PKM2在不同病理级别胶质瘤中的表达及临床意义

摘要：目的 探讨不同病理级别胶质瘤组织中PKM2的表达及其临床意义。方法 采用二步法免疫组化检测9例正常脑组织和36例胶质瘤组织中PKM2的表达，并与胶质瘤的恶性程度进行相关性分析。结果 PKM2在正常脑组织中表达为阴性，在不同病理级别胶质瘤中均有表达，并随肿瘤病理级别的增高而增高，分别与正常脑组织相比，差异均有显著性（P<0.01）。结论 PKM2与胶质瘤的发生、发展、侵袭相关，可反映胶质瘤的恶性程度、病理分级和预后。

关键词：胶质瘤；PKM2

胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤，约占全部颅内肿瘤的40%～50%[1]，包括各种神经上皮来源的肿瘤，具有无限增殖、侵袭性生长、易复发的特点[2]。目前传统治疗方法包括放疗、化疗及手术治疗，但目前的治疗方法不能完全解决胶质瘤因侵袭性生长导致的高复发率及低治愈率难题[1]。因胶质瘤术后复发率高，高度恶性多形胶质母细胞瘤，1年生存率仅为58%[3]。目前胶质瘤早期诊断率低，多数患者诊断时均为晚期，因此，寻找一种无创性、灵敏性高、特异性强的胶质瘤早期诊断标准物尤为重要。丙酮酸激酶（Pyruvate Kinase，PK）是细胞葡萄糖酵解途径的关键酶，也是肿瘤细胞糖代谢异常的关键酶[4]。PKM2主要在胚胎细胞、成体干细胞中表达，随着胚胎发育逐渐被其他同工酶所代替，但在肿瘤细胞中PKM2的表达上调[4]。研究表明，PKM2在肝癌中表达上调，PKM2表达上调为肿瘤的快速增殖提高能量保证，本研究使用免疫组化法检测胶质瘤中PKM2的表达，探讨PKM2与胶质瘤恶性程度之间的关系。

1 资料与方法

1.1一般资料 选用2007年1月～2009年8月在永州市人民医院神经外科行手术切除并经病理学证实的胶质瘤石蜡组织标本87例，其中男44例，女43例，年龄17～22岁，平均49.2岁，所有病例术前均未做放化疗及免疫治疗。胶质瘤的分级：胶质瘤Ⅰ级17例，胶质瘤Ⅱ级27例，胶质瘤Ⅲ级18例，多形性胶质母细胞瘤（Ⅳ级）16例，对照组10例取自尸体解剖检验的非肿瘤患者。

1.2试剂 PKM2抗体，ElivisionTM plus二步法免疫组化试剂盒，DAB显色剂购自福州迈新生物技术开发有限公司。

1.3免疫组化检测正常脑和胶质瘤组织PKM2的表达。采用ElivisionTM plus二步法免疫组化检测PKM2抗体在各组中的表达，免疫组化结果判断：PKM2抗体阳性染色为棕黄色颗粒，位于细胞浆内，综合染色强度和分布范围进行半定量处理，染色强度按下列标准：根据光镜下观察阳性染色的细胞比例（5个高倍视野下的均数） 分为：①阴性（-），染色细胞数少于10%；②阳性（+），染色细胞数在10%～50%之间；③强阳性（++），染色细胞数多于50%。显微摄像并图像分析仪检测光密度值。

1.4统计方法 应用SPSS16.0统计软件行相关数据分析，计量资料采用mean±SD表示，均数两两比较应用双样本t检验，以及spearman等级相关分析，当P<0.05时，为差异有显著性。

2 结果

免疫组化检测PKM2蛋白在正常脑和各级胶质瘤组织中的表达，免疫组化结果显示，PKM2蛋白表达阳性物质呈棕黄色颗粒状，位于胞浆。10例正常脑组织均为阴性，各级胶质瘤组织中表达均为阳性，且随着病理级别增高阳性表达增强，胶质瘤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级平均光密度值分别为（0.22±0.07）、（0.36±0.09）、（0.55±0.11），（0.71±0.12），与正常脑组织（0.07±0.00）比，差异有显著性（P<0.01）。

