前蛋白转化酶枯草溶菌素9与动脉粥样硬化

胥雪莲 　综述　何川　审校

(1.重庆医科大学附属大学城医院心血管内科，重庆401331； 2.成都大学附属医院心血管内科，四川 成都610081)



前蛋白转化酶枯草溶菌素9与动脉粥样硬化

胥雪莲1综述何川2审校

(1.重庆医科大学附属大学城医院心血管内科，重庆401331； 2.成都大学附属医院心血管内科，四川 成都610081)

【摘要】动脉粥样硬化是严重危害人类健康的重大疾病。新近的研究表明，前蛋白转化酶枯草溶菌素9作为降解低密度脂蛋白受体的重要分子，影响前蛋白转化酶枯草溶菌素9-低密度脂蛋白受体途径导致低密度脂蛋白代谢异常，与动脉粥样硬化形成的关系密切。现就前蛋白转化酶枯草溶菌素9影响动脉粥样硬化研究进展做一综述。

【关键词】前蛋白转化酶枯草溶菌素9； 动脉粥样硬化； 低密度脂蛋白受体

动脉粥样硬化是严重危害人类健康的重大疾病。新近的研究表明，前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9)作为降解低密度脂蛋白(LDL)受体的重要分子，影响PCSK9-LDL受体途径导致LDL代谢异常，与动脉粥样硬化形成的关系密切。

1PCSK9蛋白简介

PCSK9基因位于染色体lp3.32，是一个有5个片段的692个氨基酸的蛋白。72 kD(≈7.2×104)的前PCSK9蛋白定位于内质网，可自动剪切并转化成一个成熟的62 kD(≈6.2×104)的PCSK9蛋白[1]。PCSK9是前蛋白转化酶的成员，但PCSK9是唯一的底物，具自我催化作用，据此PCSK9可看作是结合蛋白作用[2]。自动剪切对产生成熟的、可与LDL受体结合的PCSK9很关键。如果PCSK9不进行自动剪切，它不会分泌到循环血中，并且没有作用，被看作丢失功能的PCSK9。

2PCSK9的转录因子

PCSK9主要是在肝细胞内表达，在小肠及肾脏亦有表达[3]。它的表达受转录因子胆固醇调节元件结合蛋白2(sterol-responsive element-binding protein 2，SREBP2)调节，该转录因子就是上调羟甲基戊二酰辅酶A和LDL受体转录的[4]。肝细胞核因子1α加强SREBP2的转录活性[5]。上述的因子调节肝细胞胆固醇浓度。当胆固醇浓度下降到一定水平，这些转录因子就上调羟甲基戊二酰辅酶A (增加细胞内胆固醇合成)和LDL受体导致对循环中的载脂蛋白B(apoB)摄入增加，包含apoB脂质颗粒向肝细胞转移。这两个机制均导致更多的胆固醇在肝细胞的脂质池中。

3PCSK9与LDL受体相互作用

PCSK9是丝氨酸蛋白酶的枯草杆菌蛋白酶家族的第9个成员，由肝脏分泌，作为一个天然的LDL受体的抑制剂，使LDL受体到溶酶体降解[6]。

通常情况下，LDL受体与循环中的LDL颗粒结合，内吞入肝细胞。随后LDL受体可自由回到细胞表面，可以结合另外的循环中的LDL颗粒，而在内吞入肝细胞内的内涵体中LDL颗粒被送到溶酶体降解，释放胆固醇成分到胆固醇池中[7]。当LDL受体与PCSK9结合后，这个LDL受体不会再循环到细胞表面，而是溶酶体降解的目标，这样就减少了细胞表面的LDL受体数量，减弱了从循环中摄取胆固醇的能力[8]。此外它们相互作用在细胞外空间，PCSK9也可以通过不完全性定义的细胞内通路增强LDL受体的降解，这一途径不需要PCSK9的分泌[9]。

