前蛋白转化酶枯草溶菌素9抑制剂在降脂治疗中的应用及其对心血管的保护意义

前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)是一种与家族性高胆固醇血症密切相关的基因，其表达产物PCSK9蛋白可与低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)竞争性结合低密度脂蛋白受体(LDL-R)，促进受体降解，导致可与LDL-C结合的受体数目减少，从而影响胆固醇代谢，引发高胆固醇血症。LDL-C作为心血管事件的独立危险因素与强有力预测因子，其水平的升高使病人发生血管事件的风险明显增加[1]。随着人们对PCSK9基因突变所致高胆固醇血症的研究不断深入，也为降胆固醇治疗提供了新的思路。PCSK9抑制剂作为一种新型降脂药，通过选择性抑制PCSK9靶点达到降低LDL-C的目标，进而减少了心血管不良事件的发生[2]。因此，对PCSK9抑制剂的研究成为降脂治疗的一个里程碑，具有十分重要的意义。

1 PCSK9与高胆固醇血症

PCSK9最早在2003年被Seidah等[3]发现，是与家族性高胆固醇血症发生相关的基因之一，是到目前为止已经确定的9种哺乳动物前蛋白转化酶中的一种[4-5]，主要由肝脏分泌产生并释放入循环血液中[6]。正常情况下，循环血液中的LDL-C与肝细胞表面的LDL-R结合后进入肝细胞内完成代谢，随后与LDL-C解离的LDL-R重新回到肝细胞表面继续与血中LDL-C结合，降低血清LDL-C水平。PCSK9基因遗传变异可通过调节肝细胞表面LDL-R数量，间接引起血清LDL-C水平的变化。PSCK9基因在不同位点发生突变可引起不同的结局，可分为两大类：功能获得型突变与功能缺失型突变。S127R、F216R、D374Y、N425S*、R496W*等位点突变可使PCSK9基因发生功能获得性突变[7-12]，PCSK9活性增强、降解减少[5，7]，与肝细胞表面LDL-R的结合增多，形成的PCSK9/LDLR复合物转移进入肝细胞内，到达溶酶体被降解，被降解的LDL-R无法重新回到细胞表面继续利用，使肝细胞表面可与LDL-C结合的受体数目减少，从而影响循环血液中LDL-C在肝脏的代谢，最终导致LDL-C浓度升高[13-14]。相反，R46L、R97、G106R、Y142X、L253F、A443T、C679X等位点突变则可引起PCSK9功能缺失型突变[5， 11，15-16]，降低PCSK9的水平与活性，减少对LDL-R的降解，增加肝脏对LDL-C的清除，降低血清LDL-C水平。

2 PCSK9与动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)

ASCVD是目前危害人类健康的最主要疾病之一，已成为导致我国城乡居民死亡的首位死因[17]。众所周知，LDL-C是ASCVD的独立危险因素，同时也直接关系到心血管疾病的预后[18]。研究表明，LDL-C每降低40 mg/mL，罹患冠心病的风险将下降22%[19]。PCSK9可通过介导LDL-R降解，间接引起LDL-C水平升高，进而诱发ASCVD。但PCSK9导致ASCVD发生的途径并不止这一条，还可通过促进巨噬细胞的脂质蓄积、炎症因子分泌、促进巨噬细胞凋亡等多条途径直接导致ASCVD的发生发展。

2.1 PSCK9间接促进动脉粥样硬化 PCSK9基因发生功能获得型突变可使其浓度升高、活性增加，从而加速LDL-R的降解，抑制血中 LDL-C代谢，使后者水平升高，间接增加罹患ASCVD的风险。

2.2 PCSK9直接导致动脉粥样硬化 在动脉粥样硬化斑块形成和发展的过程中，有3种关键的细胞(巨噬细胞、平滑肌细胞以及血管内皮细胞)参与其中。在血脂异常等危险因素的持续作用下，血管内皮受损，LDL-C通过内皮进入动脉内膜并完成氧化修饰形成氧化型LDL-C(oxLDL-C)；此时单核细胞和淋巴细胞也从内皮细胞之间迁入内膜下成为巨噬细胞，oxLDL-C可与巨噬细胞上的清道夫受体结合并被摄取，成为巨噬源性泡沫细胞，形成粥样硬化最早期病变——脂质条纹。值得注意的是，oxLDL-C与清道夫受体的结合并不受细胞内胆固醇浓度的负反馈调节，因此两者的结合没有上限，可使oxLDL-C在巨噬源性无限蓄积，加速斑块形成[20-21]。充满氧化修饰脂蛋白的巨噬细胞可合成分泌多种促炎介质和生长因子，促进斑块生长和炎症反应。在这些炎症介质与生长因子作用下，平滑肌细胞从动脉内膜迁移至内膜并增殖，形成平滑肌源性泡沫细胞，合成分泌弹性蛋白、胶原等，构成斑块基质。上述多重因素继续共同作用，脂质条纹逐渐演变为纤维斑块。

