PCSK-9的发现及进展

冯丹阳王力明



PCSK-9的发现及进展

冯丹阳王力明

【摘要】他汀类药物用来降低低密度脂蛋白胆固醇的浓度，从而极大降低心血管事件的发生率。但是，仍有一部分患者需要加用或更换使用其他降脂药物进一步降低低密度脂蛋白胆固醇。前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶Kexin-9型抑制剂(PCSK-9)被发现远期能够降低50%～70%的低密度脂蛋白胆固醇，从而引起研究人员关注，本文就PCSK-9的发现、发展历程及现状做以回顾和总结。

【关键词】前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶Kexin-9型抑制剂;低密度脂蛋白胆固醇;高胆固醇血症;心血管疾病

目前，心血管疾病已经成为发达国家致死率最高的疾病［1］。低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)已经被证实为心血管疾病发展的独立有效的危险因素［2，3］。在过去20年里，他汀类药物作为降低LDL-C的有效一线药物，成功降低了心血管事件的风险［4，5］，减少低密度脂蛋白成为降低心血管疾病发病率和病死率最有效的方法。但是，目前仍然需要一个额外的替代性的降低LDL-C的有效药物来满足进一步的需求。特别是一些家族性高胆固醇血症(FH)患者，即使服用最大剂量的他汀治疗［6］，仍不能达到理想的LDL-C目标。除此之外，一些患者由于肌痛及横纹肌溶解这样的不良反应而不能耐受他汀类药物或者仅能适应极小剂量治疗。一系列临床试验证实前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶Kexin-9型(PCSK-9)是一种降低低密度脂蛋白的新类型药物［7，8］。在本文中，我们通过一系列临床试验总结回顾PCSK-9的历史和进展，并讨论一些PCSK-9可能预见的问题。

1　PCSK-9概述

1.1PCSK-9的结构和基本构能PCSK-9基因包含3 617个碱基，其中包含12个外显子，编码692个氨基酸，PCSK-9在肝脏、胃肠道、肾脏及神经系统中大量表达［8，9］。PCSK-9分子包含一个信号序列、一个前结构域、一个催化结构域和一个含有丰富半胱氨酸和组氨酸的羧基端构成。PCSK-9是一种分泌型丝氨酸蛋白酶，其可导致肝细胞表面LDL受体(LDL-R)减少，进而使肝细胞对LDL-C颗粒清除能力下降［10，11］。

1.2PCSK-9的发现2003年在一个法国家族突变的基因检测中，首次证实了PCSK-9的临床作用［12］。随后，PCSK-9基因成为继LDL受体和载脂蛋白B之外的第三个和常染色体显性的家族性高胆固醇血症(FH)相关基因，被称为PCSK-9获得功能基因突变。这三个基因依次影响心血管疾病患者血浆中LDL-C浓度，进而增加患病风险［12－16］。PCSK-9基因突变能够影响常染色体突变而不伴有LDL受体和载脂蛋白B突变型的家族性高胆固醇血症的超过10%～25%［13，15］。

1.3PCSK-9的基因突变有研究显示，获得功能PCSK-9基因突变导致的PCSK-9作用降低使得患者血浆中LDL-C降低。PCSK-9突变人群的LDL-C人均下降28%［17］。ARIC研究表明在1个或2个PCSK-9基因失去功能而使得9 523例高加索人和3 363例美国黑人中，LDL-C的浓度分别下降15%和23%。在为期15年的随访中，队列中患冠心病的风险比在高加索人和美国黑人中分别为0.5和0.11。相似的几项研究表明，PCSK-9与血液中LDL和LDL受体相关，PCSK-9生成过多与遗传因素变化引起的高胆固醇水平和早发心血管疾病相关［18］。PCSK-9表达下降可使LDL-C受体活性增高，LDL-C降低和心血管疾病风险下降。显然，抑制PCSK-9是降低LDL-C治疗的合理靶点。抗PCSK-9药物已经成为降脂治疗研究的热点。

