韓國鴿 綜述 邢怡橋 審校

1天津市眼科醫(yī)院 天津醫(yī)科大學(xué)眼科臨床學(xué)院 天津市眼科學(xué)與視覺科學(xué)重點實驗室 300020；2武漢大學(xué)人民醫(yī)院眼科中心 430060

正常情況下，視網(wǎng)膜組織和細(xì)胞的代謝過程包括物質(zhì)代謝和能量代謝，物質(zhì)代謝主要滿足機體與周圍環(huán)境不斷地進行物質(zhì)交換，主要代謝方式包括同化作用和異化作用。能量代謝則是通過一系列化學(xué)反應(yīng)來維持細(xì)胞和組織生命活動的過程，可分為合成反應(yīng)和分解反應(yīng)[1]。視網(wǎng)膜是人體高耗能的中樞神經(jīng)組織之一，其能量代謝的穩(wěn)態(tài)對于正常視網(wǎng)膜功能的維持和病理狀態(tài)下組織的功能修復(fù)具有極其重要的作用[2]。研究發(fā)現(xiàn)，盡管糖酵解和氧化磷酸化代謝途徑是視網(wǎng)膜能量代謝的主要方式，但是作為中樞系統(tǒng)大腦組織的一部分，視網(wǎng)膜能量代謝特點與生長快、代謝需求高的腫瘤組織類似，即使在氧氣充足的條件下也以依賴糖酵解途徑供能方式為主，即視網(wǎng)膜的Warburg效應(yīng)[3]。視網(wǎng)膜Warburg效應(yīng)對于正常視覺功能的維持具有重要作用，我們應(yīng)當(dāng)了解視網(wǎng)膜是如何通過對相關(guān)的代謝通路進行調(diào)控來滿足自身所需能量和合成代謝過程，以及這些代謝通路影響視網(wǎng)膜功能和細(xì)胞生存狀態(tài)的方式，這有助于深入了解視網(wǎng)膜疾病狀態(tài)下能量應(yīng)激所導(dǎo)致視網(wǎng)膜神經(jīng)元的凋亡機制[4-6]。視網(wǎng)膜能量代謝損傷是許多致盲眼病的重要病理生理過程及始控環(huán)節(jié)，如年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)和遺傳性視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa，RP)等[7-8]。研究視網(wǎng)膜能量代謝的基本特征及其調(diào)控機制可及時減輕視網(wǎng)膜的能量損傷，并為以視網(wǎng)膜能量障礙為靶點相關(guān)疾病的臨床治療提供新的思路[9]。

1 視網(wǎng)膜Warburg效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

葡萄糖是哺乳動物視網(wǎng)膜能量代謝的主要來源，可通過糖酵解和氧化磷酸化2種代謝途徑為視網(wǎng)膜細(xì)胞供能。糖酵解是將葡萄糖分解形成的丙酮酸直接還原為乳酸，產(chǎn)生2個分子腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)的過程，而葡萄糖完全氧化磷酸化可產(chǎn)生36分子的ATP。就ATP產(chǎn)生效率來說，糖酵解途徑產(chǎn)能遠(yuǎn)低于氧化磷酸化途徑，正常情況下只有在氧氣缺乏的情況下才會利用糖酵解途徑供能。20世紀(jì)20年代，德國科學(xué)家Otto Heinrich Warburg及其團隊發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞即使在氧氣充足的條件下也能消耗葡萄糖而產(chǎn)生大量乳酸，稱為有氧糖酵解，即Warburg效應(yīng)[3]。之后在不同組織篩查中，該研究團隊發(fā)現(xiàn)哺乳動物的正常視網(wǎng)膜組織也表現(xiàn)出類似于腫瘤組織的能量代謝特征，命名為視網(wǎng)膜Warburg效應(yīng)，但并未深入研究其產(chǎn)生的原因和機制[10-11]。

