PCSK9致動(dòng)脈粥樣硬化的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張海娜 王曉晶 郭 振 甘佼弘 崔志瓊 林 欣 王曄玲

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院心血管疾病診療中心，吉林 長春 130021)

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是眾多致死性和致殘性血管事件發(fā)生的前期病理基礎(chǔ)。AS的病理變化主要累及全身大中型肌彈力型動(dòng)脈，受累動(dòng)脈病變始于內(nèi)膜，漸累及動(dòng)脈中層，先后有多種病變合并存在，使動(dòng)脈壁增厚變硬，以致管壁失去彈性、管腔縮小，進(jìn)而使受阻動(dòng)脈遠(yuǎn)端缺血而導(dǎo)致局部組織壞死、纖維化。臨床表現(xiàn)為冠狀動(dòng)脈、顱腦動(dòng)脈、四肢動(dòng)脈、腎動(dòng)脈及其他內(nèi)臟動(dòng)脈硬化導(dǎo)致的心肌梗死、缺血性腦血管意外、下肢動(dòng)脈閉塞、頑固性高血壓和腎功能不全等。AS的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制于百余年來先后經(jīng)歷了脂質(zhì)浸潤、血小板聚集和血栓形成、平滑肌細(xì)胞克隆及損傷反應(yīng)等一系列學(xué)說，后者為近年多數(shù)學(xué)者所接受，此外，細(xì)胞凋亡對(duì)AS的進(jìn)展也有著一定的促進(jìn)作用〔1，2〕。前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素(PCSK)9除間接調(diào)節(jié)血脂代謝外，亦可通過參與血管壁的脂質(zhì)蓄積、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡直接影響AS。本文就PCSK9在AS發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 PCSK9結(jié)構(gòu)及功能

PCSK9基因主要表達(dá)于肝臟、腎臟及小腸，該基因編碼一種前蛋白轉(zhuǎn)化酶(NARC-1)，在家族性高膽固醇血癥患者中發(fā)現(xiàn)PCSK9與血脂代謝相關(guān)。PCSK9作為PCSK家族的第9個(gè)成員，具有四段序列，包括信號(hào)肽序列、原結(jié)構(gòu)域序列、催化結(jié)構(gòu)域序列及富含半胱氨酸和組氨酸的C末端區(qū)域，產(chǎn)生于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，細(xì)胞外分泌前為無活性酶原形式〔3，4〕。有學(xué)者指出：由于肝細(xì)胞上的低密度脂蛋白受體(LDLR)的表達(dá)水平受PCSK9調(diào)控，故其表達(dá)水平影響著低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)血漿含量〔5～7〕。

2 PCSK9與血脂代謝

LDL-C是AS的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，參與泡沫細(xì)胞的形成，促進(jìn)細(xì)胞黏附、平滑肌細(xì)胞(SMC)增生，促進(jìn)血小板黏附、聚集、血栓形成，損傷內(nèi)皮細(xì)胞，加重AS中的炎癥反應(yīng)。故降低LDL-C對(duì)AS的預(yù)防和進(jìn)展非常重要。

LDLR在膽固醇平衡中起到至關(guān)重要的作用，LDLR的再循環(huán)增強(qiáng)了LDL-C顆粒的有效清除。PCSK9是一個(gè)新興的肝臟LDLR表達(dá)調(diào)節(jié)物，其于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)經(jīng)自體催化裂解后分泌于細(xì)胞表面，并與LDLR結(jié)合，兩者結(jié)合后在受體蛋白ARH的作用下內(nèi)化，進(jìn)而降低LDLR的再循環(huán)或直接引導(dǎo)其在溶酶體降解。PCSK9存在以下兩種突變形式，①功能獲得型(主要為D374Y，F(xiàn)216L及S127R 3種突變體)，因其增強(qiáng)LDLR的降解，致LDL-C水平升高，增加心血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；②功能缺失型(主要包括R46L的錯(cuò)義突變及Y142× 和C679×兩種無義突變)，可使LDLR水平升高進(jìn)而降低LDL-C水平和罹患冠心病風(fēng)險(xiǎn)〔8〕。目前的Ⅰ、Ⅱ期及Ⅲ期臨床研究證實(shí)了其抑制劑降低LDL-C的有效性〔9～11〕，亦從另一角度佐證了前期的實(shí)驗(yàn)論斷。PCSK9通過上述機(jī)制影響著LDL-C這一AS獨(dú)立危險(xiǎn)因素的血漿水平，而間接參與AS的發(fā)生與發(fā)展。

3 PCSK9直接參與AS的機(jī)制

AS發(fā)生發(fā)展中存在3種關(guān)鍵細(xì)胞即血管壁內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、SMC，以上3種細(xì)胞通過以下方式參與AS：起初，LDL-C進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞間隙且進(jìn)行氧化修飾，與此同時(shí)單核細(xì)胞遷入內(nèi)膜成為巨噬細(xì)胞；進(jìn)而氧化型LDL(ox-LDL-C)與血管壁巨噬細(xì)胞上的清道夫受體結(jié)合，并被其攝取形成巨噬源性泡沫細(xì)胞，此時(shí)脂紋形成。在巨噬源性泡沫細(xì)胞分泌的相關(guān)生長調(diào)節(jié)因子作用下，動(dòng)脈血管壁中膜SMC遷移并吞噬脂質(zhì)形成肌源性泡沫細(xì)胞。脂紋在生長因子和促炎介質(zhì)作用下逐漸形成纖維斑塊。PCSK9除了調(diào)節(jié)血脂代謝間接參與AS，還參與血管壁巨噬細(xì)胞的脂質(zhì)蓄積和炎癥反應(yīng)及內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、SMC的凋亡。

