PCSK9与动脉粥样硬化性心血管疾病的新研究进展

刘娟，汪和贵，王园，李文奎

（皖南医学院弋矶山医院心血管内科，安徽 芜湖 241001）

动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）是由多重危险因素所致的全身动脉的慢性进行性疾病。中国成人血脂异常防治指南［1］（2016年修订版）指出血浆低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）或胆固醇（TC）升高是ASCVD重要的危险因素，降低LDL-C水平可显著减少ASCVD的发病及死亡危险。LDL-C沉积在动脉壁的内膜上有助于斑块形成和动脉粥样硬化，从而限制血液流向重要器官，增加动脉粥样硬化血栓形成和动脉粥样硬化后遗症的风险［2］。研究发现，前蛋白转化酶枯草溶菌素-9（PCSK9）促进LDL受体（LDLR）的降解，使其不能循环到肝细胞质膜，导致LDL-C水平升高［3］。因此，抑制PCSK9表达，能够显著降低血浆LDL-C水平。本文主要对PCSK9的生物学机制与ASCVD的关联性，临床可用的PCSK9抑制剂的新研究进展进行综述。

1 PCSK9

PCSK9是由定位于染色体1p32.3的PCSK9基因编码的692个氨基酸组成，主要包括信号肽、前结构域、催化结构域和羧基末端结构域（V结构域）［4］。其蛋白合成分泌与其它前蛋白转化酶相似，在内质网中合成PCSK9酶原（apo-PCSK9，74 kD），apo-PCSK9于内质网或高尔基体中发生自身催化反应裂解成成熟蛋白酶（62 kD）并分泌入血［4］。PCSK9属于一种细胞内“转化酶”或脱羧酶，主要在肝脏、肠道表达，在肾脏、脑等也有少量表达［4-5］。PCSK9的合成由转录因子固醇调节元件结合蛋白-2（SREBP-2）调控，其通过结合基因启动子区域中的固醇调节元件调节PCSK9的表达，SREBP-2还通过激活参与胆固醇体内平衡的关键酶基因（包括HMG-CoA还原酶）来激活LDLR和胆固醇合成［6-7］。

2 PCSK9和LDLR降解

PCSK9在调节LDLR再循环中起关键作用［8］。LDLR结合血液循环中的LDL-C，该复合物通过网格蛋白介导的内吞作用进入肝细胞，内涵体的酸性pH使LDLR与LDL-C分离，LDLR再循环到细胞表面，而LDL-C在溶酶体中降解，其降解产物被细胞回收利用［9］。与PCSK9结合的LDLR也通过网格蛋白介导的内吞作用进入细胞，但在酸性pH下两者的结合亲和力更强，最终导致复合物在溶酶体中降解和血液中LDL-C的清除率降低［10］（图1）。因此，PCSK9和LDL-C之间存在正相关性。

图1 PCSK9在低密度脂蛋白胆固醇代谢中的作用及机制［11］

随着对PCSK9的深入研究，发现其还靶向LDLR以外的受体，包括VLDL受体（VLDLR）、载脂蛋白E受体（ApoER）、CD36和CD81；在PCSK9缺失时，LDLR和VLDLR在细胞表面的表达上调还具有组织和性别依赖性；由于LDLR、CD81和VLDLR是丙型肝炎受体，因此PCSK9可能保护机体免受某些病毒感染［12］。此外，在PCSK9敲除小鼠中，增加肝脏CD36的表达，提升了脂肪酸的摄取和甘油三酯和脂滴的积累［13］。与非突变对照组相比，PCSK9功能缺失型（LOF）突变组的外周血单核细胞的CD36 mRNA水平显著增加［14］。Levy等［15］研究发现，PCSK9功能获得型（GOF）突变体可上调胆固醇转运蛋白NPC1L1和CD36的表达，从而增强胆固醇摄取；此外，外源性PCSK9改变了HMG-CoA还原酶和乙酰辅酶A：胆固醇酰基转移酶的活性，并且通过正调节脂质和ApoB-48的合成，增强乳糜微粒的分泌。这些发现为今后的PCSK9抑制治疗的研究奠定了基础。

3 PCSK9和心血管疾病

自2003年Seidah等［16］首次公布PCSK9以来，大量动物实验证实抑制PCSK9可以显著降低心血管疾病发生风险。在ASCVD患者中，PCSK9被检测到在血管平滑肌细胞中表达，并且平滑肌细胞分泌的PCSK9可降低巨噬细胞中LDLR的表达［17］。研究表明，PCSK9是冠状动脉粥样硬化性心脏病（CAD）的独立危险因素，其与抗炎细胞因子 IL-10 及 hs-CRP 呈正相关［18］。Schlüter等［19］发现可通过沉默oxLDL受体（LOX-1），阻断p38 MAPK活化和沉默PCSK9来减弱oxLDL的作用；oxLDL增加了PCSK9表达并导致原肌球蛋白的氧化修饰；结果表明，oxLDL通过诱导PCSK9表达显著损害了心肌细胞收缩功能。

