徐江莉 宋新宇▲ 鄭紅艷 熊曉琦 楊愛蘭 李 勛

1.湖北省宜昌市中心人民醫(yī)院 三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，湖北宜昌 443003；2.湖北省宜昌市中心人民醫(yī)院 三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院中心實驗室，湖北宜昌 443003；3.湖北省枝江市人民醫(yī)院 宜昌市中心人民醫(yī)院枝江分院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，湖北宜昌 443200；4.湖北省枝江市人民醫(yī)院 宜昌市中心人民醫(yī)院枝江分院介入放射科，湖北宜昌 443200；

肺癌是導(dǎo)致全球范圍內(nèi)癌癥相關(guān)病死的首要因素，其發(fā)病率及病死率均位于前列[1]，肺癌分為小細胞肺癌、非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）；蛋白激酶B/絲氨酸/蘇氨酸激酶（protein kinase B，PKB/AKT）信號通路，是磷脂酰肌醇3-激酶/AKT（phosphoinositide 3-kinase/AKT，PI3K/AKT）通路的一部分，其是細胞生長、增殖和遷移的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[2]。丙酮酸激酶M2型（pyruvate kinase M2，PKM2）作為糖酵解過程中的關(guān)鍵限速酶[3]，參與腫瘤細胞的生長、增殖、轉(zhuǎn)移等過程[4]，并可作為AKT信號通路的下游靶基因參與腫瘤細胞生理過程。

1 AKT通路、PKM2與NSCLC

1.1 NSCLC

肺癌起源于氣管、支氣管黏膜或腺體，是常見惡性腫瘤之一，高病死率與發(fā)病率使其成為全球范圍內(nèi)負擔最重的惡性腫瘤之一，其中，NSCLC約占85%[1]。當前，臨床上針對NSCLC的治療方法多樣，但肺癌治療中的耐藥性問題仍未得到有效解決，導(dǎo)致治療及預(yù)后不良。因此，研究NSCLC的增殖、擴散、轉(zhuǎn)移、耐藥性以及尋找可能的治療靶點，在提高治療效果、生存率及延長生存時間等方面具有重大意義。

1.2 AKT通路

AKT是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，對多種細胞功能發(fā)揮關(guān)鍵作用，如細胞生長周期、細胞代謝、基因轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)合成等。AKT可以通過各種信號激活[5]，其中PI3K/AKT信號通路是目前研究最多的調(diào)控通路[6]。研究認為，在多種惡性腫瘤中普遍存在PI3K/AKT通路的異常激活，與患者的預(yù)后不良有顯著相關(guān)性[7]；深入研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/AKT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能夠引起許多下游信號通路的活化[2]，這些通路參與細胞增殖、細胞周期、細胞凋亡等生物功能。

1.3 PKM2

丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）是細胞代謝的關(guān)鍵酶，促進磷酸烯醇式丙酮酸、二磷酸腺苷之間不可逆的磷酸化反應(yīng)，產(chǎn)生磷酸酯和三磷酸腺苷[8]。細胞中PK存在四種亞型：丙酮酸激酶L型、丙酮酸激酶R型、丙酮酸激酶M1型和PKM2[4]，每種亞型具有不同的生物學(xué)功能和分布特點。PKM2主要存在于腫瘤、胚胎組織等具有高合成代謝要求的細胞中[5]，其具有兩種形式，即高活性四聚體、低活性二聚體。PKM2在腫瘤細胞中高表達有多種原因[9]。腫瘤細胞中，PKM2優(yōu)先表達為低親和力二聚體形式，使得磷酸烯醇類物質(zhì)積累，為腫瘤細胞增殖提供能量基礎(chǔ)促進生長和擴散；而在缺氧、營養(yǎng)不良狀態(tài)時，PKM2會以高親和力四聚體形式表達，以維持其存活、生長和增殖；此外，PKM2還參與了癌相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，影響腫瘤發(fā)生發(fā)展[10-13]。

2 PI3K/AKT通路在NSCLC中的作用

2.1 PI3K/AKT信號通路

PI3K/AKT通路是細胞內(nèi)關(guān)鍵信號傳導(dǎo)途徑之一，通過一系列下游底物的絲氨酸或蘇氨酸磷酸化介導(dǎo)來響應(yīng)細胞外信號，進而影響細胞代謝、細胞增殖、細胞存活、細胞生長和血管生成[12-13]，涉及的關(guān)鍵基因是PI3K和AKT。PI3K由p85調(diào)節(jié)亞基和p110催化亞基構(gòu)成。當細胞接收到外來信號，配體與受體結(jié)合，受體激活p85并招募p110，催化磷脂酰肌醇二磷酸生成磷脂酰肌醇三磷酸（phosphatidylinositol-3，4，5-trisphosphate，PIP3）；PIP3作為第二信使招募磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1（phosphoinositide-dependent protein kinase 1，PDK1）和AKT蛋白到質(zhì)膜上，使PDK1磷酸化AKT蛋白的308號位的蘇氨酸，導(dǎo)致AKT部分活化，當哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體2磷酸化473號位的絲氨酸時，可激發(fā)AKT完全的酶活性[14]。由于PI3K/AKT通路這種特殊的激活過程，許多腫瘤增殖、代謝的相關(guān)研究著眼于拮抗PI3K和AKT，通過抑制AKT磷酸化、去磷酸化，降低細胞中的AKT磷酸化水平，從而阻斷PI3K/AKT信號通路。

