Молекулярные механизмы нарушения метаболизма глюкозы при опухолях женской репродуктивной системы
https://doi.org/10.17749/2313-7347/ob.gyn.rep.2025.650
Аннотация
Метаболизм глюкозы играет ключевую роль в обеспечении энергетических и биосинтетических потребностей быстро пролиферирующих клеток. При гинекологических злокачественных новообразованиях (ЗНО), включая рак яичников (РЯ), рак эндометрия (РЭ) и рак шейки матки (РШМ), происходит метаболическое перепрограммирование, направленное на поддержание роста опухоли, инвазии, метастазирования и лекарственной устойчивости. В настоящем обзоре представлен анализ молекулярных механизмов нарушения метаболизма глюкозы в опухолях женской репродуктивной системы, охватывающий гликолиз, цикл трикарбоновых кислот (ТТК) и пентозофосфатный путь (англ. pentose phosphate pathway, PPP). Особое внимание уделено ключевым ферментам, таким как гексокиназа 2 (англ. hexokinase 2, HK2), пируваткиназа M2 (англ. pyruvate kinase M2, PKM2), лактатдегидрогеназа A (англ. lactate dehydrogenase A, LDHA) и 6-фосфофрукто-2-киназа (англ. 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase 3, PFKFB3), участвующим в реализации эффекта Варбурга. Также рассматриваются регуляторы транскрипции – индуцируемый гипоксией фактор-1α (англ. hypoxia-inducible factor 1-alpha, HIF-1α) и метаболические сенсоры – пируватдегидрогеназная киназа 1 (англ. pyruvate dehydrogenase kinase 1, PDK1) и изоцитратдегидрогеназа 1 (англ. isocitrate dehydrogenase 1, IDH1), играющие важную роль в адаптации опухолевых клеток к условиям гипоксии и в прогрессировании болезни. Обсуждаются профили экспрессии белков-переносчиков глюкозы (англ. glucose transporter 1, GLUT1; glucose transporter 3, GLUT3), натрий-зависимого глюкозного котранспортера 1 (англ. sodium glucose cotransporter 1, SGLT1) и ферментов PPP – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (англ. glucose-6-phosphate dehydrogenase, G6PD), транскетолаза-подобного фермента 1англ. (англ. transketolase-like 1, TKTL1), вовлеченных в поддержание окислительно-восстановительного гомеостаза и развитие химиорезистентности. Понимание этих метаболических изменений позволяет рассматривать их как потенциальные терапевтические мишени и прогностические биомаркеры. Включение молекулярного профилирования в клиническую практику может способствовать разработке персонализированных стратегий терапии и улучшению прогноза пациенток с гинекологическими опухолями.
Об авторах
Е. Ю. КовалеваРоссия
Ковалева Екатерина Юрьевна
450008 Уфа, ул. Ленина, д. 3
Р. Р. Кантимирова
Россия
Кантимирова Розалия Рустамовна
450008 Уфа, ул. Ленина, д. 3
Т. К. Гунина
Россия
Гунина Татьяна Константиновна
119048, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2
Е. В. Власенко
Россия
Власенко Елизавета Владимировна
344022 Ростов-на-Дону, Нахичеванский пер., 29
Д. О. Салычин
Россия
Салычин Даниил Олегович
199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9
Д. С. Хулагова
Россия
Хулагова Дана Саидовна
350063 Краснодар, ул. Митрофана Седина, д. 4
А. Кочкин
Россия
Кочкин Алексей
248023 Калуга, ул. Степана Разина, д. 26
В. А. Маматкова
Россия
Маматкова Виктория Александровна
344022 Ростов-на-Дону, Нахичеванский пер., 29
Н. С. Жаков
Россия
Жаков Николай Сергеевич
344022 Ростов-на-Дону, Нахичеванский пер., 29
Г. К. Безматерных
Россия
Безматерных Глеб Константинович
344022 Ростов-на-Дону, Нахичеванский пер., 29
Е. Ю. Фоменко
Россия
Фоменко Елена Юрьевна
344029 Ростов-на-Дону, ул. Сержантова, д. 3
А. А. Муллагалиева
Россия
Муллагалиева Альфия Аликовна
420008, Казань, Кремлевская улица, д. 18, корп. 1
Ф. С. Али
Россия
Али Фатима Самир кызы
344022 Ростов-на-Дону, Нахичеванский пер., 29
Р. Н. Иманова
Россия
Иманова Ругая Нафиз кызы
117513 Москва, ул. Островитянова, д. 1
Список литературы
1. Мерабишвили В.М., Бахидзе Е.В., Урманчеева А.Ф. и др. Состояние онкологической помощи в России: рак яичников, распространенность, качество учета, выживаемость больных (клинико-популяционное исследование). Вопросы онкологии. 2025;71(2):306–17. https://doi.org/10.37469/0507-3758-2025-71-2-306-317.
