前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9型在血脂代谢外的作用▲

刘 悟 陈科新 姜 峰 李 峰 阳 军

(1 长沙市第三医院心内科，湖南省长沙市 410035；2 湖南省人民医院心内科，湖南省长沙市 410005)

【提要】 降脂新药前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9型(PCSK9)抑制剂可通过有效降低LDL-C水平来降低心血管事件风险，是2019年欧洲心脏病学学会/欧洲动脉粥样硬化学会血脂管理指南中新Ⅰ类推荐的降LDL-C和抗动脉粥样硬化药物。人体血液循环中的PCSK9蛋白主要来源于肝脏，且在中枢神经系统、肠道、肾脏和胰腺中均有表达。 PCSK9主要参与LDL-C的代谢，同时也参与了脂质代谢外的多种生理过程。PCSK9抑制剂(单克隆抗体)具有强大的降脂效应且不良反应轻微，但其长期应用的安全性尚需进一步观察。本文对PCSK9在血脂代谢外的生理学作用进行综述，探讨长期应用PCSK9抑制剂可能带来的药物不良反应及降脂外的临床获益。

2003年Seidah等[1]在研究哺乳动物神经细胞凋亡时，首次发现了一个神经凋亡调节转化酶1，并证实为前蛋白转化酶的第9个成员，这一蛋白被命名为前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9型(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)。同年有研究发现，人PCSK9功能获得型基因突变与家族性高胆固醇血症相关，而人PCSK9功能缺失型基因突变与低LDL-C水平和低心血管风险有关[2]。PCSK9蛋白的主要功能是通过介导肝细胞表面LDL受体(LDL receptor,LDLR)的溶酶体降解，减少肝细胞对LDL-C的摄取，从而使血清LDL-C水平升高。PCSK9是目前降脂及抗动脉粥样硬化治疗研究的热门靶点。除了PCSK9单克隆抗体，PCSK9抑制剂如PCSK9小干扰RNA、PCSK9反义寡核苷酸、PCSK9疫苗、PCSK9模拟肽等都处于快速发展的研究阶段[3]。人体血液循环中的PCSK9蛋白主要来源于肝脏，且在中枢神经系统、肠道、肾脏和胰腺中均有表达。 PCSK9主要参与LDL-C的代谢，同时也参与了脂质代谢外的多种生理过程。故本文对PCSK9在血脂代谢外的生理学作用进行综述。

1 PCSK9在中枢神经系统中的表达

PCSK9可能参与中枢神经系统的发育[1，4-5]。Seidah等[1]研究发现，将PCSK9基因转染至胚胎期的小鼠端脑细胞，可促进未分化神经祖细胞的增殖。而Poirier等[4]在斑马鱼胚胎模型的实验中，使用反义寡核苷酸敲除PCSK9基因，导致斑马鱼中枢神经系统结构致命性缺失(后脑和中脑尤为明显)。另有研究报告大鼠母体低PCSK9水平与仔鼠神经管缺陷有关[5]。上述研究结果显示，PCSK9在大脑发育中可能起一定的作用。

PCSK9可能参与成人阿尔茨海默病的发病机制[6-9]。Zimetti等[6]发现阿尔茨海默病患者脑脊液中PCSK9水平高于与其年龄和性别相匹配的非阿尔茨海默病患者。阿尔茨海默病患者脑脊液PCSK9水平升高，并与阿尔茨海默病的生物标志物如总tau蛋白和磷酸化tau蛋白水平呈正相关[7]。β-淀粉样蛋白的生成与积累导致的神经细胞毒性损害与阿尔茨海默病的发病有关[8]。β分泌酶1是促进β-淀粉样蛋白生成的关键酶。研究表明PCSK9能够降解β-分泌酶1[9]。关于PCSK9抑制剂是否会增加阿尔茨海默病的发病风险，学者们开展了相关研究。一项纳入抗PCSK9单克隆抗体阿利西尤单抗的Ⅱ期和Ⅲ期临床试验的Meta分析表明，采用阿利西尤单抗治疗后，与治疗相关的神经认知不良事件的发生率降低(<1.2%)，且与安慰剂组相比差异无统计学意义[10]。 Matthew-Mefford等[11]对24名PCSK9功能缺失型基因变异的黑种人与10 454名无PCSK9基因变异的黑种人的神经认知测试结果进行了比较，发现两组测试结果差异无统计学意义。上述研究结果表明，低PCSK9水平可能与神经认知效应无关，但该结论仍需长期的临床观察研究来证实。