国内外临床研究证实了PCSK9水平与CAD严重程度呈正相关。Wang等［20］对126例CAD患者和70例冠状动脉狭窄＜50%患者（对照组）研究显示：CAD组血清PCSK9水平显著高于对照组［（96.4±33.2）ng/ml vs（81.8±27.6）ng/ml，P＜0.05］；与单支或双支血管病变患者相比，多支血管病变患者PCSK9水平明显升高（P＜0.05）；相关分析显示，PCSK9与许多临床指标包括年龄、体重指数、总胆固醇、甘油三酯、收缩压、空腹血糖、Gensini评分和LDL-C呈正相关（P＜0.05）。吴娜琼等［21］亦证实血浆PCSK9水平与冠状动脉粥样硬化性狭窄的严重程度具有相关性。

另外，实验研究发现PCSK9 GOF突变与常染色体显性高胆固醇血症（ADH）和早发性动脉粥样硬化有关，而PCSK9 LOF突变具有心脏保护作用，并且在某些情况下可能导致家族性低血脂蛋白血症（FHBL）［22］。大约三分之一的家族性高胆固醇血症（FH）患者的脂蛋白（a）［Lp（a）］的血浆浓度升高，这是一种脂蛋白颗粒，具有致动脉粥样硬化、炎性和促血栓形成特性，因此，高Lp（a）的FH患者仍存在较高的ASCVD的发生风险［23］。而PCSK9 LOF携带者的血浆LDL-C浓度降低了15%～30%，心血管事件发生风险降低47%～88%［24］。Lee等［25］对 13 545 例心血管病患者中的22例LDL-C水平极低的患者的研究发现，ApoB和PCSK9两种基因均具有多态性，可能与CAD发生风险相关。Ason等［24］研究发现，在PCSK9-/-小鼠中LDLR或ApoE缺陷均导致循环胆固醇和动脉粥样硬化损伤被轻微修饰；在ApoE缺陷小鼠中，抗PCSK9抗体的急性给药并不能降低循环胆固醇水平，但其在APOE*3-Leiden.胆固醇酯转移蛋白（CETP）转基因小鼠（表达小鼠ApoE，人突变体APOE*3-Leiden和功能性LDLR）中，可降低循环胆固醇（-45%）和甘油三酯（-36%）；对APOE*3-Leiden.CETP小鼠给予慢性抗PCSK9抗体治疗，可导致动脉粥样硬化病变面积显著降低（-91%），并降低病变复杂度。Mayne等［26］对PCSK9进行了完整外显子测序，发现L10A53V和I474V PCSK9突变与加拿大白种人的低LDL-C水平显著相关，但两者对血清PCSK9浓度的影响却不同，从而显示其作用机制的差异，并表明PCSK9单独检测可能并不能总是很好地反映PCSK9功能。以上结果表明，LDL-C浓度降低与PCSK9抑制将显著减少ASCVD的发生风险。

4 PCSK9抑制剂

PCSK9抑制剂显著降低LDL-C作用已得到广泛关注。由于PCSK9在细胞内和循环中均表达，因此存在多种潜在靶标用于抑制其表达。主要包括：（1）通过反义寡核苷酸或 siRNA［27］的基因沉默来抑制表达。（2）使用单克隆抗体、表皮生长因子样重复A序列（EGF-A）、模拟肽或连接蛋白，预防PCSK9与LDLR的结合。（3）抑制PCSK自身催化部位。目前正处于研发和不同临床研究阶段的PCSK9抑制剂主要包括PCSK9单克隆抗体、小分子干扰RNA和反义寡核苷酸。2015年，美国食品和药物管理局（FDA）批准了2种完全人源化的PCSK9单克隆抗体，alirocumab（Praluent™）和 evolocumab（Repatha™），第三种人源化 PCSK9 mAb，LY3015014目前正在开发中；2016年，由于免疫原性增加和LDL-C反应减弱，人源化PCSK9单抗（bococizumab）被停止进一步的临床开发［28］。

自从2016年美国心脏病学会（ACC）发布了第一个关于在ASCVD风险管理中降低LDL-C的非他汀类药物治疗的专家共识（ECDP）以来，PCSK9抑制剂在二次预防ASCVD中的较长期功效和安全性得到重点关注［29］。2017年，分别评估evolocumab和bococizumab的FOURIER试验（高风险受试者中PCSK9抑制作用的进一步心血管事件的结果研究）和SPIRE-1和-2试验（PCSK9抑制和血管事件的减少的研究）报告了临床ASCVD患者和少数高危一级预防患者的心血管事件的最终结果，这些均为他汀药物联合非他汀类药物治疗提供了有力证据；此外，还报告了急性冠状动脉综合征（ACS）患者除了使用他汀类药物治疗，还可受益于ezetimibe（依泽替米贝）的治疗结果；根据这些重要结果，2017年ACC更新了ECDP，以帮助临床医生更明确地指导临床ASCVD患者使用依泽替米贝和PCSK9抑制剂［29］。

