前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9抑制劑降低血清LDL-C的作用機(jī)制及臨床療效

劉 寧，旦菊花，李秋霞，唐文如*

(1.昆明理工大學(xué) 醫(yī)學(xué)院 衰老與腫瘤分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650500；2.大理白族自治州人民醫(yī)院 神經(jīng)內(nèi)科， 云南 大理 671000)

動(dòng)脈粥樣硬化心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease,ASCVD)的發(fā)病率逐年升高，研究表明血清低密度脂蛋白膽固醇(low density lipo-protein-cholestero，LDL-C)不僅對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成尤為重要，而且決定此類疾病的預(yù)后[1]。大量臨床數(shù)據(jù)顯示，LDL-C每降低40 mg/dL，冠心病(CVD)的患病風(fēng)險(xiǎn)將減少22%[2]。盡管他汀類藥物降脂效果顯著，但是臨床應(yīng)用結(jié)果表明部分高風(fēng)險(xiǎn)CVD患者和近50%的家族性膽固醇患者最大劑量使用他汀類藥物時(shí)，前者存在心血管剩余風(fēng)險(xiǎn)，后者不能達(dá)到正常LDL-C水平。此外，他汀類藥物存在血糖升高、橫紋肌溶解、 肝損傷等不良反應(yīng)。因此，開發(fā)更安全有效的降脂藥物具有重要意義。

前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(proprotein conver-tase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)由肝細(xì)胞合成并分泌至血漿中， 循環(huán)回肝臟后，在肝細(xì)胞表面與低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor，LDLR)結(jié)合，然后護(hù)送LDLR到溶酶體降解，機(jī)體通過LDLR清除膽固醇的作用因此減弱，最終血漿 LDL-C水平升高，引起動(dòng)脈粥樣硬化及心血管疾病。他汀類藥物因激活甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(sterol regulatory element-binding protein 2，SREBP-2)而上調(diào)PCSK9表達(dá)，限制了自身的降脂作用[3]。因此，降低PCSK9濃度成為解決這一問題的關(guān)鍵。

本文將對(duì)PCSK9調(diào)節(jié)LDL-C的機(jī)制，及目前為止降低PCSK9血清濃度的方案及臨床療效進(jìn)行綜述，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究者提供參考。

1 PCSK9的結(jié)構(gòu)與功能

PCSK9位于1p32.3，片段長度大約為22 kb，結(jié)構(gòu)主要由前體肽、信號(hào)肽、催化區(qū)域和富含半胱氨酸組氨酸的C端構(gòu)成[4]。PCSK9主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，在高爾基體中自動(dòng)催化裂解形成Pro-PCSK9(可溶性酶原)并轉(zhuǎn)化為成熟分泌型PCSK9，分泌并儲(chǔ)存在血漿中。

PCSK9的主要功能是調(diào)控翻譯后LDLR在肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)[5]。血漿PCSK9在肝細(xì)胞表面通過富含半胱氨酸、組氨酸的C端與LDLR富含半胱氨酸的表皮生長因子A區(qū)域結(jié)合，通過細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞的核內(nèi)體[6]。然后利用細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外兩種獨(dú)立的途徑促進(jìn)溶酶體降解LDLR。細(xì)胞內(nèi)途徑用時(shí)較短，在反面高爾基體中，PCSK9和新形成的LDLR結(jié)合，隨后溶酶體靶向PCSK9與LDLR形成的復(fù)合體[5]。細(xì)胞外途徑用時(shí)較長，分泌后的PCSK9在血漿中循環(huán)，在肝細(xì)胞表面與LDLR結(jié)合，通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被護(hù)送到溶酶體。重要的是，PCSK9與LDLR的結(jié)合抑制LDLR重循環(huán)到細(xì)胞表面，增強(qiáng)LDLR在溶酶體的降解，機(jī)體清除LDL-C顆粒的作用減弱。PCSK9失功能性突變主要導(dǎo)致它自身的合成、催化裂解、成熟和分泌障礙，使其在血漿中的水平降低，最終引起膽固醇降低[7]。功能獲得型突變導(dǎo)致降解LDLR的功能增強(qiáng)，血液LDL-C清除功能減弱，最終血中膽固醇水平升高[8]。因此，抑制 PCSK9的表達(dá)或降低PCSK9濃度有望成為降脂治療的新靶標(biāo)。