2.2 PI3K/AKT下游蛋白及其細胞效應(yīng)

PI3K/AKT通路的細胞內(nèi)效應(yīng)主要與其下游蛋白功能相關(guān)。AKT激活后會磷酸化其下游靶標[2，9]，如泛素蛋白連接酶2、結(jié)節(jié)性硬化癥蛋白復(fù)合體2、糖原合成酶激酶-3、叉形頭轉(zhuǎn)錄因子O型、雷帕霉素靶蛋白等，通過其下游蛋白的功能調(diào)控細胞的生長、存活、增殖、糖代謝等一系列生命活動，進而參與癌癥、心血管疾病、糖尿病及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展[15]。

2.3 PI3K/AKT信號通路在NSCLC中的作用

肺癌細胞通過PI3K/AKT信號通路促進內(nèi)皮細胞管的形成和存活，為腫瘤的生存和生長創(chuàng)造有利條件[16]，并參與腫瘤耐藥性的產(chǎn)生[17]。呼吸道惡性腫瘤中PI3K/AKT信號通路的異常激活現(xiàn)象表明，該通路在呼吸道惡性腫瘤的進程中起重要作用，并且與患者的不良預(yù)后有著顯著關(guān)聯(lián)[18]。同時，在NSCLC的表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）突變體中，作為EGFR的下游信號，PI3K/AKT通路被顯著激活。而使用EGFR酪氨酸激酶抑制劑治療后，PI3K/AKT活性可被抑制，細胞增殖能力顯著降低[19]。因此，干預(yù)PI3K/AKT信號通路可能是探索NSCLC的有效治療方法的基點[17-20]。

3 PI3K/AKT信號通路中PKM2的作用

PKM2可通過調(diào)節(jié)有氧糖酵解途徑調(diào)節(jié)多種細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[11-13]。并且有研究認為，除在糖酵解途徑中的作用，PKM2可作為關(guān)鍵下游介質(zhì)，介導(dǎo)PI3K/AKT通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與調(diào)控細胞生長、增殖、存活[21-22]、自噬、遷移[23]、凋亡[24]等多種細胞效應(yīng)過程。PKM2的減少可抑制PI3K/AKT通路，而抑制PI3K/AKT通路可反向減弱PKM2表達[25]。同時，PKM2可與信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄蛋白[26]、缺氧誘導(dǎo)因子-1α[27]、轉(zhuǎn)錄因子[28]等PI3K/AKT下游蛋白相結(jié)合，參與PI3K/AKT通路不同細胞效應(yīng)過程。因此，PKM2可作為PI3K/AKT通路的研究靶點，為臨床提供更加深入理解腫瘤的視角，為抗腫瘤藥物研發(fā)指引新路徑。

4 PKM2在NSCLC中的研究

4.1 PKM2促進NSCLC增殖、轉(zhuǎn)移

NSCLC組織中PKM2高表達，與預(yù)后呈負相關(guān)[29]。PKM2不僅可以通過改變表達形式和影響腫瘤微環(huán)境促進增殖和轉(zhuǎn)移；在缺氧條件下，PKM2蛋白會在外泌體中表達上調(diào)，直接轉(zhuǎn)運至腫瘤細胞參與糖代謝，同時影響腫瘤微環(huán)境加速癌變[30]，敲除PKM2基因后NSCLC中增殖、遷移、侵襲和糖酵解等細胞效應(yīng)顯著抑制[31]。NSCLC細胞可向細胞外釋放PKM2，激活PI3K/AKT信號通路，從而導(dǎo)致E-鈣黏蛋白表達下調(diào)，并促進N-鈣黏蛋白等基因的表達，促進細胞遷移、轉(zhuǎn)移[32]。PKM2可以與PI3K/AKT通路相互作用，利用各種AKT下游靶向蛋白的作用參與NSCLC細胞的發(fā)生、發(fā)展。同時有研究表明，PKM2在肺癌干細胞中高表達，促進腫瘤干細胞增殖[33]。線粒體在生命過程中發(fā)揮多種功能，包括控制應(yīng)激反應(yīng)、細胞信號調(diào)節(jié)和細胞凋亡[34]。在線粒體中，四聚體PKM2在高氧化態(tài)下抑制細胞線粒體途徑凋亡[35]。

4.2 PKM2促進NSCLC耐藥

PKM2的過表達可能與NSCLC耐藥性有關(guān)。抑制PKM2，可以逆轉(zhuǎn)、去分化NSCLC細胞，提高細胞對藥物的反應(yīng)敏感性[22]且有助于NSCLC細胞在體外和體內(nèi)的放射敏感性[36]。因此，PKM2有可能成為針對肺癌及其他特定表達PKM2的惡性腫瘤的有效治療新靶點，為惡性腫瘤的治療提供了新的可能性。

5 總結(jié)與展望

當前，NSCLC的發(fā)病率仍逐年上升，盡管各新生檢測技術(shù)在早期篩查診斷中推廣、各種創(chuàng)新性治療方案在臨床中使用，但由于腫瘤晚期化療、靶向治療、免疫治療耐藥等原因，NSCLC病死率仍居高不下。如何高效的早期初篩、診斷，以及挖掘新的治療靶點迫在眉睫。腫瘤的強代謝適應(yīng)性、易產(chǎn)生耐藥性，是腫瘤細胞難以消滅的關(guān)鍵因素，其中PKM2表達與活性調(diào)控在此過程中發(fā)揮重要作用。盡管大量研究表明，PKM2在腫瘤細胞中的表達水平較高，但其尚未被充分利用于臨床實踐，其在早期診斷中的潛力仍有待進一步挖掘。PKM2作為腫瘤代謝及其調(diào)控的核心分子，目前針對性治療研究尚顯不足，動物實驗與臨床試驗的數(shù)量較少且研究深度有限，細胞實驗的結(jié)果也缺乏系統(tǒng)性的歸納與總結(jié)。因此，針對PKM2的藥物研發(fā)及其機制的研究對于NSCLC的治療具有重要意義。