前蛋白转化酶枯草溶菌素9及其影响因素的研究进展

崔传珏综述，李建军审校

前蛋白转化酶枯草溶菌素9及其影响因素的研究进展

崔传珏综述，李建军审校

前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）是一种新发现不久的蛋白， 它可以与低密度脂蛋白受体（LDLRs）结合，使肝细胞表面LDLRs减少，从而降低肝细胞对低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）颗粒的清除能力，进而上调血浆LDL-C水平，促进心血管事件的发生。由此可见，调节PCSK9水平对心血管事件发生风险方面具有潜在作用。本文主要对影响PCSK9相关联的因素进行综述。

综述；前蛋白转化酶类；基因；生理

低密度脂蛋白（low-density lipoprotein ，LDL）的代谢受到LDL受体（low-density lipoprotein receptors，LDLRs）的调节，二者结合后将LDL从循环中清除，从而使反映LDL水平的血液指标LDL胆固醇（LDL-C）水平降低。近些年发现前蛋白转化酶枯草溶菌素9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9, PCSK9），能够与LDLRs结合，使肝细胞表面LDLRs数量减少，进而降低肝细胞对LDL-C颗粒的清除能力，从而使血浆LDL-C水平升高，促进心血管事件的发生。PCSK9可受到多种因素的调控，本文就PCSK9在基因变异、生理及病理等因素下的影响作一综述。

1 PCSK9的结构及功能

PCSK9，又称神经细胞凋亡调节转化酶1（neural apoptosis regulated convertase, NARC-1），隶属于蛋白酶K亚家族。它主要由信号肽（氨基酸序列号1-30），前结构域（氨基酸序列号31-152），催化结构域（氨基酸序列号153-425）以及羧基末端结构域（氨基酸序列号426-692）构成。在内质网中Gln152和Ser153之间发生了前结构域的自身催化。PCSK9主要在肝脏、小肠和肾脏中表达，但只有肝脏才能将PCSK9释放入血液循环。体外实验和动物研究表明，循环中PCSK9与位于细胞表面的LDLRs结合后，内化至细胞中，促进溶酶体中LDLRs降解。因此，PCSK9的活性升高导致LDLRs数量减少，血浆中LDL水平增高。

2 PCSK9的转录调节

在过去的十几年里，PCSK9的转录调控过程逐渐被充分了解。根据现有数据，PCSK9的表达是由许多转录因子调控的，其中有核转录因子和甾醇反应元件结合蛋白（SREBP）。特别是SREBP2，它是PCSK9最重要的转录激活蛋白。后续的研究表明肝细胞核因子1α（HNF-1α）在PCSK9的转录激活过程中也起了重要作用。PCSK9的表达也受到一些核受体的调控，体外实验显示了参与胆汁酸代谢的法尼酯X受体（FXR）也能降低PCSK9的表达。通过肝脏X受体（LXR），氧类固醇可以上调PCSK9的表达。此外，过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）α和γ也参与了PCSK9的表达。

3 基因变异因素

常染色体显性遗传的高胆固醇血症（autosomal dominant hypercholesterolemia, ADH）是一种以血浆LDL-C增高和早发心血管疾病为特征的遗传病。早先研究发现，ADH主要有2种类型的基因突变，一种是LDLRs基因突变，如家族性高胆固醇血症（Familial hypercholesterolemia, FH），另一种是APOB基因突变，如家族性APOB100缺陷。而在2003年，研究人员通过对一系列FH患者的分析，发现某些患者并非这两种基因突变，而是PCSK9基因突变，其中有12.5%的ADH患者含有PCSK9基因突变。目前，PCSK9基因突变根据功能不同可分为两类，即功能获得型突变和功能缺失型突变，其中，功能获得型突变较少。 Cunningham等[1]研究发现，PCSK9功能获得性突变D374Y与FH和早发心血管病有关。E670G突变与血浆LDL-C的升高及不同种族个体的冠状动脉粥样硬化严重性相关[2]。然而，来自青年人冠状动脉风险评估研究组[3]的数据表明，PCSK9功能缺失型突变（L25SF，C679X和Y142X）的携带者比非携带者的LDL-C水平更低。 Scartezini等[4]研究表明，英国健康男性中， PCSK9功能缺失型突变R46L与心血管疾病的血脂保护性作用呈正相关。综上所述，PCSK9的功能获得型突变会产生FH表型，而且更易发生心血管病；而PCSK9的功能缺失型突变反而产生有益的效果，不但可以在出生时即有较低水平的血浆LDL，而且心血管病的发生风险也很低。

4 生理因素

4.1年龄、性别和激素

Baass等[5]分析了1 739例儿童受试者，发现在9～16岁男性的血浆PCSK9水平降低，然而，女性的血浆PCSK9水平在13～14岁达到顶峰，之后可逐渐降低，但相对于16岁的男孩来说还是较高水平。由此可见，在青春期阶段生长激素可能对PCSK9水平具有重要调控作用。Persson等[6]发现，生长激素处理后，可以降低人血浆PCSK9的水平，上调肝脏LDLRs，增加循环中LDL-C的清除。然而，在啮齿类动物实验中发现，生长激素的刺激能够诱导PCSK9 水平增加[7]，这两个实验结果的不一致可能是人类和啮齿类动物的生长激素对胆固醇代谢方面的影响有差异造成的。

