动脉粥样硬化中PCSK9的致炎作用

李永林，尚莎莎，顾问，关怀敏，王贺，孟中华，司春婴，柴爽爽，陈玉善*

(1.河南中医药大学，河南 郑州；2.河南中医药大学第一附属医院 心血管内科，河南 郑州)

0 引言

动脉粥样硬化一直都是困扰人们的常见疾病，最近大家发现了一个抗动脉粥样硬化的新靶点——前蛋白转化酶subtilisin/kexin type 9 (PCSK9)。PCSK9是近年来大家研究的重点，他可以降解低密度脂蛋白胆固醇受体(LDL-R)，使低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平提高，从而增加了动脉粥样硬化(AS)的风险[1]。这种发现使人们激发了研究PCSK9的兴趣，近两年的研究显示，PCSK9可能不止这一个作用，其中一个作用似乎是促进动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)的炎症作用。脂质代谢失调会诱导炎症和免疫反应，导致动脉粥样硬化，而炎症又可以反过来影响脂质代谢[2]。慢性炎症现已渐渐被认为是AS的长期影响因素，而这种炎症反应似乎又可以被PCSK9调节，近年来有很多文章显示，PCSK9不仅可以调节肝细胞中的LDL-R，还可以调节巨噬细胞、平滑肌细胞、淋巴细胞、血管内皮细胞等多种细胞的LDL-R代谢，而LDL-C的浓度升高，不仅会促进泡沫细胞的形成，还会导致炎症反应的慢性放大，而炎症反应却又是血管破裂和血栓形成的主要原因，这一作用既促进了AS的形成，又增加了AS并发症产生的风险[3]。故本文将对PCSK9与动脉粥样硬化的的致炎作用进行综述。

1 PCSK9诱导巨噬细胞的致炎作用

动脉粥样硬化性斑块中，巨噬细胞释放炎症因子诱导中膜平滑肌细胞(SMCs)增殖、迁移，导致并加速动脉粥样硬化的形成。同时，研究发现，动脉粥样硬化斑块中的平滑肌细胞可表达和释放PCSK9，加速斑块内的炎症反应[4]。有学者发现在健康受试者的人群中，血浆PCSK9水平和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平呈正相关，这一观察结果也支持PCSK9在炎症中的有促进作用[5]。

Chiara R等学者在近期做了一系列实验来验证PCSK9诱导巨噬细胞的致炎效应的假设：不同浓度(0.250-2.5μg/mL)的人重组PCSK9 (hPCSK9)处理THP1巨噬细胞和人原代巨噬细胞，2.5μg/mL PCSK9作用24小时后，两种细胞均可明显诱导IL-1β、IL-6、CXCL 2、TNF-α和MCP1mRNA的表达。THP-1巨噬细胞与高表达hPCSK9的HepG2mRNA共培养后，与HepG2相比，HepG2 PCSK9条件培养液可显著诱导致炎基因TNF-α和IL-1β的表达，分别为HepG2的2.4±0.5倍和8.6±1.8倍。与野生型骨髓巨噬细胞相比，随着hPCSK9浓度的增加，骨髓基质细胞LDLR+/+孵育可显著诱导LDLR mRNA的表达，而LDLR-/-则相对较少，hPCSK9对小鼠骨髓巨噬细胞TNF-α基因表达的影响显著降低(LDLR-/-和LDLR+/+分别为(4.3±1.6)倍和(31.1±6.1)倍)。健康成人(男533例，女537例)血浆PCSK9与肿瘤坏死因子-α水平呈正相关(B=8.7395%CI7.54×9.93，P＜0.001)[6]。

该实验为了确定PCSK9的致炎作用，使用了LDL-R缺失小鼠的巨噬细胞进行对照，从上诉实验结果可以看出，PCSK9对TNF-α有明显的诱导作用。根据这一证据，可以设想LDL-C和PCSK9通过与LDL-R相互作用，来激活相似的细胞内信号通路，从而诱导巨噬细胞的致炎效应。之前也有学者发现PCSK9的致炎作用可能依赖于JAK和SREBP通路的激活，与这一观点相似[7]。该实验还提到PCSK9靶向的其他受体，如CD3629、VLDLR、LRP-130或ApoER231等，均可以参与致炎反应。他们认为PCSK9可能与致炎因子共同作用，诱导了动脉粥样硬化中单核细胞募集相关的细胞趋化因子，比如：MCP-1和CXCL2，这一观点也在别的研究中被证实[8]。从而可以大胆推测PCSK9通过募集动脉粥样硬化斑块中的循环单核细胞和中性粒细胞来促进局部炎症反应。同年，在另一篇文献中我们也发现，PCSK9抑制剂tocilizumab的AUC(药时曲线下面积，表示药物的生物利用度)的反应与白细胞(r=0.77，P＜0.001)和中性粒细胞(r=0.72，P=0.001)的AUC密切相关[9]。这证明了PCSK9确实与白细胞和中性粒细胞有关系，但是其通过哪些通路，有哪些介质，我们还知之甚少，感兴趣的可深入研究。

