前蛋白转化酶枯草溶菌素9在肝脏胆固醇代谢中的作用研究进展

马超群 孙丰翠 张世昭 鲁海菲 于露 张风霞

血浆中LDL-C水平过高与各种心脑血管疾病的发生关系密切。LDL-C在动脉中的沉积是动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）形成的始动因素，因此调控LDL-C水平已是各血脂指南降脂策略的重中之重[1-3]。他汀类降脂药是目前一线降脂药，它能够抑制体内3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶，减少胆固醇的内源性合成，进而达到降低胆固醇水平的目的。然而服用他汀类药物存在诸多不良反应如部分患者可出现横纹肌溶解、肝损伤及关节炎等[4]，且最大剂量他汀类药物治疗仍不能达到理想LDL-C水平[5]。作为一种新型降脂药物，前蛋白转化酶枯草溶菌素9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9）抑制剂是目前降脂药研究与开发的热点，与他汀类药物作用机制不同，它能通过抑制PCSK9的表达，增加血浆中LDLC的清除率。目前已有两种PCSK9抑制剂上市，分别是Alirocumab和Evolocumab，相关研究结果均提示PCSK9抑制剂可有效降低LDL-C水平并减少心血管事件发生[6-8]。这为他汀类药物治疗降脂效果不理想的患者带来全新的选择。因此本文就PCSK9的结构与作用、相关调控因子以及近期国内外的研究成果作一综述，以期为今后研究提供参考。

1 PCSK9的结构与作用

PCSK9 由 Seidah等[9]和 Artenstein 等[10]于 2003 年在染色体1p32上首次发现，因其可调节神经的凋亡，所以最初将其命名为“神经凋亡调节的转化酶1”。PCSK9是1种含有692个氨基酸的蛋白质，分子量为72 kDa，由信号肽、前结构域、C端结构域和催化结构域组成。PCSK9是继低密度脂蛋白胆固醇受体（low density lipoprotein cholesterol receptor,LDLR）和载脂蛋白B之后所发现的第3种与家族性高胆固醇血症有关的基因。PCSK9基因的两种突变分别为功能获得性（gain of function,GOF）和功能丧失性突变，其中PCSK9的GOF突变体与LDLR亲和力较强，造成LDLR降解过多从而导致LDL-C水平升高形成高胆固醇血症。

PCSK9主要在肝脏、肾脏和肠道中表达，尤其在肝脏的胆固醇代谢中发挥着重要作用。在循环系统中LDL-C的清除主要靠LDLR介导的肝脏胆固醇摄取，而PCSK9的存在会使一部分LDLR降解从而减少LDL-C的清除。PCSK9介导LDLR降解有胞内和胞外两种途径，胞内途径是指已成熟的PCSK9在分泌至胞外之前，从内质网进入高尔基体与LDLR结合，并进入溶酶体降解[11]；胞外途径则是指PCSK9竞争性地与肝细胞表面的LDLR结合，两者在溶酶体中共同降解导致回到肝细胞表面的LDLR数量变少，进而降低LDL-C的清除率，引起外周血LDL-C水平增高[12]。PCSK9抑制剂就是通过抑制PCSK9与LDLR的结合从而维持正常的LDL-C清除功能，使血浆中LDL-C的含量处于正常水平。PCSK9抑制剂作用靶点表明胞外途径是PCSK9降解LDLR的重要途径[13]。

2 PCSK9的相关调控因子

在肝细胞中，胆固醇调节元件结合蛋白（sterolregulatory element binding protein,SREBP）和肝细胞核因子 1α（hepatocyte nuclear factor 1 α,HNF1α）可以在转录水平上调控PCSK9的合成[14]。SREBP有3种亚型，分别是SREBP1-a、SREBP1-c和SREBP2，其中SREBP2与维持胆固醇稳态密切相关。近期一项研究发现硫化氢气体可通过磷酸肌醇-3-激酶/苏氨酸激酶-SREBP2信号通路调节PCSK9的表达从而参与脂质代谢，这也是首次报道硫化氢可作为一种内源性气体信号分子调节PCSK9的表达[15]。他汀类药物可通过激活SREBP2来增加转录3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶和PCSK9基因的表达，这有助于平衡哺乳动物细胞中的胆固醇稳态，但长期应用他汀类药物使PCSK9表达增加或许也是其降脂效果不达标的原因之一。

HNF1α位于人类第12号染色体上，广泛表达于肝脏、肾脏和小肠中，在脂代谢方面发挥重要作用。研究发现HNF1α结合位点位于PCSK9近端启动子，其对PCSK9的基因转录具有激活作用和正向调节作用[16]。相关研究发现HNF1α可以通过激活对miRNA-122依赖的SREBP2以及调控PCSK9，从而维持胆固醇稳态，功能丧失的HNF1α可通过下调miRNA-122致肝细胞增殖和胆固醇代谢异常[17]。