可以看作，这是一个动态的过程，是根据细胞内胆固醇浓度来上调或下调这些分子的表达。当一个转录因子刺激，新合成的LDL受体分泌出来携带更多的胆固醇到细胞内，但同时新合成的PCSK9分泌出来限制这一过程。这一完整的系统提供一个有效的方式满足细胞对胆固醇的需要同时阻止LDL受体不受约束的消耗循环中的胆固醇[10]。可以预见，怎样干扰PCSK9活性，而后允许LDL受体摄取更多的低密度脂蛋的胆固醇(LDL-C)是降低血中胆固醇水平的一种有效方式，这恰好就是新药作用靶点。

PCSK9同样也与其他的脂质受体结合[极低密度脂蛋白(VLDL)受体、载脂蛋白E受体2]，从而影响循环中VLDL和载脂蛋白的摄取。PCSK9和LDL受体相互作用发生在细胞表面，似乎不发生(或很弱的发生)在肾上腺或大脑的一些区域[11-12]。于是这些细胞不会通过PCSK9的途径被剥夺胆固醇，那些改变PCSK9活性的药物也不会有效果。就此没有其他的靶点，和PCSK9结合的那些受体应该是抗PCSK9药物唯一的靶点。

体内实验表明，用不同的方法使PCSK9超表达或者敲低PCSK9的表达对血浆胆固醇水平的影响。在腺病毒介导的PCSK9超表达小鼠，在肝脏的LDL受体的表达水平急剧下降，血浆胆固醇水平急剧升高，然而LDL受体的mRNA水平没有明显变化[13]。而后者的发现表明PCSK9减少肝脏LDL受体表达是通过转录后调节。在PCSK9超表达的转基因小鼠的肝脏也观察到相同的结果。在转基因小鼠中产生的PCSK9可以降低正常小鼠肝脏的LDL受体水平。相反在PCSK9敲除小鼠，肝脏LDL受体水平明显上调，而血浆LDL-C水平显著下降，由于肝脏LDL受体增加介导了对血浆中LDL-C的清除增加[14]。最后在小鼠、大鼠和猴，用RNA干扰敲低肝脏PCSK9表达，显著升高肝脏LDL受体的表达，降低血浆LDL-C水平[15]。在反义寡核苷酸直接对抗PCSK9 mRNA的小鼠也得到相同的结果[16]。综上所述，这些结果表明PCSK9对胆固醇代谢的影响是通过对肝脏LDL受体影响的结果。

4PCSK9与三酰甘油

PCSK9与脂质组装和分泌，有一些证据表明PCSK9对三酰甘油的影响，高三酰甘油也被认为是冠状动脉粥样硬化性心脏病的危险因素[17]。三酰甘油的残余物直接与动脉粥样硬化的形成相关，它们被动脉中的巨噬细胞摄取，导致大量的脂质负荷[18-19]。新近的临床研究表明在人类PCSK9的浓度与三酰甘油的标志物相关。在大样本量人群中无论男女，均提示血浆PCSK9的水平与三酰甘油水平相关[19-20]。和这些观察一致的是携带PCSK9的突变体比正常人群有apoB 100生成率3倍增高[21]。几个有关小鼠的研究表明：PCSK9对三酰甘油的影响是基于肝脏特异性的；在急性腺病毒转染PCSK9超表达空腹小鼠发现高三酰甘油血症，源于肝脏VLDL-三酰甘油、apoB极大的生成速率[22]。小鼠超表达人类PCSK9导致肝脏三酰甘油升高[23]。

小肠是另一个三酰甘油的主要来源，餐后乳糜微粒及apoB 48是乳糜微粒装配、分泌必须的[24]。PCSK9在小肠的表达从数量上仅次于肝脏，排在第二。PCSK9基因敲除减少apoB 48的分泌并且保护餐后小鼠的高三酰甘油血症[25]。这是一个治疗靶点，PCSK9抑制肠道三酰甘油的生成，减少餐后高三酰甘油血症及降低血浆三酰甘油水平。在培养的人类肠细胞中，PCSK9增加细胞及分泌型的apoB 48及apoB 100-三酰甘油[26-27]。LDL受体能直接影响apoB的稳定，在肝细胞中提高apoB的翻译后降解，从而三酰甘油颗粒分泌减少。PCSK9减少肠细胞中LDL受体水平，直接增加apoB 100-三酰甘油分泌[28]。