2　PCSK-9抑制剂

目前，市面上有三种类型PCSK-9抑制剂，分别为单克隆抗体类、小干扰RNA (siRNA)类和反义寡核苷酸(ASOs)类。

2.1单克隆抗体类自2009年PCSK-9基因的作用发现以来，单克隆抗体是最常用的PCSK-9抑制剂［19］。抗体抑制PCSK-9需要通过与LDL受体作用。首次发现是在肝细胞中和抗PCSK-9抗体，从而增加LDL受体的表达，以及在鼠类及灵长类的动物实验中LDL-C的浓度下降30%。其他几个单克隆抗体在猴子中发现呈剂量依赖性，能够减少20%～50%的LDL-C的浓度。在动物实验中，这种作用能够持续一周以上。基于上述实验结果，目前一些PCSK-9抑制剂的单抗已经经历临床1～3期实验［20］。

2.2SiRNA类抑制PCSK-9的活性的另一种方法是让一个单链的siRNA结合PCSK-9的信使RNA，这种单链的siRNA需要制成纳米脂质体静脉使用。大鼠中应用抗PCSK-9的siRNA可以使超过半数的信使RNA沉默，从而降低PCSK-9的血浆浓度，进而降低30%的LDL-C浓度［21］。另一项研究表明，在灵长类动物实验中，单次siRNA给药可使血浆中的PCSK-9浓度降低迅速、持久并且可逆。这项研究中，LDL-C的浓度降低56～70%并且作用持续数周。关于抗PCSK-9 的siRNA一期临床实验的可喜结果近期发表，与基线相比，给予siRNA的健康志愿者降低了70%循环PCSK-9的浓度及40%的LDL-C浓度［22］。

2.3ASOs类ASOs通过短链核苷酸与信使RNA结合从而干扰信使RNA的活动。有研究显示，ASO可降低92%的信使RNA和32%的LDL-C浓度。另一项研究表明在猴子中，ASO可降低85%循环PCSK-9的浓度及50%的LDL-C浓度。然而，关于ASO的1期临床实验过早被中止，目前也并没有正在进行的抗PCSK-9的ASO实验［23－26］。

3　PCSK-9的代谢

PCSK-9的分泌可能存在两种终点:首先在肝脏分泌并立即与LDL受体结合，另一种为进入体循环。PCSK-9/LDL-R复合体内吞进入溶酶体变性［27］。PCSK-9的存在增强LDL-R的分解，从而减少细胞表面LDL-R的数量。PCSK-9通过在肝脏、肾脏、肺、胰腺及脂肪组织中与LDL-R结合循环。血浆中PCSK-9的浓度和LDL-R的浓度呈负相关，当PCSK-9的浓度升高时，LDL-C浓度也随之升高，因为细胞膜表面LDL-R减少从而使LDL-C的摄取减少。在PCSK9、LDL-R、LDL-C及他汀类药物更加复杂的相互作用及不同视角近期也有一些研究。

当抑制PCSK-9的活性时，极多数量的LDL-R不再被溶酶体内吞变性从而返回细胞膜表面，增加细胞对血流中LDL-C的摄取。

PCSK-9抑制剂给药前，PCSK-9分子在血浆中自由循环(或者与LDL-R结合)。注射抗PCSK-9抗体后，抗体立刻与PCSK-9分子自由结合，血浆中的自由PCSK-9分子迅速衰竭。自由PCSK-9的浓度降低，从而减少在溶酶体内变性的LDL-R数量，使得更多的LDL-R回到细胞表面，结合更多的LDL颗粒，从而降低LDL-C浓度。随着时间推移，PCSK-9抗体经过代谢，浓度降低，伴随着LDL-C浓度逐渐回复，PCSK-9浓度随之升高，因为更多的LDL-R与PCSK-9结合从而增加溶酶体的内吞变性。PCSK-9抑制剂对于LDLC的作用效果在1期临床中得到证实［28］。

