PCSK9在动脉粥样硬化性心血管疾病炎性反应中的作用

2023-04-15夏佳春侯磊

国际心血管病杂志 2023年1期

夏佳春侯磊

慢性炎性反应在动脉粥样硬化的形成和发展、斑块破裂及血栓形成中发挥重要作用。心肌梗死后心肌损伤引发的过度炎性反应对梗死面积及心脏重构有着重要作用[1]。研究表明，多种炎性标志物如超敏C 反应蛋白（hs-CRP）、氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）、白细胞介素（IL）-1β 等[2]，与动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）的预后相关。抑制心血管炎性反应可以降低心血管疾病发病率及心血管不良事件发生率[3-4]。

前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）主要由肝脏产生，可靶向降解低密度脂蛋白受体（LDLR），从而增加外周血低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的水平。除肝细胞外，PCSK9 也在内皮细胞、血管平滑肌细胞（VSMC）和巨噬细胞中表达[5]。近年来研究发现，PCSK9 还具有促进炎性因子分泌、炎性细胞浸润、细胞凋亡、血小板活化等功能[1,6]。PCSK9 的分泌受到相关促炎性因子的调节[7]，提示PCSK9 在全身和局部炎性反应中起重要的促进作用。PCSK9 在ASCVD 中可能作为新的炎性标志物或潜在的抗炎治疗靶点。

1 PCSK9对ASCVD炎性反应的调控机制

多项研究表明，PCSK9 参与动脉粥样硬化的慢性炎性反应。ATHEROREMO-IVUS 研究[8]发现，血清PCSK9 水平与冠状动脉粥样硬化斑块中坏死核心组织比例呈线性相关，与LDL-C 水平、他汀类药物的使用无关。给予APOE*3-Leiden.CETP小鼠PCSK9 单克隆抗体（alirocumab）或PCSK9疫苗（AT04A），可减轻血管炎性反应，缩小斑块坏死核心[9-10]。PCSK9 与多种感染性疾病相关，在HIV、HCV 感染及脓毒症患者中，PCSK9 水平均明显升高，提示PCSK9 与炎性反应密切相关[11]。PCSK9 可能通过脂质依赖途径、非脂质依赖途径调控ASCVD 炎性反应。

1.1 脂质依赖途径

循环PCSK9 使外周血低密度脂蛋白（LDL）水平升高，而LDL 在动脉内膜下的浸润、滞留及氧化是动脉粥样硬化斑块形成的重要阶段。在动脉粥样硬化斑块中，PCSK9 上调氧化低密度脂蛋白受体1（LOX-1）并刺激还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶介导的ox-LDL 形成，从而诱导ox-LDL 的摄取增加[12]。LOX-1 是主要由巨噬细胞、VSMC 和内皮细胞表达的ox-LDL受体，ox-LDL 与LOX-1 结合后诱导NADPH 氧化酶激活，产生细胞内活性氧（ROS）。ROS 的增加促进核因子κB（NF-κB）在细胞核内易位，诱导LOX-1、促炎性因子以及黏附分子的基因转录。Ox-LDL 与LOX-1 的结合也可导致内皮细胞功能障碍、单核细胞浸润、泡沫细胞产生和血管平滑肌细胞增殖等[5]。Ox-LDL 可在清道夫受体如CD36和LOX-1 介导下内化，诱导PCSK9 的表达[12]。PCSK9 与LOX-1 的正反馈调节，促进了动脉粥样硬化局部炎性反应。

1.2 非脂质依赖途径

1.2.1 NOD 样受体家族3 炎性小体及Toll 样受体4/NF-κB 通路 NOD 样受体家族3（NLRP3）炎性小体是一组胞质蛋白复合物，可激活NF-κB及胱天蛋白酶（caspase）-1 并促进下游炎性因子IL-1β 和IL-18 的表达。PCSK9 可促进NLRP3 炎性小体的产生[13]，而NLRP3 炎性小体同样可促进PCSK9 的分泌[7]。PCSK9 与NLRP3 炎性小体的正反馈调节促进了ASCVD 的炎性反应。Toll 样受体4（TLR4）/NF-κB 通路是促进炎性反应的重要通路，TLR4 是可促进NF-κB 核转位的跨膜受体，其下游促炎性因子如肿瘤坏死因子（TNF）-α、IL-6、IL-1β 等的表达在ASCVD 的炎性反应中发挥重要作用，PCSK9 可上调TLR4 并诱导TLR4/NF-κB 通路下游炎性因子表达增加[7]。因此，PCSK9 通过NLRP3 炎性小体及TLR4/NF-κB 通路在ASCVD 中发挥促炎作用。

