他汀類(lèi)與小檗堿對(duì)前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9作用機(jī)制的研究進(jìn)展

陳 瑤，任 毅，王建紅，楊 靜

前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin 9，PCSK9)是由肝細(xì)胞內(nèi)合成，并且可以分泌至血漿中，經(jīng)過(guò)血液循環(huán)回到肝臟后，在肝細(xì)胞表面與低密度脂蛋白受體(LDLR)結(jié)合，然后將LDLR運(yùn)送到溶酶體降解，由此肝細(xì)胞的LDLR受體數(shù)量減少，機(jī)體通過(guò)LDLR清除膽固醇的作用因此減弱，最終導(dǎo)致血漿中低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平升高，從而引起動(dòng)脈粥樣硬化及心血管疾病，對(duì)機(jī)體健康產(chǎn)生不利影響。包括臨床上常用的降脂藥物他汀類(lèi)藥物在內(nèi)，很多種藥物都會(huì)對(duì)機(jī)體循環(huán)PCSK9濃度及肝臟中PCSK9基因的表達(dá)水平產(chǎn)生影響，包括正向調(diào)控和負(fù)向調(diào)控，進(jìn)而對(duì)降脂藥物發(fā)揮降脂療效產(chǎn)生阻礙或協(xié)同功效。PCSK9是與LDLR表達(dá)密切相關(guān)的調(diào)節(jié)因子，可以誘導(dǎo)LDLR的降解，不利于LDL-C從血漿中清除，妨礙降脂藥物有效發(fā)揮降脂作用。他汀類(lèi)藥物在降低血漿LDL-C的同時(shí)可以上調(diào)PCSK9表達(dá)，減弱降脂效應(yīng)，他汀類(lèi)藥物加大劑量不能進(jìn)一步降低血脂。小檗堿可以下調(diào)PCSK9表達(dá)，有利于降脂藥物更好地發(fā)揮降脂效應(yīng)。PCSK9表達(dá)主要依賴(lài)SREBP-2和HNF1α兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)進(jìn)而對(duì)PCSK9的表達(dá)產(chǎn)生影響。本研究主要對(duì)PCSK9的功能及他汀類(lèi)和小檗堿對(duì)PCSK9的作用和機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 PCSK9的發(fā)現(xiàn)

PCSK9是前蛋白轉(zhuǎn)化酶家族中的成員，與同家族中的其他成員enzymes furin、PC1/3和PACE4等類(lèi)似，屬于絲氨酸蛋白酶，通過(guò)水解同源蛋白底物的肽鍵而激活并發(fā)揮作用[1]。PCSK9的發(fā)現(xiàn)要從一個(gè)家族性高膽固醇血癥(FH)的病例說(shuō)起[2]。Abifadel等[2]對(duì)1個(gè)有常染色體顯性遺傳家族性高膽固醇血癥(ADH)的家庭進(jìn)行了基因檢測(cè)，最終鑒定PCSK9基因是與ADH相關(guān)的第3個(gè)位點(diǎn)，前兩個(gè)與ADH關(guān)系密切的基因是編碼LDLR和載脂蛋白B(ApoB)的基因，PCSK9基因編碼的蛋白質(zhì)為神經(jīng)細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化酶(NARC-1)，在肝臟中高度表達(dá)，參與膽固醇穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。

2 PCSK9與脂代謝

2.1 PCSK9與LDL-C、LDLR 血漿LDL-C主要是通過(guò)肝細(xì)胞表面的LDLR從血漿中清除，維持血漿膽固醇穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而避免冠心病等心血管疾病的發(fā)生。正常情況下，LDL-C與LDLR結(jié)合形成復(fù)合體，然后內(nèi)化到網(wǎng)格蛋白有被小窩中，最終在溶酶體中降解，完成LDL-C的清除，而LDLR則重新回到肝細(xì)胞膜表面，繼續(xù)參加后續(xù)生物學(xué)活動(dòng)[3]。但是，當(dāng)PCSK9與LDLR結(jié)合時(shí)，可以誘導(dǎo)LDLR在溶酶體被降解，從而阻斷LDLR返回肝細(xì)胞膜參與新一輪LDLR的循環(huán)，肝細(xì)胞表面LDLR密度降低，最終血漿脂質(zhì)平衡被打破，LDL-C濃度升高[4-5]。PCSK9基因有兩種突變類(lèi)型，一種為功能獲得性(GOF)突變，另一種為功能喪失性(LOF)突變。GOF突變PCSK9功能增強(qiáng)，導(dǎo)致血漿LDL-C濃度過(guò)高，即家族性高膽固醇血癥的其中一種類(lèi)型，未來(lái)過(guò)早罹患冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病等心血管疾病[6]。LOF突變PCSK9功能存在缺陷，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，血漿LDL-C水平較無(wú)突變的群體明顯降低，而未來(lái)發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(ASCVD)的風(fēng)險(xiǎn)也大幅度降低，因而對(duì)心血管起到了保護(hù)作用[7-10]。