既往对PCSK9的研究主要集中于通过其对血脂的影响间接导致动脉粥样硬化，但Cariou等[22-23]的研究表明PCSK9除了通过影响血胆固醇水平进而导致动脉粥样硬化之外，其对血管壁的直接作用也是引起动脉粥样硬化的重要因素，但具体机制并未阐明。Walley 等[24]的研究表明，PCSK9基因敲除小鼠体内炎症因子产生减少，证明PCSK9与炎症因子的产生释放有一定关联。2014年，唐志晗[25]对其机制进行了进一步研究，该研究首次证实PCSK9可促进巨噬细胞的脂质聚集及炎症因子的分泌，具体机制与CD36的表达上调及TLR4/NF-κB信号通路的激活有关。除此之外，PCSK9还与巨噬细胞凋亡有关。参与动脉粥样硬化斑块形成的3种主要细胞发生凋亡将会影响斑块的稳定性，增加急性冠脉综合征等心血管不良事件的发生率[26]，其中以巨噬细胞的凋亡最为重要[27]。有研究表明，PCSK9 siRNA 导致的基因沉默可有效抑制oxLDL诱导的THP-1 源性巨噬细胞的凋亡，从而证明PCSK9参与了巨噬细胞的凋亡，进而引发斑块破裂[28]。除上述内容外，是否还存在其他PCSK9对心血管直接损害的机制需要进一步研究证实。

3 PCSK9抑制剂的降脂应用及心血管获益

近年来应用普遍的降胆固醇药物主要有两大类：以他汀类药物为代表的3-羟基-3甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制药和以依折麦布等为代表的胆固醇吸收抑制剂。他汀类药物是目前国内外公认的降低LDL-C的基石药物，但不容忽视的是，该药存在肝功能损害、横纹肌溶解以及血糖升高等不良反应，尤其对国人使用大剂量他汀类药物的安全性与耐受性需要进一步探讨。另有研究表明，他汀类药物会引起PCSK9的表达上调，与自身降脂作用相矛盾[29]。因此，需要更安全、更有效的降胆固醇药物。PCSK9抑制剂作为一种新型的降胆固醇药物，可选择性地作用于PCSK9靶点，抑制PCSK9对LDL-R的降解作用，促进LDL-C的代谢，达到降胆固醇效果，已被较多研究及临床试验证明具有较强的有效性和较高的安全性，并可降低心血管不良事件的发生风险，具有广阔的应用前景。主要包括单克隆抗体、反义寡核苷酸、小分子干扰RNA、模拟抗体蛋白以及小分子PCSK9抑制剂。

3.1 单克隆抗体 单克隆抗体是目前研发最为成熟的一类PCSK9抑制剂，主要作用机制是通过与PCSK9抗原特异性结合，减少PCSK9与LDL-R的结合，抑制LDL-R的降解，促进LDL-C代谢，降低血胆固醇水平。

3.1.1 Alirocumab Alirocumab于2015年7月24日获美国食品药品管理局(Food and Drug Administration，FDA)正式批准上市，是获批上市的第一个PCSK9抑制剂。ODYSSEY研究是针对Alirocumab开展的Ⅲ期系列临床研究，对Alirocumab的安全性、有效性及对心血管预后改善情况进行了全面评价。ODYSSEY COMBO Ⅱ研究将接受最大剂量他汀治疗但仍控制不理想的高心血管风险高胆固醇血症病人随机分为两组，其中Alirocumab组每2周皮下注射1次Alirocumab(75 mg)，同时口服安慰剂；对照组口服依折麦布10 mg/d，同时皮下注射安慰剂2周1次。从基线开始到治疗后第24周，Alirocumab组LDL-C下降百分比为50.6%，而依折麦布组仅下降了20.7%；在药物不良事件发生率方面，Alirocumab组(7.5%)略高于依折麦布组(5.4%)。ODYSSEY FH Ⅰ和Ⅱ研究结果表明，在杂合子家族性高胆固醇血症病人中，与安慰剂组相比，Alirocumab可使LDL-C水平显著降低。ODYSSEY LONG TERM研究纳入了患有杂合性家族性高胆固醇血症或具有高心血管风险的参与者共2341例，得到了与之前研究相同的结果——Alirocumab降

LDL-C效果确切，与基线相比降低了61.0%。2018年3月，最新临床试验ODYSSEY OUTCOMES结果在ACC2018上正式发布，该研究共纳入了18 924例经强化他汀治疗后LDL-C仍高于7 ng/L的急性冠脉综合征病人，在现有治疗的基础上随机分为两组——Alirocumab干预组与安慰剂组，结果表明：Alirocumab组心血管主要终点事件减少15%，更令人出乎意料的是该组全因死亡风险降低了15%，首次证明了PCSK9抑制剂能够降低全因死亡率；而在安全性方面，除了注射部位局部反应之外，Alirocumab并没有出现新发糖尿病、出血性卒中、认知障碍、白内障等安全性问题[30]。