1.2.2 PCSK9 的C 端富含半胱氨酸结构域 PCSK9独特的C端富含半胱氨酸结构域（CRD）被认为可能与炎性反应相关，该结构域与抵抗素的C 端结构域同源[14]。抵抗素在动脉粥样硬化病灶中表达，并对单核细胞、内皮细胞和VSMC 表现出促炎作用。此外，抵抗素也通过NF-кB 促进炎性因子的表达[14]。由于半胱氨酸的氧化状态在抵抗素CRD 引起的炎性反应中发挥重要作用，推测PCSK9的CRD 的氧化还原状态与PCSK9 功能有关[14]。动脉粥样硬化及其他炎性反应存在较高的氧化应激水平，可能使PCSK9 维持氧化状态，而PCSK9 的氧化状态可能影响其功能。但CRD 的氧化还原状态如何影响PCSK9 功能尚不清楚，需进一步研究PCSK9 的CRD 在炎性反应中作用机制。

1.2.3 PCSK9 对线粒体的影响 Palee 等[15]发现抑制PCSK9 可减轻心脏线粒体功能障碍和减轻缺血心肌凋亡，改善心功能，减小梗死面积。此外，PCSK9 加重线粒体DNA（mtDNA）损伤，增加线粒体ROS 产生，诱导NLRP3 炎性小体产生并促进心肌细胞焦亡[13]。尽管近期研究表明，PCSK9的缺失以独立于LDLR 的方式影响心脏代谢，且促进射血分数保留型心力衰竭的发展，但仅循环PCSK9 缺失不会影响心脏代谢，这也提示抑制循环PCSK9 药物的安全性。维持心脏代谢的PCSK9 的来源仍有待探索[16]。有研究发现心外膜脂肪组织（EAT）也表达和分泌PCSK9，影响冠状动脉和心肌。EAT 炎性反应与局部PCSK9 表达相关，与循环PCSK9 水平无关，这表明从EAT 衍生的PCSK9可能是心血管疾病的独立危险因素，因此EAT 来源的PCSK9 可能是在正常情况下维持心肌组织代谢及炎性反应状态下影响心脏的潜在机制[17]。心肌梗死后，上调的PCSK9 对心脏线粒体的不良影响超过PCSK9 缺失对心脏代谢的慢性损害，因此，早期抑制心肌梗死后上调的PCSK9 可能是治疗心肌梗死的新策略。

2 PCSK9对ASCVD炎性反应相关细胞的影响

ASCVD 炎性反应相关细胞如内皮细胞、VSMC、心肌细胞、血小板、单核/巨噬粒细胞、树突状细胞等在ASCVD 的炎性反应中起关键作用。泡沫细胞的形成，炎性因子、趋化因子的分泌及血栓形成等促进了ASCVD 的发生和发展[5]。近年来，PCSK9 对ASCVD 相关细胞的影响受到广泛关注。

2.1 内皮细胞

内皮细胞的损伤是动脉粥样硬化的重要危险因素。在小鼠模型中，PCSK9基因的缺失减少了动脉粥样硬化的形成，且独立于LDLR。PCSK9-/-小鼠内皮细胞表达较少的黏附分子和趋化因子，如细胞间黏附分子1（ICAM-1）、单核细胞趋化蛋白（MCP）1 和MCP3，从而减少了单核细胞的黏附和浸润[18]。此外，PCSK9 还促进内皮细胞凋亡。短发夹状RNA（shRNA）-PCSK9 靶向PCSK9，改变了p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）和c-Jun N 末端激酶（JNK）的磷酸化，提示其可能通过MAPK 信号通路抑制内皮细胞凋亡[5]。由此可见，PCSK9 通过促进内皮细胞黏附分子和趋化因子的表达及细胞凋亡，促进动脉粥样硬化局部炎性反应。

2.2 血管平滑肌细胞

在剪切应力和炎性反应刺激下，VSMC 从正常表型分化为迁移表型，这在动脉粥样硬化的形成中起重要作用。从PCSK9-/-小鼠中分离的VSMC表现出较低程度的增殖和迁移能力，但收缩蛋白呈高表达[19]。PCSK9 在VSMC 中受TLR4-应激激活蛋白激酶（SAPK）/JNK 信号通路的调节[20]。在炎性反应状态下，高水平的mtDNA 损伤可以诱导PCSK9 的表达，而PCSK9 也可以增加平滑肌细胞的mtDNA 损伤，促进细胞凋亡[21]。这些研究提示PCSK9 通过促进VSMC 向迁移表型转化和mtDNA 损伤，加速动脉粥样硬化的发展。