2 他汀類藥物調(diào)控PCSK9的機(jī)制

他汀類藥物作為羥甲基戊二酸單酰輔酶 A(HMG-CoA)還原酶的一種競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，通過降低內(nèi)源性膽固醇的合成效率，促使甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(SREBP- 2)激活，繼而調(diào)控LDLR 和PCSK9的活化。PCSK9的高表達(dá)增加肝臟對(duì)LDLR基因轉(zhuǎn)錄之后的降解作用，機(jī)體對(duì)膽固醇清除能力減弱，導(dǎo)致LDL-C水平升高[9]。這就是他汀類藥物的矛盾所在(圖1)。

他汀類藥物與PCSK9代謝和分泌的研究結(jié)果表明：服用阿托伐他汀40 mg/d，16周后，對(duì)比安慰劑組，患者血清PCSK9含量增加34%[10]；阿托伐他汀80 mg/d，從第4周開始一直持續(xù)到16周，對(duì)比安慰劑使用組，患者血清PCSK9水平增加47%。綜合結(jié)果表明他汀類藥物可以使PCSK9濃度增加14%～47%，藥效具有劑量依賴性[11]。也有臨床數(shù)據(jù)表明PCSK9血漿水平和2型糖尿病(T2DM)發(fā)病率呈正相關(guān)[5]。由于他汀類藥物可以上調(diào)PCSK9水平，因此強(qiáng)化劑量他汀治療會(huì)增加新型糖尿病發(fā)生的可能性。這些結(jié)果均為進(jìn)一步限制他汀大劑量使用提供了證據(jù)，導(dǎo)致靶向PCSK9單克隆抗體的治療方法快速發(fā)展。目前PCSK9單克隆抗體的代表性藥物包括阿利庫單抗(Alirocumab)和依伏庫單抗(Evolocumab)，也稱為PCSK9抑制劑。

3 PCSK9抑制劑的臨床實(shí)驗(yàn)

2009年P(guān)CSK9的第一個(gè)單克隆抗體mAb1在小鼠和非人類靈長動(dòng)物體內(nèi)可以降低近30%的LDL-C水平[12]。之后其他幾種具有類似性質(zhì)的抗體被開發(fā)出來，并在猴子體內(nèi)進(jìn)行了單獨(dú)治療或與他汀類藥物聯(lián)合使用的試驗(yàn)。結(jié)果表明PCSK9單克隆抗體通過抑制血漿中PCSK9水平增加，導(dǎo)致LDL-C水平下降20%～50%[13]。這些抗體在靈長類動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行的成功實(shí)驗(yàn)開啟了臨床Ⅰ期、Ⅱ期的測(cè)試和試驗(yàn)。

臨床Ⅰ期的試驗(yàn)者包括健康的志愿者(LDL-C水平>116 mg/dL)、家族性或者非家族性膽固醇患者。研究比較多的PCSK9單克隆抗體是 Alirocumab和Evolocumab。用Alirocumab治療的過程中，將家族性膽固醇患者分為兩組，1組用他汀藥物治療，另1組通過飲食治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加 Alirocumab的劑量，他汀藥物治療組LDL-C降低水平可以高達(dá)61%[14]。用Evolocumab治療的過程中， 治療對(duì)象是56名健康的志愿者和57例接受他汀治療的患者。結(jié)果健康組LDL-C水平降低高達(dá)64%；他汀治療組LDL-C水平降低高達(dá)81%[15]。研究表明，PCSK9在臨床降脂治療中表現(xiàn)優(yōu)越，但仍需進(jìn)一步觀察其普適性及不良反應(yīng)。

