变会导致子宫内膜癌组织中线粒体氧化磷酸化缺陷和有氧糖酵解增强[37]。抑癌基因磷酸酶张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）在小鼠肝脏中的过表达可通过下调PKM2的表达抑制肿瘤的发生[38]。同时肿瘤周围的低氧微环境可导致HIF-1α累积，刺激HIF-1α转录和翻译，使HIF-1α的活性升高，从而抑制线粒体有氧氧化，促进有氧糖酵解。PKM2 还可作为HIF-1转录作用的伙伴因子，增强HIF-1的转录作用[39]。

2.3 有氧糖酵解与子宫内膜癌非编码RNA

目前研究较多的非编码RNA（不编码蛋白质的RNA）包括长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）、微小RNA（microRNA，miRNA）、环状RNA（circular RNA，circRNA）等，在子宫内膜癌中可影响肿瘤的进展和转移。研究发现，5 种lncRNA 与子宫内膜癌患者的临床结局有关，分别是 AL121906.2、 BOLA3- AS1、 LINC01833、AC016405.3 和RAB11B-AS1[40]。另有研究发现，lncRNA 淋巴细胞白血病缺失基因2（deleted in lymphocytic leukemia 2，DLEU2）在子宫内膜癌组织中高表达，DLEU2 通过与miRNA-455 结合，并通过与zeste 2 多梳抑制复合物2 的催化亚单位相互作用沉默HK-Ⅱ的直接抑制剂miRNA-181a 这两个途径来诱导HK-Ⅱ的表达，使HK-Ⅱ作为有氧糖酵解途径的关键顶端酶来维持有氧糖酵解[41]。此外，上游移码蛋白1（up-frameshift protein 1，UPF1）可能通过抑制lncRNA 浆细胞瘤变异体易位1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）的表达增强子宫内膜癌中的有氧糖酵解[42]。hsa_circ_0001610 是子宫内膜癌中表达上调的circRNA，敲低circ_0001610 可通过调节miRNA-646/信号转导及转录激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信号通路抑制有氧糖酵解[43]。

3 小结与展望

综上所述，与正常细胞通过三羧酸循环获取能量不同，产能效率更低的有氧糖酵解是肿瘤细胞快速获取能量的主要方式。肿瘤的能量代谢依赖于有氧糖酵解。许多有氧糖酵解相关调节因子及分子通路通过作用于有氧糖酵解促进肿瘤的发生发展。通过抑制有氧糖酵解相关酶、有氧糖酵解相关调节因子及分子通路的作用靶点阻止肿瘤生长是一种有效的途径。许多阻断肿瘤能量代谢的靶向药物在肿瘤治疗中是有效的，但同时某些新的靶向疗法因毒性和特异性限制了其临床应用。未来人们需要更好地了解特定肿瘤中的能量代谢机制及影响因素，探索更有效的肿瘤治疗靶向药物及治疗策略。