多项临床研究表明，与活性药物对照组或者安慰剂组比较，任意PCSK-9抑制剂在不同患者数量、治疗背景以及治疗方法组均能够显著降低LDL-C的浓度，这种影响呈剂量依赖性。并且PCSK-9抑制剂降低LDL-C的浓度不受年龄、性别、区域、体重指数及LDLC的浓度的影响。

4　PCSK-9抑制剂与他汀类药物

在许多研究中，PCSK-9抑制剂和他汀类药物联合使用，在他汀治疗的背景下，PCSK-9抑制剂是否存在不同作用逐渐引起关注［21］。给予Evolocumab(PCSK-9抑制剂)后，57个健康志愿者和56个正在接受他汀治疗的成人，LDL-C浓度降低的幅度没有差别。在Aliroc-umab(PCSK-9抑制剂)的2期临床实验中，LDLC浓度降低也不受阿托伐他汀的剂量影响(10～40 mg/d)。另一项关于Alirocumab的研究表明，在他汀治疗10 mg组和80 mg组，LDL-C浓度降低没有差别。DESCARTES研究提供进一步的观察，在Evolocumab组中，LDL-C降低均数在无他汀组，他汀10 mg及他汀80 mg组相似。同样的，LAPLACE-2研究显示，在不同强度和剂量的他汀治疗背景下，使用PCSK-9抑制剂后，LDL-C的降低无显著性差异［29］。

有一些2期临床实验评估PCSK-9抑制剂的给药频次对与降低LDL-C的影响，Evolocumab每2周一次与每4周一次的影响相似。但是，与每2周一次对比，给予Alirocuma每4周一次，LDL-C降低的幅度更大［30］。

在PCSK-9抑制剂的3期临床实验中，36%～75%的患者出现不良反应，其中2%～6%的患者出现严重不良反应［31－33］。2%～10%的患者因出现不良反应而停药。在好几项研究中均提示相似的数据。在接受PCSK-9抑制剂的患者中出现转氨酶高于3倍正常值的患者小于2%，出现异常肌酐激酶的患者同样罕见。没有特异性的中和抗体，可能影响PCSK-9抑制剂药代动力学和安全性，此项内容并没有在有关3期临床实验中报道。

ODYSSEY MONO研究中，24周中，Alirocumab组52名患者中1名出现局部注射反应，安慰剂组51名患者中2名出现反应［34］。OSLER实验中，经过为期52周的随访，38名患者中仅有1名出现局部注射反应而中断Evolocumab。相似的，DESCARTES研究中，Evolocumab组599名患者其中34名(5.7%)，安慰剂组302名患者中15名(5.0%)出现了局部注射反应，仅有1名患者中断Evolocumab。ODYSSEY COMBO II研究仍在继续，超过85%的患者继续使用药物或者安慰剂，也相应证实了不经消化道治疗降低LDL-C的治疗方法的接受性和耐受性良好。

杂合型的家族性FH是最常见的基因疾病之一(发病率为1/500～1/200)，通常伴有极高的LDL-C浓度，导致了青年人群中动脉粥样硬化和心血管疾病发病［32］。心血管疾病发病的平均年龄男性为42～46岁，女性为51～52岁。纯合型的家族性高胆固醇血症更为严重，这种人群中心血管疾病平均发病年龄为20岁。对于杂合型FH并伴有冠心病或糖尿病的成年患者，LDL-C的治疗目标为70 mg/dl。然而，超过80%的成年杂合FH患者的LDL-C浓度尚不能达到100 mg/dl。因此，家族性高胆固醇血症患者将是PCSK-9抑制剂的主要获益人群。