3.1.2 Evolocumab 在Alirocumab被FDA批准上市1个月后，Evolocumab也获批于美国上市，是一类全人源化单克隆抗体，目前Ⅲ期临床试验已完成。EvolocumabⅠ期临床研究分别纳入56名健康志愿者和接受他汀治疗的病人，结果表明，在健康人中，Evolocumab 组与安慰剂组相比，其LDL-C 水平下降约达60%；在已经接受他汀治疗的病人中，Evolocumab 组LDL-C下降达到了81%，充分证实了Evolocumab在降LDL-C水平方面的有效性；结果也显示，在药物使用过程中并无严重不良事件发生[31-32]。Ⅱ期临床研究之一Gauss研究针对由于药物不良反应无法耐受至少两种他汀类药物的病人进行了研究，结果同样显示Evolocumab可达到降低LDL-C目标，证实了该药物的良好耐受性，也为不能耐受他汀类药物的高胆固醇血症病人提供了新的治疗方向。OSLER研究纳入病人共4 464例，在给予标准治疗的基础上以2∶1的比例随机分为Evolocumab治疗组与安慰剂组，其中对Evolocumab组病人每月给予Evolocumab 420 mg皮下注射1次，将由心脑血管不良事件及死亡等所组成的复合终点设为主要终点，结果显示：随访结束后，标准治疗联合Evolocumab治疗可比单纯标准治疗组的LDL-C水平进一步下降，差幅达61%。在心血管获益方面，两组均使心血管不良事件发生率降低，但差异未达统计学意义[33]。FOURIER 研究作为一项评价在优化他汀治疗的基础上加用Evolocumab 能否进一步降低心血管事件风险的大型临床研究，其结果由ACC2017一经发表便引起了巨大反响，该项研究表明，Evolocumab组可使LDL-C下降59%，且与对照组相比，在优化他汀治疗的基础上加用Evolocumab强化降脂治疗，经过平均2.2年的随访后，主要复合终点发生率下降15%，关键二级终点(包括心血管死亡、非致死性心梗和非致死性卒中)发生率降幅可达20%；同时，在不良反应发生率方面两组并无明显差异[34]。FOURIER研究首次在循证医学领域证实：给予强化降脂治疗，将LDL-C水平控制在极低水平，不仅能够改善预后，还具有良好的安全性；也更加充分地证实了Evolocumab的安全性、有效性及对心血管的保护意义。

3.2 反义寡核苷酸 反义寡核苷酸可通过碱基互补配对原则结合于PCSK9 mRNA上，阻断PCSK9转录过程，从根源上抑制PCSK9的合成，达到降低血胆固醇的目标。在动物实验中，反义寡核苷酸效果显著：给予高脂血症小鼠人工合成反义寡核苷酸(ISIS-394814)治疗6周后，可检测到肝脏PCSK9表达水平下降了92%，LCL-R表达水平增加了1倍，血中总胆固醇和LDL-C 水平分别下降了53% 和38%[35]。目前，由瑞士罗氏公司研发的反义寡核苷酸类PCSK9抑制剂——SPC-5001正处于临床试验阶段。

3.3 小分子干扰RNA 小分子干扰RNA是一种分子量较小的双链RNA，可通过静脉或皮下注射进入体内，当存在脂质为载体时可顺利进入细胞内，与PCSK9转录过程中的mRNA结合并将其降解，达到特异性PCSK9基因敲除的效果。由Alnylam公司生产的此类药物ALN-PCS也正处于临床研究阶段。

3.4 模拟抗体蛋白 正常情况下，PCSK9通过识别LDL-R上的EGF-A结构域实现与LDL-R的结合。模拟抗体蛋白与EGF-A结构域结构相似，从而干扰PCSK9与LDL-R的结合，抑制PCSK9对LDL-R的降解作用[36]。BMS-962476属于此类药物，由Adnexus公司与Bristol-Myers Squibb公司研制开发，目前还正处于临床试验中。

3.5 小分子PCSK9抑制剂 在理论上，小分子PCSK9抑制剂与DNA、RNA以及蛋白质均可以结合发挥作用，从而影响PCSK9合成、分泌以及与LDL-R结合的整个过程。但在实际研究中，小分子抑制剂与靶目标结合的过程中缺少特定识别信号，无法保证作用的特异性[37]。因此，对此类PCSK9抑制剂的研究开发仍有较大一段距离。

4 小 结

PCSK9作为新发现的治疗高胆固醇血症的靶点，受到越来越多的关注，基于PCSK9靶点的新型降胆固醇药物PCSK9抑制剂也正在走入更多人的视野。目前研究最为成熟的一类PCSK9抑制剂——单克隆抗体(Alirocumab、Evolocumab)已在美国批准上市，多项大型临床研究对其有效性、安全性及心血管长期获益提供了较为有力的证据，为国内外高胆固醇血症病人，尤其是对他汀类药物治疗不理想或不耐受者带来了新的曙光。虽然目前PCSK9抑制剂仍存在价格昂贵、缺乏长期使用的安全性数据等缺陷，但其为高胆固醇血症及ASCVD的诊治提出了更广阔的思路，具有划时代的意义，值得进一步去探索和研究。