一种新的肿瘤标志物TU M2-PK的研究进展(1)
【摘要】肿瘤细胞表达糖酵解过程中的M2-PK亚型，它的四聚体形式与底物磷酸烯醇丙酮酸有高亲和力，二聚体形式与之亲和力低，M2-PK正是通过这种形式的转换来调节糖酵解，并且在肿瘤的增殖和生长过程中发挥着重要的作用。因此肿瘤型M2丙酮酸激酶(tumor type M2 pyruvate kinase,TU M2-PK)是近年来研究发现的一种新的肿瘤标志物 ，对胃肠道肿瘤、胰腺癌、肺癌、肾癌、宫颈癌、乳腺癌等肿瘤的早期诊断、肿瘤预后判断、治疗监测等非常有价值。
【关键词】肿瘤标志物；肿瘤型M2丙酮酸激酶
The new research advance of tumor marker TU M2-PK TAN Li1,2,WANG Lin2, GU LENG Ba-ya-si2,REN Jian-Lin21Union Medical College of Fujian Medical University ,Fuzhou 350000, China
, 百拇医药
【Abstract】Tumor cells express the glycolytic regulator pyruvate kinase subtype M2(M2-PK),which can occur in a tetrameric form with high affinity to its substrate phosphoenolpyruvate(PEP) and a dimeric form with a low PEP affinity.The transition between both conformations contributes to the control of glycolysis and is important for tumor cell proliferation and survival.So tumor type M2 pyruvate kinase is a new tumor marker having more and more study in recent years,which has great significance in early diagnosis，and therapeutic monitoring of m alignant tumor including gastro-intestinal tumors,pancreatic carcinoma，lung carcinoma,renal carcinoma,cervical cancer,breast cancer and so on.
, http://www.100md.com
【Key words】Tumor marker；Tumor type M2 pyruvate kinase
肿瘤是威胁人类生命健康的主要因素之一,也是死亡率最高的疾病之一。因此早发现、早诊断、早治疗是提高肿瘤患者生存率和治愈率的关键。近几年研究发现，M2型丙酮酸激酶的检测在恶性肿瘤的诊断及检测方面具有较好的临床价值并且具有很好的前景。现对TU M2-PK的研究进展做一综述。
1TU M2-PK的概述
11TU M2-PK的定义丙酮酸激酶(PK)是糖酵解途径的一个关键酶。由两种同源基因所编码(L基因和M基因)，并由于组织选择性的特异性，分为L、R、M1和M2四种同工型，通常均以四聚体的活性形式存在，在哺乳动物的肝脏主要表达L型；红细胞表达R型；骨骼肌、脑主要表达M1型；胚胎和未分化或增生的组织主要表达M2型。研究表明，在恶性肿瘤组织中，PK的组织特异性同工酶(L型、R型、M1型PK等)表达减少，并在ATP、1，6-二磷酸果糖,丝氨酸以及不同的癌蛋白(pp60v-src HPV-16 E7)之间的相互作用下，肿瘤细胞中M2-PK从四聚体向二聚体转变，即使在血供极差以及供氧不足时仍能进行,有助于肿瘤细胞大量增生。因此在肿瘤细胞中，通常以无活性的二聚体形式占据主要地位，故称为TU M2-PK[1]。
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12TU M2-PK的功能相对于正常的细胞而言,肿瘤细胞在降低氧化磷酸化的情况下增加葡糖糖的摄取，并且持续存在高含量的磷酸盐产物，即使是在有氧的情况下,称之为有氧糖酵解 (Aaerobic glycolysis)，1956年前,Warburg[2]首次发现了这样一种现象。肿瘤细胞中高表达M2-PK，它对于有氧糖酵解是必需的，同时这种代谢方式为肿瘤细胞的生长提供了选择性生长优势 ,促进肿瘤形成和转移[3]。由于M2-PK的高活性四聚体形式与低活性二聚体形式之间存在动态转换，并且与底物磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyuvate，PEP)亲和力有强弱之分，故而会导致磷酸烯醇类物质的堆积，这有利于肿瘤细胞向大分子合成的方向进行，以保证细胞中的能量的供给[1]。
2M2-PK的检测方法
21血清检测血清检测主要采用ELISA法中的双抗体夹心法，其反应原理为与PK的其他同工酶无交叉反应的单克隆抗体与M2-PK发生特异反应。此方法只能采用乙二胺四乙酸盐(EDTA)抗凝血[4]。