即使服用了最大剂量的他汀类药物，仍有相当一部分FH或非FH患者的LDL-C仍然不能达标。相当一部分研究提示心血管疾病的发病率与LDL-C的浓度直接相关，那些使用了大剂量他汀但LDL-C仍不能达标的患者存在很大风险。指南也没有对于这样的患者给予相应的加药推荐。在他汀治疗的背景下，加用PCSK-9抑制剂仍能够降低LDL-C浓度，也许是对心血管疾病并发症的另一保护效应。IMPROVE-IT研究已经证实，相比较与常规目标70 mg/dl的LDL-C浓度，54 mg/dl时，心血管疾病的发病率显著下降。

目前，他汀仍是治疗FH的一线药物，能够降低LDL-C浓度和心血管疾病并发症的风险，但是，一些患者由于肌痛、转氨酶上升和横纹肌溶解而不能耐受。他汀类药物不耐受的确切发病率目前仍不明确，这在很大程度上取决于对于不耐受性的定义。有研究显示在62%出现不良反应的患者中，12%的患者需要中断他汀治疗［34］。不能耐受他汀治疗的患者心血管疾病的风险大大增加。其他降脂药物的单一治疗对于冠脉和心血管疾病发病致死的影响十分有限。PCSK-9抑制剂则是他汀不耐受人群的又一选择。

5　PCSK-9抑制剂的临床试验

相当数量的关于PCSK-9抑制剂(Alirocumab、Evolocumab、Bococizumab)的3期临床试验仍在继续。与之前他汀类药物研究类似，PCSK-9抑制剂对于冠心病的评估也是采用冠脉成像技术。正在进行的GLAGOV研究，利用血管内超声评估78周后粥样斑块的体积改变。

随机对照试验通常不能解决注射剂的依从性研究，但仍然能够提示临床日常使用PCSK-9抑制剂的显著限制。PCSK-9抑制剂的两种特性显著影响患者的依从性。一些患者对于自我皮下注射感兴趣，但与不能自我注射的患者至少1个月需要去医院1次，另外，单次给药量过多，实验中每月1次注射6 ml的Evolocumabevolocumab。虽然这可以分为3 ml注射2次或2 ml注射3次，与皮下注射大液体量关联的疼痛是严重的。虽然如此，但是3期临床实验显示，在52周中，大部分的患者能够耐受PCSK-9抑制剂或安慰剂的注射。上市后的数据则能更好的帮助我们观察院外哪种类型的患者能够坚持在家每月自我注射。

目前仅有3个临床研究公开发表了12周以上的PCSK-9抑制剂的安全性，中等大小的ODYSSEY MONO研究(每组大于50个患者)显示，与安慰剂组对比，PCSK-9抑制剂组未发现有统计意义的不良反应事件发生率。DESCARTES研究中，900名患者52周的随访，Evolocumab组与安慰剂组的不良反应发生率相似。OSLER研究中，52周时，Evolocumab组81%患者出现不良反应，安慰剂组73%，Evolocumab组，3.7%的患者因为严重不良反应而停药。ODYSSEY LONG TERM超过1年研究中，Alirocumab耐受性良好，而且并没有发现显著的不良反应发生率增加。另有相当一部分三期临床实验正在进行。

综上所述，自PCSK-9发现以来，快速经历了基因发现、药物靶点、动物实验、人体试验及大型临床试验。提供了降低LDL-C的新的生物学见解和天然药理学机制。如果临床实验能够提供阳性结果，高胆固醇血症治疗指南将被改写，将增加以降低LDL-C为治疗基础的方案的比重。PCSK-9抑制剂远期能够降低50%～70%的LDL-C浓度，从而为难治性高胆固醇血症患者提供了令人喜悦的药理学治疗措施。

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·综述与讲座·

(收稿日期:2015－10－11)

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2016.05.043

【中图分类号】R 331.36

【文献标识码】A

【文章编号】1002－7386(2016) 05－0759－04

作者单位: 710032西安市，西安电力中心医院