2. Гозман Е.С. Генетические маркеры трансформации пограничных опухолей яичников в высокодифференцированный рак яичников. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2021;18(4):24–9. https://doi.org/10.19163/1994-9480-2021-4(80)-24-29.
3. Matulonis U.A., Sood A.K., Fallowfield L. et al. Ovarian cancer. Nat Rev Dis Primers. 2016;2:16061. https://doi.org/10.1038/nrdp.2016.61.
4. Зароченцева Н.В., Джиджихия Л.К., Набиева В.Н., Джавахишвили М.Г. Значение генотипирования вируса папилломы человека в диагностике предраковых поражений шейки матки. Российский вестник акушера-гинеколога. 2021;21(5):30–40. https://doi.org/10.17116/rosakush20212105130.
5. Yasuda M. New clinicopathological concept of endometrial carcinoma with integration of histological features and molecular profiles. Pathol Int. 2024;74(10):557–73. https://doi.org/10.1111/pin.13471.
6. Hanahan D. Hallmarks of cancer: new dimensions. Cancer Discov. 2022;12(1):31–46. https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-21-1059.
7. Locasale J.W., Cantley L.C. Altered metabolism in cancer. BMC Biol. 2010;8:88. https://doi.org/10.1186/1741-7007-8-88.
8. Хлебкова Ю.С., Высоких М.Ю., Межевитинова Е.А. и др. Метаболическое репрограммирование клеток как фактор индукции и прогрессии предрака и рака шейки матки. Акушерство и гинекология. 2016;(4):26–35. https://doi.org/10.18565/aig.2016.4.26-35.
9. Pliszka M., Szablewski L. Glucose transporters as a target for anticancer therapy. Cancers (Basel). 2021;13(16):4184. https://doi.org/10.3390/cancers13164184.
10. Han L., Qu Q., Aydin D. et al. Structure and mechanism of the SGLT family of glucose transporters. Nature. 2022;601(7892):274–9. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04211-w.
11. Радкевич Е.Р., Северина А.С., Шамхалова М.Ш., Шестакова М.В. Ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера 2 типа как потенциальные противоонкогенные средства. Сахарный диабет. 2025;28(2):243–51. https://doi.org/10.14341/DM13224.
12. Tsunokake S., Iwabuchi E., Miki Y. et al. SGLT1 as an adverse prognostic factor in invasive ductal carcinoma of the breast. Breast Cancer Res Treat. 2023;201(3):499–513. https://doi.org/10.1007/s10549-023-07024-9.
13. Cantuaria G., Magalhaes A., Penalver M. et al. Expression of GLUT-1 glucose transporter in borderline and malignant epithelial tumors of the ovary. Gynecol Oncol. 2000;79(1):33–7. https://doi.org/10.1006/gyno.2000.5910.
14. Mendez L.E., Manci N., Cantuaria G. et al. Expression of glucose transporter-1 in cervical cancer and its precursors. Gynecol Oncol. 2002;86(2):138–43. https://doi.org/10.1006/gyno.2002.6745.
15. Khabaz M.N., Qureshi I.A., Al-Maghrabi J.A. GLUT 1 expression is a supportive mean in predicting prognosis and survival estimates of endometrial carcinoma. Ginekol Pol. 2019;90(10):582–8. https://doi.org/10.5603/GP.2019.0102.