近年來，隨著Warburg效應(yīng)在腫瘤領(lǐng)域研究的逐漸深入，視網(wǎng)膜的Warburg效應(yīng)及其機制逐漸受到關(guān)注。Noell[12]發(fā)現(xiàn)給動物注射可抑制3-磷酸甘油醛脫氫酶從而選擇性抑制糖酵解途徑的碘乙酸后視力受損嚴(yán)重，表明視網(wǎng)膜對糖酵解反應(yīng)敏感，之后的離體實驗也證實視網(wǎng)膜代謝過程中約80%的葡萄糖通過糖酵解途徑產(chǎn)生大量的代謝物乳酸[13-14]。此外，研究發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜神經(jīng)傳導(dǎo)活動高度依賴糖酵解途徑的活性，糖酵解途徑受阻時視網(wǎng)膜光傳導(dǎo)活動嚴(yán)重下降[15]。然而，為什么視網(wǎng)膜葡萄糖代謝主要通過糖酵解途徑而不是氧化磷酸化途徑，其具體機制仍不清楚。

2 視網(wǎng)膜中不同組織細(xì)胞Warburg效應(yīng)的意義及其原因

視網(wǎng)膜Warburg效應(yīng)的意義主要在于ATP合成速度更快及為視網(wǎng)膜合成代謝提供所需的碳源[2]。一些快速增生的細(xì)胞存在生物合成以及能量需求之間的擺動現(xiàn)象，稱為能量代謝的節(jié)約系統(tǒng)(metabolic budget system)[16]。這一系統(tǒng)被看作是Warburg效應(yīng)存在的重要意義，即在有限的葡萄糖供應(yīng)下，增生細(xì)胞通過糖酵解途徑生成ATP供給能量，同時為細(xì)胞的生物合成活動制造原料[17]。視網(wǎng)膜代謝是視網(wǎng)膜組織中不同細(xì)胞代謝的總和，這些細(xì)胞具有不同的代謝活性和代謝特征，且細(xì)胞間存在偶聯(lián)機制。

2.1 視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞

人視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞包括視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞，是一種高度特異性的神經(jīng)元。視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞在感光換能進而進行光傳導(dǎo)形成視覺的過程中具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物視網(wǎng)膜組織中的光感受器細(xì)胞主要依賴糖酵解途徑進行能量代謝[18]：(1)在腫瘤細(xì)胞中調(diào)節(jié)Warburg效應(yīng)重要的關(guān)鍵酶，如己糖激酶(hexokinase 2，HK2)和丙酮酸激酶M2(pyruvate kinase M2，PKM2)均在視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞中呈高表達(dá)[19-20]；(2)不同生物種類視網(wǎng)膜的Warburg效應(yīng)的程度與光感受器細(xì)胞中視紫紅質(zhì)的更新比例呈正相關(guān)[21-22]；(3)無論是在有氧還是無氧的環(huán)境中，視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞均產(chǎn)生大量乳酸，同時對糖酵解途徑相關(guān)酶抑制劑敏感[15]；(4)特異性地抑制糖酵解反應(yīng)會減少視桿細(xì)胞外節(jié)的合成，導(dǎo)致外節(jié)變短[20]，表明糖酵解水平對于視桿細(xì)胞外節(jié)的合成具有重要作用。

糖酵解途徑對于視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞生理功能的維持具有重要意義。首先，脊椎動物視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞具有極強的代謝活性，能量消耗較高[23]，相較于氧化磷酸化途徑，糖酵解途徑可以更快速地產(chǎn)生ATP，為細(xì)胞提供所需的能量。其次，糖酵解分支途徑，如絲氨酸生物合成途徑以及糖原合成途徑，可為氨基酸的合成代謝提供代謝中間產(chǎn)物，視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞在感光換能過程中大量膜盤脫落或更新，并合成視紫紅質(zhì)，需要大量的能量和氨基酸來滿足自身合成代謝的需求[15]。視紫紅質(zhì)是一種G蛋白偶聯(lián)受體，富含絲氨酸。糖酵解的中間代謝產(chǎn)物3-磷酸甘油酸在一系列酶的作用下轉(zhuǎn)換成絲氨酸，為磷脂絲氨酸以及鞘氨醇的合成提供原料。絲氨酸代謝異常與視網(wǎng)膜疾病相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，黃斑變性以及黃斑毛細(xì)血管擴張癥患者絲氨酸代謝相關(guān)基因發(fā)生異常，血漿中絲氨酸水平下降[24]，同時視紫紅質(zhì)的糖基化過程所需的多聚糖也主要是通過糖酵解的中間產(chǎn)物6-磷酸果糖轉(zhuǎn)換生成的[2,25-26]。

