前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9在肝臟膽固醇代謝中的作用研究進(jìn)展

馬超群 孫豐翠 張世昭 魯海菲 于露 張風(fēng)霞

血漿中LDL-C水平過高與各種心腦血管疾病的發(fā)生關(guān)系密切。LDL-C在動(dòng)脈中的沉積是動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis,AS）形成的始動(dòng)因素，因此調(diào)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(nèi)3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶，減少膽固醇的內(nèi)源性合成，進(jìn)而達(dá)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(yīng)如部分患者可出現(xiàn)橫紋肌溶解、肝損傷及關(guān)節(jié)炎等[4]，且最大劑量他汀類藥物治療仍不能達(dá)到理想LDL-C水平[5]。作為一種新型降脂藥物，前蛋白轉(zhuǎn)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(fā)的熱點(diǎn)，與他汀類藥物作用機(jī)制不同，它能通過抑制PCSK9的表達(dá)，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(guān)研究結(jié)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(fā)生[6-8]。這為他汀類藥物治療降脂效果不理想的患者帶來(lái)全新的選擇。因此本文就PCSK9的結(jié)構(gòu)與作用、相關(guān)調(diào)控因子以及近期國(guó)內(nèi)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(jié)構(gòu)與作用

PCSK9 由 Seidah等[9]和 Artenstein 等[10]于 2003 年在染色體1p32上首次發(fā)現(xiàn)，因其可調(diào)節(jié)神經(jīng)的凋亡，所以最初將其命名為“神經(jīng)凋亡調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)化酶1”。PCSK9是1種含有692個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，分子量為72 kDa，由信號(hào)肽、前結(jié)構(gòu)域、C端結(jié)構(gòu)域和催化結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)的第3種與家族性高膽固醇血癥有關(guān)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(qiáng)，造成LDLR降解過多從而導(dǎo)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(dá)，尤其在肝臟的膽固醇代謝中發(fā)揮著重要作用。在循環(huán)系統(tǒng)中LDL-C的清除主要靠LDLR介導(dǎo)的肝臟膽固醇攝取，而PCSK9的存在會(huì)使一部分LDLR降解從而減少LDL-C的清除。PCSK9介導(dǎo)LDLR降解有胞內(nèi)和胞外兩種途徑，胞內(nèi)途徑是指已成熟的PCSK9在分泌至胞外之前，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)入高爾基體與LDLR結(jié)合，并進(jìn)入溶酶體降解[11]；胞外途徑則是指PCSK9競(jìng)爭(zhēng)性地與肝細(xì)胞表面的LDLR結(jié)合，兩者在溶酶體中共同降解導(dǎo)致回到肝細(xì)胞表面的LDLR數(shù)量變少，進(jìn)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(jié)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(diǎn)表明胞外途徑是PCSK9降解LDLR的重要途徑[13]。

2 PCSK9的相關(guān)調(diào)控因子

在肝細(xì)胞中，膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（sterolregulatory element binding protein,SREBP）和肝細(xì)胞核因子 1α（hepatocyte nuclear factor 1 α,HNF1α）可以在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)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(wěn)態(tài)密切相關(guān)。近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)硫化氫氣體可通過磷酸肌醇-3-激酶/蘇氨酸激酶-SREBP2信號(hào)通路調(diào)節(jié)PCSK9的表達(dá)從而參與脂質(zhì)代謝，這也是首次報(bào)道硫化氫可作為一種內(nèi)源性氣體信號(hào)分子調(diào)節(jié)PCSK9的表達(dá)[15]。他汀類藥物可通過激活SREBP2來(lái)增加轉(zhuǎn)錄3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶和PCSK9基因的表達(dá)，這有助于平衡哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的膽固醇穩(wěn)態(tài)，但長(zhǎng)期應(yīng)用他汀類藥物使PCSK9表達(dá)增加或許也是其降脂效果不達(dá)標(biāo)的原因之一。

HNF1α位于人類第12號(hào)染色體上，廣泛表達(dá)于肝臟、腎臟和小腸中，在脂代謝方面發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)HNF1α結(jié)合位點(diǎn)位于PCSK9近端啟動(dòng)子，其對(duì)PCSK9的基因轉(zhuǎn)錄具有激活作用和正向調(diào)節(jié)作用[16]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)HNF1α可以通過激活對(duì)miRNA-122依賴的SREBP2以及調(diào)控PCSK9，從而維持膽固醇穩(wěn)態(tài)，功能喪失的HNF1α可通過下調(diào)miRNA-122致肝細(xì)胞增殖和膽固醇代謝異常[17]。

