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目的：检测大肠癌组织中丙酮酸激酶M1/M2亚型(Pyruvate Kinase Isoenzyme M1/M2, PKM1/PKM2)的表达改变；分析PKM的表达改变与大肠癌病理类型以及临床病理分期的关系；研究PKM2的表达对大肠癌糖代谢的影响；研究PKM2的表达对大肠癌的发生及侵袭转移等生物学行为的影响。方法：选择2009年12月至2010年4月本组手术治疗的大肠癌患者肿瘤组织60例为研究对象,取切缘正常肠粘膜为阴性对照,应用PKM1和PKM2特异性抗体,采用免疫印迹(Western blot, Wb)的方法检测大肠癌组织中PKM1和PKM2蛋白水平的表达改变。并采用免疫组织化学(Immunohistochemistry, IH)的方法检测丙酮酸激酶亚型在大肠癌组织及正常大肠粘膜组织中的表达差异。设计并合成PKM2特异性引物,采用real-time PCR的方法对大肠癌中PKM2-mRNA表达水平进行定量检测,并结合临床病理资料对PKM2-mRNA的水平与肿瘤病理类型及临床病理分期之间的关系进行分析。进一步应用Western blot的方法验证大肠癌细胞株中PKM亚型的表达改变。并设计PKM2特异性shRNA及无基因干扰作用的阴性对照,包装慢病毒,感染RKO细胞株并筛选稳转细胞系。Clark氧电极检测细胞氧耗率,液体闪烁计数仪检测细胞葡萄糖代谢率,吸光度法检测细胞乳酸生成率。并分别用细胞计数和Transwell法检测细胞增殖和迁移能力。选用nu/nu裸鼠,检测细胞体内成瘤能力的改变。结果：大肠癌组织中PKM1蛋白水平明显低于正常大肠粘膜组织(0.77±0.21vs0.91±0.28,P=0.010),而其PKM2的蛋白水平则明显高于后者(1.32±0.49vs0.98±0.34,P=0.006)；正常大肠粘膜组织及肿瘤间质细胞主要表达PKM1,而大肠癌细胞主要表达PKM2;肿瘤组织中PKM2-mRNA的表达水平较正常大肠组织也明显上升(△Ct：4.65±2.09vs6.91±2.27,P=0.000)；统计分析显示,PKM2-mRNA的表达与大肠癌的淋巴结转移和临床病理分期有关,淋巴结转移较多及临床病理分期较晚的病人PKM2-mRNA的表达水平较高。包括大肠癌细胞株RKO、HCT116、SW480、HT29,转化的人胚肾细胞株HEK293和293T以及来源于胚胎组织的正常大肠粘膜细胞株CCD841等增殖性细胞株均选择性表达PKM2。shRNA能够有效下调RKO细胞株中PKM2的表达水平,对照序列对PKM2表达水平无明显影响。下调PKM2表达水平后RKO细胞葡萄糖酵解率(49.57vs32.77,p<0.01)和乳酸生成率(8.71vs3.49,p<0.01)均明显降低,而氧耗率无明显改变(3.36vs3.70,p=0.266)。下调PKM2表达水平后细胞增殖能力、细胞迁移能力以及体内成瘤能力均被明显抑制。实验组细胞(shPKM2)的五天倍增数(6.34vs4.81,p<0.01)、穿过transwell膜的细胞数(136.3±8.5vs85.3±8.7,p<0.01)较对照细胞(con)明显下降。接种shPKM2细胞的裸鼠成瘤时间晚于con细胞,且前者成瘤数量(8vs10)和重量(3.0±0.4vs1.3±0.2,p=0.002)均少于后者。结论：大肠癌组织中PKM2的表达水平明显升高,其中肿瘤细胞主要表达PKM2而肿瘤间质细胞则主要表达PKM1；PKM2表达水平的升高与肿瘤的临床病理分期有关,淋巴结转移较多及分期较晚病人的大肠肿瘤组织中PKM2的表达水平较高；PKM2的高表达能够介导大肠癌有氧糖酵解代谢方式的建立：PKM2介导的葡萄糖代谢方式能够促进大肠癌细胞的增殖和迁移,可能与大肠癌的发生和转移有关。PKM2有可能成为大肠癌防治的新靶点。