糖酵解途徑的中間代謝產(chǎn)物6-磷酸葡萄糖還可通過磷酸戊糖途徑產(chǎn)生煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)，這對于脂肪酸的生物合成、維持細(xì)胞氧化還原狀態(tài)、抑制細(xì)胞凋亡以及減少光漂白作用(促進視黃醛轉(zhuǎn)化成全反式視黃醇)有重要意義[27]。雖然磷酸戊糖途徑僅占葡萄糖氧化代謝的1.5%～10.0%[28]，但是在大鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，磷酸戊糖途徑受到阻斷后細(xì)胞的凋亡率和壞死率均升高，這表明磷酸戊糖途徑對于視網(wǎng)膜代謝有極其重要的作用[9]。

2.2 視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞

視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigmented epithelium，RPE)細(xì)胞位于脈絡(luò)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層與光感受器細(xì)胞層之間，構(gòu)成血—視網(wǎng)膜外屏障，對于維持視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞的正常生理功能具有重要作用。RPE細(xì)胞與視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞之間的分子交換和代謝聯(lián)系非常緊密，共同構(gòu)成視網(wǎng)膜-RPE代謝生態(tài)系統(tǒng)[29]。離體實驗結(jié)果顯示，RPE細(xì)胞具有極強的糖酵解活性，組織中葡萄糖缺乏時RPE細(xì)胞還可利用乳酸供能；而在體研究結(jié)果顯示，RPE層更傾向于將葡萄糖轉(zhuǎn)移給光感受器細(xì)胞以供能[30]。RPE細(xì)胞膜中葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1呈高表達(dá)，可促進葡萄糖從血中轉(zhuǎn)運到光感受器細(xì)胞[31]。光感受器細(xì)胞糖酵解產(chǎn)生大量的乳酸為RPE細(xì)胞提供能量物質(zhì)，同時抑制RPE細(xì)胞利用糖酵解供能，促進葡萄糖通過血—視網(wǎng)膜屏障[29]。研究發(fā)現(xiàn)，促進RPE細(xì)胞糖酵解活性可導(dǎo)致光感受器細(xì)胞發(fā)生凋亡，而光感受器細(xì)胞能量代謝相關(guān)基因突變也會導(dǎo)致RPE細(xì)胞發(fā)生退行性病變[32-33]。

2.3 視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞

Müller細(xì)胞是脊椎動物視網(wǎng)膜主要的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，位于內(nèi)界膜和RPE層之間，是唯一貫穿于視網(wǎng)膜各層的細(xì)胞。離體實驗表明，視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞具有極強的Warburg效應(yīng)，在有氧條件下約99%的葡萄糖轉(zhuǎn)化成乳酸[34-35]。實驗還發(fā)現(xiàn)，即使線粒體功能受抑制，Müller細(xì)胞也能存活，但是抑制糖酵解過程則嚴(yán)重影響其ATP的合成[35]。

視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞的Warburg效應(yīng)具有重要的生理意義。由于視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞與視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞存在代謝偶聯(lián)機制，Müller細(xì)胞通過Warburg效應(yīng)所產(chǎn)生的乳酸可被神經(jīng)元再利用進行三羧酸循環(huán)。另外，因為糖酵解途徑無需消耗氧氣，因此可以為周圍的神經(jīng)元提供更多的氧氣，有證據(jù)表明Müller細(xì)胞缺失的動物模型中視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞發(fā)生退行性病變[36]。然而，Müller細(xì)胞Warburg效應(yīng)的分子調(diào)控機制尚未完全闡明，仍待進一步研究。

