前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9型在血脂代謝外的作用▲

劉 悟 陳科新 姜 峰 李 峰 陽 軍

(1 長沙市第三醫(yī)院心內(nèi)科，湖南省長沙市 410035；2 湖南省人民醫(yī)院心內(nèi)科，湖南省長沙市 410005)

【提要】 降脂新藥前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9型(PCSK9)抑制劑可通過有效降低LDL-C水平來降低心血管事件風險，是2019年歐洲心臟病學學會/歐洲動脈粥樣硬化學會血脂管理指南中新Ⅰ類推薦的降LDL-C和抗動脈粥樣硬化藥物。人體血液循環(huán)中的PCSK9蛋白主要來源于肝臟，且在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腸道、腎臟和胰腺中均有表達。 PCSK9主要參與LDL-C的代謝，同時也參與了脂質(zhì)代謝外的多種生理過程。PCSK9抑制劑(單克隆抗體)具有強大的降脂效應且不良反應輕微，但其長期應用的安全性尚需進一步觀察。本文對PCSK9在血脂代謝外的生理學作用進行綜述，探討長期應用PCSK9抑制劑可能帶來的藥物不良反應及降脂外的臨床獲益。

2003年Seidah等[1]在研究哺乳動物神經(jīng)細胞凋亡時，首次發(fā)現(xiàn)了一個神經(jīng)凋亡調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化酶1，并證實為前蛋白轉(zhuǎn)化酶的第9個成員，這一蛋白被命名為前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9型(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)。同年有研究發(fā)現(xiàn)，人PCSK9功能獲得型基因突變與家族性高膽固醇血癥相關，而人PCSK9功能缺失型基因突變與低LDL-C水平和低心血管風險有關[2]。PCSK9蛋白的主要功能是通過介導肝細胞表面LDL受體(LDL receptor,LDLR)的溶酶體降解，減少肝細胞對LDL-C的攝取，從而使血清LDL-C水平升高。PCSK9是目前降脂及抗動脈粥樣硬化治療研究的熱門靶點。除了PCSK9單克隆抗體，PCSK9抑制劑如PCSK9小干擾RNA、PCSK9反義寡核苷酸、PCSK9疫苗、PCSK9模擬肽等都處于快速發(fā)展的研究階段[3]。人體血液循環(huán)中的PCSK9蛋白主要來源于肝臟，且在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腸道、腎臟和胰腺中均有表達。 PCSK9主要參與LDL-C的代謝，同時也參與了脂質(zhì)代謝外的多種生理過程。故本文對PCSK9在血脂代謝外的生理學作用進行綜述。

1 PCSK9在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的表達

PCSK9可能參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育[1，4-5]。Seidah等[1]研究發(fā)現(xiàn)，將PCSK9基因轉(zhuǎn)染至胚胎期的小鼠端腦細胞，可促進未分化神經(jīng)祖細胞的增殖。而Poirier等[4]在斑馬魚胚胎模型的實驗中，使用反義寡核苷酸敲除PCSK9基因，導致斑馬魚中樞神經(jīng)系統(tǒng)結構致命性缺失(后腦和中腦尤為明顯)。另有研究報告大鼠母體低PCSK9水平與仔鼠神經(jīng)管缺陷有關[5]。上述研究結果顯示，PCSK9在大腦發(fā)育中可能起一定的作用。