16. Rudlowski C., Moser M., Becker A.J. et al. GLUT1 mRNA and protein expression in ovarian borderline tumors and cancer. Oncology. 2004;66(5):404–10. https://doi.org/10.1159/000079489.
17. Baczewska M., Supruniuk E., Bojczuk K. et al. Energy substrate transporters in high-grade ovarian cancer: gene expression and clinical implications. Int J Mol Sci. 2022;23(16):8968. https://doi.org/10.3390/ijms23168968.
18. Tsukioka M., Matsumoto Y., Noriyuki M. et al. Expression of glucose transporters in epithelial ovarian carcinoma: correlation with clinical characteristics and tumor angiogenesis. Oncol Rep. 2007;18(2):361–7.
19. Lai B., Xiao Y., Pu H. et al. Overexpression of SGLT1 is correlated with tumor development and poor prognosis of ovarian carcinoma. Arch Gynecol Obstet. 2012;285(5):1455–61. https://doi.org/10.1007/s00404-011-2166-5.
20. Шарафутдинова К.И., Шляпина В.С., Баева А.И. и др. Сахарный диабет и опухоли женской репродуктивной системы. Проблемы эндокринологии. 2023;69(3):103–10. https://doi.org/10.14341/probl13282.
21. Федорова М.С., Карпова И.Ю., Липатова А.В. и др. Ингибирование гексокиназы 2 приводит к снижению экспрессии ферментов гликолиза PFKP, BPGM и GPIв клеточной линии RKO. Вавиловский журнал генетики и селекции.2017;21(8):932–6.
22. Tan V.P., Miyamoto S. HK2/hexokinase-II integrates glycolysis and autophagy to confer cellular protection. Autophagy. 2015;11(6):963–4. https://doi.org/10.1080/15548627.2015.1042195.
23. Campos M., Albrecht L.V. Hitting the sweet spot: how glucose metabolism is orchestrated in space and time by phosphofructokinase-1. Cancers (Basel). 2023;16(1):16. https://doi.org/10.3390/cancers16010016.
24. Wiese E.K., Hitosugi T. Tyrosine kinase signaling in cancer metabolism: PKM2 paradox in the Warburg effect. Front Cell Dev Biol. 2018;6:79. https://doi.org/10.3389/fcell.2018.00079.
25. Sharma D., Singh M., Rani R. Role of LDH in tumor glycolysis: regulation of LDHA by small molecules for cancer therapeutics. Semin Cancer Biol. 2022;87:184–95. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2022.11.007.
26. Yan S., Li Q., Li S. et al. The role of PFKFB3 in maintaining colorectal cancer cell proliferation and stemness. Mol Biol Rep. 2022;49(10):9877–91. https://doi.org/10.1007/s11033-022-07513-y.
27. Zheng N., Wei J., Wu D. et al. Master kinase PDK1 in tumorigenesis. Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2023;1878(6):188971. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2023.188971.
28. Zhou S., Li D., Xiao D. et al. Inhibition of PKM2 enhances sensitivity of olaparib to ovarian cancer cells and induces DNA damage. Int J Biol Sci. 2022;18(4):1555–68. https://doi.org/10.7150/ijbs.62947.
29. Abudula A., Rouzi N., Xu L. et al. Tissue-based metabolomics reveals potential biomarkers for cervical carcinoma and HPV infection. Bosn J Basic Med Sci. 2020;20(1):78–87. https://doi.org/10.17305/bjbms.2019.4359.
30. Lin Y., Meng F., Lu Z. et al. Knockdown of PKM2 suppresses tumor progression in human cervical cancer by modulating epithelial-mesenchymal transition via Wnt/β-catenin signaling. Cancer Manag Res. 2018;10:4191–202. https://doi.org/10.2147/CMAR.S178219.
31. Lai Y.J., Chou Y.C., Lin Y.J. et al. Pyruvate kinase M2 expression: a potential metabolic biomarker to differentiate endometrial precancer and cancer that is associated with poor outcomes in endometrial carcinoma. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(23):4589. https://doi.org/10.3390/ijerph16234589.