2.4 視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞

視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cells，RGCs)位于視網(wǎng)膜內(nèi)層，其軸突匯集形成視神經(jīng)，對于視覺信號從視神經(jīng)傳導(dǎo)到中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有重要作用。神經(jīng)元信號的傳遞過程需要消耗大量能量，與光感受器細(xì)胞和Müller細(xì)胞不同，RGCs主要依賴氧化磷酸化過程供能。視網(wǎng)膜內(nèi)RGCs軸突沒有髓鞘包繞，因此周圍的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，特別是Müller細(xì)胞對其具有重要的保護作用[37]。推測Müller細(xì)胞代謝產(chǎn)生的乳酸可為RGCs提供必需的能源物質(zhì)，視網(wǎng)膜內(nèi)層中和表達(dá)乳單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白1(monocarboxylate transporter 1，MCT1)和MCT4[38]，也進一步印證了上述假設(shè)。Vohra等[39]研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)液中是否存在葡萄糖對RGCs乳酸代謝率無明顯影響，而在無葡萄糖的培養(yǎng)基中加入乳酸會提高RGCs的存活率，因此RGCs更傾向于利用乳酸而非葡萄糖作為能源物質(zhì)，這對于其生存和能量代謝具有重要作用，這是因為進入RGCs的乳酸被迅速轉(zhuǎn)化為丙酮酸進入線粒體進行氧化磷酸化以供能，可避免過多乳酸堆積引起的酸中毒對RGCs的損傷。對于視神經(jīng)損傷模型的研究發(fā)現(xiàn)，受損的RGCs更傾向于利用氧化磷酸化途徑以供能，這會增加氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而加重視神經(jīng)損傷，用相關(guān)藥物增強糖酵解通路的活性后可改善RGCs存活率，這些研究結(jié)果為視神經(jīng)損傷的治療研究奠定了基礎(chǔ)[40]。

2.5 視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞

視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞是構(gòu)成血—視網(wǎng)膜內(nèi)屏障的重要組成部分，對于維持視網(wǎng)膜的正常結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)揮重要作用。視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞主要依賴糖酵解途徑而不是氧化磷酸化進行供能[41]。例如，在氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜病變模型中，上調(diào)視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞腺苷A2a受體的表達(dá)可以增強缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia-inducible transcription factor-1，HIF-1)依賴的血管內(nèi)皮細(xì)胞糖酵解活性，對于病理性新生血管的生成具有重要作用[42]。另外，骨髓來源的血管內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells，EPCs)可以對血管生成過程發(fā)揮調(diào)控作用，主要體現(xiàn)在損傷或缺血條件下的血管修復(fù)以及新生血管的生成過程中，可能與Warburg效應(yīng)的調(diào)控相關(guān)。例如，經(jīng)典Wnt信號通路改變EPCs線粒體的生物合成功能，通過調(diào)控糖酵解活性在降低EPCs干細(xì)胞特性的同時促進其分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)病理性新生血管生成[43]。

研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜除了主要利用葡萄糖供能外，還可以利用其他物質(zhì)進行能量代謝，如脂肪酸[2]。在線粒體內(nèi)，脂肪酸通過β-氧化過程產(chǎn)生乙酰輔酶A，從而進入三羧酸循環(huán)產(chǎn)生ATP。視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞上富含極低密度脂蛋白受體(very-low-density lipoprotein receptor，VLDLR)，其主要功能是負(fù)責(zé)脂肪酸的攝取。實驗證明，Vldlr基因表達(dá)的缺失會阻礙動物模型中視網(wǎng)膜脂肪酸代謝以及線粒體功能，進而誘導(dǎo)視網(wǎng)膜病變。因此，除了利用葡萄糖代謝以外，視網(wǎng)膜脂質(zhì)代謝異常也可能是視網(wǎng)膜病變的始動因素[4]。

3 視網(wǎng)膜Warburg效應(yīng)的調(diào)控機制

視網(wǎng)膜糖酵解途徑異常與多種眼科疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，糖酵解途徑的關(guān)鍵酶是調(diào)控的關(guān)鍵位點，在調(diào)控視網(wǎng)膜細(xì)胞糖酵解的過程中發(fā)揮重要作用，可能成為相關(guān)疾病潛在的診斷標(biāo)志物和治療靶點?；谠谀[瘤領(lǐng)域研究的成果，視網(wǎng)膜Warburg效應(yīng)調(diào)控機制的深入研究成為關(guān)注的熱點。