, 百拇医药
22检测粪便此方法对消化系疾病简便而且特异。可用ELISA法,与血清检测用同样的试剂,最好与血清同时检测。
23免疫组织化学法现已制备单克隆抗体，组织切片标本备制好以后，脱蜡,水化,EDTA抗原修复液修复,滴加相应的单克隆抗体4 ℃过夜或室温静置1 h,染色在胞浆。多用于肾细胞癌的检测。
3M2-PK与消化道肿瘤的关系
31胃肠道肿瘤研究结果显示,正常胃黏膜、不典型增生及胃癌患者的 M2-PK水平差异显著,M2-PK对胃癌的敏感性为891%,表明其对胃癌诊断很有意义,但对区分胃癌的发病部位无显著差异。而轻、中、重度不典型增生患者间M2-PK水平随增生程度增加而升高,提示M2-PK对癌前状态及胃癌的早期诊断可能有一定价值[5]。另外研究表明，TU M2-PK测定值与胃肠道肿瘤分期的关系，发现中、晚期患者TU M2-PK水平明显高于早期患者，而胃肠道良性疾病组和健康人组与后者之间无明显差异，这说明了对于绝大多数中、晚患者来说，与大多数临床症状不明显的黏膜下胃癌以及结直肠癌早期相比，有较好的临床价值[6]。
, http://www.100md.com
32 食管癌Koss等[7]收集食管组织标本,包括17例反流性食管炎,37例 Barrett食管肠上皮化生,21例高度不典型增生,112例食管腺癌,并用免疫组化法进行检测，发现随着组织化生-重度不典型增生-腺癌的进展,M2-PK的表达随着上升,因此M2-PK对于食管上皮化生向腺癌转变的过程,可能是一个重要的标志物。
33胰腺癌Cerwenka等[8]研究表明胰腺癌患者M2-PK水平与淋巴结转移有显著相关性。并且M2-PK的血清水平与转移性胰腺癌及其分期有较好的相关性。另外,M2-PK与CA19-9或CEA之间无明显相关性。
34肝癌Hacker等[9]报道在肝癌发生晚期伴随着同工酶L-PK向M2-PK的转化,混合细胞、嗜碱性细胞中L-PK低浓度表达，而M2-PK高表达,这表明了对M2-PK检测可作为肝细胞癌变的直接前兆。
35与传统消化道肿瘤标志物相比Schneider等[10]和Kumar等[11]分别通过酶联免疫吸附测定法对372例胃肠道恶性肿瘤患者血浆TU M2-PK加以检测,辅以检测CEA、CA19-9和对TU M2-PK与其他标志物对胃肠道肿瘤的诊断进行Meta分析。研究发现 TU M2-PK对诊断胃癌、结直肠癌的敏感性均高于传统的肿瘤标志物(CEA、CA72-4、CA19-9)。因此认为TU M2-PK是一种有效的检测胃肠道恶性肿瘤的肿瘤标志物，具有广泛的临床应用价值。另外，有学者[12]指出将结直肠癌患者血浆中TU M2-PK与血清CEA联合起来检测不但能提高其特异性,并且能更好的来筛查及监测结直肠癌患者的病情。胰腺癌患者中CA19-9的敏感度最高为83% ,其次是M2-PK为714% ；而对于全部胃肠肿瘤患者来讲,M2-PK的敏感度是706%,而CA19-9的敏感度是554%,CEA的敏感度是533%；但对于全部胃肠肿瘤患者而言,M2-PK的特异度是967%。, 百拇医药(谭莉 王琳 巴亚斯古楞 任建林)
【关键词】肿瘤标志物；肿瘤型M2丙酮酸激酶
The new research advance of tumor marker TU M2-PK TAN Li1,2,WANG Lin2, GU LENG Ba-ya-si2,REN Jian-Lin21Union Medical College of Fujian Medical University ,Fuzhou 350000, China
, 百拇医药
【Abstract】Tumor cells express the glycolytic regulator pyruvate kinase subtype M2(M2-PK),which can occur in a tetrameric form with high affinity to its substrate phosphoenolpyruvate(PEP) and a dimeric form with a low PEP affinity.The transition between both conformations contributes to the control of glycolysis and is important for tumor cell proliferation and survival.So tumor type M2 pyruvate kinase is a new tumor marker having more and more study in recent years,which has great significance in early diagnosis，and therapeutic monitoring of m alignant tumor including gastro-intestinal tumors,pancreatic carcinoma，lung carcinoma,renal carcinoma,cervical cancer,breast cancer and so on.