PCSK9可能參與成人阿爾茨海默病的發(fā)病機制[6-9]。Zimetti等[6]發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病患者腦脊液中PCSK9水平高于與其年齡和性別相匹配的非阿爾茨海默病患者。阿爾茨海默病患者腦脊液PCSK9水平升高，并與阿爾茨海默病的生物標志物如總tau蛋白和磷酸化tau蛋白水平呈正相關[7]。β-淀粉樣蛋白的生成與積累導致的神經(jīng)細胞毒性損害與阿爾茨海默病的發(fā)病有關[8]。β分泌酶1是促進β-淀粉樣蛋白生成的關鍵酶。研究表明PCSK9能夠降解β-分泌酶1[9]。關于PCSK9抑制劑是否會增加阿爾茨海默病的發(fā)病風險，學者們開展了相關研究。一項納入抗PCSK9單克隆抗體阿利西尤單抗的Ⅱ期和Ⅲ期臨床試驗的Meta分析表明，采用阿利西尤單抗治療后，與治療相關的神經(jīng)認知不良事件的發(fā)生率降低(<1.2%)，且與安慰劑組相比差異無統(tǒng)計學意義[10]。 Matthew-Mefford等[11]對24名PCSK9功能缺失型基因變異的黑種人與10 454名無PCSK9基因變異的黑種人的神經(jīng)認知測試結果進行了比較，發(fā)現(xiàn)兩組測試結果差異無統(tǒng)計學意義。上述研究結果表明，低PCSK9水平可能與神經(jīng)認知效應無關，但該結論仍需長期的臨床觀察研究來證實。

此外，極低的血漿LDL-C水平可能會引起認知方面的副作用[12]。2012年美國食品藥品監(jiān)督管理局在他汀類降脂藥物說明書中添加了潛在的非嚴重性和可逆性認知方面的副作用(如記憶喪失、意識模糊等)的說明。而抗PCSK9單克隆抗體藥物能夠大幅度降低血漿LDL-C水平，降幅達到40%～70%[13]，其降LDL-C效應強于經(jīng)典的他汀類藥物。不少學者對抗PCSK9單克隆抗體在認知方面的副作用開展了研究。為了明確PCSK9抑制劑對神經(jīng)認知的影響，學者們開展了一項名為 “ EBBINGHAUS”的大規(guī)模臨床研究，共納入22 655例動脈粥樣硬化性心血管疾病患者和LDL-C水平≥70 mg/dL或非HDL-C水平≥100 mg/dL的患者，結果表明抗PCSK9單克隆抗體(依洛尤單抗)組與安慰劑組在降低認知能力的副作用反應方面差異無統(tǒng)計學意義[14]；而在2 338例極低LDL-C水平(<20 mg/dL)的患者中，總認知評分下降的發(fā)生率與3 613例LDL-C水平≥100 mg/dL的患者相似[14]。

2 PCSK9對血壓的影響

研究表明，PCSK9可能參與高血壓病的發(fā)病機制[15]。一項以人體胚胎腎細胞HEK293為實驗細胞的體外研究表明，PCSK9可通過蛋白酶途徑促進阿米洛利敏感鈉離子通道蛋白的降解[15]。阿米洛利是一種利尿劑，通過干擾遠端腎小管和集合管中鈉離子通道，阻斷鈉-鉀交換機制，促使鈉、氯排泄，具有一定的利尿降壓作用。Berger等[16]對PCSK9基因敲除小鼠和PCSK9過表達小鼠使用阿米洛利，結果顯示兩組小鼠尿鈉排泄量相近，提示阿米洛利敏感鈉離子通道活性不受PCSK9的影響。一項流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)，PCSK9功能缺失型基因變異(Tyr142X或Cys679X)者比變異者更不容易罹患高血壓[17]。但在大規(guī)模臨床研究中并沒有發(fā)現(xiàn)抗PCSK9單克隆抗體對血壓產(chǎn)生明顯影響[18]。PCSK9抑制劑對高血壓發(fā)病的影響尚需進一步研究。

3 PCSK9對內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響

Schmidt等[19]和Ference等[20]的研究表明，與血脂代謝相關的多個靶點基因(如HMGCR基因、NPC1L1基因和PCSK9基因)變異均與糖尿病的患病率有關。他汀類降脂藥物可引起空腹血糖和糖化血紅蛋白的升高，同為降LDL-C藥物的PCSK9抑制劑是否會增加糖尿病的發(fā)病風險，學者們對比開展了相關研究。有研究報告，PCSK9參與了對胰腺LDLR的調(diào)控，PCSK9基因敲除小鼠的胰島細胞表現(xiàn)為LDLR表達增加[21-22]。胰腺β細胞通過細胞表面的LDLR從血液中攝取膽固醇，PCSK9通過介導胰腺LDLR的溶酶體降解，從而減少β細胞對膽固醇的攝取[21]。而抑制PCSK9可能使β細胞對膽固醇的攝取增加。β細胞內(nèi)的膽固醇超載可以抑制胰島素分泌[23]。病理生理學和遺傳學研究似乎均支持抑制PCSK9有可能增加糖尿病的發(fā)病風險這一觀點，但目前尚未有PCSK9抑制劑可引起上述不良反應的大規(guī)模臨床試驗報告。