临床显示，绝经前女性的冠心病发病率低于同龄男性，绝经后女性的冠心病发病率与同龄男性相当，研究表明，这一差异主要与雌激素有关。在一项多种族研究结果显示[8]，成年女性绝经前的血浆PCSK9水平低于绝经后群体，相应的LDL-C水平也是绝经前低于绝经后女性，相似的结果也见于汉族人群。这些结果可以解释为什么绝经前女性冠心病发病率低于绝经后女性，说明雌激素对PCSK9的水平具有负调节作用。

4.2昼夜节律

有研究显示[9]，健康人的血清和脑脊液中的PCSK9水平在大约下午4点浓度最低，午夜达到顶峰，上午8点左右回到基线水平。因此，PCSK9的水平具有昼夜节律性波动。在临床上，冠心病的发作也是有时间“偏好”的，晚上9～11点是最容易发作的时间段。由此可见，PCSK9的节律性波动与冠心病发作时间相吻合。

4.3有氧运动

众所周知，有氧运动的训练对于调节体重及脂代谢有着重要作用。动物实验发现[10]，进行过踏板运动的小鼠肝脏PCSK9及LDLR的表达可通过抑制转录因子SREBP-2而下调，从而降低血浆PCSK9浓度和LDL-C水平。因此，有氧运动可以抑制PCSK9的水平。

4.4饮食

研究表明，营养状况可以调节PCSK9的表达。在细胞实验中，当胆固醇缺乏时，PCSK9的蛋白表达在12 h升高，24 h降低，而mRNA水平则在24h有一个明显上调，Costet等[11]调节受到SREBP1和SREBP2的共同激活来实现PCSK9的表达调控。短期高果糖饮食可以增加人类血循环中PCSK9的含量[12]，而地中海饮食[13]或蔬菜及n-6多不饱和脂肪酸[14]的膳食组合则可以降低12%～13%的血浆PCSK9水平。在细胞和在体实验中[11]，饥饿可以降低PCSK9 mRNA的表达，并通过SREBP1和 HNF1α来进行调节。此外，在健康受试者中发现，禁食能显著降低血循环中PCSK9水平。因此，合理膳食可以降低PCSK9，从而减少心血管疾病的发生。

5 病理因素

5.1胰岛素与胰岛素抵抗

糖尿病是引起心血管疾病的重要危险因素之一。研究发现，PCSK9可能与糖代谢相关。Awan等[15]发现高胰岛素血症与血循环中PCSK9水平降低有关，并且在细胞实验中显示，胰岛素可通过SREBP-1c抑制PCSK9的转录水平。在链脲霉素诱导的糖尿病动物模型中[16]，肝脏PCSK9 mRNA和蛋白质表达都降低。此外，Levy等[17]发现，在2型糖尿病的嗜沙肥鼠模型中，小肠细胞中的PCSK9蛋白表达降低。以上结果表明，胰岛素可以抑制PCSK9表达。

有临床研究显示[18]，PCSK9基线水平升高与胰岛素抵抗的增加相关。在细胞研究中，抵抗素处理的细胞能增加PCSK9的mRNA和蛋白水平[19]。这些数据说明胰岛素抵抗可能降低了胰岛素抑制PCSK9的能力。但是，目前尚缺乏大样本人群的调查，有待进一步研究。

5.2动脉粥样硬化与炎症

动脉粥样硬化不只是一个胆固醇贮积疾病，也是一个在各个发展阶段的慢性炎症反应过程。近期研究显示，PCSK9与炎症反应存在潜在的交互作用。Ferri等[20]在人的动脉粥样硬化斑块中发现有PCSK9表达, 体外实验发现， 外源性加入PCSK9可以抑制巨噬细胞中LDLR的表达水平，从而影响血管脂质沉积和氧化作用。在动物实验中[21]，用脂多糖干预胆固醇喂养的小鼠，其肝脏的PCSK9 mRNA的表达增加，LDLR水平减少，从而引起血浆LDL-C显著增加。炎症引起PCSK9表达升高的机制可能是因为炎症反应降低了FXR或PPARs的活性，从而减弱了它们对PCSK9表达的抑制作用。另外，有研究人员发现[22]，PCSK9基因沉默（siRNA）后，可以通过抑制巨噬细胞内核因子κB（NFκB）的表达，降低氧化型LDL（ox-LDL）诱导的炎症反应，从而抑制动脉粥样硬化的炎性反应。我们课题组还发现[23]，稳定性冠心病患者血浆中的PCSK9水平与白细胞计数呈正相关关系。临床研究表明，PCSK9的过表达可以诱导动脉粥样硬化，而其表达不足则降低心血管风险，提示PCSK9的功能性改变可能参与了动脉粥样硬化的发展过程。

另外，牙周炎患者常伴有较高的心血管疾病发生风险。研究发现[24]，70例牙周病患者的血中PCSK9浓度与对照组比较，有明显上调。

6 结束语

PCSK9可与多种因素相互关联，它不但可以通过降解LDLRs参与脂质代谢，还参与动脉粥样硬化、炎症以及糖尿病等多种代谢性疾病的发生发展过程。因此，深入研究 PCSK9及对其影响的因素，有助于明确疾病的发生机制，PCSK9可能具有更为广泛的应用前景。

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2016-07-18）

（编辑：曹洪红）

100037北京市，中国医学科学院 北京协和医学院 国家心血管病中心 阜外医院 心血管疾病国家重点实验室

崔传珏 主管技师 主要从事血脂研究 Email: cjcui@126.com 通讯作者：李建军 Email:13901010368@163.com

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1000-3614（2017）04-0411-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2017. 04.024