2.2 PCSK9與ApoB ApoB是血漿中負(fù)責(zé)運(yùn)輸脂類(lèi)的一種脂蛋白，主要將脂質(zhì)從肝內(nèi)運(yùn)輸?shù)礁瓮饨M織，其成分包含三酰甘油、總膽固醇和極低密度脂蛋白(VLDL)，與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)，此指標(biāo)可以預(yù)測(cè)冠心病的患病風(fēng)險(xiǎn)[11]。PCSK9是通過(guò)LDLR間接調(diào)節(jié)肝臟ApoB脂蛋白攝取和膽固醇代謝，同時(shí)也可以調(diào)控ApoB脂蛋白在溶酶體的降解[12-13]。因而PCSK9也是血漿ApoB水平調(diào)節(jié)的關(guān)鍵靶點(diǎn)[14]。抑制PCSK9的表達(dá)，可以導(dǎo)致血漿ApoB水平下降[15]。

2.3 PCSK9與極低密度脂蛋白受體(VLDLR) VLDLR和載脂蛋白E受體都是LDLR家族的成員之一，也都在小腦中有分布，參與腦發(fā)育的早期階段，兩種受體在小鼠大腦皮層和小腦中的表達(dá)缺失可導(dǎo)致神經(jīng)退行性改變[16]。VLDLR在結(jié)構(gòu)上也與LDLR相似，具有高度保留的EGF-A結(jié)構(gòu)域。PCSK9可以通過(guò)其EGF-A結(jié)構(gòu)域與VLDLR結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)肝細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和神經(jīng)元中VLDLR的降解[17-18]。在體內(nèi)，內(nèi)源性PCSK9可以調(diào)節(jié)脂肪組織中VLDLR蛋白水平，而這種調(diào)節(jié)完全是通過(guò)肝臟分泌到肝外的循環(huán)PCSK9實(shí)現(xiàn)的。因此，PCSK9在脂肪代謝中起著關(guān)鍵作用，它通過(guò)促進(jìn)肝臟LDLR的降解使循環(huán)膽固醇濃度維持在高水平，但PCSK9也可能通過(guò)調(diào)節(jié)脂肪組織VLDLR限制內(nèi)臟脂肪的生成[19]。

PCSK9除了能降解LDLR和VLDLR兩類(lèi)受體，調(diào)節(jié)ApoB水平外，還可以對(duì)凝集素樣氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)受體-1(LOX-1)[20-21]、LDLR相關(guān)蛋白1(LRP1)[22]和膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CD36[23-24]等受體蛋白有調(diào)節(jié)作用，這些蛋白都或多或少與脂代謝和脂質(zhì)運(yùn)輸相關(guān)，PCSK9通過(guò)調(diào)節(jié)這些蛋白的表達(dá)水平，進(jìn)而對(duì)機(jī)體脂代謝和心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生影響，而且PCSK9對(duì)于脂代謝的影響總體上是消極的，不利于機(jī)體脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的維持。