PCSK9的合成主要受固醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白2和肝細胞核因子1α所調(diào)控的肝細胞內(nèi)膽固醇水平的影響。同時PCSK9也受到一些激素的調(diào)控，血液循環(huán)中PCSK9水平呈現(xiàn)晝夜節(jié)律變化，這與胰島素、生長激素、雌激素和甲狀腺激素對PCSK9的聯(lián)合調(diào)控有關[24]。有學者發(fā)現(xiàn)，在PCSK9功能缺失型基因突變(Arg104Cys-Val114Ala)患者的血液中未檢測到PCSK9蛋白，其腎上腺皮質(zhì)功能正常[25]。此外，應用抗PCSK9單克隆抗體依洛尤單抗可大幅度降低受試者血漿LDL-C水平，但并不會改變腎上腺皮質(zhì)激素或性激素水平[26]。由于PCSK9基因突變的攜帶者和接受PCSK9抑制劑治療的受試者均未顯示出任何激素紊亂的跡象，故可推論PCSK9可能對內(nèi)分泌穩(wěn)態(tài)并無影響。

4 PCSK9對炎癥反應的影響

動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病。一項體外實驗研究顯示，PCSK9可使血管平滑肌細胞中凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1的表達增加，而凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1能夠刺激炎癥因子細胞間黏附分子1的產(chǎn)生與釋放，參與動脈粥樣硬化進程中血管平滑肌細胞的增殖[27]。另外，PCSK9能夠誘導巨噬細胞分泌白細胞介素1、腫瘤壞死因子等炎癥因子，且依賴LDLR途徑，LDLR+/+巨噬細胞分泌的炎癥因子明顯多于LDLR-/-巨噬細胞[28]，而炎癥因子如腫瘤壞死因子和肝細胞核因子1，可以上調(diào)PCSK9表達[29]。一項動物實驗將人PCSK9基因轉(zhuǎn)染至載脂蛋白E缺乏小鼠，結果顯示動脈粥樣硬化斑塊中的促炎性LY6Chigh 單核細胞數(shù)量及核因子κB、腫瘤壞死因子、白細胞介素1和Toll樣受體4等炎癥介質(zhì)的表達增加，但血脂或脂蛋白水平未受影響[30]。 有學者指出，抑制PCSK9表達可提高膿毒癥小鼠的存活率，這可能與上調(diào)肝臟LDLR表達可促進脂多糖的清除、減少炎癥反應有關[31]。 Boyd等[29]的研究表明，以全身炎癥反應為特征的膿毒癥和大面積創(chuàng)傷的患者的血漿PCSK9水平增加。

炎癥反應與膽固醇代謝之間存在直接聯(lián)系。在高膽固醇血癥環(huán)境下，T淋巴細胞的穩(wěn)態(tài)被破壞，CD4+和CD8+記憶T淋巴細胞數(shù)量增加，循環(huán)中調(diào)節(jié)性T淋巴細胞數(shù)量減少[32]。PCSK9過表達的小鼠表現(xiàn)為高膽固醇血癥，且T淋巴細胞介導的肺和肝臟炎癥反應增加[32]。以炎癥因子白細胞介素1為抗炎治療靶點的單克隆抗體新藥卡那單抗可以顯著減少心血管事件的風險且獨立于血脂代謝途徑[33]，這表明抗炎治療可能是治療心血管疾病的一種重要手段。因此，評估PCSK9抑制劑對炎癥反應及炎癥相關的動脈粥樣硬化的影響有重要意義。

