PCSK9致动脉粥样硬化的作用机制研究进展

张海娜 王晓晶 郭 振 甘佼弘 崔志琼 林 欣 王晔玲

(吉林大学第一医院心血管疾病诊疗中心，吉林 长春 130021)

动脉粥样硬化(AS)是众多致死性和致残性血管事件发生的前期病理基础。AS的病理变化主要累及全身大中型肌弹力型动脉，受累动脉病变始于内膜，渐累及动脉中层，先后有多种病变合并存在，使动脉壁增厚变硬，以致管壁失去弹性、管腔缩小，进而使受阻动脉远端缺血而导致局部组织坏死、纤维化。临床表现为冠状动脉、颅脑动脉、四肢动脉、肾动脉及其他内脏动脉硬化导致的心肌梗死、缺血性脑血管意外、下肢动脉闭塞、顽固性高血压和肾功能不全等。AS的发生、发展机制于百余年来先后经历了脂质浸润、血小板聚集和血栓形成、平滑肌细胞克隆及损伤反应等一系列学说，后者为近年多数学者所接受，此外，细胞凋亡对AS的进展也有着一定的促进作用〔1，2〕。前蛋白转化酶枯草溶菌素(PCSK)9除间接调节血脂代谢外，亦可通过参与血管壁的脂质蓄积、炎症反应、细胞凋亡直接影响AS。本文就PCSK9在AS发生发展中的作用机制进行综述。

1 PCSK9结构及功能

PCSK9基因主要表达于肝脏、肾脏及小肠，该基因编码一种前蛋白转化酶(NARC-1)，在家族性高胆固醇血症患者中发现PCSK9与血脂代谢相关。PCSK9作为PCSK家族的第9个成员，具有四段序列，包括信号肽序列、原结构域序列、催化结构域序列及富含半胱氨酸和组氨酸的C末端区域，产生于细胞内质网，细胞外分泌前为无活性酶原形式〔3，4〕。有学者指出：由于肝细胞上的低密度脂蛋白受体(LDLR)的表达水平受PCSK9调控，故其表达水平影响着低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)血浆含量〔5～7〕。

2 PCSK9与血脂代谢

LDL-C是AS的独立危险因素，参与泡沫细胞的形成，促进细胞黏附、平滑肌细胞(SMC)增生，促进血小板黏附、聚集、血栓形成，损伤内皮细胞，加重AS中的炎症反应。故降低LDL-C对AS的预防和进展非常重要。

LDLR在胆固醇平衡中起到至关重要的作用，LDLR的再循环增强了LDL-C颗粒的有效清除。PCSK9是一个新兴的肝脏LDLR表达调节物，其于内质网经自体催化裂解后分泌于细胞表面，并与LDLR结合，两者结合后在受体蛋白ARH的作用下内化，进而降低LDLR的再循环或直接引导其在溶酶体降解。PCSK9存在以下两种突变形式，①功能获得型(主要为D374Y，F216L及S127R 3种突变体)，因其增强LDLR的降解，致LDL-C水平升高，增加心血管事件发生风险；②功能缺失型(主要包括R46L的错义突变及Y142× 和C679×两种无义突变)，可使LDLR水平升高进而降低LDL-C水平和罹患冠心病风险〔8〕。目前的Ⅰ、Ⅱ期及Ⅲ期临床研究证实了其抑制剂降低LDL-C的有效性〔9～11〕，亦从另一角度佐证了前期的实验论断。PCSK9通过上述机制影响着LDL-C这一AS独立危险因素的血浆水平，而间接参与AS的发生与发展。

3 PCSK9直接参与AS的机制

AS发生发展中存在3种关键细胞即血管壁内皮细胞、巨噬细胞、SMC，以上3种细胞通过以下方式参与AS：起初，LDL-C进入内皮细胞间隙且进行氧化修饰，与此同时单核细胞迁入内膜成为巨噬细胞；进而氧化型LDL(ox-LDL-C)与血管壁巨噬细胞上的清道夫受体结合，并被其摄取形成巨噬源性泡沫细胞，此时脂纹形成。在巨噬源性泡沫细胞分泌的相关生长调节因子作用下，动脉血管壁中膜SMC迁移并吞噬脂质形成肌源性泡沫细胞。脂纹在生长因子和促炎介质作用下逐渐形成纤维斑块。PCSK9除了调节血脂代谢间接参与AS，还参与血管壁巨噬细胞的脂质蓄积和炎症反应及内皮细胞、巨噬细胞、SMC的凋亡。