他汀類藥物通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制HMG-CoA還原酶，減少膽固醇生成，細(xì)胞內(nèi)膽固醇濃度降低激活SREBP- 2，進(jìn)一步促進(jìn)LDLR和PCSK9的表達(dá)；PCSK9高表達(dá)增加LDLR進(jìn)入肝臟細(xì)胞的降解，從而限制他汀類藥物的降脂療效。PCSK9單克隆抗體可通過與PCSK9結(jié)合，減少LDL-R降解。因此他汀類藥物與PCSK9單克隆抗體聯(lián)用可增強(qiáng)機(jī)體通過LDLR清除膽固醇的作用(注釋：紅色箭頭代表抑制作用，綠色箭頭代表激活作用)

圖1他汀類藥物、PCSK9以及PCSK9單克隆抗體對(duì)膽固醇代謝的作用機(jī)制
Fig1Mechanismofstatins,PCSK9andPCSK9monoclonalantibodyoncholesterolmetabolism

臨床Ⅱ期針對(duì)不同劑量的Alirocumab和 Evolocumab進(jìn)行試驗(yàn)。Alirocumab治療分為3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，第1個(gè)實(shí)驗(yàn)組的患者隨機(jī)分為2組且給予不同劑量Alirocumab，12周后89%以上的患者LDL-C水平降到100 mg/dL以下，且對(duì)該藥品具有良好耐受性，不良反應(yīng)也沒有增加[16]。第2個(gè)實(shí)驗(yàn)組，10與80 mg阿托伐他汀分別與同等劑量Alirocumab聯(lián)合使用，結(jié)果表明阿托伐他汀80 mg對(duì)LDL-C水平降低更顯著[17]。第3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，Alirocumab分為2組，第1組劑量為150 mg每2周，第2組劑量為100、200、或者300 mg每4周。在這個(gè)試驗(yàn)組，80%患者LDL-C水平降到70 mg/dL以下[18]。此外，對(duì)比高膽固醇患者用藥Alirocumab、阿托伐他汀及安慰劑的療效以目標(biāo)值LDL-C<70 mg/dL為準(zhǔn)，結(jié)果Alirocumab組約90%的患者可以達(dá)到，阿托伐他汀及安慰劑組僅為17%。證實(shí)Alirocumab較他汀類藥物對(duì)高膽固醇患者降脂效果更好[19](表1)。

針對(duì) Evolocumab療效的臨床Ⅱ期，根據(jù)患者的血清LDL-C水平及其他影響LDL-C血清濃度的情況將其分為5個(gè)實(shí)驗(yàn)組。LAPLACE-TIMI 57實(shí)驗(yàn)組探索了不同給藥方式及不同劑量的Evolocumab對(duì)LDL-C的影響。每2周的最高用藥量140 mg和每4周的最高用藥量420 mg,服藥1周后，對(duì)LDL-C濃度分別降低為85.0%和70.4%[20]。第12周后，沒有證據(jù)表明AMG 145的劑量或用藥方式與LDL-C的濃度和不良事件有關(guān)聯(lián)[20]。MENDEL實(shí)驗(yàn)組針對(duì)未接受他汀治療的患者，隨機(jī)給藥Evolocumab、依折麥布或者安慰劑。結(jié)果表明Evolocumab降脂效果更好，并且沒有嚴(yán)重的治療相關(guān)的不良事件發(fā)生[21]。GAUSS實(shí)驗(yàn)組為他汀耐受性患者，結(jié)果顯示單獨(dú)使用Evolocumab組，54%患者LDL-C水平降到100 mg/dL以下,18%患者LDL-C水平降到70 mg/dL以下；Evolocumab+依折麥布組，90%患者LDL-C水平降到100 mg/dL以下,62%患者LDL-C水平降到70 mg/dL以下[22]。RUTHERFORD實(shí)驗(yàn)組，比較Evolocumab 350 mg每4周和420 mg每4周的治療效果。12周后，Evolocumab 420 mg每4周的效果更為顯著。其中89%的病人LDL-C水平降到100 mg/dL以下,65%患者LDL-C水平降到70 mg/dL以下[23]。YUKAWA實(shí)驗(yàn)組，針對(duì)不同劑量且不同用藥頻率的高風(fēng)險(xiǎn)心血管患者，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高劑量的Evolocumab用藥LDL-C降低水平更為顯著，并且96%以上的高風(fēng)險(xiǎn)患者LDL-C水平降到70 mg/dL以下[24]。

