脂蛋白(a)與心血管疾病風險的研究進展

葉 青,史 微,楊 明,李 軍,李瓊芬

[云南省滇南中心醫院(紅河州第一人民醫院):1.心血管內科;2.醫學檢驗科,云南 紅河 661000]

心血管疾病(CVD)是全球最主要的死因之一[1]。雖然他汀類藥物能夠有效降低低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平,從而改善CVD預后,但仍有很多患者面臨著CVD事件的高風險。為了降低這些具有殘余CVD風險患者的心血管事件發生率,全球范圍內的研究者開始關注非LDL-C的調節因素,如富含甘油三酯的脂蛋白膽固醇或脂蛋白(a)[Lp(a)][2]。Lp(a)是一種與LDL類似的顆粒,在肝臟由載脂蛋白(apo) B100與apoA共價結合而成。Lp(a)具有獨特的雙重特性,既具有apoB和apoA所賦予的動脈粥樣硬化作用,又具有apoA所賦予的促凝血和促炎作用。這些特性使得Lp(a)成為CVD的重要危險因素,而不僅僅是一種含有apoB的脂蛋白顆粒[1]。

基于這些致動脈粥樣硬化、促凝血和促炎的特性,提出了“Lp(a)假說”,即降低Lp(a)水平可以降低心血管結局的風險[3]。盡管過去20年里有許多努力試圖驗證Lp(a)假說,但直到最近才出現了能夠降低Lp(a)水平的治療方法,并進入了隨機試驗階段。新技術如反義寡核苷酸(ASO)為探索Lp(a)是否是殘余CVD風險的關鍵因素提供了可能性。作者回顧Lp(a)導致CVD易感性的機制,并討論最新治療方法的發展及其臨床試驗結果。

1 Lp(a)的結構與功能

Lp(a)是一種血漿中的大分子復合物,其一直是基礎研究和臨床實踐的熱點,因其生理功能尚不清楚,且與動脈粥樣硬化性疾病,特別是與冠心病(CHD)有著密切關聯[4]。Lp(a)由一分子含有apoB-100的LDL顆粒和一分子高度多態性的大型糖蛋白[稱為apo(a)]組成。載脂蛋白(a)的一個顯著特征是含有若干個環狀結構域,稱為kringle。kringle是由3個內部二硫鍵穩定的三環結構,也存在于其他凝血因子[如纖溶酶原(PLG)、凝血酶原、尿激酶和組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)]中。不同于PLG,apo(a)的kringle之間有糖基化的連接區域。Lp(a)的LDL部分和apo(a)部分通過apoB-100和一個kringle結構域之間的二硫鍵形成共價連接[5-6]。

2 人類LPA基因的結構和進化

LPA基因是由PLG基因經過復制、缺失、基因轉換和點突變而演化而來的,與PLG基因有很高的相似性。PLG基因的特點是含有5個不同類型的kringle結構域(從kringle Ⅰ～Ⅴ,KⅠ～Ⅴ),每種類型只有一個拷貝。這2個基因在大約4 000萬年前的靈長類進化過程中出現了分歧。人類LPA基因在非編碼區和編碼區與人類PLG基因有78%～100%的序列同源性。在人類LPA基因中,KⅣ結構域發生了擴增和分化,形成了10種不同類型的KⅣ結構域,每種類型都有自己獨特的氨基酸序列,而KⅠ～Ⅲ結構域則缺失了[4]。在獼猴和狒狒中,KⅤ結構域也缺失了。其中一種KⅣ結構域KⅤ型2(KⅣ-2)進一步擴增,形成了一個多拷貝的等位基因(KⅣ-2 CNV),其拷貝數從1～<40個不等,這是一種基因內拷貝數變異(CNV)。其他KⅣ結構域(KⅣ-1、KⅣ-3～10)也只有1個拷貝。所有的kringle拷貝都能夠轉錄和翻譯,所以KⅣ-2 CNV導致了apo(a)的大小多態性。apo(a)的大小通過十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)測定,范圍在300×103～800×103,但這些值并不準確,因為糖基化蛋白在SDS-PAGE中會有異常的遷移率。每個KⅣ結構域由2個外顯子組成,中間有一個長內含子,其長度隨著KⅣ類型的不同而變化。相鄰的2個KⅣ拷貝之間有一個短內含子,其長度比較保守。KⅤ和蛋白酶結構域(PD)分別由2個和6個外顯子組成。6號染色體上的PLG和LPA基因簇還包含了一個LPA樣基因LPAL2(叫作APOARGCEnsembl:ENSG00000 213071),其在肝臟中只能部分轉錄,并受到無義介導的衰變作用[6]。