3.1 己糖激酶

葡萄糖代謝的第一步是由己糖激酶(hexokinase，HK)完成的。HK是一種磷酸化酶，可以催化葡萄糖發(fā)生磷酸化反應(yīng)，生成6-磷酸—葡萄糖。HK有4種亞型(HK1～4)，其中HK2的催化活性較強，這與其獨特的結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。HK2蛋白的氨基N端突出區(qū)域有α-螺旋與其C端相連，這對于維持HK2高催化活性具有重要作用[44]。HK2在大多數(shù)腫瘤細(xì)胞中表達(dá)量顯著升高，活性增加，促進細(xì)胞糖酵解，與細(xì)胞增生密切相關(guān)。與腫瘤細(xì)胞類似，光感受器細(xì)胞中HK2蛋白的高表達(dá)與其快速增生、高合成和能量代謝需求有關(guān)。小鼠視網(wǎng)膜蛋白組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，HK1分布于視網(wǎng)膜各層，而HK2則特異性地表達(dá)于光感受器細(xì)胞，同時HK2與線粒體共定位，與線粒體結(jié)合后其分解代謝活性明顯升高[6]。研究發(fā)現(xiàn)，己糖激酶相關(guān)基因表達(dá)缺失可導(dǎo)致RP[45]。己糖激酶結(jié)構(gòu)域蛋白HKDC1是己糖激酶的類似物，可參與葡萄糖代謝，但是其酶活性較低，Hkdc1基因主要表達(dá)于視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞內(nèi)節(jié)，Hkdc1基因敲除小鼠暗視視網(wǎng)膜電圖反應(yīng)下降，視網(wǎng)膜外核層變薄，與常染色體隱性遺傳視網(wǎng)膜變性的發(fā)生有關(guān)[46]。

HK2蛋白的表達(dá)調(diào)控受多因素的影響，代謝適應(yīng)、炎癥反應(yīng)和氧化還原內(nèi)穩(wěn)態(tài)之間的動態(tài)平衡與腫瘤進展密切相關(guān)。炎性因子白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β可通過JNK通路影響HK2的核轉(zhuǎn)錄，同時伴隨SIRT6、Nrf2以及XOR表達(dá)量升高[47]。首先，Nrf2可調(diào)控HIF-1α的聚集過程，而在Hk2基因啟動子區(qū)有HIF-1α順式反應(yīng)元件，因此可促進核內(nèi)HK2表達(dá)[48]；其次，SIRT6是一種NAD+組氨酸脫乙酰酶，可影響β-catenin/Wnt通路，進而負(fù)性調(diào)控Hk2基因的表達(dá)[49-50]。

3.2 果糖-2,6-二磷酸酶3

6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphofructokinase1，PFK1)是糖酵解途徑的第2個關(guān)鍵酶，催化6-磷酸果糖生成1,6-二磷酸果糖[51]。PFK1由2,6-二磷酸果糖變構(gòu)激活，果糖-2,6-二磷酸酶3(fructose-2,6-bisphosphatase isoform 3，PFKFB3)具有顯著的激酶活性，可正向調(diào)節(jié)葡萄糖攝取，增加果糖-2,6-二磷酸含量[52]。因此PFKFB3是糖酵解途徑的重要調(diào)節(jié)器，可增強糖酵解，加速細(xì)胞周期活動，促進血管生成[53]。血管內(nèi)皮細(xì)胞代謝所需的能量供應(yīng)80%以上來自于糖酵解[54]，PFKFB3對血管內(nèi)皮細(xì)胞糖酵解活性具有重要的調(diào)節(jié)作用，研究表明，在血管內(nèi)皮細(xì)胞中PFKFB3蛋白表達(dá)下降76%～84%的情況下，糖酵解活性下降35%～40%[55]。此外，有研究表明PFKFB3在新生血管的形成過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而病理性的血管生成與多種視網(wǎng)膜疾病重要的病理生理過程有關(guān)，如糖尿病視網(wǎng)膜病變以及AMD。在氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜病變(oxygen-induced retinopathy，OIR)以及AMD鼠模型中，抑制PFKFB3蛋白表達(dá)會顯著抑制視網(wǎng)膜新生血管的形成[55-56]。因此，PFKFB3作為有氧糖酵解過程中的重要調(diào)節(jié)酶之一，可能成為調(diào)節(jié)新生血管形成、治療視網(wǎng)膜相關(guān)疾病的潛在作用靶點。

