PKM2 加速慢性疲劳综合征进展机制研究：为攻克难题带来新曙光

为探究丙酮酸激酶 M2（PKM2）介导的神经炎症导致线粒体损伤在慢性疲劳综合征（CFS）进展中的作用及机制，研究人员进行生物信息学分析、动物实验等。结果发现 PKM2 可加速 CFS 进展，该研究为 CFS 治疗提供新思路。

　　在快节奏的现代生活中，很多人都有过极度疲劳的体验，那种怎么休息都缓不过来的疲惫感让人困扰。而慢性疲劳综合征（CFS），就像是一个顽固的 “健康杀手”，全球有数百万人深受其害。它不仅会让人持续感到疲劳，还会引发认知障碍、肌肉疼痛、睡眠紊乱等一系列问题，严重影响患者的日常生活和工作能力。然而，由于其病因不明、症状多样，CFS 的诊断和治疗一直是医学领域的难题。目前，虽然知道代谢异常、免疫系统失调和线粒体功能障碍可能与 CFS 发病相关，但具体机制仍不清楚。在这样的背景下，为了深入了解 CFS 的发病机制，探索潜在的治疗靶点，河北大学附属医院的研究人员开展了一项关于 PKM2 在 CFS 进展中作用的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为攻克 CFS 这一难题带来了新的希望。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过生物信息学分析，从公开的基因表达数据库 GEO 获取慢性疲劳综合征单细胞 RNA 转录组数据，筛选差异表达基因并进行功能富集分析。然后，构建动物模型，将 24 只 SPF 级 C57BL/6J 小鼠分为对照组、模型组、Model + PKM2-OE 组和 Model + PKM2-KD 组，利用慢病毒载体转染技术改变小鼠体内 PKM2 的表达水平，诱导 CFS 小鼠模型。之后，采用多种实验方法评估小鼠的认知功能、体力等，如 Morris 水迷宫测试评估学习记忆能力、Open field test 评估自主探索行为和情绪反应、Grip strength 和 Rotarod tests 评估体力。同时，使用 HE 染色、Nissl 染色观察细胞状况，免疫组化检测 PKM2 水平，Western blot 评估蛋白表达，ELISA 检测炎症因子，还有体外细胞实验、JC-1 免疫荧光实验等。
研究结果如下：

1. 探索差异表达基因的生物学意义：通过对数据的深入分析，共鉴定出 1373 个显著差异表达基因，其中 638 个上调，735 个下调。GO 分析显示这些基因在神经元投射导向、轴突导向和肌肉收缩等生物学过程中显著富集；KEGG 通路分析表明它们在转化生长因子 -β（TGF-β）信号通路、蛋白质消化吸收和神经活性配体 - 受体相互作用等关键通路中显著富集。这为理解这些基因在生物过程中的作用提供了重要线索。
2. PKM2 对慢性疲劳综合征小鼠认知功能的影响：与对照组相比，模型组小鼠认知功能显著下降；与模型组相比，Model + PKM2-OE 组小鼠认知功能显著改善，而 Model + PKM2-KD 组小鼠认知功能恶化。在体力方面，对照组小鼠正常，其他三组之间无显著差异。
3. PKM2 对脑组织乳酸和炎症因子水平的影响：HE 和 Nissl 染色结果显示，对照组海马 CA1 区神经元排列整齐，细胞核形态正常；模型组出现神经元核固缩、溶解等异常；Model + PKM2-OE 组神经元排列更紊乱，Model + PKM2-KD 组有所改善。与对照组相比，模型组 PKM2、H₄K12la、H₄、IL-1β 和 TNFα 表达增加；Model + PKM2-OE 组这些标记物更高，Model + PKM2-KD 组则显著降低。血清乳酸水平在模型组升高，Model + PKM2-OE 组和 Model + PKM2-KD 组无显著差异；脑组织乳酸水平在模型组升高，Model + PKM2-OE 组进一步升高，Model + PKM2-KD 组降低。ELISA 检测发现，模型组脑组织匀浆中 IL-1β 和 TNFα 水平高于对照组，Model + PKM2-OE 组更高，Model + PKM2-KD 组更低。
4. PKM2 对糖酵解、乳酸积累和神经炎症的影响：体外 Western blot 分析表明，与 NC 组相比，乳酸组 PKM2、LDHB、H₄K12la、P-P65、IL-1β 和 TNFα 蛋白表达增加；PKM2-OE 组更高，PKM2-OE + 3-BP 组部分蛋白表达降低，PKM2-OE + 3-BP + SN-50 组进一步降低，PKM2-OE + 3-BP + activator-1 组部分蛋白表达增加。ELISA 检测结果与之类似。糖酵解和乳酸水平检测显示，乳酸组高于 NC 组，PKM2-OE 组更高，PKM2-OE + 3-BP 组降低，PKM2-OE + 3-BP、PKM2-OE + 3-BP + SN-50 和 PKM2-OE + 3-BP + activator-1 组之间无显著差异但均低于乳酸组。免疫荧光分析发现，乳酸组绿色荧光比 NC 组增加，PKM2-OE 组更多，PKM2-OE + 3-BP 组减少，PKM2-OE + 3-BP + SN-50 组更少，PKM2-OE + 3-BP + activator-1 组增加。
   研究结论表明，海马细胞中的 PKM2 通过增强糖酵解、乳酸积累和 H₄K12la/NF-κB 介导的神经炎症，导致线粒体损伤，加速慢性疲劳综合征的进展。讨论部分指出，过度体力消耗会使身体产生大量乳酸，乳酸积累不仅影响代谢，还通过介导表观遗传调控和激活炎症信号通路，引发神经炎症和线粒体损伤，最终导致认知功能下降。该研究系统分析了相关生物学机制，为理解过度体力劳动对大脑功能的影响和 CFS 的进展提供了重要依据，为后续探索 CFS 的有效预防和治疗策略奠定了基础，有望为深受 CFS 困扰的患者带来新的治疗希望 。