3 Lp(a)的功能

Lp(a)的生理功能至今仍不清楚,特別是個體間Lp(a)水平的巨大差異和該性狀的高度遺傳性。由于Lp(a)顆粒的結構成分,人們認為其可能在膽固醇轉運和纖維蛋白溶解系統之間起到橋梁作用,并可能影響血液凝固和纖維蛋白溶解過程。一些體外實驗表明,Lp(a)和apo(a)確實能夠干擾凝血和纖維蛋白溶解級聯反應的多個步驟。雖然apo(a)本身沒有纖維蛋白溶解活性,但據報道,其可以通過抑制激活劑,如鏈激酶、尿激酶和t-PA,來阻止PLG轉化為纖溶酶[7]。然而,在數萬名個體中進行的遺傳學研究發現,無論是Lp(a)水平還是與Lp(a)水平相關的遺傳變異,均與靜脈血栓形成或靜脈血栓栓塞的風險無關。另一個可能的生理功能是Lp(a)參與傷口愈合和組織修復。Lp(a)可以通過apo(a)與巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞和血小板表面的不同分子和受體相互作用。中性粒細胞釋放的防御素蛋白可以增強Lp(a)與內皮細胞和平滑肌細胞的結合。體外研究顯示了Lp(a)與血管壁和細胞外基質成分之間的相互作用,其中包括纖維蛋白、纖連蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖。這些相互作用部分是由apo(a)的KⅣ-6～10結構域中存在的賴氨酸結合位點介導的?；诿庖呋瘜W研究,人們推測Lp(a)可能通過與纖維蛋白結合,將膽固醇運送到受損部位和傷口愈合處。從其結構域的結構同源性來看,apo(a)可能具有不同生長因子的特性,例如肝細胞生長因子,其是由含有絲氨酸蛋白酶的祖先kringle演化而來[8]。

4 Lp(a)代謝

Lp(a)是由apo(a)和LDL(類)顆粒組裝而成的,但組裝的位置和機制仍有爭議。在人LPA構建體轉染的HepG2細胞中,在內質網或高爾基體中檢測到apo(a)/apoB復合物,即使在高爾基體的出口被阻斷時也是如此,但在細胞培養基中卻能檢測到這種復合物,這表明組裝可能發生在細胞外或肝細胞表面。相反地,根據動力學轉換數據,也有人認為組裝發生在細胞內,這些矛盾的發現還未得到解釋。Lp(a)的分解代謝的途徑和位置也不清楚,仍是一個未解之謎。低密度脂蛋白受體(LDLR)是否參與Lp(a)的血漿清除也不確定,盡管Lp(a)能夠與LDLR和LDL受體家族的其他成員結合。體外實驗還表明Lp(a)-LDL復合物可以被LDLR識別。有研究表明Lp(a)和LDL的生物半衰期相似,但有一項研究顯示Lp(a)的分解代謝率(FCR)比LDL低30%。3項獨立的研究表明,個體間Lp(a)水平的差異不是由于FCR的差異,而是由于合成速率的差異。Lp(a)的短亞型和長亞型的FCR無顯著差異[9]。

對小鼠的研究表明,Lp(a)的清除主要是由apo(a)介導的,而與Lp(a)的LDL部分無關。然而,由于小鼠無apo(a)基因,也無產生Lp(a),所以可能缺乏共同進化的清除系統,這些研究的結果需要謹慎對待。另一個問題是,在家族性高膽固醇血癥(FH)患者中,由于LDLR缺陷或前蛋白轉化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9型(PCSK9)功能突變導致的Lp(a)水平升高尚不清楚[10]。雖然一些研究無證實早期觀察到的現象,但大量近期研究支持了這一現象,并證實了Lp(a)是FH患者CVD的獨立危險因素。有人提出可能存在不同類型的LDLR突變或其他機制導致FH家族中Lp(a)水平的差異。另一個難點是,通過抑制LDLR途徑的PCSK9抑制劑可以降低Lp(a)水平20%～30%,而3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔助產A還原酶(HMG-CoA)抑制劑則無效[11]。