5PCSK9抑制与临床

PCSK9抑制是一个降低血浆胆固醇水平，并且有助于减少动脉粥样硬化性心血管疾病的一个新靶点。临床上有两类抑制PCSK9的方式：PCSK9单克隆抗体(mAbs)和RNA干扰技术。使用RNA干扰技术在Ⅰ期临床研究中，健康人群志愿者减少PCSK9达70%，减少LDL-C达40%，数据来源于超过30 d的观察，并且这些减少呈剂量依赖性[29]。PCSK9的抑制剂mAbs提供敲除或敲低血液中PCSK9的活性，并且不抑制肝细胞摄取循环中的LDL颗粒(以及另一些包含apoB的颗粒)。动物实验已经证实这种机制，并且这种干扰能持续性降低LDL-C水平。目前有4种mAbs(PCSK9抑制剂)正在研究中，最初的两个复合物(alirocumab and evolocumab)的研究已基本完成Ⅲ期临床试验，已经提交数据给FDA，可能会在2015年得到获准。第三个复合物(bococizumab)正在进行Ⅲ期临床试验。最后一个复合物已经完成单剂量Ⅰ期临床试验，正在进行剂量变化的Ⅱ期临床试验。前两个复合物(alirocumab and evolocumab)是人类抗体；第三个复合物(bococizumab)是人类化的抗体[30]。

PCSK9抑制剂抑制动脉粥样硬化，提高他汀类药物的疗效[31]。在急性心肌梗死的患者血浆中PCSK9浓度增加[32]。PCSK9在人类粥样斑块中有表达。PCSK9的抑制可减少胆固醇水平及减少血管斑块的形成[33]。PCSK9影响心血管疾病是多个层面的，包括动脉粥样斑块形成，同时影响胰岛素抵抗和肥胖等危险因素。PCSK9是调节血浆胆固醇的关键分子，从而影响动脉粥样硬化和药物的治疗靶点。PCSK9是肝脏中调节LDL受体表达的分子，同时影响循环中LDL-C的浓度。失去PCSK9功能的突变体有低水平的LDL-C和低冠心病的发病率；然而得到PCSK9功能的突变体是家族性高胆固醇血症和早发冠心病患者；他汀类药物上调PCSK9的表达，使他汀类药物降低LDL-C的作用受限[34]。

6结语

PCSK9作为一个新近发现的蛋白，影响LDL受体降解，从而影响体内LDL-C的代谢及动脉粥样硬化的进程。我们期待PCSK9的抑制剂早日应用于临床，成为一个除他汀类药物以外更强更好的调脂、抗动脉粥样硬化药物。

[ 参 考 文 献 ]

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Proprotein Convertase Subtilisin/Kexin Type 9 and Atherosclerosis

XU Xuelian1, HE Chuan2

(1.DepartmentofCardiology,University-TownHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing401331,China; 2.DepartmentofCardiology,AffiliatedHospital/ClinicalMedicalCollegeofChengduUniversity,Chengdu610081,Sichuan,China)

【Abstract】Atherosclerosis is a serious disease that is harmful to human health. Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9), a newly recognized protein, which plays a key role in cholesterol homeostasis by enhancing the degradation of hepatic low-density lipoprotein receptor and causing marked increases in low-density lipoprotein cholesterol concentration and atherosclerosis. This review provides important links between PCSK9, low-density lipoprotein receptor and the mechanisms of atherosclerosis.

【Key words】Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9;Atherosclerosis;Low-density lipoprotein receptor

收稿日期：2015-08-12 修回日期：2015-09-17

【中图分类号】R543

【文献标志码】A【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2016.01.013

作者简介：胥雪莲(1978—)，主治医师，博士，主要从事动脉粥样硬化研究。Email：2480074@qq.com通信作者：何川，副主任医师，硕士，主要从事电生理研究。Email：1492043949@qq.com

基金项目：重庆市科委自然科学基金计划资助项目(cstc2012jjA10045)；重庆市渝中区科委科技计划项目(20130129)