Akt信号通路通过PKM2的核转运来调控淋巴管畸形内皮细胞的活性

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：Akt signaling regulates the activities of lymphatic malformation endothelial cells through PKM2 nuclear translocation

　　

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  淋巴管畸形内皮细胞表现出更高的糖酵解活性。
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  淋巴管畸形内皮细胞中PKM2的表达水平更高，尤其是核内的PKM2。
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  抑制二聚体PKM2可以限制淋巴管畸形内皮细胞的活性。
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  PI3K-Akt通路调节淋巴管畸形内皮细胞中核内PKM2的表达。

引言

淋巴管畸形（LM）是一种先天性异常，由胚胎发育期间淋巴管发育紊乱引起[1]，出生时即存在，并且随着年龄的增长逐渐增大[2]。根据临床特征和组织结构，淋巴管畸形可分为大囊性、小囊性或混合囊性。LM主要发生在淋巴液丰富的部位，其中45%-52%发生在头颈部区域，尤其是大囊性LM。颌面部病变可能导致严重的并发症，如呼吸困难、视觉功能障碍和吞咽困难[3]。在某些病理条件下（例如感染、外伤），LM可能会迅速增大，导致严重并发症，甚至危及生命[4]。尽管在过去十年中，对LM发病机制的研究取得了很大进展，但弥漫性LM的治愈效果仍然不令人满意[5]。因此，进一步研究LM的潜在机制至关重要。

近年来，研究表明内皮细胞（ECs）与其他细胞类型不同，它们依靠特定的代谢途径生存并形成新的血液/淋巴管[6]。仅通过操纵ECs的代谢途径（即使不改变血管生成/淋巴管生成信号通路）就足以改变血管 sprouting（新血管/淋巴管的形成），而这些代谢途径的紊乱则可能导致新血液/淋巴管的过度形成[6],[7]。我们之前的研究[1]表明，糖酵解是一种能量代谢过程，它通过一系列限速酶将葡萄糖转化为丙酮酸，在快速增殖的细胞中起关键作用[6]，并促进淋巴管内皮细胞（LECs）的激活，同时降低LECs中的糖酵解水平可以抑制其激活。此外，丙酮酸激酶M2异构体（PKM2）是控制糖酵解最后一步的限速酶[8]，在LM的LECs中高表达。

PKM2将磷酸烯醇式丙酮酸转化为丙酮酸，具有两种结构形式：四聚体和二聚体。四聚体PKM2在细胞质中具有较高的丙酮酸激酶活性，而二聚体PKM2的催化效率较低[9]。尽管二聚体PKM2的丙酮酸激酶活性较低，但它能够转移到细胞核中并作为蛋白激酶发挥作用，参与细胞核中的多种细胞过程，包括基因转录的调节、表观遗传修饰和肿瘤血管生成[10],[11],[12]。然而，从LM中分离出的LECs（LM-LECs）中PKM2的表达和核定位仍然未知。因此，本研究使用LM-LECs来探究核内PKM2在LM发病机制中的重要性，并探讨了PKM2在LM-LECs中的核转移机制。

部分摘要

临床样本、免疫组化和免疫荧光

本研究获得了武汉大学口腔医学院伦理委员会的批准（武汉，中国，协议批准号2023A15）。2023年4月至2024年11月期间，从武汉大学口腔医学院收集了人类淋巴管畸形（LM）组织（n=12例）和正常口腔黏膜组织（n=12例）。所有患者或主要护理人员在详细说明后签署了书面知情同意书。所有程序均遵循国家指南进行。

从LM组织中分离出的LM-LECs的特征

LM是一种由于LECs异常增殖而引起的先天性血管异常[14]。在本研究中，从LM组织中分离出LM-LECs，通过H&E染色和免疫染色（针对淋巴特异性标记物PROX1和podoplanin）进行鉴定[15]（图1A）。将单细胞悬液用胶原酶/透明质酸酶溶液消化，然后使用结合了抗人类D2–40抗体的磁珠来获取D2–40⁺细胞。扩增后，通过...

讨论

我们之前的研究[1],[19]表明，PKM2介导的糖酵解在人类真皮淋巴管内皮细胞（HDLECs）的激活中起关键作用。而在LM组织中，高表达PKM2的LECs与Ki-67染色相关，抑制PKM2显著延缓了LM大鼠模型中病变的进展。然而，直接从LM组织中分离出的LECs（LM-LECs）中PKM2的作用机制尚不清楚。本研究扩展了我们的...

结论

综合来看，我们的结果表明，与HDLECs相比，LM-LECs中的PI3K-Akt信号通路被激活，促进了PKM2的核转移，进而上调了LM-LECs中的糖酵解水平。抑制核内PKM2明显限制了LM-LECs的活性。

CRediT作者贡献声明

Peipei Wang：撰写 – 审稿与编辑，撰写初始草稿，验证，数据分析，概念构建。Suyang Chen：撰写初始草稿，数据分析，概念构建。Yu Cai：撰写 – 审稿与编辑，监督，资金获取，概念构建。

资金来源

本研究得到了以下资助：国家自然科学基金（NSFC）（82370978（Y. C.），81741082（Y. C.），82472985（W. Z.）；武汉市科学技术局（2020020601012212（Y. C.）；湖北省自然科学基金（2026AFB646（W. Z.）；中央高校基本科研业务费（2042026kf0054（W. Z.）；湖北省科学技术厅（2023AFD071（G. T.）。

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

Peipei Wang|Suyang Chen|Rong Wang|Guoyong Tong|Shaodong Yang|Wenqun Zhong|Yu Cai