32. Liu X., Zuo X., Sun X. et al. Hexokinase 2 promotes cell proliferation and tumor formation through the Wnt/β-catenin pathway-mediated cyclin D1/c-myc upregulation in epithelial ovarian cancer. J Cancer. 2022;13(8):2559–69. https://doi.org/10.7150/jca.71894.
33. Cui N., Li L., Feng Q. et al. Hexokinase 2 promotes cell growth and tumor formation through the Raf/MEK/ERK signaling pathway in cervical cancer. Front Oncol. 2020;10:581208. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.581208.
34. Bolaños-Suárez V., Alfaro A., Espinosa A.M. et al. The mRNA and protein levels of the glycolytic enzymes lactate dehydrogenase A (LDHA) and phosphofructokinase platelet (PFKP) are good predictors of survival time, recurrence, and risk of death in cervical cancer patients. Cancer Med. 2023;12(14):15632–49. https://doi.org/10.1002/cam4.6123.
35. Cao M., Liu Z., You D. et al. TMT-based quantitative proteomic analysis of spheroid cells of endometrial cancer possessing cancer stem cell properties. Stem Cell Res Ther. 2023;14(1):119. https://doi.org/10.1186/s13287-023-03348-x.
36. Koukourakis M.I., Kontomanolis E., Giatromanolaki A. et al. Serum and tissue LDH levels in patients with breast/gynaecological cancer and benign diseases. Gynecol Obstet Invest. 2009;67(3):162–8. https://doi.org/10.1159/000183250.
37. Priego-Hernández V.D., Arizmendi-Izazaga A., Soto-Flores D.G. et al. Expression of HIF-1α and genes involved in glucose metabolism is increased in cervical cancer and HPV-16-positive cell lines. Pathogens. 2022;12(1):33. https://doi.org/10.3390/pathogens12010033.
38. Magar A.G., Morya V.K., Kwak M.K. et al. A molecular perspective on HIF-1α and angiogenic stimulator networks and their role in solid tumors: an update. Int J Mol Sci. 2024;25(6):3313. https://doi.org/10.3390/ijms25063313.
39. Daponte A., Ioannou M., Mylonis I. et al. Prognostic significance of Hypoxia-Inducible Factor 1 alpha (HIF-1 alpha) expression in serous ovarian cancer: an immunohistochemical study. BMC Cancer. 2008;8:335. https://doi.org/10.1186/1471-2407-8-335.
40. Wong C., Wellman T.L., Lounsbury K.M. VEGF and HIF-1alpha expression are increased in advanced stages of epithelial ovarian cancer. Gynecol Oncol. 2003;91(3):513–7. https://doi.org/10.1016/j.ygyno.2003.08.022.
41. Zhu C., Ding H., Yang J. et al. Downregulation of proline hydroxylase 2 and upregulation of hypoxia-inducible factor 1α are associated with endometrial cancer aggressiveness. Cancer Manag Res. 2019;11:9907–12. https://doi.org/10.2147/CMAR.S223421.
42. Li N., Li H., Wang Y. et al. Quantitative proteomics revealed energy metabolism pathway alterations in human epithelial ovarian carcinoma and their regulation by the antiparasite drug ivermectin: data interpretation in the context of 3P medicine. EPMA J. 2020;11(4):661–94. https://doi.org/10.1007/s13167-020-00224-z.
43. Yuan Y., Guo-Qing P., Yan T. et al. A study of PKM2, PFK-1, and ANT1 expressions in cervical biopsy tissues in China. Med Oncol. 2012;29(4):2904–10. https://doi.org/10.1007/s12032-011-0154-z.
44. Jiang Y.X., Siu M.K.Y., Wang J.J. et al. Regulates chemoresistance, metastasis and stemness via IAP proteins and the NF-κB signaling pathway in ovarian cancer. Front Oncol. 2022;12:748403. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.748403.
45. Da Q., Huang .L, Huang C. et al. Glycolytic regulatory enzyme PFKFB3 as a prognostic and tumor microenvironment biomarker in human cancers. Aging (Albany NY). 2023;15(10):4533–59. https://doi.org/10.18632/aging.204758.