表1 阿利庫單抗和依伏庫單抗的臨床Ⅱ期實(shí)驗(yàn)Table 1 Phase Ⅱ clinical trials of Alirocumab and Evolocumab

縮寫： Ali=阿利庫單抗； Evo=依伏庫單抗； Q2W=2周1次； Q4W=4周1次； QM=每月1次.

臨床Ⅱ期結(jié)果表明，PCSK9單克隆抗體單獨(dú)使用或者與他汀藥物聯(lián)用都可以大幅度降低LDL-C水平，并且其降脂的效率具有劑量依耐性和短期耐受性。針對(duì)Evolocumab 和Alirocumab在不同患者中的降脂水平不同，Ⅲ期做了一系列臨床實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：在家族性膽固醇患者中，Alirocumab和Evolocumab對(duì)LDL-C的降低水平分別為45.0%～47.2%和56.1%～57.0%[25]；在他汀耐受型患者中Alirocumab和Evolocumab對(duì)LDL-C的降低水平分別為45.0% 和55.3%～ 56.1%[25]；在心血管高風(fēng)險(xiǎn)患者群體中，Alirocumab和Evolocumab對(duì)LDL-C的降低水平分別為44.1%～61.0%和55.7%～75.9%[25]；此外，Evolocumab的臨床降脂效果更顯著且更適用于家族性高膽固醇患者的治療；而對(duì)于最大劑量耐受他汀的患者，給藥Alirocumab不但可以降低LDL-C水平，還可以減少心血管的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；這些結(jié)果為臨床推廣Alirocumab和Evolocumab降低LDL-C水平打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 問題與展望

PCSK9抑制劑通過靶向PCSK9，抑制PCSK9與LDLR結(jié)合，增加LDLR的重循環(huán)數(shù)目而達(dá)到清除更多LDL顆粒的目的。對(duì)此降低LDL-C的新藥受到廣泛關(guān)注，主要包括單克隆抗體(mAB)、反義寡核苷酸、小干擾RNA、抑制性抗體模擬物及EGF-A模擬性多肽。其中，單克隆抗體的臨床研究結(jié)果表明：PCSK9抑制劑作為一種新型高效降低LDL-C水平的藥物具有降脂效率高、耐受性好、安全且適用人群廣的特點(diǎn)。臨床實(shí)踐指南已經(jīng)采用了PCSK9單克隆抗體阿利庫單抗(Alirocumab)和依伏庫單抗(Evolocumab)，但考慮到成本和效益的問題，目前僅用于最大劑量他汀使用不能達(dá)到正常水平的患者、他汀不耐受性個(gè)體以及家族性高膽固醇患者。

值得注意的是：1)PCSK9基因的單核苷酸多態(tài)性與血清LDL-C水平和冠心病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)均有關(guān)聯(lián)。2)ApoB和PCSK9的基因變異在極低水平LDL-C患者中也較常見。所以隨著對(duì)脂質(zhì)基因結(jié)構(gòu)的理解，高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的興起，基因診斷治療應(yīng)該運(yùn)用于臨床，通過鑒定人群中新的脂質(zhì)相關(guān)基因突變體，可以為臨床提供重要的新型藥物靶標(biāo),進(jìn)而提高疾病的預(yù)后，使治療手段更為有效。