3.1PCSK9與血管壁巨噬細(xì)胞血脂代謝 血管壁巨噬細(xì)胞的脂質(zhì)蓄積為AS發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，故抑制巨噬細(xì)胞脂質(zhì)蓄積、減少泡沫細(xì)胞形成為干預(yù)動(dòng)脈粥樣硬化的研究要點(diǎn)。巨噬細(xì)胞可通過清道夫受體攝入ox-LDL，此方式無負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制參與，故其攝入ox-LDL沒有上限，使得ox-LDL過度沉積于巨噬細(xì)胞中，進(jìn)而導(dǎo)致泡沫細(xì)胞的形成，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生和進(jìn)展〔12，13〕。目前對(duì)PCSK9參與巨噬細(xì)胞脂質(zhì)代謝的機(jī)制尚不清楚明晰。有研究〔14〕通過運(yùn)用免疫組化及免疫熒光技術(shù)說明PCSK9存在于AS斑塊，在巨噬細(xì)胞中存在表達(dá)，ox-LDL可作為調(diào)節(jié)因素參與巨噬細(xì)胞中PCSK9的表達(dá)。另有研究指出〔15〕SMC亦可表達(dá)PCSK9，通過下調(diào)巨噬細(xì)胞的LDL-R影響泡沫細(xì)胞和AS的形成。

3.2PCSK9與炎癥反應(yīng)關(guān)系 炎癥反應(yīng)是AS發(fā)生、發(fā)展中的另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。巨噬細(xì)胞作為AS的核心炎癥細(xì)胞，具有M1和M2兩種細(xì)胞表型。M1型可通過分泌炎性細(xì)胞因子促進(jìn)泡沫細(xì)胞形成和AS進(jìn)展；M2型可因分泌抗炎因子、不易形成泡沫細(xì)胞及清除凋亡細(xì)胞而成為制約AS進(jìn)展的保護(hù)力量。一旦吞并了大量泡沫細(xì)胞的巨噬細(xì)胞凋亡，其釋放的促炎介質(zhì)及基質(zhì)金屬蛋白酶可導(dǎo)致斑塊的纖維帽變薄而增加AS斑塊的不穩(wěn)定性〔16〕。而PCSK9是否參與巨噬細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)換及炎癥因子分泌仍處于研究中。Walley等〔17〕研究表明PCSK9基因敲出的小鼠降低了炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，通過降低PCSK9表達(dá)，能夠增加病原體脂質(zhì)如脂多糖(LPS)清除，從而減少炎癥反應(yīng)，改善感染性休克的結(jié)局。Dwivedi等〔18〕研究表明，PCSK9可調(diào)節(jié)炎癥因子的血漿濃度，其高表達(dá)時(shí)增加白細(xì)胞介素(IL)-6的含量，而當(dāng)其減少時(shí)可降低IL-10的含量。研究指出，沉默PCSK9基因可通過減少炎癥細(xì)胞因子的分泌減輕AS斑塊中的炎癥反應(yīng)，進(jìn)而制約AS進(jìn)展；同時(shí)提出了對(duì)Toll樣受體(TLR)4/核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB信號(hào)通路的影響可能為其調(diào)控作用的分子機(jī)制〔19〕。

3.3PCSK9與細(xì)胞凋亡 AS斑塊中存在著內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞及巨噬細(xì)胞的凋亡，其中巨噬細(xì)胞更易發(fā)生凋亡〔20〕。3種細(xì)胞凋亡均會(huì)對(duì)斑塊穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使急性冠狀動(dòng)脈綜合征(ACS)等心血管惡性事件發(fā)生率升高〔21，22〕。有研究發(fā)現(xiàn)，在載脂蛋白(Apo)E基因敲除小鼠中，PCSK9可借由Jun氨基末端激酶(JNK)/p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路增加由ox-LDL所致的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡發(fā)生概率〔23〕。利用RNA干擾技術(shù)沉默PCSK9基因，分析得出可能由于其與半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)-9的高度同源性，可通過下調(diào)Caspase-3表達(dá)水平抑制THP-1源性巨噬細(xì)胞凋亡〔24〕。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)平滑肌細(xì)胞凋亡受PCSK9與線粒體DNA損傷的交互影響，平滑肌細(xì)胞來源的PCSK9可在線粒體來源的活性氧參與下介導(dǎo)線粒體DNA的損傷，進(jìn)而導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞凋亡，其中可能涉及的分子機(jī)制亦可能與P38 MAPK信號(hào)通路相關(guān)〔25〕。

綜上，PCSK9通過與LDLR作用升高LDL-C水平從而參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展。PCSK9抑制劑已研制成功，相關(guān)國外公司生產(chǎn)的其生物克隆制劑對(duì)降低血液中的LDL-C水平非?？捎^，且無明顯的治療相關(guān)的不良事件發(fā)生，故其用于降低膽固醇的研究被列為2015年最值得期待的十大醫(yī)學(xué)進(jìn)展，亦很有希望成為未來繼他汀類藥物的有效抗冠心病的另一治療手段〔26〕。PCSK9作為一種蛋白酶，可因升高血脂而增加AS風(fēng)險(xiǎn)，但它對(duì)人體還起著一定的保護(hù)功能，例如，調(diào)節(jié)胰島細(xì)胞功能〔27〕，參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育〔28〕。故針對(duì)PCSK9抑制劑可能會(huì)增加糖尿病及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)帶來的藥物安全性問題，仍需長期大樣本的臨床隨訪觀察，也為目前國內(nèi)外進(jìn)行關(guān)于PCSK9抑制劑大規(guī)模、多中心的臨床研究提供了其藥物安全性確證的臨床觀察指標(biāo)。

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