PCSK9致動脈粥樣硬化的作用機制研究進展

張海娜 王曉晶 郭 振 甘佼弘 崔志瓊 林 欣 王曄玲

(吉林大學第一醫院心血管疾病診療中心，吉林 長春 130021)

動脈粥樣硬化(AS)是眾多致死性和致殘性血管事件發生的前期病理基礎。AS的病理變化主要累及全身大中型肌彈力型動脈，受累動脈病變始于內膜，漸累及動脈中層，先后有多種病變合并存在，使動脈壁增厚變硬，以致管壁失去彈性、管腔縮小，進而使受阻動脈遠端缺血而導致局部組織壞死、纖維化。臨床表現為冠狀動脈、顱腦動脈、四肢動脈、腎動脈及其他內臟動脈硬化導致的心肌梗死、缺血性腦血管意外、下肢動脈閉塞、頑固性高血壓和腎功能不全等。AS的發生、發展機制于百余年來先后經歷了脂質浸潤、血小板聚集和血栓形成、平滑肌細胞克隆及損傷反應等一系列學說，后者為近年多數學者所接受，此外，細胞凋亡對AS的進展也有著一定的促進作用〔1，2〕。前蛋白轉化酶枯草溶菌素(PCSK)9除間接調節血脂代謝外，亦可通過參與血管壁的脂質蓄積、炎癥反應、細胞凋亡直接影響AS。本文就PCSK9在AS發生發展中的作用機制進行綜述。

1 PCSK9結構及功能

PCSK9基因主要表達于肝臟、腎臟及小腸，該基因編碼一種前蛋白轉化酶(NARC-1)，在家族性高膽固醇血癥患者中發現PCSK9與血脂代謝相關。PCSK9作為PCSK家族的第9個成員，具有四段序列，包括信號肽序列、原結構域序列、催化結構域序列及富含半胱氨酸和組氨酸的C末端區域，產生于細胞內質網，細胞外分泌前為無活性酶原形式〔3，4〕。有學者指出：由于肝細胞上的低密度脂蛋白受體(LDLR)的表達水平受PCSK9調控，故其表達水平影響著低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)血漿含量〔5～7〕。

2 PCSK9與血脂代謝

LDL-C是AS的獨立危險因素，參與泡沫細胞的形成，促進細胞黏附、平滑肌細胞(SMC)增生，促進血小板黏附、聚集、血栓形成，損傷內皮細胞，加重AS中的炎癥反應。故降低LDL-C對AS的預防和進展非常重要。

LDLR在膽固醇平衡中起到至關重要的作用，LDLR的再循環增強了LDL-C顆粒的有效清除。PCSK9是一個新興的肝臟LDLR表達調節物，其于內質網經自體催化裂解后分泌于細胞表面，并與LDLR結合，兩者結合后在受體蛋白ARH的作用下內化，進而降低LDLR的再循環或直接引導其在溶酶體降解。PCSK9存在以下兩種突變形式，①功能獲得型(主要為D374Y，F216L及S127R 3種突變體)，因其增強LDLR的降解，致LDL-C水平升高，增加心血管事件發生風險；②功能缺失型(主要包括R46L的錯義突變及Y142× 和C679×兩種無義突變)，可使LDLR水平升高進而降低LDL-C水平和罹患冠心病風險〔8〕。目前的Ⅰ、Ⅱ期及Ⅲ期臨床研究證實了其抑制劑降低LDL-C的有效性〔9～11〕，亦從另一角度佐證了前期的實驗論斷。PCSK9通過上述機制影響著LDL-C這一AS獨立危險因素的血漿水平，而間接參與AS的發生與發展。

3 PCSK9直接參與AS的機制

AS發生發展中存在3種關鍵細胞即血管壁內皮細胞、巨噬細胞、SMC，以上3種細胞通過以下方式參與AS：起初，LDL-C進入內皮細胞間隙且進行氧化修飾，與此同時單核細胞遷入內膜成為巨噬細胞；進而氧化型LDL(ox-LDL-C)與血管壁巨噬細胞上的清道夫受體結合，并被其攝取形成巨噬源性泡沫細胞，此時脂紋形成。在巨噬源性泡沫細胞分泌的相關生長調節因子作用下，動脈血管壁中膜SMC遷移并吞噬脂質形成肌源性泡沫細胞。脂紋在生長因子和促炎介質作用下逐漸形成纖維斑塊。PCSK9除了調節血脂代謝間接參與AS，還參與血管壁巨噬細胞的脂質蓄積和炎癥反應及內皮細胞、巨噬細胞、SMC的凋亡。