3.3 丙酮酸激酶

丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)是磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate，PEP)形成丙酮酸鹽最后一步的關(guān)鍵酶，由PKLR(pyruvate kinase isozymes R)以及PKLM(pyruvate kinase isozymes M)基因編碼。M型PK在哺乳動物組織中表達(dá)更多，其中M1型和M2型PK的區(qū)別在于第9外顯子和第10外顯子的不同，而PKM2表達(dá)于許多哺乳動物腫瘤組織中[57]。Christofk等[58]研究發(fā)現(xiàn)，將PKM1亞型轉(zhuǎn)換為PKM2亞型表達(dá)于腫瘤組織中可促進Warburg效應(yīng)，并證明PKM2與有氧糖酵解有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，PKM2廣泛表達(dá)于大多數(shù)哺乳動物視網(wǎng)膜內(nèi)層，如光感受器細(xì)胞中，在Müller細(xì)胞等膠質(zhì)細(xì)胞中也有少量表達(dá)，而PKM1則更多定位于視網(wǎng)膜外層如RGCs中[59]。

PKM2的磷酸化水平變化在代謝、轉(zhuǎn)錄等多個水平精確調(diào)控細(xì)胞增生以及細(xì)胞周期等活動[60]。首先，研究表明光照可以影響小鼠光感受器細(xì)胞內(nèi)PKM2在Tyr105位點的磷酸化水平變化，并降低細(xì)胞內(nèi)丙酮酸激酶活性，促進Warburg效應(yīng)[61]，這可能與磷酸化PKM2在細(xì)胞質(zhì)水平上影響其活性四聚體形式含量有關(guān)。另外，作為激酶，PKM2以及其磷酸化形式還可以通過調(diào)節(jié)有絲分裂檢查點、染色體分離以及細(xì)胞質(zhì)分裂促進細(xì)胞周期[62-63]。其次，在轉(zhuǎn)錄方面，磷酸化的PKM2可以與PIN結(jié)合形成順反異構(gòu)化，進而與核定位信號肽受體蛋白相互作用，進入細(xì)胞核內(nèi)可以作為輔助激活因子，放大激酶級聯(lián)效應(yīng)[64]。

有氧糖酵解與濕性AMD(wet AMD，wAMD)的發(fā)生和發(fā)展有著密切的聯(lián)系[65]。wAMD患者視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞中PKM2表達(dá)明顯增加，同時患者血液中可檢測出PKM2抗體[66]。另有研究發(fā)現(xiàn)，wAMD患者乳酸與丙酮酸含量比值升高，表明糖酵解活性增強[67]。wAMD以脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)生成為特征，炎癥過程與WNT/β-catenin通路活性上調(diào)有關(guān)。WNT/β-catenin通路可通過上調(diào)PI3K/Akt通路活化HIF-1α，進而促進糖酵解相關(guān)的酶HK2和PKM2表達(dá)升高[8]，促使光感受器細(xì)胞通過糖酵解途徑代謝葡萄糖，阻止葡萄糖進入三羧酸循環(huán)進行代謝，從而減少氧化應(yīng)激損傷[68]，同時促使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的丙酮酸轉(zhuǎn)換成乳酸，高濃度的乳酸促進組織中血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達(dá)，血管內(nèi)皮細(xì)胞依賴有氧糖酵解為其生長和增生功能供能，進而誘導(dǎo)CNV的形成。

綜上所述，視網(wǎng)膜能量代謝狀態(tài)對于維持視網(wǎng)膜神經(jīng)元的正常結(jié)構(gòu)和功能發(fā)揮至關(guān)重要的作用。視網(wǎng)膜Warburg效應(yīng)不僅為視網(wǎng)膜細(xì)胞的能量代謝提供了大量的ATP，同時還提供了用于細(xì)胞生物合成的大量中間產(chǎn)物。然而，在某些視網(wǎng)膜疾病狀態(tài)下，如AMD視網(wǎng)膜糖酵解活性將發(fā)生變化；作為糖酵解途徑的關(guān)鍵酶，HK2、PFKFB3和PKM2活性及其表達(dá)水平的變化與細(xì)胞增生和新生血管的生成有著密切的關(guān)聯(lián)，深入研究這些機制有望為視網(wǎng)膜能量代謝相關(guān)疾病的治療提供新的思路和治療策略。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突