PCSK9与冠心病的研究进展

向明明 综述，赵晓辉 审校

(1.佳木斯大学；2.佳木斯大学附属第一医院心内一科,黑龙江 佳木斯 154007)

在西方国家，心血管疾病是导致死亡的主要原因，在心血管疾病中，冠状动脉疾病(coronary heart disease，CAD)是心血管死亡率最重要的根本原因。目前，CAD患者的治疗主要包括风险因素管理、药物治疗和血运重建技术。据初步数据统计我国患上冠心病的人数还在不断增多，且呈年轻化态势，每年因冠心病死亡的人数约近300万，俨然已经成为危害全球健康的三大杀手之一[1]。已经公认的是，血浆高浓度低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)是动脉粥样硬化性心血管疾病的主要的致病风险[2-3]。因为不良反应，服用他汀类药的患者至少有10%的病人停止治疗。尽管做出了最大的努力，包括修改了剂量策略和专家管理，大约30%的患者仍出现服用他汀类药物会有肌痛、转氨酶升高和横纹肌溶解等副作用[4-6]。值得注意的是，与之相关的肌肉症状(SAMS)包括任何肌肉疼痛或虚弱，肌酸激酶(CK)的血浆水平或没有升高，并合并肌痛，肌炎，横纹肌溶解和无症状的CK，与安慰剂相比，在很多报道中肌病在接受治疗的他汀实验组中经常出现[7]。他汀治疗降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)，能减低冠心病(CHD)的发生率约30%，尽管他汀类药物具有目前最有效的降脂作用，但仍有70%的心血管风险事件依然存在，这些都将继续成为心血管事件的残余风险。因而寻找一种安全有效的降低LDL-C的药物成了研究热点[8-9]。前蛋白转化酶枯草溶菌素 9(proproteinconvertasesubtilisin / kexin type 9，PCSK9)基因是近十年来发现的一种新的致病基因[10]，它由Abifadel等[11]于2003年在一个法国家庭的族系里发现这个家族高胆固醇血症，在后续的研究中发现这个家族的高胆固醇血症不是由于低密度脂蛋白受体缺陷所致，而是由于PCSK9基因功能增高所致，这个家族的心血管发病的风险明显增加。人类 PCSK9 基因的遗传变异使其成为高胆固醇血症治疗和心血管疾病预防的潜在靶标。现就对PCSK9基因结构、分布、基因突变类型、与低密度脂蛋白的关系及与冠心病的关系进行综述。

1　PCSK9的发现

自1990年以来，哺乳类动物中前蛋白转换酶的8个亚型及其相关分泌性前体的组织特异性已陆续阐明。PCSK9于2003年首次被发现在小脑和端脑脑细胞，并命名为神经细胞凋亡调节转化酶1(NARC-1)，随着时间的推移研究人员发现肝脏是主要产生PCSK9的场所。前蛋白转化酶枯草杆菌9型(PCSK9)是一种分泌692个氨基酸的蛋白酶，PCSK9与肝脏低密度脂蛋白受体结合(LDLR)，通过表皮生长因子 - EGF-A结构域并阻止内吞后，LDLR再循环至细胞表面。这个过程导致了在肝细胞表面的LDLR的减少，LDL-C的细胞摄取降低，导致了血浆LDL-C水平的升高。2003年，PCSK9基因突变在一个法国高胆固醇(FH)家族中发现，关于引起FH的基因突变，首先被发现是在LDL受体本身(FH1)中，接下来是一个突变载脂蛋白APOB(FH2)是LDL受体的配体发现PCSK9中功能突变的获得促进LDL受体的降解是第三位发现并称为FH3，研究发表在Nature Genetics上，NARC-1从此正式更名为PCSK9。PCSK9是脂蛋白代谢研究上的一个重要里程碑，此后，PCSK9在LDL-C代谢方面逐渐被阐明[12]。