2 PCSK9对于动脉粥样硬化的局部致炎作用

众所周知，PCSK9可通过调节LDL-R的数量来影响动LDL-C的血浆浓度，从而影响动脉粥样硬化的产生，目前有证据证明PCSK9不仅可以影响LDL-R，还可以通过调节LRP1(一种LDL-R)，介导其在血管中的致炎作用，PCSK9可以诱导LRP1的缺失，而LRP1的缺失则会诱导炎症的发生[10]。目前学者们发现PCSK9还可以不依赖胆固醇系统的改变来影响动脉粥样硬化的炎症反应。

实验选用了apoE-/-小鼠和LDLR-/-小鼠，将hPCSK9tg/apoE-/-小鼠的骨髓细胞和apoE-/-骨髓细胞移植到apoE-/-受体中，结果发现apoE-/-→apoE-/-和hPCSK9tg/apoE-/-→apoE-/-小鼠的血清胆固醇对比为861±73mg/dl vs 881±52mg/dl，和甘油三酯水平对比1431±36mg/dl vs 1441±26mg/dl无明显差异。hPCSK9的局部积累引起病变组成发生了显著变化，与对照组相比，hPCSK9tg炎症性Ly6Chi阳性细胞显著增加32%(分别为7.4±1.5%和5.6±1.1%)，具有统计学意义。这些结果表明，局部斑块中的PCSK9可以不依赖血清或主动脉中胆固醇调节相关而促进炎症单核细胞浸润。接下来他们又研究了hPCSK9tg/apoE-/-小鼠体内的变化是否依赖于LDLR的存在，因为LDLR是PCSK9作用的共同靶点。hPCSK9tg/LDLR-/-和LDLR-/-小鼠的骨髓细胞移植到hPCSK9tg/LDLR-/-受体体内，高脂饲养8周后，甘油三 酯(859±141mg/dlhPCSK9tg/LDLR-/-)vs(1013±123mg/dl LDLR-/-)，两组小鼠的血清胆固醇水平和病变斑块大小均没有显著变化，炎症性Ly6Chi阳性细胞(5.9±0.9% LDLR-/-)vs(5.9±0.8% hPCSK9tg/LDLR-/-)，综合以上数据说明，PCSK9促进炎症的作用是LDR依赖性的[11]。

为了研究PCSK9在动脉粥样硬化中的局部作用，将相同背景的hPCSK9tg小鼠(分别为apoE-/-和LDLR-/-)的骨髓移植给apoE-/-和LDLR-/-小鼠。尽管血脂水平与病变斑块的大小没有明显变化，但显示病变中致炎单核细胞的LDLR依赖性增加，巨噬细胞hPCSK9以LDLR依赖的方式显著改变致炎和抗炎细胞因子的表达。根据文章中可以推断，即使在脂质浓度没有变化的情况下，hPCSK9可以通过改变斑块的形态，增加炎性Ly6chi单核细胞向巨噬细胞分化并促进它的浸润，从而直接促进了动脉粥样硬化的形成[11]。由于PCSK9在组织中的蓄积过于依赖LDL-R的作用，所以阻断这一路径对抗动脉粥样硬化有明显效果，但是这并不能排除通过其他路径的直接致炎作用，比如上文提到的LRP1介导的机制[12]。

总而言之，PCSK9的局部致炎作用可以不依赖于血脂水平的变化，但是较为依赖LDL-R这一途径，这就提示我们，对抗PCSK9的疗法并不仅是降脂这一个作用，是从多方面降低动脉粥样硬化的发生与发展。