5 Lp(a)水平與冠狀動脈疾病(CAD)風險的關系

Lp(a)水平的升高與CAD風險的升高存在顯著相關性。在126 634例患者的聯合隊列研究中發現,Lp(a)水平每增加1個標準差(SD),CAD風險就增加16%[12]。哥本哈根市心臟研究顯示,Lp(a)水平處于第95百分位組的患者,其CAD風險比第22百分位組的患者高出2.6倍。經過調整后,Lp(a)水平和KⅣ2結構域的數量仍然是CAD風險的獨立預測因子。高Lp(a)水平還與心力衰竭風險增加1.54倍有關。高Lp(a)水平還與冠狀動脈粥樣硬化的進展和急性心肌梗死的風險增加有關,這在南亞和拉丁美洲等地區尤為明顯[13]。最新的脂質指南強調了分層評估Lp(a)水平的重要性,因為高Lp(a)水平與更高的CVD風險相關。與其他脂蛋白不同,Lp(a)水平主要受遺傳因素的影響,而不是個人生活方式因素[14]。一項采用孟德爾隨機化方法在多個族群中進行的遺傳學研究證實了Lp(a)水平與CVD風險之間的因果關系。在不同種族群體中,具有較小apoA但較高Lp(a)水平的多態性患者都與較高的CVD風險相關。這種遺傳特征的一個原因是LPA基因中存在影響Lp(a)水平的單核苷酸多態性(SNPs)[15]。這些SNPs并不直接調節Lp(a)水平,而是與小異構體相關,而小異構體導致了高水平的Lp(a)。某些SNPs,如rs3798220和rs10455872,與較少的KⅣ2結構域數量相關,從而與較小的apoA亞型相關,并且與Lp(a)水平呈負相關。這些SNPs也與CAD的發生率增加相關。但值得注意的是,當一個人同時攜帶這2個SNPs時,其患CAD的風險增加了4倍,這超過了其他任何已知的傳統CAD風險因素[16]。

由于含有apoB和apoA 2種結構成分,Lp(a)比僅含有apoB的LDL-C具有更強的動脈粥樣硬化和血栓形成能力。這是因為Lp(a)中的apoA分子含有賴氨酸結合位點,使其容易與內皮細胞表面的受體結合,從而促進動脈粥樣硬化斑塊的形成。此外,由于apoA與PLG分子結構相似,還增加了Lp(a)的血栓形成傾向。因此,過多的Lp(a)會抑制纖溶酶的活性,降低纖溶酶水平,最終導致血液中纖維蛋白的溶解能力下降[17]。

6 生活方式改變對Lp(a)水平的影響

治療性生活方式改變已被證明是CVD風險一級和二級預防的有效治療策略。但是,飲食干預對Lp(a)水平的影響并不明顯。由于健康的生活方式可以降低CVD的風險,所以有許多飲食隨機試驗試圖證明健康的飲食干預,如低脂肪飲食,可以降低Lp(a)水平[18]。另外,在其他研究中,攝入更多不飽和脂肪的實驗組的Lp(a)水平較攝入更多蛋白質或碳水化合物的實驗組更高。一個綜合評價CV患者健康飲食的指標,包括體重指數、健康飲食評分、每日魚類消耗量、全谷物消耗量、低鈉攝入量和低甜飲料消耗量,顯示了對Lp(a)水平的輕微影響[19]。

7 Lp(a)代謝與藥物干預的關系

Lp(a)的代謝途徑尚未完全闡明,Lp(a)水平受到Lp(a)的合成和清除的平衡影響,其中LPA基因的表達和清除對Lp(a)的生成起著關鍵作用,而apoE基因、LDLR和LDLR相關蛋白1(LRP1)也對Lp(a)的生成有一定作用。最近的一項薈萃分析顯示,他汀類藥物治療可以使Lp(a)水平增加11%[20]。一項體外研究表明,他汀類藥物治療可以刺激肝細胞中Lp(a)水平的升高,這可能是由于他汀類藥物增加了LPA基因表達的原因。另外,還有報道顯示,PCSK9單克隆抗體(mAbs)可能通過降低極低密度脂蛋白和apoE的水平來降低Lp(a)的水平。上述研究為更深入地了解Lp(a)的代謝途徑和調控機制提供了重要線索,但仍需進一步的研究來揭示Lp(a)的生成與清除過程[21]。