2　PCSK9的结构、分布及突变、作用机制

PCSK9基因位于人染色体的1p32.3，全长约29 kb,共有3 617个碱基，其中包含12个外显子，编码 692个氨基酸,它的氨基酸序列包含一个信号肽(P1-30)、一个前结构域 PD(31-152)、一个催化结构域(153-452)和一个含有丰富半胱氨酸和组氨酸的C端结构域(526-692)[13]。PCSK9在肝脏、胃肠道、肾脏及神经系统中大量表达。前蛋白转化酶是丝氨酸蛋白酶，其作用是通过切割修饰无活性的前蛋白为有活性形式的蛋白酶，PCSK9为第9个发现的前蛋白转化酶,PCSK9 是一种分泌型丝氨酸蛋白酶，循环中的LDL颗粒主要通过肝细胞表面的LDL受体清除，PCSK9与肝细胞表面受体结合，结果导致LDLR减少，清除LDL-C的能力下降[14]。发挥胞吞作用后LDLR可再次回到肝细胞膜表面发挥作用。每个 LDLR 可循环使用 150 次左右。因此，轻度LDLR含量改变在血脂代谢上可引起巨大改变[15]。我们认识PCSK9的时间不算长，距离首次发现PCSK9约有15年时间。编码PCSK9的基因具有高度多态性，根据以前公布的数据，PCSK9基因突变可以分为两类，即功能丧失突变和功能获得突变。研究从细胞转染和动物模型实验证明野生型突变型PCSK9的过度表达与高胆固醇血症有关，导致肝LDLR显着减少和高胆固醇血症。另一方面，错义突变在与人类高胆固醇血症相关的PCSK9基因中，会增加PCSK9的能力，并限制LDLR，这可能代表PCSK9中功能增益的增益基因。相反，具有靶向灭活PCSK9基因的小鼠显示肝脏中LDLR分子的数量增加，导致血浆LDL-C的清除和血浆LDL-C水平的降低。目前人类基因检测到的PCSK9基因突变包括：(1)PCSK9基因功能缺失突变：①C679X(在美国和法国人群中发现，能降低47%的LDL-C，降低88%的心血管病发生风险)；②R46L(在丹麦和美国人群中发现，降低47%的心血管病风险，降低LDL-C 8%～9%、9%～15%)；③Y142X(在法国人群中发现，降低LDL-C 28%)；④G236S(在挪威人群中发现，对低密度脂蛋白胆固醇无作用)；⑤Q152H(在法喬加拿大家庭中发现，降低LDL-C48%)；(2)PCSK9获得性功能突变：①R215H(在挪威人群中发现，对低密度脂蛋白胆固醇无作用)；②S127(在法国人群中发现，对LDL-C的浓度变化无作用)；③E32K(在日本人群中发现，增加LDL-C的浓度水平)；④E670G(在中国人和台湾人中发现，对LDL-C浓度水平无明显改变)，这表明 PCSK9 在调节血脂代谢中发挥着重要作用。

3　PCSK9与冠心病的关系

在一项包括3 363名非洲裔美国人的研究中，发现比那些PCSK9基因没有突变的人,有2.6%的无义突变PCSK9的血浆中低密度脂蛋白胆固醇浓度降低了28%以及15年心血管风险降低88%[12]1264-1272。同时，在一项9 524个高加索人研究调查中，是特定的PCSK9中的单核苷酸多态性3.2%的调查者比其他人具有低15%的LDL-胆固醇和低47%心血管风险[12] 1264-1272。比单用他汀类降低LDL-C的程度，涉及突变的终身有益效果其低密度脂蛋白胆固醇水平及心血管风险明显降低，PCSK9与表皮生长因子受体相似，LDL受体的重复域，它与不受LDL-APOB的绑定站点分开，与LDL受体相互作用[16]。在内部化之后，LDL受体可以要么被循环到细胞表面，要么在溶酶体中降解，那将PCSK9与LDL受体结合，阻止受体形成一个闭合的受体构象，使它更容易被内染色体的半胱氨酸分解导管和细胞内降解[17]。没有和PCSK9结合的LDLR更可能被回收到细胞表面，能够继续清除含APOB的脂蛋白，主要是血液循环中的LDL-C。因此，PCSK的表达和释放进入循环，能增加血浆LDL-C的浓度。一些动物研究提出了进一步的机制，PCSK9 增加血浆低密度脂蛋白胆固醇水平，增加了心血管事件的风险。在转基因小鼠的模型中，同样发现，PCSK9基因获得型其低密度脂蛋白水平及动脉硬化斑块面积增加，PCSK9基因缺失型其低密度脂蛋白胆固醇浓度降低，其血管粥样硬化斑块发生率明显降低[18]。国内外文献报道，血浆PCSK9水平与Gensini评分呈正相关，提示血浆PCSK9水平与冠心病密切相关[19]。