3 PCSK9依赖血脂浓度的致炎作用

上文讲到了PCSK9的局部致炎作用，是依赖于LDL-R基础上的作用，而PCSK9还可以依赖于血脂浓度达到致炎作用，氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)是一种强效的动脉粥样硬化致炎介质，它和其他致炎介质，如脂多糖，可诱导巨噬细胞、内皮细胞(ECs)、血管平滑肌细胞(SMCs)和树突状细胞表达PCSK9，而巨噬细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞和树突状细胞均在动脉粥样硬化的演变中起关键作用[13]。

hPCSK9被发现能直接激活人类巨噬细胞、巨噬细胞迁移和释放致炎细胞因子等。Liu等人发现在ox-LDL诱导的树突状细胞成熟和激活血液和动脉粥样硬化斑块中的T细胞中PCSK9扮演着一个重要的角色[14]。学者们又发现，在健康者和脓毒症患者中，使用LPS处理后，PCSK9基因功能缺失与细胞因子反应减弱有关。同时，与野生型小鼠相比，PCSK9基因功能缺失的小鼠血清IL-1蛋白水平显著降低[15]。此外，还发现当加入hPCSK9后可增强致炎细胞因子TNF-α和IL-1的转录，抑制Lps刺激巨噬细胞抗炎细胞因子的mRNA水平[16]。这些在体外以及动物和人类心血管疾病模型中的观察结果，有力地支持了PCSK9本身增强了炎症状态，致炎环境又增强PCSK9表达和释放的观点。

LOX-1是内皮细胞上OX-LDL的主要清道夫受体，在巨噬细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞中也有表达，尤其是当这些细胞暴露于OX-LDL、血管紧张素II或致炎细胞因子时。值得注意的是，LOX-1在生长的斑块和容易破裂的斑块中也高度表达[17]。现在也有很多人认为，PCSK9的活化是巨噬细胞摄取LDL以及胆固醇转运逆转的原因。Ding等人证明重组的PCSK9促进了多种SRs(清道夫受体)的表达，例如LOX-1、SRA和CD36，其中LOX-1是上调度最大的SR，而这些SRs则是巨噬细胞摄取ox-LDL，启动动脉粥样硬化的重要介质[18]。

而尽管以上数据喜人，但是最近学者们发现尽管使用了高强度他汀类药物和PCSK9抑制剂联合治疗，还是不能完全解决动脉粥样硬化血栓形成的炎症机制[19]，有学者用高敏C反应蛋白(hsCRP)来进行了关于PCSK9导致炎症的测量，Pradhan根据患者用药14周后的hsCRP和LDL的浓度水平，来评估9738名参加SPIRE-1和SPIRE-2心血管转归试验的患者残留的炎症风险，这些患者同时接受了他汀类药物和bococizumab治疗， 在14周后，数据显示尽管极大地降低了LDL-C，但是接受治疗的患者继续显示循环hs-CRP水平持续升高，这也是心血管风险的重要预测因素[20]。学者们还发现在FOURIER试验中，hs-CRP的水平与PCSK9抑制剂降低心血管不良结局的疗效之间也同样缺乏相关性[21]。

这些观察表明，要么hs-CRP测量的炎症没有改变，要么hs-CRP只是炎症的一个非特异性标志物，可能不能反映炎症的全部谱系。但是有学者发现在冠状动脉粥样硬化患者中，炎症标志物与血浆中PCSK9之间有很强的相关性[22]。

4 总结

PCSK9在动脉粥样硬化中的致炎作用，是引起且导致动脉粥样硬化的关键因素，但是PCSK9的作用在很大程度上依赖于LDLR。有证据表明PCSK9在清道夫受体表达、oxLDL摄取、泡沫细胞形成和新生内膜增生中均可以起作用。清道夫受体如LOX-1和PCSK9之间的正反馈循环导致mtROS的产生，加强细胞损伤，最终导致细胞死亡[23,24]。因此，针对PCSK9的靶向治疗，可能与其他炎症介质的抑制剂联用，可以提供有效的治疗选择，以减轻ASCVD负担，而不是单纯利用降低LDL-C的作用来抗动脉粥样硬化。而最近刚完成临床三期实验的Inclisiran，一种干扰PCSK9mRNA表达的siRNA，不仅具有降低LDL-C的作用，还具有抗炎、抗血栓、降lp(a)等众多作用，是siRNA治疗常见疾病的里程碑式的进程，同时也是治疗动脉粥样硬化的新起之秀[25]。但是目前这个药还未大量投入临床使用，也提醒我们可以从PCSK9的炎症作用方面作更深入的研究，从PCSK9被发现到现在17年左右，脂质方面的内容已经被大家熟悉，我们是否可以换一种思路呢，抗炎作用，抗LP(a)作用、以及对清道夫受体的影响，都是值得我们去更多研究的思路。