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【Key words】Tumor marker；Tumor type M2 pyruvate kinase
肿瘤是威胁人类生命健康的主要因素之一,也是死亡率最高的疾病之一。因此早发现、早诊断、早治疗是提高肿瘤患者生存率和治愈率的关键。近几年研究发现，M2型丙酮酸激酶的检测在恶性肿瘤的诊断及检测方面具有较好的临床价值并且具有很好的前景。现对TU M2-PK的研究进展做一综述。
1TU M2-PK的概述
11TU M2-PK的定义丙酮酸激酶(PK)是糖酵解途径的一个关键酶。由两种同源基因所编码(L基因和M基因)，并由于组织选择性的特异性，分为L、R、M1和M2四种同工型，通常均以四聚体的活性形式存在，在哺乳动物的肝脏主要表达L型；红细胞表达R型；骨骼肌、脑主要表达M1型；胚胎和未分化或增生的组织主要表达M2型。研究表明，在恶性肿瘤组织中，PK的组织特异性同工酶(L型、R型、M1型PK等)表达减少，并在ATP、1，6-二磷酸果糖,丝氨酸以及不同的癌蛋白(pp60v-src HPV-16 E7)之间的相互作用下，肿瘤细胞中M2-PK从四聚体向二聚体转变，即使在血供极差以及供氧不足时仍能进行,有助于肿瘤细胞大量增生。因此在肿瘤细胞中，通常以无活性的二聚体形式占据主要地位，故称为TU M2-PK[1]。
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12TU M2-PK的功能相对于正常的细胞而言,肿瘤细胞在降低氧化磷酸化的情况下增加葡糖糖的摄取，并且持续存在高含量的磷酸盐产物，即使是在有氧的情况下,称之为有氧糖酵解 (Aaerobic glycolysis)，1956年前,Warburg[2]首次发现了这样一种现象。肿瘤细胞中高表达M2-PK，它对于有氧糖酵解是必需的，同时这种代谢方式为肿瘤细胞的生长提供了选择性生长优势 ,促进肿瘤形成和转移[3]。由于M2-PK的高活性四聚体形式与低活性二聚体形式之间存在动态转换，并且与底物磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyuvate，PEP)亲和力有强弱之分，故而会导致磷酸烯醇类物质的堆积，这有利于肿瘤细胞向大分子合成的方向进行，以保证细胞中的能量的供给[1]。
2M2-PK的检测方法
21血清检测血清检测主要采用ELISA法中的双抗体夹心法，其反应原理为与PK的其他同工酶无交叉反应的单克隆抗体与M2-PK发生特异反应。此方法只能采用乙二胺四乙酸盐(EDTA)抗凝血[4]。
, 百拇医药
22检测粪便此方法对消化系疾病简便而且特异。可用ELISA法,与血清检测用同样的试剂,最好与血清同时检测。
23免疫组织化学法现已制备单克隆抗体，组织切片标本备制好以后，脱蜡,水化,EDTA抗原修复液修复,滴加相应的单克隆抗体4 ℃过夜或室温静置1 h,染色在胞浆。多用于肾细胞癌的检测。
3M2-PK与消化道肿瘤的关系
31胃肠道肿瘤研究结果显示,正常胃黏膜、不典型增生及胃癌患者的 M2-PK水平差异显著,M2-PK对胃癌的敏感性为891%,表明其对胃癌诊断很有意义,但对区分胃癌的发病部位无显著差异。而轻、中、重度不典型增生患者间M2-PK水平随增生程度增加而升高,提示M2-PK对癌前状态及胃癌的早期诊断可能有一定价值[5]。另外研究表明，TU M2-PK测定值与胃肠道肿瘤分期的关系，发现中、晚期患者TU M2-PK水平明显高于早期患者，而胃肠道良性疾病组和健康人组与后者之间无明显差异，这说明了对于绝大多数中、晚患者来说，与大多数临床症状不明显的黏膜下胃癌以及结直肠癌早期相比，有较好的临床价值[6]。
, http://www.100md.com
32 食管癌Koss等[7]收集食管组织标本,包括17例反流性食管炎,37例 Barrett食管肠上皮化生,21例高度不典型增生,112例食管腺癌,并用免疫组化法进行检测，发现随着组织化生-重度不典型增生-腺癌的进展,M2-PK的表达随着上升,因此M2-PK对于食管上皮化生向腺癌转变的过程,可能是一个重要的标志物。
33胰腺癌Cerwenka等[8]研究表明胰腺癌患者M2-PK水平与淋巴结转移有显著相关性。并且M2-PK的血清水平与转移性胰腺癌及其分期有较好的相关性。另外,M2-PK与CA19-9或CEA之间无明显相关性。
34肝癌Hacker等[9]报道在肝癌发生晚期伴随着同工酶L-PK向M2-PK的转化,混合细胞、嗜碱性细胞中L-PK低浓度表达，而M2-PK高表达,这表明了对M2-PK检测可作为肝细胞癌变的直接前兆。
35与传统消化道肿瘤标志物相比Schneider等[10]和Kumar等[11]分别通过酶联免疫吸附测定法对372例胃肠道恶性肿瘤患者血浆TU M2-PK加以检测,辅以检测CEA、CA19-9和对TU M2-PK与其他标志物对胃肠道肿瘤的诊断进行Meta分析。研究发现 TU M2-PK对诊断胃癌、结直肠癌的敏感性均高于传统的肿瘤标志物(CEA、CA72-4、CA19-9)。因此认为TU M2-PK是一种有效的检测胃肠道恶性肿瘤的肿瘤标志物，具有广泛的临床应用价值。另外，有学者[12]指出将结直肠癌患者血浆中TU M2-PK与血清CEA联合起来检测不但能提高其特异性,并且能更好的来筛查及监测结直肠癌患者的病情。胰腺癌患者中CA19-9的敏感度最高为83% ,其次是M2-PK为714% ；而对于全部胃肠肿瘤患者来讲,M2-PK的敏感度是706%,而CA19-9的敏感度是554%,CEA的敏感度是533%；但对于全部胃肠肿瘤患者而言,M2-PK的特异度是967%。, 百拇医药(谭莉 王琳 巴亚斯古楞 任建林)