前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9及其影響因素的研究進(jìn)展

崔傳玨綜述，李建軍審校

前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9及其影響因素的研究進(jìn)展

崔傳玨綜述，李建軍審校

前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9（PCSK9）是一種新發(fā)現(xiàn)不久的蛋白， 它可以與低密度脂蛋白受體（LDLRs）結(jié)合，使肝細(xì)胞表面LDLRs減少，從而降低肝細(xì)胞對(duì)低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）顆粒的清除能力，進(jìn)而上調(diào)血漿LDL-C水平，促進(jìn)心血管事件的發(fā)生。由此可見，調(diào)節(jié)PCSK9水平對(duì)心血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)方面具有潛在作用。本文主要對(duì)影響PCSK9相關(guān)聯(lián)的因素進(jìn)行綜述。

綜述；前蛋白轉(zhuǎn)化酶類；基因；生理

低密度脂蛋白（low-density lipoprotein ，LDL）的代謝受到LDL受體（low-density lipoprotein receptors，LDLRs）的調(diào)節(jié)，二者結(jié)合后將LDL從循環(huán)中清除，從而使反映LDL水平的血液指標(biāo)LDL膽固醇（LDL-C）水平降低。近些年發(fā)現(xiàn)前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9, PCSK9），能夠與LDLRs結(jié)合，使肝細(xì)胞表面LDLRs數(shù)量減少，進(jìn)而降低肝細(xì)胞對(duì)LDL-C顆粒的清除能力，從而使血漿LDL-C水平升高，促進(jìn)心血管事件的發(fā)生。PCSK9可受到多種因素的調(diào)控，本文就PCSK9在基因變異、生理及病理等因素下的影響作一綜述。

1 PCSK9的結(jié)構(gòu)及功能

PCSK9，又稱神經(jīng)細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化酶1（neural apoptosis regulated convertase, NARC-1），隸屬于蛋白酶K亞家族。它主要由信號(hào)肽（氨基酸序列號(hào)1-30），前結(jié)構(gòu)域（氨基酸序列號(hào)31-152），催化結(jié)構(gòu)域（氨基酸序列號(hào)153-425）以及羧基末端結(jié)構(gòu)域（氨基酸序列號(hào)426-692）構(gòu)成。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Gln152和Ser153之間發(fā)生了前結(jié)構(gòu)域的自身催化。PCSK9主要在肝臟、小腸和腎臟中表達(dá)，但只有肝臟才能將PCSK9釋放入血液循環(huán)。體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物研究表明，循環(huán)中PCSK9與位于細(xì)胞表面的LDLRs結(jié)合后，內(nèi)化至細(xì)胞中，促進(jìn)溶酶體中LDLRs降解。因此，PCSK9的活性升高導(dǎo)致LDLRs數(shù)量減少，血漿中LDL水平增高。

2 PCSK9的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)

在過去的十幾年里，PCSK9的轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程逐漸被充分了解。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，PCSK9的表達(dá)是由許多轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的，其中有核轉(zhuǎn)錄因子和甾醇反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（SREBP）。特別是SREBP2，它是PCSK9最重要的轉(zhuǎn)錄激活蛋白。后續(xù)的研究表明肝細(xì)胞核因子1α（HNF-1α）在PCSK9的轉(zhuǎn)錄激活過程中也起了重要作用。PCSK9的表達(dá)也受到一些核受體的調(diào)控，體外實(shí)驗(yàn)顯示了參與膽汁酸代謝的法尼酯X受體（FXR）也能降低PCSK9的表達(dá)。通過肝臟X受體（LXR），氧類固醇可以上調(diào)PCSK9的表達(dá)。此外，過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）α和γ也參與了PCSK9的表達(dá)。