46. Shi L., Pan H., Liu Z. et al. Roles of PFKFB3 in cancer. Signal Transduct Target Ther. 2017;2:17044. https://doi.org/10.1038/sigtrans.2017.44.
47. Xiao Y., Jin L., Deng C. et al. Inhibition of PFKFB3 induces cell death and synergistically enhances chemosensitivity in endometrial cancer. Oncogene. 2021;40(8):1409–24. https://doi.org/10.1038/s41388-020-01621-4.
48. Yao S., Shang W., Huang L. et al. The oncogenic and prognostic role of PDK1 in the progression and metastasis of ovarian cancer. J Cancer. 2021;12(3):630–43. https://doi.org/10.7150/jca.47278.
49. Liu Y., Qiu S., Zheng X. et al. LINC00662 modulates cervical cancer cell proliferation, invasion, and apoptosis via sponging miR-103a-3p and upregulating PDK4. Mol Carcinog. 2021;60(6):365–76. https://doi.org/10.1002/mc.23294.
50. Sidorkiewicz I., Jóźwik M., Buczyńska A. et al. Identification and subsequent validation of transcriptomic signature associated with metabolic status in endometrial cancer. Sci Rep. 2023;13(1):13763. https://doi.org/10.1038/s41598-023-40994-w.
51. Zong W.X., Rabinowitz J.D., White E. Mitochondria and cancer. Mol Cell. 2016;61(5):667–76. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2016.02.011.
52. Pirozzi C.J., Yan H. The implications of IDH mutations for cancer development and therapy. Nat Rev Clin Oncol. 2021;18(10):645–61. https://doi.org/10.1038/s41571-021-00521-0.
53. Schlichtholz B., Turyn J., Goyke E. et al. Enhanced citrate synthase activity in human pancreatic cancer. Pancreas. 2005;30(2):99–104. https://doi.org/10.1097/01.mpa.0000153326.69816.7d.
54. Chen L., Liu T., Zhou J. et al. Citrate synthase expression affects tumor phenotype and drug resistance in human ovarian carcinoma. PLoS One. 2014;9(12):e115708. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115708.
55. Cormio A., Guerra F., Cormio G. et al. The PGC-1alpha-dependent pathway of mitochondrial biogenesis is upregulated in type I endometrial cancer. Biochem Biophys Res Commun. 2009;390(4):1182–5. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2009.10.114.
56. Lin C.C., Cheng T.L., Tsai W.H. et al. Loss of the respiratory enzyme citrate synthase directly links the Warburg effect to tumor malignancy. Sci Rep. 2012;2:785. https://doi.org/10.1038/srep00785.
57. Wei Z., Ye S., Feng H. et al. Silybin suppresses ovarian cancer cell proliferation by inhibiting isocitrate dehydrogenase 1 activity. Cancer Sci. 2022;113(9):3032–43. https://doi.org/10.1111/cas.15470.
58. Zhan J., Yang .F, Ge C., Yu X. Multi-omics approaches identify necroptosis-related prognostic signature and associated regulatory axis in cervical cancer. Int J Gen Med. 2022;15:4937–48. https://doi.org/10.2147/IJGM.S366925.
59. Bai M., Yang L., Liao H. et al. Metformin sensitizes endometrial cancer cells to chemotherapy through IDH1-induced Nrf2 expression via an epigenetic mechanism. Oncogene. 2018;37(42):5666–81. https://doi.org/10.1038/s41388-018-0360-7.
60. Sen T., Sen N., Noordhuis M.G. et al. OGDHL is a modifier of AKT-dependent signaling and NF-κB function. PLoS One. 2012;7(11):e48770. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0048770.
61. Qi H., Zhu D. Oncogenic role of copper-induced cell death-associated protein DLD in human cancer: a pan-cancer analysis and experimental verification. Oncol Lett. 2023;25(5):214. https://doi.org/10.3892/ol.2023.13800.
62. Yang H.C., Stern A., Chiu D.T. G6PD: A hub for metabolic reprogramming and redox signaling in cancer. Biomed J. 2021;44(3):285–92. https://doi.org/10.1016/j.bj.2020.08.001.
