综述:胃癌糖酵解调控的研究进展:关键基因与酶的作用

【字体: 时间:2025年11月04日 来源:International Journal of General Medicine 2

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  本综述系统阐述了胃癌(GC)中糖酵解关键酶(如PKM2、LDH、PGK1、PFKFB3)及其上游非编码RNA(如lncRNA H19/ABHD11-AS1、circNRIP1/circPRDM5、miR-129-5p)的调控作用,揭示了其通过PI3K/AKT/mTOR/HIF-1α等信号通路影响GC增殖、转移及免疫逃逸的分子机制,为揭示GC发病机理及发掘潜在治疗靶点提供了重要理论依据。

  
胃癌(Gastric Cancer, GC)是全球范围内发病率和死亡率均较高的恶性肿瘤,其发生发展涉及多种复杂因素。近年来,代谢重编程,尤其是有氧糖酵解(即Warburg效应)在肿瘤中的作用日益受到关注。与正常细胞主要依赖氧化磷酸化供能不同,即便在氧气充足的情况下,GC细胞也倾向于利用效率相对较低的糖酵解途径快速产生ATP,并为生物合成提供前体物质,这为其恶性增殖、侵袭和转移提供了有利条件。
胃癌糖酵解与GC的关系
糖酵解是细胞获取能量的核心途径。在GC中,异常激活的糖酵解不仅为癌细胞快速增殖提供大量ATP,其代谢产物如乳酸还能酸化肿瘤微环境,促进基质金属蛋白酶(MMP-2/MMP-9)表达,降解基底膜成分,从而增强癌细胞的侵袭和转移能力。例如,CLDN9通过PI3K/AKT/HIF-1α信号通路增强GC的糖酵解,并促进PD-L1的乳酸化,进而抑制CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫。
调控GC糖酵解的基因
长链非编码RNA(lncRNA)的调控作用
lncRNA是一类长度超过200个核苷酸的非编码RNA,通过调控基因转录和mRNA翻译参与疾病进程。
  • H19:在GC组织中高表达,与患者不良预后相关。H19可通过miR-19a-3p/PGK1轴调控糖酵解,影响葡萄糖消耗和乳酸生成,从而促进GC细胞增殖。
  • ABHD11-AS1:在GC细胞中高表达,能上调转录因子c-Myc的表达,进而激活其下游糖酵解靶基因(如GLUT1、HK2、ENO1、PKM2、LDHA),推动有氧糖酵解进程,促进肿瘤恶性进展。
环状RNA(circRNA)的调控作用
circRNA可作为分子海绵吸附miRNA,形成circRNA-miRNA-mRNA调控网络。
  • circNRIP1:在GC中高表达,通过海绵吸附miR-149-5p激活AKT1/mTOR信号通路,或吸附miR-138-5p维持HIF-1α依赖性葡萄糖代谢,从而促进GC细胞的糖酵解、增殖和迁移。
  • circPRDM5:通过海绵吸附miR-485-3p,抑制关键糖酵解酶HK2的表达和细胞外酸化率(ECAR),进而抑制GC细胞的糖酵解和进展。
微小RNA(miRNA)的调控作用
miRNA通过靶向mRNA调控基因表达。
  • rs61991156:位于miR-379基因内的单核苷酸多态性(SNP),可通过作用于PKM2的3‘UTR区域,影响GC的糖酵解能力。
  • miR-129-5p:作为候选的糖酵解抑制因子,可直接靶向葡萄糖转运蛋白基因SLC2A3(GLUT3)的3’-UTR,抑制GC细胞的葡萄糖摄取、乳酸生成和ATP水平,进而抑制细胞生长。
调控GC糖酵解的关键酶
丙酮酸激酶M2(PKM2)
PKM2是糖酵解过程中的关键限速酶,催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)生成丙酮酸和ATP。在GC中,PKM2可通过PI3K/Akt/mTOR信号通路被激活,促进有氧糖酵解和细胞增殖。此外,PKM2还具有非代谢功能,如入核参与基因转录调控,促进Warburg效应和免疫逃逸。
磷酸甘油酸激酶1(PGK1)
PGK1催化糖酵解中第一个ATP的产生步骤。研究表明,PGK1在GC中高表达,参与腹膜转移等过程,并能入核促进DNA复制和细胞增殖。抑制PGK1可有效控制胃癌源性腹膜转移瘤的发展和生长。
乳酸脱氢酶(LDH)
LDH催化丙酮酸转化为乳酸,是维持糖酵解流的关键酶。LDHA在GC中过表达,其活性受转录因子FOXM1的调控。抑制LDHA可减弱GC细胞的有氧糖酵解、增殖和转移能力。LDH驱动的乳酸堆积导致肿瘤微环境酸化,抑制免疫细胞功能。
6-磷酸果糖-2-激酶3(PFKFB3)
PFKFB3是糖酵解中的另一个重要限速酶,催化果糖-6-磷酸生成果糖-1,6-二磷酸。在GC中,PFKFB3的活性受PI3K/AKT信号通路调控,其表达增加有助于肿瘤细胞快速利用葡萄糖。抑制PFKFB3可诱导GC细胞周期阻滞、凋亡并抑制侵袭。
结论与展望
糖酵解代谢重编程在GC的发生发展中扮演着关键角色。关键糖酵解酶(PKM2、PGK1、LDH、PFKFB3)及其上游调控分子(lncRNA、circRNA、miRNA)通过复杂的网络调控GC的增殖、侵袭、转移和免疫逃逸。靶向这些关键分子,特别是开发特异性抑制剂,并与现有化疗、免疫治疗等手段联用,有望成为改善GC患者预后的新策略。未来的研究需要利用更接近临床的模型(如患者来源类器官)深入探索其调控机制,并寻找可靠的生物标志物以指导精准治疗。
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