3 基因變異因素

常染色體顯性遺傳的高膽固醇血癥（autosomal dominant hypercholesterolemia, ADH）是一種以血漿LDL-C增高和早發(fā)心血管疾病為特征的遺傳病。早先研究發(fā)現(xiàn)，ADH主要有2種類型的基因突變，一種是LDLRs基因突變，如家族性高膽固醇血癥（Familial hypercholesterolemia, FH），另一種是APOB基因突變，如家族性APOB100缺陷。而在2003年，研究人員通過對(duì)一系列FH患者的分析，發(fā)現(xiàn)某些患者并非這兩種基因突變，而是PCSK9基因突變，其中有12.5%的ADH患者含有PCSK9基因突變。目前，PCSK9基因突變根據(jù)功能不同可分為兩類，即功能獲得型突變和功能缺失型突變，其中，功能獲得型突變較少。 Cunningham等[1]研究發(fā)現(xiàn)，PCSK9功能獲得性突變D374Y與FH和早發(fā)心血管病有關(guān)。E670G突變與血漿LDL-C的升高及不同種族個(gè)體的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化嚴(yán)重性相關(guān)[2]。然而，來自青年人冠狀動(dòng)脈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究組[3]的數(shù)據(jù)表明，PCSK9功能缺失型突變（L25SF，C679X和Y142X）的攜帶者比非攜帶者的LDL-C水平更低。 Scartezini等[4]研究表明，英國(guó)健康男性中， PCSK9功能缺失型突變R46L與心血管疾病的血脂保護(hù)性作用呈正相關(guān)。綜上所述，PCSK9的功能獲得型突變會(huì)產(chǎn)生FH表型，而且更易發(fā)生心血管??；而PCSK9的功能缺失型突變反而產(chǎn)生有益的效果，不但可以在出生時(shí)即有較低水平的血漿LDL，而且心血管病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)也很低。

4 生理因素

4.1年齡、性別和激素

Baass等[5]分析了1 739例兒童受試者，發(fā)現(xiàn)在9～16歲男性的血漿PCSK9水平降低，然而，女性的血漿PCSK9水平在13～14歲達(dá)到頂峰，之后可逐漸降低，但相對(duì)于16歲的男孩來說還是較高水平。由此可見，在青春期階段生長(zhǎng)激素可能對(duì)PCSK9水平具有重要調(diào)控作用。Persson等[6]發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)激素處理后，可以降低人血漿PCSK9的水平，上調(diào)肝臟LDLRs，增加循環(huán)中LDL-C的清除。然而，在嚙齒類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)激素的刺激能夠誘導(dǎo)PCSK9 水平增加[7]，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不一致可能是人類和嚙齒類動(dòng)物的生長(zhǎng)激素對(duì)膽固醇代謝方面的影響有差異造成的。

臨床顯示，絕經(jīng)前女性的冠心病發(fā)病率低于同齡男性，絕經(jīng)后女性的冠心病發(fā)病率與同齡男性相當(dāng)，研究表明，這一差異主要與雌激素有關(guān)。在一項(xiàng)多種族研究結(jié)果顯示[8]，成年女性絕經(jīng)前的血漿PCSK9水平低于絕經(jīng)后群體，相應(yīng)的LDL-C水平也是絕經(jīng)前低于絕經(jīng)后女性，相似的結(jié)果也見于漢族人群。這些結(jié)果可以解釋為什么絕經(jīng)前女性冠心病發(fā)病率低于絕經(jīng)后女性，說明雌激素對(duì)PCSK9的水平具有負(fù)調(diào)節(jié)作用。

4.2晝夜節(jié)律

有研究顯示[9]，健康人的血清和腦脊液中的PCSK9水平在大約下午4點(diǎn)濃度最低，午夜達(dá)到頂峰，上午8點(diǎn)左右回到基線水平。因此，PCSK9的水平具有晝夜節(jié)律性波動(dòng)。在臨床上，冠心病的發(fā)作也是有時(shí)間“偏好”的，晚上9～11點(diǎn)是最容易發(fā)作的時(shí)間段。由此可見，PCSK9的節(jié)律性波動(dòng)與冠心病發(fā)作時(shí)間相吻合。

4.3有氧運(yùn)動(dòng)

眾所周知，有氧運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練對(duì)于調(diào)節(jié)體重及脂代謝有著重要作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[10]，進(jìn)行過踏板運(yùn)動(dòng)的小鼠肝臟PCSK9及LDLR的表達(dá)可通過抑制轉(zhuǎn)錄因子SREBP-2而下調(diào)，從而降低血漿PCSK9濃度和LDL-C水平。因此，有氧運(yùn)動(dòng)可以抑制PCSK9的水平。

4.4飲食

研究表明，營(yíng)養(yǎng)狀況可以調(diào)節(jié)PCSK9的表達(dá)。在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)膽固醇缺乏時(shí)，PCSK9的蛋白表達(dá)在12 h升高，24 h降低，而mRNA水平則在24h有一個(gè)明顯上調(diào)，Costet等[11]調(diào)節(jié)受到SREBP1和SREBP2的共同激活來實(shí)現(xiàn)PCSK9的表達(dá)調(diào)控。短期高果糖飲食可以增加人類血循環(huán)中PCSK9的含量[12]，而地中海飲食[13]或蔬菜及n-6多不飽和脂肪酸[14]的膳食組合則可以降低12%～13%的血漿PCSK9水平。在細(xì)胞和在體實(shí)驗(yàn)中[11]，饑餓可以降低PCSK9 mRNA的表達(dá)，并通過SREBP1和 HNF1α來進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，在健康受試者中發(fā)現(xiàn)，禁食能顯著降低血循環(huán)中PCSK9水平。因此，合理膳食可以降低PCSK9，從而減少心血管疾病的發(fā)生。