2.3 心肌细胞

PCSK9 也在心肌细胞中表达，原代小鼠心肌细胞在缺氧/复氧刺激下显著上调PCSK9[22-23]。在动物模型中，心脏组织的PCSK9 在左冠状动脉结扎1 周后表达最高，且主要表达于心肌梗死边缘区[22]。心肌梗死边缘区的心肌细胞处于缺氧阶段，不会立即死亡，对梗死灶的大小起关键作用，因此，边缘区心肌细胞可能是心肌梗死治疗策略的重要靶点。此外，PCSK9 在心肌细胞中的表达与自噬相关，PCSK9 抑制剂的使用可以减少心肌梗死后缺血心肌组织的自噬，改善心功能并减小梗死面积，提示PCSK9 抑制剂对心肌梗死后缺血心肌细胞具有保护作用[22]。

2.4 血小板

内皮损伤部位活化的血小板可促进血栓形成，贴壁血小板的激活导致促炎性因子及趋化因子的分泌，加重局部炎性反应和动脉粥样硬化[24]。血小板中的CD36 受体能够激活多条信号通路，如Src家族激酶、MAPK 和NADPH 氧化酶2（NOX2）相关信号通路。这些信号通路均促进ROS 的产生，激活血小板[24]。Qi 等[6]发现PCSK9 与CD36 结合后，通过激活Src、细胞外信号调节激酶5（ERK5）和JNK，促进ROS 的产生，进一步激活p38MAPK/胞浆磷脂酶2（cPLA2）/环氧合酶1（COX-1）/血栓素A2（TXA2）通路，增强血小板活化，从而促进血栓形成，扩大心肌梗死面积。

2.5 单核/巨噬细胞

单核细胞浸润到病变部位后分化为巨噬细胞并分泌炎性介质，加速局部炎性反应。巨噬细胞来源的PCSK9 在动脉粥样硬化斑块中积累，通过LDLR 依赖但独立于LDL-C 水平的方式，促进Ly6Chi单核细胞的浸润和分化[5]。Grune 等[20]发现VSMC 产生的PCSK9 可上调LDL-C/LDLR 介导的单核细胞C-C 趋化因子受体2 型（CCR2）的表达，增加单核细胞的浸润。这些研究提示，PCSK9 通过影响单核细胞的迁移能力，促进脉粥样硬化的形成。

Ricci 等[25]通过体外研究发现，PCSK9 促进巨噬细胞促炎性因子和趋化因子的表达，且不完全依赖于LDLR。Badimon 等[26]发现低密度脂蛋白受体相关蛋白5（LRP5）和PCSK9 均参与巨噬细胞对脂质的摄取。此外，内源性和外源性PCSK9 还可以通过调节巨噬细胞清道夫受体LOX-1、CD36和SRA，增加ox-LDL 的摄取，从而增加泡沫细胞的数量[5]。这些研究表明，PCSK9 通过促进巨噬细胞炎性表型的表达及泡沫细胞的形成，加重动脉粥样硬化。

2.6 树突状细胞与T细胞

在斑块破裂部位存在树突状细胞和T 细胞的共定位，提示它们的相互作用可能对动脉粥样硬化的免疫激活起重要作用。Liu 等[27]发现暴露于ox-LDL 中的树突状细胞PCSK9 表达增加，而抑制PCSK9 可以减少炎性因子如TNF-α、IL-1β 和 IL-6的产生；与CD4+T 细胞共培养后发现，抑制PCSK9能够减少T 细胞向辅助性T 细胞（Th）1 和Th17极化及增加调节性T 细胞比例，提示PCSK9 可以通过促进树突状细胞的成熟及调节树突状细胞与T 细胞的相互作用，参与动脉粥样硬化炎性反应。

3 PCSK9抑制剂的临床应用

临床研究发现，PCSK9 抑制剂可对炎性反应产生作用。FOURIER 研究[28]发现，PCSK9 抑制剂evolocumab 可显著降低脂蛋白（a）[Lp(a)]水平，基线Lp(a)水平较高的患者Lp(a)水平绝对值降低更多；但PCSK9 抑制剂对临床常用的炎性标志物hs-CRP 的水平没有影响[7]。1 项多中心随机对照研究发现，使用evolocumab 可以减轻血管炎性反应，但不影响循环中的炎性标志物，提示PCSK9 抑制剂具有局部抗炎作用[29]。PACMAN-AMI 研究[30]在高强度他汀治疗基础上，自经皮冠状动脉介入术（PCI）术后24 h 开始，每2 周注射1 次alirocumab（150 mg/次），持续52 周，结果显示alirocumab 治疗后非梗死相关动脉的冠状动脉斑块显著消退，提示早期使用较高剂量PCSK9 抑制剂可能改善动脉粥样硬化斑块，但该研究没有评估其是否对心血管炎性反应有影响。PCSK9 抑制剂可能减轻ASCVD炎性反应，但仍缺乏高质量的临床研究加以证实。