脂蛋白(a)与心血管疾病风险的研究进展

叶 青,史 微,杨 明,李 军,李琼芬

[云南省滇南中心医院(红河州第一人民医院):1.心血管内科;2.医学检验科,云南 红河 661000]

心血管疾病(CVD)是全球最主要的死因之一[1]。虽然他汀类药物能够有效降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平,从而改善CVD预后,但仍有很多患者面临着CVD事件的高风险。为了降低这些具有残余CVD风险患者的心血管事件发生率,全球范围内的研究者开始关注非LDL-C的调节因素,如富含甘油三酯的脂蛋白胆固醇或脂蛋白(a)[Lp(a)][2]。Lp(a)是一种与LDL类似的颗粒,在肝脏由载脂蛋白(apo) B100与apoA共价结合而成。Lp(a)具有独特的双重特性,既具有apoB和apoA所赋予的动脉粥样硬化作用,又具有apoA所赋予的促凝血和促炎作用。这些特性使得Lp(a)成为CVD的重要危险因素,而不仅仅是一种含有apoB的脂蛋白颗粒[1]。

基于这些致动脉粥样硬化、促凝血和促炎的特性,提出了“Lp(a)假说”,即降低Lp(a)水平可以降低心血管结局的风险[3]。尽管过去20年里有许多努力试图验证Lp(a)假说,但直到最近才出现了能够降低Lp(a)水平的治疗方法,并进入了随机试验阶段。新技术如反义寡核苷酸(ASO)为探索Lp(a)是否是残余CVD风险的关键因素提供了可能性。作者回顾Lp(a)导致CVD易感性的机制,并讨论最新治疗方法的发展及其临床试验结果。

1 Lp(a)的结构与功能

Lp(a)是一种血浆中的大分子复合物,其一直是基础研究和临床实践的热点,因其生理功能尚不清楚,且与动脉粥样硬化性疾病,特别是与冠心病(CHD)有着密切关联[4]。Lp(a)由一分子含有apoB-100的LDL颗粒和一分子高度多态性的大型糖蛋白[称为apo(a)]组成。载脂蛋白(a)的一个显著特征是含有若干个环状结构域,称为kringle。kringle是由3个内部二硫键稳定的三环结构,也存在于其他凝血因子[如纤溶酶原(PLG)、凝血酶原、尿激酶和组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)]中。不同于PLG,apo(a)的kringle之间有糖基化的连接区域。Lp(a)的LDL部分和apo(a)部分通过apoB-100和一个kringle结构域之间的二硫键形成共价连接[5-6]。

2 人类LPA基因的结构和进化

LPA基因是由PLG基因经过复制、缺失、基因转换和点突变而演化而来的,与PLG基因有很高的相似性。PLG基因的特点是含有5个不同类型的kringle结构域(从kringle Ⅰ～Ⅴ,KⅠ～Ⅴ),每种类型只有一个拷贝。这2个基因在大约4 000万年前的灵长类进化过程中出现了分歧。人类LPA基因在非编码区和编码区与人类PLG基因有78%～100%的序列同源性。在人类LPA基因中,KⅣ结构域发生了扩增和分化,形成了10种不同类型的KⅣ结构域,每种类型都有自己独特的氨基酸序列,而KⅠ～Ⅲ结构域则缺失了[4]。在猕猴和狒狒中,KⅤ结构域也缺失了。其中一种KⅣ结构域KⅤ型2(KⅣ-2)进一步扩增,形成了一个多拷贝的等位基因(KⅣ-2 CNV),其拷贝数从1～<40个不等,这是一种基因内拷贝数变异(CNV)。其他KⅣ结构域(KⅣ-1、KⅣ-3～10)也只有1个拷贝。所有的kringle拷贝都能够转录和翻译,所以KⅣ-2 CNV导致了apo(a)的大小多态性。apo(a)的大小通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)测定,范围在300×103～800×103,但这些值并不准确,因为糖基化蛋白在SDS-PAGE中会有异常的迁移率。每个KⅣ结构域由2个外显子组成,中间有一个长内含子,其长度随着KⅣ类型的不同而变化。相邻的2个KⅣ拷贝之间有一个短内含子,其长度比较保守。KⅤ和蛋白酶结构域(PD)分别由2个和6个外显子组成。6号染色体上的PLG和LPA基因簇还包含了一个LPA样基因LPAL2(叫作APOARGCEnsembl:ENSG00000 213071),其在肝脏中只能部分转录,并受到无义介导的衰变作用[6]。