5 病理因素

5.1胰島素與胰島素抵抗

糖尿病是引起心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，PCSK9可能與糖代謝相關(guān)。Awan等[15]發(fā)現(xiàn)高胰島素血癥與血循環(huán)中PCSK9水平降低有關(guān)，并且在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中顯示，胰島素可通過SREBP-1c抑制PCSK9的轉(zhuǎn)錄水平。在鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病動(dòng)物模型中[16]，肝臟PCSK9 mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)都降低。此外，Levy等[17]發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病的嗜沙肥鼠模型中，小腸細(xì)胞中的PCSK9蛋白表達(dá)降低。以上結(jié)果表明，胰島素可以抑制PCSK9表達(dá)。

有臨床研究顯示[18]，PCSK9基線水平升高與胰島素抵抗的增加相關(guān)。在細(xì)胞研究中，抵抗素處理的細(xì)胞能增加PCSK9的mRNA和蛋白水平[19]。這些數(shù)據(jù)說明胰島素抵抗可能降低了胰島素抑制PCSK9的能力。但是，目前尚缺乏大樣本人群的調(diào)查，有待進(jìn)一步研究。

5.2動(dòng)脈粥樣硬化與炎癥

動(dòng)脈粥樣硬化不只是一個(gè)膽固醇貯積疾病，也是一個(gè)在各個(gè)發(fā)展階段的慢性炎癥反應(yīng)過程。近期研究顯示，PCSK9與炎癥反應(yīng)存在潛在的交互作用。Ferri等[20]在人的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中發(fā)現(xiàn)有PCSK9表達(dá), 體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 外源性加入PCSK9可以抑制巨噬細(xì)胞中LDLR的表達(dá)水平，從而影響血管脂質(zhì)沉積和氧化作用。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中[21]，用脂多糖干預(yù)膽固醇喂養(yǎng)的小鼠，其肝臟的PCSK9 mRNA的表達(dá)增加，LDLR水平減少，從而引起血漿LDL-C顯著增加。炎癥引起PCSK9表達(dá)升高的機(jī)制可能是因?yàn)檠装Y反應(yīng)降低了FXR或PPARs的活性，從而減弱了它們對(duì)PCSK9表達(dá)的抑制作用。另外，有研究人員發(fā)現(xiàn)[22]，PCSK9基因沉默（siRNA）后，可以通過抑制巨噬細(xì)胞內(nèi)核因子κB（NFκB）的表達(dá)，降低氧化型LDL（ox-LDL）誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，從而抑制動(dòng)脈粥樣硬化的炎性反應(yīng)。我們課題組還發(fā)現(xiàn)[23]，穩(wěn)定性冠心病患者血漿中的PCSK9水平與白細(xì)胞計(jì)數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。臨床研究表明，PCSK9的過表達(dá)可以誘導(dǎo)動(dòng)脈粥樣硬化，而其表達(dá)不足則降低心血管風(fēng)險(xiǎn)，提示PCSK9的功能性改變可能參與了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展過程。

另外，牙周炎患者常伴有較高的心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。研究發(fā)現(xiàn)[24]，70例牙周病患者的血中PCSK9濃度與對(duì)照組比較，有明顯上調(diào)。

6 結(jié)束語

PCSK9可與多種因素相互關(guān)聯(lián)，它不但可以通過降解LDLRs參與脂質(zhì)代謝，還參與動(dòng)脈粥樣硬化、炎癥以及糖尿病等多種代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展過程。因此，深入研究 PCSK9及對(duì)其影響的因素，有助于明確疾病的發(fā)生機(jī)制，PCSK9可能具有更為廣泛的應(yīng)用前景。

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2016-07-18）

（編輯：曹洪紅）

100037北京市，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 國(guó)家心血管病中心 阜外醫(yī)院 心血管疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

崔傳玨 主管技師 主要從事血脂研究 Email: cjcui@126.com 通訊作者：李建軍 Email:13901010368@163.com

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1000-3614（2017）04-0411-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2017. 04.024