63. Bose S., Huang Q., Ma Y. et al. G6PD inhibition sensitizes ovarian cancer cells to oxidative stress in the metastatic omental microenvironment. Cell Rep. 2022;39(13):111012. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111012.
64. Feng Q., Li X., Sun W. et al. Targeting G6PD reverses paclitaxel resistance in ovarian cancer by suppressing GSTP1. Biochem Pharmacol. 2020;178:114092. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.114092.
65. Yi H., Zheng X., Song J. et al. Exosomes mediated pentose phosphate pathway in ovarian cancer metastasis: a proteomics analysis. Int J Clin Exp Pathol. 2015;8(12):15719–28.
66. Cui J., Pan Y., Wang J. et al. MicroRNA-206 suppresses proliferation and predicts poor prognosis of HR-HPV-positive cervical cancer cells by targeting G6PD. Oncol Lett. 2018;16(5):5946–52. https://doi.org/10.3892/ol.2018.9326.
67. Chang Y.F., Yan G.J., Liu G.C. et al. HPV16 E6 promotes the progression of HPV infection-associated cervical cancer by upregulating glucose-6-phosphate dehydrogenase expression. Front Oncol. 2021;11:718781. https://doi.org/10.3389/fonc.2021.718781.
68. Liu B., Fu X., Du Y. et al. Pan-cancer analysis of G6PD carcinogenesis in human tumors. Carcinogenesis. 2023;44(6):525–34. https://doi.org/10.1093/carcin/bgad043.
69. Zheng W., Feng Q., Liu J. et al. Inhibition of 6-phosphogluconate dehydrogenase reverses cisplatin resistance in ovarian and lung cancer. Front Pharmacol. 2017;8:421. https://doi.org/10.3389/fphar.2017.00421.
70. Guo H., Xiang Z., Zhang Y., Sun D. Inhibiting 6-phosphogluconate dehydrogenase enhances chemotherapy efficacy in cervical cancer via AMPK-independent inhibition of RhoA and Rac1. Clin Transl Oncol. 2019;21(4):404–11. https://doi.org/10.1007/s12094-018-1937-x.
71. Krockenberger M., Honig A., Rieger L. et al. Transketolase-like 1 expression correlates with subtypes of ovarian cancer and the presence of distant metastases. Int J Gynecol Cancer. 2007;17(1):101–6. https://doi.org/10.1111/j.1525-1438.2007.00799.x.
72. Zhu Y., Qiu Y., Zhang X. TKTL1 participated in malignant progression of cervical cancer cells via regulating AKT signal mediated PFKFB3 and thus regulating glycolysis. Cancer Cell Int. 2021;21(1):678. https://doi.org/10.1186/s12935-021-02383-z.
73. Krockenberger M., Engel J.B., Schmidt M. et al. Expression of transketolase-like 1 protein (TKTL1) in human endometrial cancer. Anticancer Res. 2010;30(5):1653–9.
Рецензия
Для цитирования:
Ковалева Е.Ю., Кантимирова Р.Р., Гунина Т.К., Власенко Е.В., Салычин Д.О., Хулагова Д.С., Кочкин А., Маматкова В.А., Жаков Н.С., Безматерных Г.К., Фоменко Е.Ю., Муллагалиева А.А., Али Ф.С., Иманова Р.Н. Молекулярные механизмы нарушения метаболизма глюкозы при опухолях женской репродуктивной системы. Акушерство, Гинекология и Репродукция. https://doi.org/10.17749/2313-7347/ob.gyn.rep.2025.650
For citation:
Kovaleva E.Yu., Kantimirova R.R., Gunina T.K., Vlasenko E.V., Salychin D.O., Khulagova D.S., Kochkin A., Mamatkova V.A., Zhakov N.S., Bezmaternykh G.K., Fomenko E.Yu., Mullagalieva A.A., Ali F.S., Imanova R.N. Molecular mechanisms of glucose metabolism disorders in tumors of the female reproductive system. Obstetrics, Gynecology and Reproduction. (In Russ.) https://doi.org/10.17749/2313-7347/ob.gyn.rep.2025.650

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.