3.1PCSK9與血管壁巨噬細胞血脂代謝 血管壁巨噬細胞的脂質蓄積為AS發生發展中的關鍵環節，故抑制巨噬細胞脂質蓄積、減少泡沫細胞形成為干預動脈粥樣硬化的研究要點。巨噬細胞可通過清道夫受體攝入ox-LDL，此方式無負反饋調節機制參與，故其攝入ox-LDL沒有上限，使得ox-LDL過度沉積于巨噬細胞中，進而導致泡沫細胞的形成，促進動脈粥樣硬化斑塊的發生和進展〔12，13〕。目前對PCSK9參與巨噬細胞脂質代謝的機制尚不清楚明晰。有研究〔14〕通過運用免疫組化及免疫熒光技術說明PCSK9存在于AS斑塊，在巨噬細胞中存在表達，ox-LDL可作為調節因素參與巨噬細胞中PCSK9的表達。另有研究指出〔15〕SMC亦可表達PCSK9，通過下調巨噬細胞的LDL-R影響泡沫細胞和AS的形成。

3.2PCSK9與炎癥反應關系 炎癥反應是AS發生、發展中的另一關鍵環節。巨噬細胞作為AS的核心炎癥細胞，具有M1和M2兩種細胞表型。M1型可通過分泌炎性細胞因子促進泡沫細胞形成和AS進展；M2型可因分泌抗炎因子、不易形成泡沫細胞及清除凋亡細胞而成為制約AS進展的保護力量。一旦吞并了大量泡沫細胞的巨噬細胞凋亡，其釋放的促炎介質及基質金屬蛋白酶可導致斑塊的纖維帽變薄而增加AS斑塊的不穩定性〔16〕。而PCSK9是否參與巨噬細胞的表型轉換及炎癥因子分泌仍處于研究中。Walley等〔17〕研究表明PCSK9基因敲出的小鼠降低了炎癥細胞因子的產生，通過降低PCSK9表達，能夠增加病原體脂質如脂多糖(LPS)清除，從而減少炎癥反應，改善感染性休克的結局。Dwivedi等〔18〕研究表明，PCSK9可調節炎癥因子的血漿濃度，其高表達時增加白細胞介素(IL)-6的含量，而當其減少時可降低IL-10的含量。研究指出，沉默PCSK9基因可通過減少炎癥細胞因子的分泌減輕AS斑塊中的炎癥反應，進而制約AS進展；同時提出了對Toll樣受體(TLR)4/核轉錄因子(NF)-κB信號通路的影響可能為其調控作用的分子機制〔19〕。

3.3PCSK9與細胞凋亡 AS斑塊中存在著內皮細胞、平滑肌細胞及巨噬細胞的凋亡，其中巨噬細胞更易發生凋亡〔20〕。3種細胞凋亡均會對斑塊穩定性產生影響，使急性冠狀動脈綜合征(ACS)等心血管惡性事件發生率升高〔21，22〕。有研究發現，在載脂蛋白(Apo)E基因敲除小鼠中，PCSK9可借由Jun氨基末端激酶(JNK)/p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路增加由ox-LDL所致的內皮細胞凋亡發生概率〔23〕。利用RNA干擾技術沉默PCSK9基因，分析得出可能由于其與半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)-9的高度同源性，可通過下調Caspase-3表達水平抑制THP-1源性巨噬細胞凋亡〔24〕。有學者發現平滑肌細胞凋亡受PCSK9與線粒體DNA損傷的交互影響，平滑肌細胞來源的PCSK9可在線粒體來源的活性氧參與下介導線粒體DNA的損傷，進而導致平滑肌細胞凋亡，其中可能涉及的分子機制亦可能與P38 MAPK信號通路相關〔25〕。

綜上，PCSK9通過與LDLR作用升高LDL-C水平從而參與動脈粥樣硬化的發生與發展。PCSK9抑制劑已研制成功，相關國外公司生產的其生物克隆制劑對降低血液中的LDL-C水平非常可觀，且無明顯的治療相關的不良事件發生，故其用于降低膽固醇的研究被列為2015年最值得期待的十大醫學進展，亦很有希望成為未來繼他汀類藥物的有效抗冠心病的另一治療手段〔26〕。PCSK9作為一種蛋白酶，可因升高血脂而增加AS風險，但它對人體還起著一定的保護功能，例如，調節胰島細胞功能〔27〕，參與神經系統發育〔28〕。故針對PCSK9抑制劑可能會增加糖尿病及神經系統疾病的發病風險帶來的藥物安全性問題，仍需長期大樣本的臨床隨訪觀察，也為目前國內外進行關于PCSK9抑制劑大規模、多中心的臨床研究提供了其藥物安全性確證的臨床觀察指標。

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