前蛋白轉化酶枯草溶菌素9在肝臟膽固醇代謝中的作用研究進展

馬超群 孫豐翠 張世昭 魯海菲 于露 張風霞

血漿中LDL-C水平過高與各種心腦血管疾病的發生關系密切。LDL-C在動脈中的沉積是動脈粥樣硬化（atherosclerosis,AS）形成的始動因素，因此調控LDL-C水平已是各血脂指南降脂策略的重中之重[1-3]。他汀類降脂藥是目前一線降脂藥，它能夠抑制體內3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶，減少膽固醇的內源性合成，進而達到降低膽固醇水平的目的。然而服用他汀類藥物存在諸多不良反應如部分患者可出現橫紋肌溶解、肝損傷及關節炎等[4]，且最大劑量他汀類藥物治療仍不能達到理想LDL-C水平[5]。作為一種新型降脂藥物，前蛋白轉化酶枯草溶菌素9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9）抑制劑是目前降脂藥研究與開發的熱點，與他汀類藥物作用機制不同，它能通過抑制PCSK9的表達，增加血漿中LDLC的清除率。目前已有兩種PCSK9抑制劑上市，分別是Alirocumab和Evolocumab，相關研究結果均提示PCSK9抑制劑可有效降低LDL-C水平并減少心血管事件發生[6-8]。這為他汀類藥物治療降脂效果不理想的患者帶來全新的選擇。因此本文就PCSK9的結構與作用、相關調控因子以及近期國內外的研究成果作一綜述，以期為今后研究提供參考。

1 PCSK9的結構與作用

PCSK9 由 Seidah等[9]和 Artenstein 等[10]于 2003 年在染色體1p32上首次發現，因其可調節神經的凋亡，所以最初將其命名為“神經凋亡調節的轉化酶1”。PCSK9是1種含有692個氨基酸的蛋白質，分子量為72 kDa，由信號肽、前結構域、C端結構域和催化結構域組成。PCSK9是繼低密度脂蛋白膽固醇受體（low density lipoprotein cholesterol receptor,LDLR）和載脂蛋白B之后所發現的第3種與家族性高膽固醇血癥有關的基因。PCSK9基因的兩種突變分別為功能獲得性（gain of function,GOF）和功能喪失性突變，其中PCSK9的GOF突變體與LDLR親和力較強，造成LDLR降解過多從而導致LDL-C水平升高形成高膽固醇血癥。

PCSK9主要在肝臟、腎臟和腸道中表達，尤其在肝臟的膽固醇代謝中發揮著重要作用。在循環系統中LDL-C的清除主要靠LDLR介導的肝臟膽固醇攝取，而PCSK9的存在會使一部分LDLR降解從而減少LDL-C的清除。PCSK9介導LDLR降解有胞內和胞外兩種途徑，胞內途徑是指已成熟的PCSK9在分泌至胞外之前，從內質網進入高爾基體與LDLR結合，并進入溶酶體降解[11]；胞外途徑則是指PCSK9競爭性地與肝細胞表面的LDLR結合，兩者在溶酶體中共同降解導致回到肝細胞表面的LDLR數量變少，進而降低LDL-C的清除率，引起外周血LDL-C水平增高[12]。PCSK9抑制劑就是通過抑制PCSK9與LDLR的結合從而維持正常的LDL-C清除功能，使血漿中LDL-C的含量處于正常水平。PCSK9抑制劑作用靶點表明胞外途徑是PCSK9降解LDLR的重要途徑[13]。

2 PCSK9的相關調控因子

在肝細胞中，膽固醇調節元件結合蛋白（sterolregulatory element binding protein,SREBP）和肝細胞核因子 1α（hepatocyte nuclear factor 1 α,HNF1α）可以在轉錄水平上調控PCSK9的合成[14]。SREBP有3種亞型，分別是SREBP1-a、SREBP1-c和SREBP2，其中SREBP2與維持膽固醇穩態密切相關。近期一項研究發現硫化氫氣體可通過磷酸肌醇-3-激酶/蘇氨酸激酶-SREBP2信號通路調節PCSK9的表達從而參與脂質代謝，這也是首次報道硫化氫可作為一種內源性氣體信號分子調節PCSK9的表達[15]。他汀類藥物可通過激活SREBP2來增加轉錄3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶和PCSK9基因的表達，這有助于平衡哺乳動物細胞中的膽固醇穩態，但長期應用他汀類藥物使PCSK9表達增加或許也是其降脂效果不達標的原因之一。

HNF1α位于人類第12號染色體上，廣泛表達于肝臟、腎臟和小腸中，在脂代謝方面發揮重要作用。研究發現HNF1α結合位點位于PCSK9近端啟動子，其對PCSK9的基因轉錄具有激活作用和正向調節作用[16]。相關研究發現HNF1α可以通過激活對miRNA-122依賴的SREBP2以及調控PCSK9，從而維持膽固醇穩態，功能喪失的HNF1α可通過下調miRNA-122致肝細胞增殖和膽固醇代謝異常[17]。