此外，极低的血浆LDL-C水平可能会引起认知方面的副作用[12]。2012年美国食品药品监督管理局在他汀类降脂药物说明书中添加了潜在的非严重性和可逆性认知方面的副作用(如记忆丧失、意识模糊等)的说明。而抗PCSK9单克隆抗体药物能够大幅度降低血浆LDL-C水平，降幅达到40%～70%[13]，其降LDL-C效应强于经典的他汀类药物。不少学者对抗PCSK9单克隆抗体在认知方面的副作用开展了研究。为了明确PCSK9抑制剂对神经认知的影响，学者们开展了一项名为 “ EBBINGHAUS”的大规模临床研究，共纳入22 655例动脉粥样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，结果表明抗PCSK9单克隆抗体(依洛尤单抗)组与安慰剂组在降低认知能力的副作用反应方面差异无统计学意义[14]；而在2 338例极低LDL-C水平(<20 mg/dL)的患者中，总认知评分下降的发生率与3 613例LDL-C水平≥100 mg/dL的患者相似[14]。

2 PCSK9对血压的影响

研究表明，PCSK9可能参与高血压病的发病机制[15]。一项以人体胚胎肾细胞HEK293为实验细胞的体外研究表明，PCSK9可通过蛋白酶途径促进阿米洛利敏感钠离子通道蛋白的降解[15]。阿米洛利是一种利尿剂，通过干扰远端肾小管和集合管中钠离子通道，阻断钠-钾交换机制，促使钠、氯排泄，具有一定的利尿降压作用。Berger等[16]对PCSK9基因敲除小鼠和PCSK9过表达小鼠使用阿米洛利，结果显示两组小鼠尿钠排泄量相近，提示阿米洛利敏感钠离子通道活性不受PCSK9的影响。一项流行病学调查发现，PCSK9功能缺失型基因变异(Tyr142X或Cys679X)者比变异者更不容易罹患高血压[17]。但在大规模临床研究中并没有发现抗PCSK9单克隆抗体对血压产生明显影响[18]。PCSK9抑制剂对高血压发病的影响尚需进一步研究。

3 PCSK9对内分泌系统的影响

Schmidt等[19]和Ference等[20]的研究表明，与血脂代谢相关的多个靶点基因(如HMGCR基因、NPC1L1基因和PCSK9基因)变异均与糖尿病的患病率有关。他汀类降脂药物可引起空腹血糖和糖化血红蛋白的升高，同为降LDL-C药物的PCSK9抑制剂是否会增加糖尿病的发病风险，学者们对比开展了相关研究。有研究报告，PCSK9参与了对胰腺LDLR的调控，PCSK9基因敲除小鼠的胰岛细胞表现为LDLR表达增加[21-22]。胰腺β细胞通过细胞表面的LDLR从血液中摄取胆固醇，PCSK9通过介导胰腺LDLR的溶酶体降解，从而减少β细胞对胆固醇的摄取[21]。而抑制PCSK9可能使β细胞对胆固醇的摄取增加。β细胞内的胆固醇超载可以抑制胰岛素分泌[23]。病理生理学和遗传学研究似乎均支持抑制PCSK9有可能增加糖尿病的发病风险这一观点，但目前尚未有PCSK9抑制剂可引起上述不良反应的大规模临床试验报告。

PCSK9的合成主要受固醇调节元件结合蛋白2和肝细胞核因子1α所调控的肝细胞内胆固醇水平的影响。同时PCSK9也受到一些激素的调控，血液循环中PCSK9水平呈现昼夜节律变化，这与胰岛素、生长激素、雌激素和甲状腺激素对PCSK9的联合调控有关[24]。有学者发现，在PCSK9功能缺失型基因突变(Arg104Cys-Val114Ala)患者的血液中未检测到PCSK9蛋白，其肾上腺皮质功能正常[25]。此外，应用抗PCSK9单克隆抗体依洛尤单抗可大幅度降低受试者血浆LDL-C水平，但并不会改变肾上腺皮质激素或性激素水平[26]。由于PCSK9基因突变的携带者和接受PCSK9抑制剂治疗的受试者均未显示出任何激素紊乱的迹象，故可推论PCSK9可能对内分泌稳态并无影响。

4 PCSK9对炎症反应的影响

动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病。一项体外实验研究显示，PCSK9可使血管平滑肌细胞中凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体1的表达增加，而凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体1能够刺激炎症因子细胞间黏附分子1的产生与释放，参与动脉粥样硬化进程中血管平滑肌细胞的增殖[27]。另外，PCSK9能够诱导巨噬细胞分泌白细胞介素1、肿瘤坏死因子等炎症因子，且依赖LDLR途径，LDLR+/+巨噬细胞分泌的炎症因子明显多于LDLR-/-巨噬细胞[28]，而炎症因子如肿瘤坏死因子和肝细胞核因子1，可以上调PCSK9表达[29]。一项动物实验将人PCSK9基因转染至载脂蛋白E缺乏小鼠，结果显示动脉粥样硬化斑块中的促炎性LY6Chigh 单核细胞数量及核因子κB、肿瘤坏死因子、白细胞介素1和Toll样受体4等炎症介质的表达增加，但血脂或脂蛋白水平未受影响[30]。 有学者指出，抑制PCSK9表达可提高脓毒症小鼠的存活率，这可能与上调肝脏LDLR表达可促进脂多糖的清除、减少炎症反应有关[31]。 Boyd等[29]的研究表明，以全身炎症反应为特征的脓毒症和大面积创伤的患者的血浆PCSK9水平增加。