4　PCSK9的靶向治疗

4.1　抗PCSK9单克隆抗体

Evolocumab和Alirocumab是抗PCSK9抗体，他们抑制PCSK9和LDL受体之间的结合。他们分别在2016年1月份和6月份获得了在日本的制造和销售审批，抗PCSK9抗体与他汀合用相对于标准治疗他汀与依泽替米贝联合进一步降低血清LDL-C水平约60%，回顾性分析发现他们与安慰剂相比，心血管事件发生率降低了一半[20-21]。GLAGOV研究的结果即使用血管内超声评估添evolocumab的效果相对于冠状动脉斑块接受他汀治疗的疾病患者显示,在安慰剂组斑块量上升了0.05%，而在实验组斑块则下降了0.95%，明显的斑块消退提示了evolocumab疗效。实验组平均LDL-C的水平36.6 mg/dL[22]。同时，在2017年FOURIER研究的结果显示了一个关于27 564例大规模研究的动脉粥样硬化心血管疾病的患者应用他汀类药物的报道，结果提示，加上evolocumab,平均LDL-胆固醇水平下降到30 mg/dL。另外，在平均随访的2.2年时间里，与安慰剂相比，关于心肌梗死、中风不稳定心绞痛及冠状动脉血运重建(经皮冠状动脉介入治疗，冠脉搭桥术)等住院患者主要的心血管事件死亡率的终点事件频率减少15%。关于不良反应，evolocumab注射部位反应略多，但两组间新发糖尿病和认知障碍等不良反应差异无统计学意义[23]。

4.2　PCSK9反义寡核苷酸

抑制PCSK9蛋白的反义寡核苷酸试剂合成正在开发中。它们由核苷酸互补序列组成来感测RNA链编码的蛋白质。通过腹腔给予PCSK9反义寡核苷酸喂养高脂饮食的小鼠，ISIS制药公司(美国加利福尼亚州卡尔斯巴德)能够加倍将LDLR在肝脏中表达，并将LDL-C降低38%[24]。同样在我们自己开发的桥式核酸，经修饰的PCSK9反义剂与Obika等腹腔内喂食高脂肪食物的老鼠的管理达到了剂量——依赖于肝脏的PCSK9的减少和LDL-C水平减少了43%[25]。目前关于此药我们仍处于临床I期阶段。

4.3　针对PCSK9的siRNA

关于ALN-PCS(inclisiran)，一个小的干扰(或短路干扰)PCSK9的RNA(siRNA)，第一期临床试验的结果对32名健康受试者进行了研究[26]，第二阶段在2016年11月Orion-1项研究在美国心脏会议协会(AHA)上被提出。在由于高LDL-C水平导致的高危心血管疾病的患者，尽管使用了最理想的他汀类药物治疗，单皮下注射inclisiran300 mg，意味着LDL-C在90 d后下降了51%和一个在90 d后再注射相同剂量的药物第一个注射，LDL-C在180 d之后下降了57%。在2017年，ORION-1的研究发表了，这是个关于501例患者II期双盲、安慰剂对照、inclisiran多次递增，PCSK9和LDL-C呈剂量依赖性减少的临床试验。在双剂量300 mg的方案(第1天和第90天)观察到LDL-C的下降低率达52.6%，在随后的6个月降至81%。试验组的所有患者LDL-C显著降低。重要的是，这种药物对肝功能无显著的影响，而且总体耐受性很好。双剂量方案中的LDL-C持续性降低相对于单克隆抗体疗法显著地减少了注射负荷的负担。ORION-4将会为一级和二级预防LDL-C平均为3.36 mmol/L的高风险人群进行inclisiran的心血管试验。Inclisiran是被认为具有总体耐受性最好的和非抗PCSK9抗体抑制剂，其研究发展是目前进行最多的。

5　小　　结

PCSK9于2003年被发现后，一直收到世界各学者的广泛研究，随后关于PCSK9抑制剂在临床上已经通过了大规模的研究试验，于2016年已经在欧盟、美国上市，对于降低LDL-C水平的能力很强，同时能可以预防减少心血管事件的发生，PCSK9抑制剂在对于降脂治疗是一个里程碑式的发现，为服用他汀LDL-C仍高或者不能服用他汀类药物的人群提供了新的希望，但是关于PCSK9抑制剂的研究仍需更大规模的临床样本试验。