3 PCSK9與轉(zhuǎn)錄因子

與PCSK9轉(zhuǎn)錄相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子主要有兩個(gè)，其中一個(gè)是SREBP家族的兩個(gè)亞型之一固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(SREBP-2)，另一個(gè)是肝細(xì)胞核因子1α(HNF 1α)。PCSK9和LDLR基因的甾醇依賴(lài)性調(diào)控主要是由SREBP-2轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的[25]。PCSK9和LDLR基因的近端啟動(dòng)子都含有一種基序?yàn)楣δ茜薮颊{(diào)節(jié)元件(SRE)，該元件促使SREBPs對(duì)細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平的改變做出反應(yīng)。在細(xì)胞內(nèi)膽固醇缺乏的情況下，膽固醇傳感器(SCAP)能夠?qū)REBP-2蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體，在高爾基體中進(jìn)行蛋白水解而成為功能完善的成熟SREBP-2因子。最終成熟形式的SREBP-2進(jìn)入細(xì)胞核后，與PCSK9和LDLR基因啟動(dòng)子區(qū)的SRE-1序列相互作用，導(dǎo)致兩種蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上調(diào)[26-27]。另一個(gè)影響PCSK9轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子HNF1α，在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物和嚙齒動(dòng)物中都有分布，為PCSK9轉(zhuǎn)錄所必需[25，28]。PCSK9的啟動(dòng)子區(qū)SRE基序附近還包含一個(gè)HNF1反應(yīng)位點(diǎn)，該位點(diǎn)主要與HNF1α結(jié)合，而LDLR基因啟動(dòng)子區(qū)沒(méi)有該位點(diǎn)，因此，HNF1α可以獨(dú)立于LDLR的方式調(diào)控PCSK9基因的表達(dá)。通過(guò)抑制或者刺激HNF1α表達(dá)可以對(duì)PCSK9表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響血漿LDL-C水平[29-30]。

4 PCSK9與他汀類(lèi)藥物

他汀類(lèi)藥物是目前臨床最常用的降低血漿總膽固醇的藥物，自應(yīng)用到臨床以來(lái)可以有效改善高脂血癥病人血脂水平，延緩血脂異常給心血管帶來(lái)的巨大風(fēng)險(xiǎn)。從調(diào)控機(jī)制上講，他汀類(lèi)藥物抑制膽固醇的合成使肝細(xì)胞膽固醇濃度降低，促使轉(zhuǎn)錄因子SREBP-2激活，繼而上調(diào)LDLR和PCSK9基因的表達(dá)[30-32]。LDLR表達(dá)水平提高，可以刺激肝細(xì)胞從血漿中攝取LDL-C，使血漿LDL-C水平下降，對(duì)機(jī)體改善血脂有利。而PCSK9的高表達(dá)則會(huì)誘導(dǎo)肝臟對(duì)LDLR在轉(zhuǎn)錄后降解，機(jī)體對(duì)膽固醇清除能力減弱，又會(huì)導(dǎo)致LDL-C水平升高。這就是他汀類(lèi)藥物降脂作用的矛盾之處。此外，他汀類(lèi)藥物還可刺激HNF1α的表達(dá)，導(dǎo)致PCSK9生成量增加[29-30]。

多數(shù)臨床研究表明，他汀類(lèi)藥物可以上調(diào)人體循環(huán)中的PCSK9水平。Guo等[33]研究表明，小劑量阿托伐他汀(10 mg/d)對(duì)PCSK9的短期影響是時(shí)間和劑量依賴(lài)性的，在給藥后24 h內(nèi)，PCSK9水平迅速升高。Careskey等[34]觀察到阿托伐他汀(40 mg/d)與基線和安慰劑相比，循環(huán)PCSK9水平明顯增加了34%。Welder等[35]觀察到阿托伐他汀(80 mg/d)治療后4周時(shí)血清PCSK9迅速增加了47%，并持續(xù)16周保持在高水平，阿托伐他汀高劑量并不能使血漿LDL-C進(jìn)一步降低，證明PCSK9可以阻礙阿托伐他汀降脂療效的進(jìn)一步發(fā)揮。Khera等[36]的臨床研究觀察了煙酸、他汀類(lèi)藥物和非諾貝特對(duì)血脂異常病人循環(huán)PCSK9水平的影響，發(fā)現(xiàn)阿托伐他汀類(lèi)藥物80 mg/d可使PCSK9平均增加27%。因此，若能將PCSK9抑制劑與他汀類(lèi)藥物聯(lián)合使用，抑制他汀誘導(dǎo)的PCSK9過(guò)表達(dá)，可以有效降低血漿LDL-C水平。