3 Lp(a)的功能

Lp(a)的生理功能至今仍不清楚,特别是个体间Lp(a)水平的巨大差异和该性状的高度遗传性。由于Lp(a)颗粒的结构成分,人们认为其可能在胆固醇转运和纤维蛋白溶解系统之间起到桥梁作用,并可能影响血液凝固和纤维蛋白溶解过程。一些体外实验表明,Lp(a)和apo(a)确实能够干扰凝血和纤维蛋白溶解级联反应的多个步骤。虽然apo(a)本身没有纤维蛋白溶解活性,但据报道,其可以通过抑制激活剂,如链激酶、尿激酶和t-PA,来阻止PLG转化为纤溶酶[7]。然而,在数万名个体中进行的遗传学研究发现,无论是Lp(a)水平还是与Lp(a)水平相关的遗传变异,均与静脉血栓形成或静脉血栓栓塞的风险无关。另一个可能的生理功能是Lp(a)参与伤口愈合和组织修复。Lp(a)可以通过apo(a)与巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和血小板表面的不同分子和受体相互作用。中性粒细胞释放的防御素蛋白可以增强Lp(a)与内皮细胞和平滑肌细胞的结合。体外研究显示了Lp(a)与血管壁和细胞外基质成分之间的相互作用,其中包括纤维蛋白、纤连蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖。这些相互作用部分是由apo(a)的KⅣ-6～10结构域中存在的赖氨酸结合位点介导的。基于免疫化学研究,人们推测Lp(a)可能通过与纤维蛋白结合,将胆固醇运送到受损部位和伤口愈合处。从其结构域的结构同源性来看,apo(a)可能具有不同生长因子的特性,例如肝细胞生长因子,其是由含有丝氨酸蛋白酶的祖先kringle演化而来[8]。

4 Lp(a)代谢

Lp(a)是由apo(a)和LDL(类)颗粒组装而成的,但组装的位置和机制仍有争议。在人LPA构建体转染的HepG2细胞中,在内质网或高尔基体中检测到apo(a)/apoB复合物,即使在高尔基体的出口被阻断时也是如此,但在细胞培养基中却能检测到这种复合物,这表明组装可能发生在细胞外或肝细胞表面。相反地,根据动力学转换数据,也有人认为组装发生在细胞内,这些矛盾的发现还未得到解释。Lp(a)的分解代谢的途径和位置也不清楚,仍是一个未解之谜。低密度脂蛋白受体(LDLR)是否参与Lp(a)的血浆清除也不确定,尽管Lp(a)能够与LDLR和LDL受体家族的其他成员结合。体外实验还表明Lp(a)-LDL复合物可以被LDLR识别。有研究表明Lp(a)和LDL的生物半衰期相似,但有一项研究显示Lp(a)的分解代谢率(FCR)比LDL低30%。3项独立的研究表明,个体间Lp(a)水平的差异不是由于FCR的差异,而是由于合成速率的差异。Lp(a)的短亚型和长亚型的FCR无显著差异[9]。

对小鼠的研究表明,Lp(a)的清除主要是由apo(a)介导的,而与Lp(a)的LDL部分无关。然而,由于小鼠无apo(a)基因,也无产生Lp(a),所以可能缺乏共同进化的清除系统,这些研究的结果需要谨慎对待。另一个问题是,在家族性高胆固醇血症(FH)患者中,由于LDLR缺陷或前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9型(PCSK9)功能突变导致的Lp(a)水平升高尚不清楚[10]。虽然一些研究无证实早期观察到的现象,但大量近期研究支持了这一现象,并证实了Lp(a)是FH患者CVD的独立危险因素。有人提出可能存在不同类型的LDLR突变或其他机制导致FH家族中Lp(a)水平的差异。另一个难点是,通过抑制LDLR途径的PCSK9抑制剂可以降低Lp(a)水平20%～30%,而3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅助产A还原酶(HMG-CoA)抑制剂则无效[11]。