Sabatine等［30］进行了随机、双盲、安慰剂对照的FOURIER试验，将他汀类药物治疗的27 564例LDL-C水平≥70 mg/dl（1.8 mmol/L）的 ASCVD患者，随机给予evolocumab（13 784例）或匹配安慰剂（13 780例）；81.1%的患者有心肌梗死病史；基线LDL-C中位数为92 mg/dl（2.4 mmol/L）；治疗48周时，与安慰剂组相比，evolocumab治疗导致LDL-C平均降低59%，降至30 mg/dl（0.78 mmol/L），还导致非高密度脂蛋白胆固醇（non-HDL-C）水平降低52%，ApoB降低49%；evolocumab组87%患者LDL-C水平下降至≤70 mg/dl（1.8 mmol/L），其中42%患者下降至≤25 mg/dl（0.65 mmol/L），例数均显著高于对照组；经过26个月的随访，evolocumab治疗使心血管死亡、心肌梗死、脑卒中、不稳定型心绞痛住院、冠状动脉血管重建术等主要终点事件的风险降低了15%（HR=0.85，95%CI：0.79～0.92，P＜0.01）；此外，心血管死亡、心肌梗死或脑卒中等关键次要终点事件的风险降低了 20%（HR=0.80，95%CI：0.73～0.88，P＜0.01），综合分析显示，治疗组与对照组的差异随着时间的推移而增加。

ODYSSEYⅡ期和Ⅲ期临床试验数据［31］表明Alirocoumab在降低原发性高胆固醇血症患者中LDL-C水平方面具有高效性，还对致动脉粥样硬化的其他胆固醇形式（包括non-HDL-C、ApoB、LP（a））具有降脂作用；该药具有高度的安全性和良好的耐受性，可作为他汀类药物治疗后尚未达到目标LDL-C水平且患有他汀类药物耐受不良和杂合性FH的患者的首选药物；对ODYSSEY LONG TERM研究的数据进行二次分析的初步结果表明，Alirocoumab治疗可能伴随着较低的心血管事件的发生风险。而另一项关于评估Alirocumab对ACS患者心血管预后影响的临床试验（ODYSSEY OUTCOMES），其结果已于2018年ACC 会议上由 Philippe Gabriel Steg［32］发布。该研究纳入18 924例ACS患者，研究发现，与安慰剂组相比，Alirocumab组非致命性心肌梗死的发生率下降14%，脑卒中发生率减少27%，不稳定型心绞痛发生率减少39%，差异有统计学意义。尽管Alirocumab组与安慰剂组相比全因死亡率显著降低15%（3.5%vs 4.1%），但2组的冠心病死亡率（2.2%vs 2.3%）和心血管死亡率（2.5%vs 2.9%）差异无统计学意义。中位随访2.8年后，Alirocumab组LDL-C水平为53.3 mg/dl，安慰剂组为101.4 mg/dl，绝对降低了54.7%。Alirocumab组主要不良心血管事件（MACE）的主要终点（首次发生冠心病死亡，非致命性心肌梗死，不稳定型心绞痛住院或缺血性卒中的发生时间）明显低于安慰剂组（9.5%vs 11.1%）。LDL-C≥100 mg/dL患者主要终点发生率降低24%。就安全性而言，Alirocumab组和安慰剂组分别发生75.8%和77.1%的治疗突发不良事件2组注射部位的局部轻微反应（alirocumab组3.1%vs安慰剂组2.1%）比较差异有统计学意义。与FOURIER相比，ODYSSEY OUTCOMES纳入了一个风险较高的患者组，具有较长的随访时间（从2年到5年不等），涉及不同的给药策略，主要终点略有不同。

5 小结与展望

PCSK9可负调节LDLR水平，参与调节脂质代谢，与心血管疾病的发生发展及预防密切相关。因此，PCSK9是目前心血管领域关于ASCVD防治的热门研究靶点。另外，PCSK9抑制剂作为一种新型降低胆固醇药物，经过10余年的基础和临床研究，证实在降低LDL-C水平和减少心血管事件风险短期内具有较好的安全性。虽然美国相继批准了Alirocumab、Evolocumab上市，但是PCSK9抑制剂对ASCVD的防治效果及其长期应用的安全性仍需要长时间的临床观察，并且PCSK9关于心肌细胞的相关机制及肝外调节LDLR亦需进一步深入研究。

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