5 PCSK9對傳染病的影響

有研究表明PCSK9與HCV感染有一定聯(lián)系[34-35]。 PCSK9通過下調(diào)LDLR表達，可能減少肝臟通過LDLR對包含載脂蛋白E和載脂蛋白B的脂-病毒顆粒的攝取，從而減少HCV進入肝細胞。除對LDLR的影響外， PCSK9還可下調(diào)CD81蛋白表達，而CD81是一種促進HCV進入肝細胞的細胞表面蛋白[34]。 在PCSK9基因敲除小鼠的肝臟中發(fā)現(xiàn)，CD81表達增加[34]。采用外源性PCSK9預處理人肝癌細胞HuH7可以抑制HCV感染細胞，抑制作用具有劑量依賴性[34]。另外，有學者發(fā)現(xiàn)HCV感染患者的血漿PCSK9水平高于無HCV感染者[35]。然而，使用抗PCSK9單克隆抗體阿莫羅布單抗抑制HuH7細胞的PCSK9表達并不影響CD81的水平，亦不影響HCV顆粒進入HuH7細胞的能力，這表明阻斷細胞外PCSK9功能對HCV感染的風險可能是中性的[36]。

6 PCSK9對癌癥風險的影響

除了參與膽固醇代謝的作用，PCSK9可能還參與細胞增殖和凋亡[37-38]。 腫瘤的發(fā)生與細胞異常的增殖和凋亡有關。PCSK9是在研究小腦神經(jīng)元細胞凋亡時首次被發(fā)現(xiàn)的，是一種神經(jīng)細胞凋亡調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化酶[1]。有學者對人肝癌細胞HepG2進行DNA微陣列分析后發(fā)現(xiàn)，外源性PCSK9影響與細胞周期和細胞生長相關基因的表達，與脂質(zhì)代謝無關[37]。有動物實驗顯示，部分肝切除術后PCSK9在肝臟中的表達增加[1]。 此外，PCSK9基因敲除小鼠在部分肝切除術后表現(xiàn)出肝細胞增殖能力下降和凋亡增強，這種影響可通過高膽固醇飲食喂養(yǎng)得到改善[38]。

有研究顯示，PCSK9基因是人類肝細胞癌中特異性上調(diào)的基因，而肝癌細胞的特征為脂肪生成增加[39]。而在胃癌組織中亦發(fā)現(xiàn)PCSK9表達增加[40]。有學者提出 PCSK9可調(diào)節(jié)腫瘤組織的膽固醇供應[41]。 Huang等[41]在小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，B細胞淋巴瘤可誘導PCSK9在肝臟中的表達升高，導致肝臟LDLR水平下降，血漿膽固醇水平增加，從而提供更多的脂質(zhì)促進腫瘤細胞的增殖。 此外，給予PCSK9基因敲除小鼠和野生型小鼠注射黑色素瘤細胞B16F1以誘導腫瘤細胞肝轉(zhuǎn)移，結果顯示PCSK9基因敲除小鼠肝內(nèi)的癌細胞轉(zhuǎn)移明顯少于野生型小鼠[42]， 這一效應可能與PCSK9基因敲除小鼠的低LDL-C水平有關。有研究發(fā)現(xiàn)，PCSK9可通過誘導主要組織相容性復合物Ⅰ類分子的溶酶體降解而促進腫瘤生長，而抑制PCSK9能夠上調(diào)腫瘤細胞表面主要組織相容性復合物Ⅰ類分子蛋白的表達，促進細胞毒性T淋巴細胞的滲透，而細胞毒性T淋巴細胞能夠特異性殺傷癌細胞，這提示抑制PCSK9可能是治療腫瘤的一種新的免疫療法[43]。

綜上所述，PCSK9參與了LDL-C代謝外的多種生理、病理過程，PCSK9抑制劑可通過降低LDL-C水平來改善動脈粥樣硬化相關性疾病的預后。目前尚缺乏有關PCSK9抑制劑的長期安全性的隨訪研究數(shù)據(jù)，今后可進一步開展PCSK9抑制劑應用效果的長期隨訪研究。