5 Lp(a)水平与冠状动脉疾病(CAD)风险的关系

Lp(a)水平的升高与CAD风险的升高存在显著相关性。在126 634例患者的联合队列研究中发现,Lp(a)水平每增加1个标准差(SD),CAD风险就增加16%[12]。哥本哈根市心脏研究显示,Lp(a)水平处于第95百分位组的患者,其CAD风险比第22百分位组的患者高出2.6倍。经过调整后,Lp(a)水平和KⅣ2结构域的数量仍然是CAD风险的独立预测因子。高Lp(a)水平还与心力衰竭风险增加1.54倍有关。高Lp(a)水平还与冠状动脉粥样硬化的进展和急性心肌梗死的风险增加有关,这在南亚和拉丁美洲等地区尤为明显[13]。最新的脂质指南强调了分层评估Lp(a)水平的重要性,因为高Lp(a)水平与更高的CVD风险相关。与其他脂蛋白不同,Lp(a)水平主要受遗传因素的影响,而不是个人生活方式因素[14]。一项采用孟德尔随机化方法在多个族群中进行的遗传学研究证实了Lp(a)水平与CVD风险之间的因果关系。在不同种族群体中,具有较小apoA但较高Lp(a)水平的多态性患者都与较高的CVD风险相关。这种遗传特征的一个原因是LPA基因中存在影响Lp(a)水平的单核苷酸多态性(SNPs)[15]。这些SNPs并不直接调节Lp(a)水平,而是与小异构体相关,而小异构体导致了高水平的Lp(a)。某些SNPs,如rs3798220和rs10455872,与较少的KⅣ2结构域数量相关,从而与较小的apoA亚型相关,并且与Lp(a)水平呈负相关。这些SNPs也与CAD的发生率增加相关。但值得注意的是,当一个人同时携带这2个SNPs时,其患CAD的风险增加了4倍,这超过了其他任何已知的传统CAD风险因素[16]。

由于含有apoB和apoA 2种结构成分,Lp(a)比仅含有apoB的LDL-C具有更强的动脉粥样硬化和血栓形成能力。这是因为Lp(a)中的apoA分子含有赖氨酸结合位点,使其容易与内皮细胞表面的受体结合,从而促进动脉粥样硬化斑块的形成。此外,由于apoA与PLG分子结构相似,还增加了Lp(a)的血栓形成倾向。因此,过多的Lp(a)会抑制纤溶酶的活性,降低纤溶酶水平,最终导致血液中纤维蛋白的溶解能力下降[17]。

6 生活方式改变对Lp(a)水平的影响

治疗性生活方式改变已被证明是CVD风险一级和二级预防的有效治疗策略。但是,饮食干预对Lp(a)水平的影响并不明显。由于健康的生活方式可以降低CVD的风险,所以有许多饮食随机试验试图证明健康的饮食干预,如低脂肪饮食,可以降低Lp(a)水平[18]。另外,在其他研究中,摄入更多不饱和脂肪的实验组的Lp(a)水平较摄入更多蛋白质或碳水化合物的实验组更高。一个综合评价CV患者健康饮食的指标,包括体重指数、健康饮食评分、每日鱼类消耗量、全谷物消耗量、低钠摄入量和低甜饮料消耗量,显示了对Lp(a)水平的轻微影响[19]。

7 Lp(a)代谢与药物干预的关系

Lp(a)的代谢途径尚未完全阐明,Lp(a)水平受到Lp(a)的合成和清除的平衡影响,其中LPA基因的表达和清除对Lp(a)的生成起着关键作用,而apoE基因、LDLR和LDLR相关蛋白1(LRP1)也对Lp(a)的生成有一定作用。最近的一项荟萃分析显示,他汀类药物治疗可以使Lp(a)水平增加11%[20]。一项体外研究表明,他汀类药物治疗可以刺激肝细胞中Lp(a)水平的升高,这可能是由于他汀类药物增加了LPA基因表达的原因。另外,还有报道显示,PCSK9单克隆抗体(mAbs)可能通过降低极低密度脂蛋白和apoE的水平来降低Lp(a)的水平。上述研究为更深入地了解Lp(a)的代谢途径和调控机制提供了重要线索,但仍需进一步的研究来揭示Lp(a)的生成与清除过程[21]。

