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该综述聚焦糖酵解酶丙酮酸激酶 PKM 的 M2 亚型（PKM2），探讨其作为代谢调控枢纽，在高效生成 ATP 与促进糖酵解中间产物参与生物合成间的转换作用，分析 PKM2 相关代谢特征作为恶性肿瘤生物标志物的潜力。
丙酮酸激酶 PKM2 的代谢调控机制与恶性肿瘤分子诊断潜力
PKM2 的双重代谢功能模式
糖酵解酶丙酮酸激酶（pyruvate kinase, PK）的 M2 亚型（PKM2）是当前肿瘤代谢研究的核心靶点。PKM2 具备高度适应性的代谢调控能力，主要介导两种功能模式的动态切换：
其一为高效能量生成模式，通过催化磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate, PEP）向丙酮酸的转化，伴随 ATP 的生成，为细胞提供能量。
其二为糖酵解中间产物积累模式，此时 PKM2 活性受到抑制，促使糖酵解途径的中间产物（如 3 - 磷酸甘油醛、果糖 - 6 - 磷酸等）分流至多种生物合成通路，参与氨基酸、核苷酸和脂肪酸的合成，以满足细胞增殖所需的物质基础。
PKM2 的功能与调控可塑性
PKM2 的显著特征在于其功能与调控可塑性。这种可塑性使其成为表达细胞（尤其是代谢需求异常旺盛的恶性肿瘤细胞）代谢适应的理想工具。例如，肿瘤微环境中的缺氧、营养匮乏等压力可诱导 PKM2 发生构象变化，影响其四聚体与二聚体的平衡：
- 四聚体形式的 PKM2 具有高催化活性，主要执行能量生成功能；
- 二聚体形式的 PKM2 催化活性较低，但可通过增强糖酵解中间产物的分流，促进生物合成，同时还可通过核转位等机制参与基因表达调控。
PKM2 相关代谢特征作为恶性肿瘤生物标志物
PKM2 依赖的代谢适应过程产生了一系列分子特征，这些特征有望成为恶性肿瘤分子诊断的生物标志物，具体包括：
- PKM2 过表达：在多种恶性肿瘤（如肺癌、乳腺癌、结直肠癌等）中，PKM2 的 mRNA 和蛋白水平显著高于正常组织，其表达量与肿瘤进展及预后相关。
- 四聚体 - 二聚体平衡向二聚体偏移：肿瘤细胞内 PKM2 二聚体比例升高，反映其代谢模式向生物合成方向倾斜，这种构象变化可通过 Western blot 等方法检测。
- PKM2 二聚体释放至循环系统：肿瘤细胞释放的 PKM2 二聚体可在血液或其他体液中被检测到，有望成为非侵入性诊断的标志物。
- 肿瘤相关免疫应答：PKM2 可作为肿瘤抗原，诱导宿主产生自发免疫应答，其特异性抗体或 T 细胞反应可用于肿瘤的免疫诊断。
总结与展望
本综述结合 PKM2 生物学的基础研究与代谢适应的前沿理论，系统分析了 PKM2 依赖的代谢特征在人类恶性肿瘤诊断中的潜力。PKM2 作为兼具代谢调控与信号传导功能的关键分子，其多维度的分子指纹为肿瘤的早期诊断、预后评估及治疗监测提供了丰富的研究方向。未来研究需进一步明确 PKM2 在不同肿瘤类型中的表达异质性，优化生物标志物的检测方法，并探索其与其他肿瘤代谢异常（如 Warburg 效应）的协同机制，以推动 PKM2 相关分子诊断技术的临床转化。