3.1PCSK9与血管壁巨噬细胞血脂代谢 血管壁巨噬细胞的脂质蓄积为AS发生发展中的关键环节，故抑制巨噬细胞脂质蓄积、减少泡沫细胞形成为干预动脉粥样硬化的研究要点。巨噬细胞可通过清道夫受体摄入ox-LDL，此方式无负反馈调节机制参与，故其摄入ox-LDL没有上限，使得ox-LDL过度沉积于巨噬细胞中，进而导致泡沫细胞的形成，促进动脉粥样硬化斑块的发生和进展〔12，13〕。目前对PCSK9参与巨噬细胞脂质代谢的机制尚不清楚明晰。有研究〔14〕通过运用免疫组化及免疫荧光技术说明PCSK9存在于AS斑块，在巨噬细胞中存在表达，ox-LDL可作为调节因素参与巨噬细胞中PCSK9的表达。另有研究指出〔15〕SMC亦可表达PCSK9，通过下调巨噬细胞的LDL-R影响泡沫细胞和AS的形成。

3.2PCSK9与炎症反应关系 炎症反应是AS发生、发展中的另一关键环节。巨噬细胞作为AS的核心炎症细胞，具有M1和M2两种细胞表型。M1型可通过分泌炎性细胞因子促进泡沫细胞形成和AS进展；M2型可因分泌抗炎因子、不易形成泡沫细胞及清除凋亡细胞而成为制约AS进展的保护力量。一旦吞并了大量泡沫细胞的巨噬细胞凋亡，其释放的促炎介质及基质金属蛋白酶可导致斑块的纤维帽变薄而增加AS斑块的不稳定性〔16〕。而PCSK9是否参与巨噬细胞的表型转换及炎症因子分泌仍处于研究中。Walley等〔17〕研究表明PCSK9基因敲出的小鼠降低了炎症细胞因子的产生，通过降低PCSK9表达，能够增加病原体脂质如脂多糖(LPS)清除，从而减少炎症反应，改善感染性休克的结局。Dwivedi等〔18〕研究表明，PCSK9可调节炎症因子的血浆浓度，其高表达时增加白细胞介素(IL)-6的含量，而当其减少时可降低IL-10的含量。研究指出，沉默PCSK9基因可通过减少炎症细胞因子的分泌减轻AS斑块中的炎症反应，进而制约AS进展；同时提出了对Toll样受体(TLR)4/核转录因子(NF)-κB信号通路的影响可能为其调控作用的分子机制〔19〕。

3.3PCSK9与细胞凋亡 AS斑块中存在着内皮细胞、平滑肌细胞及巨噬细胞的凋亡，其中巨噬细胞更易发生凋亡〔20〕。3种细胞凋亡均会对斑块稳定性产生影响，使急性冠状动脉综合征(ACS)等心血管恶性事件发生率升高〔21，22〕。有研究发现，在载脂蛋白(Apo)E基因敲除小鼠中，PCSK9可借由Jun氨基末端激酶(JNK)/p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路增加由ox-LDL所致的内皮细胞凋亡发生概率〔23〕。利用RNA干扰技术沉默PCSK9基因，分析得出可能由于其与半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)-9的高度同源性，可通过下调Caspase-3表达水平抑制THP-1源性巨噬细胞凋亡〔24〕。有学者发现平滑肌细胞凋亡受PCSK9与线粒体DNA损伤的交互影响，平滑肌细胞来源的PCSK9可在线粒体来源的活性氧参与下介导线粒体DNA的损伤，进而导致平滑肌细胞凋亡，其中可能涉及的分子机制亦可能与P38 MAPK信号通路相关〔25〕。

综上，PCSK9通过与LDLR作用升高LDL-C水平从而参与动脉粥样硬化的发生与发展。PCSK9抑制剂已研制成功，相关国外公司生产的其生物克隆制剂对降低血液中的LDL-C水平非常可观，且无明显的治疗相关的不良事件发生，故其用于降低胆固醇的研究被列为2015年最值得期待的十大医学进展，亦很有希望成为未来继他汀类药物的有效抗冠心病的另一治疗手段〔26〕。PCSK9作为一种蛋白酶，可因升高血脂而增加AS风险，但它对人体还起着一定的保护功能，例如，调节胰岛细胞功能〔27〕，参与神经系统发育〔28〕。故针对PCSK9抑制剂可能会增加糖尿病及神经系统疾病的发病风险带来的药物安全性问题，仍需长期大样本的临床随访观察，也为目前国内外进行关于PCSK9抑制剂大规模、多中心的临床研究提供了其药物安全性确证的临床观察指标。

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