此外，PCSK9的表达也受到过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferators-activated receptor,PPAR）的影响，其不同亚型对PCSK9的作用也有所不同，其中PPARα可降低PCSK9启动子活性而沉默其表达，PPARγ则可增加PCSK9的表达[18]。分拣蛋白（Sortilin1,SORT1）是近几年发现的与脂质代谢相关的蛋白，其由SORT1基因编码并定位于高尔基体[19]，相关研究发现SORT1与PCSK9的分泌有关，在跨高尔基网络中与PCSK9共定位，并促进PCSK9在原代肝细胞中的分泌，表明SORT1参与人类PCSK9的分泌过程，是PCSK9活动的关键调节器[20-21]。然而，SROT1调控PCSK9具体作用机制仍须深入研究。

3 中医药与天然化合物调控PCSK9的研究

中医药治疗疾病具有多成分、多靶点及不良反应少等优势，天然植物在降脂方面具有独特优势，发掘中医中药降脂作用具有巨大前景。在基础研究方面，王微等[22]发现补阳还五汤对高脂血症模型黄金地鼠具有显著降血脂作用，并能够改善肝脏组织脂肪变性，促进肝脏脂质代谢，究其机制可能与调节SREBP-2/PCSK9信号通路有关。鲁海菲等[23]研究发现双蓣调脂汤能够降低高胆固醇血症大鼠血脂水平并能减轻肝脂肪变性，作用机制与下调HNF1α和PCSK9的表达及上调LDLR表达有关。临床研究方面，郭炜等[24]通过畅心饮治疗痰瘀搏结证冠心病的临床研究发现，在常规西药治疗基础上加用畅心饮治疗冠心病的效果优于单独西药疗法，表明畅心饮可以降低患者血脂水平与炎症反应以改善AS，且治疗组治疗前后 hs-CRP、TC、LDL-C、PCSK9降低值显著大于对照组，差异有统计学意义，说明其作用机制与PCSK9水平的降低有关。

除中药复方外，天然植物活性成分也能通过调控PCSK9起到降低胆固醇水平的作用。目前可知的具有调节PCSK9的天然化合物主要有小檗碱、姜黄素、槲皮素等[25]。Dong等[26]研究发现小檗碱可通过诱导蛋白酶体降解HNF1α蛋白抑制PCSK9的表达。欧露等[27]和王楚瑶等[28]通过实验发现姜黄素不仅可以上调HepG2细胞SREBP2及其下游靶基因LDLR的表达，也可以下调HepG2细胞PCSK9和IDOL的蛋白表达以减少LDLR的降解，结果表明姜黄素可能通过下调PCSK9和IDOL蛋白的表达减少LDLR的降解进而促进HepG2细胞摄取LDL-C。Jia等[29]和Li等[30]的实验研究均发现槲皮素可通过调节PCSK9的表达干预载脂蛋白E（-/-）小鼠AS的发生、发展。近期一项研究发现，23，24-二氢葫芦素B可通过增加细胞核中SREBP2蛋白水平和降低HNF1α蛋白水平，对HepG2细胞中的LDLR和PCSK9具有双重转录调节作用[31]。上述研究结果均表明中医药及天然化合物通过调控PCSK9/LDLR途径干预胆固醇的肝脏摄取功能从而起到降低胆固醇作用是有据可依的。

4 小结与展望

目前，以AS为主的心脑血管疾病，如冠心病、缺血性脑卒中等，仍是世界上发病率与病死率最高的疾病。作为AS的始动因素，脂质代谢在整个疾病发展过程中扮演非常重要的角色。2019年欧洲血脂指南提出了更为严格的降脂目标，即需LDL-C＜40 mg/dl，并把PCSK9抑制剂的使用列入降脂策略，当最大剂量他汀类药物常规治疗时，不耐受不达标的患者应加用依折麦布，最大剂量他汀类药物联合依折麦布仍不达标时应增加联合使用PCSK9抑制剂[32]。这份指南标志着调脂治疗抗AS进入了一个崭新的阶段，这个阶段具备两个特征：一是更为积极的LDL-C水平控制；二是更为全面的血脂成分管理。

虽然PCSK9的发现时间早，但其在肝脏胆固醇代谢方面的机制尚未完全阐明。目前，PCSK9抑制剂也仅有两种单克隆抗体上市使用，其安全性和适用性仍须后续观察。人体内胆固醇代谢是一个非常复杂的过程，包括胆固醇的内源性合成、外源性摄入、肝脏摄取、逆转运及肠道胆汁排泄[14]。因此，联合用药多靶点治疗也成为未来降脂控脂的趋势。中医药因其药味多、成分多、靶点广等特点，在降脂方面具有显著优势，然而成分杂也导致具体有效成分不明确，从而无法明晰作用机制。今后应重视天然植物有效成分作用的发掘，加强基础实验研究，为新药研发提供可靠有力的证据，为降脂调脂提供更多的选择。