炎症反应与胆固醇代谢之间存在直接联系。在高胆固醇血症环境下，T淋巴细胞的稳态被破坏，CD4+和CD8+记忆T淋巴细胞数量增加，循环中调节性T淋巴细胞数量减少[32]。PCSK9过表达的小鼠表现为高胆固醇血症，且T淋巴细胞介导的肺和肝脏炎症反应增加[32]。以炎症因子白细胞介素1为抗炎治疗靶点的单克隆抗体新药卡那单抗可以显著减少心血管事件的风险且独立于血脂代谢途径[33]，这表明抗炎治疗可能是治疗心血管疾病的一种重要手段。因此，评估PCSK9抑制剂对炎症反应及炎症相关的动脉粥样硬化的影响有重要意义。

5 PCSK9对传染病的影响

有研究表明PCSK9与HCV感染有一定联系[34-35]。 PCSK9通过下调LDLR表达，可能减少肝脏通过LDLR对包含载脂蛋白E和载脂蛋白B的脂-病毒颗粒的摄取，从而减少HCV进入肝细胞。除对LDLR的影响外， PCSK9还可下调CD81蛋白表达，而CD81是一种促进HCV进入肝细胞的细胞表面蛋白[34]。 在PCSK9基因敲除小鼠的肝脏中发现，CD81表达增加[34]。采用外源性PCSK9预处理人肝癌细胞HuH7可以抑制HCV感染细胞，抑制作用具有剂量依赖性[34]。另外，有学者发现HCV感染患者的血浆PCSK9水平高于无HCV感染者[35]。然而，使用抗PCSK9单克隆抗体阿莫罗布单抗抑制HuH7细胞的PCSK9表达并不影响CD81的水平，亦不影响HCV颗粒进入HuH7细胞的能力，这表明阻断细胞外PCSK9功能对HCV感染的风险可能是中性的[36]。

6 PCSK9对癌症风险的影响

除了参与胆固醇代谢的作用，PCSK9可能还参与细胞增殖和凋亡[37-38]。 肿瘤的发生与细胞异常的增殖和凋亡有关。PCSK9是在研究小脑神经元细胞凋亡时首次被发现的，是一种神经细胞凋亡调节转化酶[1]。有学者对人肝癌细胞HepG2进行DNA微阵列分析后发现，外源性PCSK9影响与细胞周期和细胞生长相关基因的表达，与脂质代谢无关[37]。有动物实验显示，部分肝切除术后PCSK9在肝脏中的表达增加[1]。 此外，PCSK9基因敲除小鼠在部分肝切除术后表现出肝细胞增殖能力下降和凋亡增强，这种影响可通过高胆固醇饮食喂养得到改善[38]。

有研究显示，PCSK9基因是人类肝细胞癌中特异性上调的基因，而肝癌细胞的特征为脂肪生成增加[39]。而在胃癌组织中亦发现PCSK9表达增加[40]。有学者提出 PCSK9可调节肿瘤组织的胆固醇供应[41]。 Huang等[41]在小鼠实验中发现，B细胞淋巴瘤可诱导PCSK9在肝脏中的表达升高，导致肝脏LDLR水平下降，血浆胆固醇水平增加，从而提供更多的脂质促进肿瘤细胞的增殖。 此外，给予PCSK9基因敲除小鼠和野生型小鼠注射黑色素瘤细胞B16F1以诱导肿瘤细胞肝转移，结果显示PCSK9基因敲除小鼠肝内的癌细胞转移明显少于野生型小鼠[42]， 这一效应可能与PCSK9基因敲除小鼠的低LDL-C水平有关。有研究发现，PCSK9可通过诱导主要组织相容性复合物Ⅰ类分子的溶酶体降解而促进肿瘤生长，而抑制PCSK9能够上调肿瘤细胞表面主要组织相容性复合物Ⅰ类分子蛋白的表达，促进细胞毒性T淋巴细胞的渗透，而细胞毒性T淋巴细胞能够特异性杀伤癌细胞，这提示抑制PCSK9可能是治疗肿瘤的一种新的免疫疗法[43]。

综上所述，PCSK9参与了LDL-C代谢外的多种生理、病理过程，PCSK9抑制剂可通过降低LDL-C水平来改善动脉粥样硬化相关性疾病的预后。目前尚缺乏有关PCSK9抑制剂的长期安全性的随访研究数据，今后可进一步开展PCSK9抑制剂应用效果的长期随访研究。