3 讨论

胶质瘤是中枢神经系统中常见原发性恶性肿瘤之一，约占全部颅内肿瘤的40%～50%[1]，呈快速增殖、侵袭性生长，具有早期诊断率低，术后易复发的特点。高度恶化多形胶质瘤的1年生存期仅为58%，因此，迫切的需要寻找一种灵敏度高、特异性强早期肿瘤标志物。PKM2是葡萄糖代谢中的关键酶，也是肿瘤细胞能量代谢的关键酶。PKM2有四聚体和二聚体两种不同活性构象并能互相转化，PKM2四聚体与其底物PEP有很高的亲和力，而PKM2二聚体与PEP亲和力很低，在生理条件PEP浓度下PKM2四聚体有很高的活性而PKM2二聚体几乎没有活性[4]。在细胞质中，PKM2为肿瘤细胞的快速增殖提供能量。由于肿瘤细胞的坏死和转移，其中所富含的肿瘤PKM2被释放进入血液，这一过程与肿瘤的进展状况及转移能力相关，因此检测血液中的肿瘤PKM2含量具有重大意义。部分研究表明，肿瘤PKM2升高的程度与肿瘤分化、转移与分期密切相关[5]。研究还表明，可以通过长期跟踪测定血液中肿瘤PKM2含量变化，来评价肿瘤治疗效果以及检测肿瘤的复发转移[5]。本实验表明，各级胶质瘤PKM2表达均高于正常脑组织，具有显著性差异（P<0.05），PKM2表达水平与脑胶质瘤的恶性程度明显相关，并且随胶质瘤病理分级的增高而表达增强，说明PKM2的表达与胶质瘤的恶性进展密切相关，可以作为反映脑胶质瘤恶性程度的指标。

能量代谢是指物质代谢过程中伴随着能量的释放、转换和利用。德国生化和生理学家Otto Warburg关于肿瘤细胞能量代谢特性进行了开拓性研究，他在20世纪20年代提出了著名的"瓦伯格效应"，即使在氧充足的条件下，肿瘤细胞仍偏好于采用糖酵解方式进行葡萄糖代谢，而不是产生ATP效率更高的线粒体氧化磷酸化方式。肿瘤的糖酵解过程中需要多种关键酶，PKM2为糖酵解的关键酶之一，肿瘤中PKM2的表达上调[6]。本研究表明，胶质瘤中PKM2与正常组织相比表达上调，胶质瘤恶性程度越高，PKM2的表达越强，能量代谢贯穿胶质瘤分化、增殖和转移过程中，PKM2可反应肿瘤的恶性程度、转移及预后。

综上所述，PKM2在胶质瘤中表达，与胶质瘤的发生、发展及预后密切相关，极可能成为胶质瘤恶性程度、病理分期及预后的有效指标。PKM2存在两种不同的活性构像，以PKM2为作用靶点进行干预，有可能阻断肿瘤的能量代谢，抑制肿瘤的增殖和转移，为肿瘤的治疗提供了新的方向。

参考文献：

[1]范阳华，叶敏华，祝新根.粘合连接相关蛋白1在脑胶质瘤中的研究现状及进展[J].肿瘤防治研究，2015，09：920-923.

[2]Alves TR， Lima FR， Kahn SA， et al. Glioblastoma cells： a heterogeneous and fatal tumor interacting with the parenchyma[J].Life Sci， 2011， 89（15-16）： 532-539.

[3]张金灿，贺建平，贺礼进，等.VEGF和MMP-7在不同病理级别胶质瘤中的表达及临床意义[J].中国现代医生，2010，28：30-31+33.

[4]詹成，时雨，王群.丙酮酸激酶M2型应用于肿瘤诊断与治疗的研究进展[J].中华肿瘤防治杂志，2013，13：1043-1046.

[5]Dhar DK， Olde DS， Brindley JH， et al. Pyruvate kinase M2 is a novel diagnostic marker and predicts tumor progression in human billary tract cancer[J]. Cancer，2013，119（3）：575-585.

[6]Warburg O. On respiratory impairment in cancer cells[J].Science，1956，124（3215）： 269-270.

编辑/金昊天