此外，PCSK9的表達(dá)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(duì)PCSK9的作用也有所不同，其中PPARα可降低PCSK9啟動(dòng)子活性而沉默其表達(dá)，PPARγ則可增加PCSK9的表達(dá)[18]。分揀蛋白（Sortilin1,SORT1）是近幾年發(fā)現(xiàn)的與脂質(zhì)代謝相關(guān)的蛋白，其由SORT1基因編碼并定位于高爾基體[19]，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)SORT1與PCSK9的分泌有關(guān)，在跨高爾基網(wǎng)絡(luò)中與PCSK9共定位，并促進(jìn)PCSK9在原代肝細(xì)胞中的分泌，表明SORT1參與人類PCSK9的分泌過程，是PCSK9活動(dòng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器[20-21]。然而，SROT1調(diào)控PCSK9具體作用機(jī)制仍須深入研究。

3 中醫(yī)藥與天然化合物調(diào)控PCSK9的研究

中醫(yī)藥治療疾病具有多成分、多靶點(diǎn)及不良反應(yīng)少等優(yōu)勢(shì)，天然植物在降脂方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，發(fā)掘中醫(yī)中藥降脂作用具有巨大前景。在基礎(chǔ)研究方面，王微等[22]發(fā)現(xiàn)補(bǔ)陽(yáng)還五湯對(duì)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(jìn)肝臟脂質(zhì)代謝，究其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)SREBP-2/PCSK9信號(hào)通路有關(guān)。魯海菲等[23]研究發(fā)現(xiàn)雙蕷調(diào)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(jī)制與下調(diào)HNF1α和PCSK9的表達(dá)及上調(diào)LDLR表達(dá)有關(guān)。臨床研究方面，郭煒等[24]通過暢心飲治療痰瘀搏結(jié)證冠心病的臨床研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)西藥治療基礎(chǔ)上加用暢心飲治療冠心病的效果優(yōu)于單獨(dú)西藥療法，表明暢心飲可以降低患者血脂水平與炎癥反應(yīng)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(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明其作用機(jī)制與PCSK9水平的降低有關(guān)。

除中藥復(fù)方外，天然植物活性成分也能通過調(diào)控PCSK9起到降低膽固醇水平的作用。目前可知的具有調(diào)節(jié)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(fā)現(xiàn)小檗堿可通過誘導(dǎo)蛋白酶體降解HNF1α蛋白抑制PCSK9的表達(dá)。歐露等[27]和王楚瑤等[28]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)姜黃素不僅可以上調(diào)HepG2細(xì)胞SREBP2及其下游靶基因LDLR的表達(dá)，也可以下調(diào)HepG2細(xì)胞PCSK9和IDOL的蛋白表達(dá)以減少LDLR的降解，結(jié)果表明姜黃素可能通過下調(diào)PCSK9和IDOL蛋白的表達(dá)減少LDLR的降解進(jìn)而促進(jìn)HepG2細(xì)胞攝取LDL-C。Jia等[29]和Li等[30]的實(shí)驗(yàn)研究均發(fā)現(xiàn)槲皮素可通過調(diào)節(jié)PCSK9的表達(dá)干預(yù)載脂蛋白E（-/-）小鼠AS的發(fā)生、發(fā)展。近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，23，24-二氫葫蘆素B可通過增加細(xì)胞核中SREBP2蛋白水平和降低HNF1α蛋白水平，對(duì)HepG2細(xì)胞中的LDLR和PCSK9具有雙重轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用[31]。上述研究結(jié)果均表明中醫(yī)藥及天然化合物通過調(diào)控PCSK9/LDLR途徑干預(yù)膽固醇的肝臟攝取功能從而起到降低膽固醇作用是有據(jù)可依的。

4 小結(jié)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(fā)病率與病死率最高的疾病。作為AS的始動(dòng)因素，脂質(zhì)代謝在整個(gè)疾病發(fā)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(yán)格的降脂目標(biāo)，即需LDL-C＜40 mg/dl，并把PCSK9抑制劑的使用列入降脂策略，當(dāng)最大劑量他汀類藥物常規(guī)治療時(shí)，不耐受不達(dá)標(biāo)的患者應(yīng)加用依折麥布，最大劑量他汀類藥物聯(lián)合依折麥布仍不達(dá)標(biāo)時(shí)應(yīng)增加聯(lián)合使用PCSK9抑制劑[32]。這份指南標(biāo)志著調(diào)脂治療抗AS進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，這個(gè)階段具備兩個(gè)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(fā)現(xiàn)時(shí)間早，但其在肝臟膽固醇代謝方面的機(jī)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(xù)觀察。人體內(nèi)膽固醇代謝是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，包括膽固醇的內(nèi)源性合成、外源性攝入、肝臟攝取、逆轉(zhuǎn)運(yùn)及腸道膽汁排泄[14]。因此，聯(lián)合用藥多靶點(diǎn)治療也成為未來(lái)降脂控脂的趨勢(shì)。中醫(yī)藥因其藥味多、成分多、靶點(diǎn)廣等特點(diǎn)，在降脂方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，然而成分雜也導(dǎo)致具體有效成分不明確，從而無(wú)法明晰作用機(jī)制。今后應(yīng)重視天然植物有效成分作用的發(fā)掘，加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，為新藥研發(fā)提供可靠有力的證據(jù)，為降脂調(diào)脂提供更多的選擇。