8 現有的調脂藥物對Lp(a)水平和心血管結局的影響

已經有一些研究測試了現有的調脂藥物對Lp(a)水平和心血管結局的影響。關于他汀類藥物對Lp(a)水平和隨后心血管結局的影響,已經有一項薈萃分析發表。他汀類藥物雖然可以改善常規的CVD風險因素,但也會使Lp(a)水平略有升高。然而,在基線(≥50 mg/dL)和隨訪期間Lp(a)水平較高的患者中,他汀類藥物治療與不良CVD轉歸顯著相關,較安慰劑組更高[22]。這些高Lp(a)水平的患者可能是他汀類藥物治療后仍有殘余CVD風險的原因之一。針對Lp(a)的藥物治療可能可以減少高Lp(a)水平人群中Lp(a)介導的CVD風險。已經有研究證明,顯著降低Lp(a)水平可以大幅度降低每年心肌梗死發生率(97.0%)和復合心血管結果(86.0%)。在一項多中心觀察性研究中,前瞻性評估了170例高?；颊?其平均LDL-C水平為99.0 mg/dL,Lp(a)水平為104.9 mg/dL。該研究進一步支持了降低Lp(a)水平以降低CVD風險的理論,顯示了年度復合心血管結果(78.0%)、心肌梗死(85.7%)及經皮冠狀動脈介入(68.2%)或冠狀動脈重建發生率的顯著下降[23]。

除了他汀類藥物外,還有其他一些調脂藥物對Lp(a)水平有影響。在AIM-HIGH試驗中,研究了緩釋煙酸治療[24]。然而,在該試驗中,與安慰劑治療組相比,煙酸與他汀類藥物聯合治療組雖然能夠使Lp(a)水平略微降低19%,但并未降低CVD事件的發生。其原因這可能是該試驗缺乏足夠的證據力。目前尚不清楚煙酸是否能夠降低CVD風險,因為還沒有進行足夠強大的隨機對照試驗來評估Lp(a)水平與CVD事件發生率之間的關系。膽固醇酯轉移蛋白(CETP)抑制劑最初被開發為一種增加高密度脂蛋白(HDL)水平的藥物,同時也能夠降低LDL-C和Lp(a)水平。然而,在5種CETP抑制劑中,有3種(即torcetrapib、evacetrapib和dalcetrapib)的隨機試驗由于毒性或無效而提前終止[25]。關于Lp(a)的數據來自anacetrapib和TA-8995的試驗,雖然Lp(a)水平降低了20%～40%,但并沒有顯示出心血管益處。PCSK9單克隆抗體已經被證實能夠降低Lp(a)水平,如FOURIER試驗所示。evolocumab是一種藥物,能夠使Lp(a)水平降低26.9%,與初始時的LDL-C水平無關。與安慰劑治療組相比,Lp(a)水平高于中位數(>37 nmol/L)的患者,其絕對風險降低率增加了1.41%,需要治療的人數增加了71%。另一種靶向PCSK9的藥物,inclisiran,是一種通過抑制PCSK9合成的小干擾RNA,顯示出在單次給藥后對LDL-C具有長期效應。然而,與evolocumab相反,在另一項研究中,針對apoB的ASO mipomersen被隨機分配給接受最大藥物治療的家族性高膽固醇血癥患者。在每天服用200 mg mipomersen的患者中,Lp(a)水平降低了26.4%[26]。

9 小 結

Lp(a)與CVD風險之間的確切關系及降低Lp(a)是否能夠降低心血管事件的發生率還需要更多的研究來確定。關于生活方式改變對Lp(a)水平的治療效果,目前還無統一證據。傳統的調脂藥物,如他汀類藥物,對于降低高Lp(a)水平導致的CVD風險效果不佳,但新興的基于ASO技術的治療策略顯示出能夠顯著降低Lp(a)水平,有望降低CVD風險,但仍需更多的臨床試驗數據來支持。雖然Lp(a)還有許多未解之謎,但隨著對Lp(a)的深入研究,臨床研究人員可能會更清楚地了解其在CVD中的作用,并探索出更有效的治療方法。