此外，PCSK9的表達也受到過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferators-activated receptor,PPAR）的影響，其不同亞型對PCSK9的作用也有所不同，其中PPARα可降低PCSK9啟動子活性而沉默其表達，PPARγ則可增加PCSK9的表達[18]。分揀蛋白（Sortilin1,SORT1）是近幾年發現的與脂質代謝相關的蛋白，其由SORT1基因編碼并定位于高爾基體[19]，相關研究發現SORT1與PCSK9的分泌有關，在跨高爾基網絡中與PCSK9共定位，并促進PCSK9在原代肝細胞中的分泌，表明SORT1參與人類PCSK9的分泌過程，是PCSK9活動的關鍵調節器[20-21]。然而，SROT1調控PCSK9具體作用機制仍須深入研究。

3 中醫藥與天然化合物調控PCSK9的研究

中醫藥治療疾病具有多成分、多靶點及不良反應少等優勢，天然植物在降脂方面具有獨特優勢，發掘中醫中藥降脂作用具有巨大前景。在基礎研究方面，王微等[22]發現補陽還五湯對高脂血癥模型黃金地鼠具有顯著降血脂作用，并能夠改善肝臟組織脂肪變性，促進肝臟脂質代謝，究其機制可能與調節SREBP-2/PCSK9信號通路有關。魯海菲等[23]研究發現雙蕷調脂湯能夠降低高膽固醇血癥大鼠血脂水平并能減輕肝脂肪變性，作用機制與下調HNF1α和PCSK9的表達及上調LDLR表達有關。臨床研究方面，郭煒等[24]通過暢心飲治療痰瘀搏結證冠心病的臨床研究發現，在常規西藥治療基礎上加用暢心飲治療冠心病的效果優于單獨西藥療法，表明暢心飲可以降低患者血脂水平與炎癥反應以改善AS，且治療組治療前后 hs-CRP、TC、LDL-C、PCSK9降低值顯著大于對照組，差異有統計學意義，說明其作用機制與PCSK9水平的降低有關。

除中藥復方外，天然植物活性成分也能通過調控PCSK9起到降低膽固醇水平的作用。目前可知的具有調節PCSK9的天然化合物主要有小檗堿、姜黃素、槲皮素等[25]。Dong等[26]研究發現小檗堿可通過誘導蛋白酶體降解HNF1α蛋白抑制PCSK9的表達。歐露等[27]和王楚瑤等[28]通過實驗發現姜黃素不僅可以上調HepG2細胞SREBP2及其下游靶基因LDLR的表達，也可以下調HepG2細胞PCSK9和IDOL的蛋白表達以減少LDLR的降解，結果表明姜黃素可能通過下調PCSK9和IDOL蛋白的表達減少LDLR的降解進而促進HepG2細胞攝取LDL-C。Jia等[29]和Li等[30]的實驗研究均發現槲皮素可通過調節PCSK9的表達干預載脂蛋白E（-/-）小鼠AS的發生、發展。近期一項研究發現，23，24-二氫葫蘆素B可通過增加細胞核中SREBP2蛋白水平和降低HNF1α蛋白水平，對HepG2細胞中的LDLR和PCSK9具有雙重轉錄調節作用[31]。上述研究結果均表明中醫藥及天然化合物通過調控PCSK9/LDLR途徑干預膽固醇的肝臟攝取功能從而起到降低膽固醇作用是有據可依的。

4 小結與展望

目前，以AS為主的心腦血管疾病，如冠心病、缺血性腦卒中等，仍是世界上發病率與病死率最高的疾病。作為AS的始動因素，脂質代謝在整個疾病發展過程中扮演非常重要的角色。2019年歐洲血脂指南提出了更為嚴格的降脂目標，即需LDL-C＜40 mg/dl，并把PCSK9抑制劑的使用列入降脂策略，當最大劑量他汀類藥物常規治療時，不耐受不達標的患者應加用依折麥布，最大劑量他汀類藥物聯合依折麥布仍不達標時應增加聯合使用PCSK9抑制劑[32]。這份指南標志著調脂治療抗AS進入了一個嶄新的階段，這個階段具備兩個特征：一是更為積極的LDL-C水平控制；二是更為全面的血脂成分管理。

雖然PCSK9的發現時間早，但其在肝臟膽固醇代謝方面的機制尚未完全闡明。目前，PCSK9抑制劑也僅有兩種單克隆抗體上市使用，其安全性和適用性仍須后續觀察。人體內膽固醇代謝是一個非常復雜的過程，包括膽固醇的內源性合成、外源性攝入、肝臟攝取、逆轉運及腸道膽汁排泄[14]。因此，聯合用藥多靶點治療也成為未來降脂控脂的趨勢。中醫藥因其藥味多、成分多、靶點廣等特點，在降脂方面具有顯著優勢，然而成分雜也導致具體有效成分不明確，從而無法明晰作用機制。今后應重視天然植物有效成分作用的發掘，加強基礎實驗研究，為新藥研發提供可靠有力的證據，為降脂調脂提供更多的選擇。