5 PCSK9與小檗堿

小檗堿是從中藥黃連中分離得到的一種季銨生物堿，是黃連抗菌作用的主要有效成分。近些年的研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿還可以有效調(diào)節(jié)脂代謝，改善機(jī)體血脂[37-38]。2004年，Kong等[39]研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿治療可以明顯降低人類(lèi)和高脂血癥倉(cāng)鼠的LDL-C，并且降低LDL-C的機(jī)制不同于他汀類(lèi)藥物，小檗堿同他汀類(lèi)藥物一樣可以上調(diào)LDLR表達(dá)，但并不依賴(lài)于SREBP-2，而是通過(guò)激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)通路發(fā)揮效應(yīng)。Kong等[40]一項(xiàng)包括細(xì)胞、動(dòng)物和臨床3個(gè)層面的大型研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿與辛伐他汀聯(lián)用治療可以明顯降低高膽固醇血癥病人和大鼠血清LDL-C、總膽固醇、三酰甘油水平，而且效果明顯優(yōu)于單獨(dú)接受小檗堿、辛伐他汀類(lèi)藥物治療，單獨(dú)應(yīng)用小檗堿治療的降脂療效優(yōu)于單獨(dú)接受他汀類(lèi)藥物治療。因此，小檗堿是一種新型的降脂藥物。此后，越來(lái)越多的臨床和實(shí)驗(yàn)研究表明，小檗堿可以改善血漿總膽固醇、三酰甘油、LDL-C和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)，有助于機(jī)體維持脂代謝平衡[41-43]。

體內(nèi)外研究都發(fā)現(xiàn)，小檗堿也可以調(diào)控PCSK9的表達(dá)。Cameron 等[44]以小檗堿處理HepG2細(xì)胞的體外研究以及Xiao等[45]對(duì)血脂異常C57BL/6小鼠的實(shí)驗(yàn)研究都表明，小檗堿可以下調(diào)PCSK9表達(dá)進(jìn)而使LDLR表達(dá)增加，從而改善血脂。小檗堿抑制PCSK9表達(dá)的機(jī)制可能與抑制與之轉(zhuǎn)錄相關(guān)的兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子SREBP-2和HNF1α的表達(dá)水平有關(guān)，即小檗堿通過(guò)下調(diào)SREBP-2或HNF 1α的轉(zhuǎn)錄而使PCSK9水平下調(diào)，其中主要是通過(guò)抑制HNF1α表達(dá)而發(fā)揮作用[29，46]。但是Jia等[32]評(píng)估小檗堿[400 mg/(kg·d)]治療高脂飲食大鼠6周的效果，結(jié)果顯示小檗堿和他汀類(lèi)藥物相似，都可以通過(guò)激活SREBP-2增加高脂飲食大鼠和小鼠PCSK9的表達(dá)水平。目前各種研究總體上看，小檗堿可抑制PCSK9表達(dá)水平。

6 小結(jié)與展望

PCSK9是脂代謝的重要調(diào)節(jié)因子，是降低血漿LDL-C的有效靶點(diǎn)。自從被發(fā)現(xiàn)PCSK9并且明確了其與脂代謝的關(guān)系以來(lái)，眾多課題組都針對(duì)諸多各種降脂藥物對(duì)PCSK9的影響和機(jī)制進(jìn)行了研究，通過(guò)研究篩選出可以下調(diào)PCSK9表達(dá)協(xié)調(diào)降脂藥物降低血漿LDL-C水平，最終為臨床上有心血管風(fēng)險(xiǎn)的高膽固醇血癥病人提供高效安全的降脂方案。

目前臨床上常用他汀類(lèi)藥物降低高脂血癥病人血脂水平，但由于其可以通過(guò)激活SREBP-2上調(diào)PCSK9的表達(dá)和部分病人不耐受導(dǎo)致病人接受他汀類(lèi)藥物治療后LDL-C未達(dá)標(biāo)，心血管風(fēng)險(xiǎn)依然存在，聯(lián)合抑制PCSK9表達(dá)的藥物可以高效改善血脂，進(jìn)一步降低心血管病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。多數(shù)研究報(bào)道小檗堿可以抑制SREBP-2或HNF1α的表達(dá)進(jìn)而降低PCSK9的表達(dá)水平，有效改善血脂，但是目前該藥的降脂療效和對(duì)機(jī)體PCSK9表達(dá)的影響及相關(guān)機(jī)制尚缺乏充足的臨床證據(jù)。因此，未來(lái)仍然需要更多臨床和實(shí)驗(yàn)研究以明確可以安全高效降低血脂的用藥方案。