8 现有的调脂药物对Lp(a)水平和心血管结局的影响

已经有一些研究测试了现有的调脂药物对Lp(a)水平和心血管结局的影响。关于他汀类药物对Lp(a)水平和随后心血管结局的影响,已经有一项荟萃分析发表。他汀类药物虽然可以改善常规的CVD风险因素,但也会使Lp(a)水平略有升高。然而,在基线(≥50 mg/dL)和随访期间Lp(a)水平较高的患者中,他汀类药物治疗与不良CVD转归显著相关,较安慰剂组更高[22]。这些高Lp(a)水平的患者可能是他汀类药物治疗后仍有残余CVD风险的原因之一。针对Lp(a)的药物治疗可能可以减少高Lp(a)水平人群中Lp(a)介导的CVD风险。已经有研究证明,显著降低Lp(a)水平可以大幅度降低每年心肌梗死发生率(97.0%)和复合心血管结果(86.0%)。在一项多中心观察性研究中,前瞻性评估了170例高危患者,其平均LDL-C水平为99.0 mg/dL,Lp(a)水平为104.9 mg/dL。该研究进一步支持了降低Lp(a)水平以降低CVD风险的理论,显示了年度复合心血管结果(78.0%)、心肌梗死(85.7%)及经皮冠状动脉介入(68.2%)或冠状动脉重建发生率的显著下降[23]。

除了他汀类药物外,还有其他一些调脂药物对Lp(a)水平有影响。在AIM-HIGH试验中,研究了缓释烟酸治疗[24]。然而,在该试验中,与安慰剂治疗组相比,烟酸与他汀类药物联合治疗组虽然能够使Lp(a)水平略微降低19%,但并未降低CVD事件的发生。其原因这可能是该试验缺乏足够的证据力。目前尚不清楚烟酸是否能够降低CVD风险,因为还没有进行足够强大的随机对照试验来评估Lp(a)水平与CVD事件发生率之间的关系。胆固醇酯转移蛋白(CETP)抑制剂最初被开发为一种增加高密度脂蛋白(HDL)水平的药物,同时也能够降低LDL-C和Lp(a)水平。然而,在5种CETP抑制剂中,有3种(即torcetrapib、evacetrapib和dalcetrapib)的随机试验由于毒性或无效而提前终止[25]。关于Lp(a)的数据来自anacetrapib和TA-8995的试验,虽然Lp(a)水平降低了20%～40%,但并没有显示出心血管益处。PCSK9单克隆抗体已经被证实能够降低Lp(a)水平,如FOURIER试验所示。evolocumab是一种药物,能够使Lp(a)水平降低26.9%,与初始时的LDL-C水平无关。与安慰剂治疗组相比,Lp(a)水平高于中位数(>37 nmol/L)的患者,其绝对风险降低率增加了1.41%,需要治疗的人数增加了71%。另一种靶向PCSK9的药物,inclisiran,是一种通过抑制PCSK9合成的小干扰RNA,显示出在单次给药后对LDL-C具有长期效应。然而,与evolocumab相反,在另一项研究中,针对apoB的ASO mipomersen被随机分配给接受最大药物治疗的家族性高胆固醇血症患者。在每天服用200 mg mipomersen的患者中,Lp(a)水平降低了26.4%[26]。

9 小 结

Lp(a)与CVD风险之间的确切关系及降低Lp(a)是否能够降低心血管事件的发生率还需要更多的研究来确定。关于生活方式改变对Lp(a)水平的治疗效果,目前还无统一证据。传统的调脂药物,如他汀类药物,对于降低高Lp(a)水平导致的CVD风险效果不佳,但新兴的基于ASO技术的治疗策略显示出能够显著降低Lp(a)水平,有望降低CVD风险,但仍需更多的临床试验数据来支持。虽然Lp(a)还有许多未解之谜,但随着对Lp(a)的深入研究,临床研究人员可能会更清楚地了解其在CVD中的作用,并探索出更有效的治疗方法。