鄭少微 展淑琴

隨著人們平均期望壽命的增長(zhǎng)，心腦血管疾病成為常見(jiàn)病，而且其病死率越來(lái)越高。有效地預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)生、發(fā)展成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。動(dòng)脈粥樣硬化侵犯心、腦血管，是導(dǎo)致心腦血管疾病發(fā)生的主要原因［1］。預(yù)防和控制動(dòng)脈粥樣硬化成為降低心腦血管疾病發(fā)生、發(fā)展的主要治療措施。動(dòng)脈粥樣硬化屬于多病因疾病，主要危險(xiǎn)因素有高血壓病、糖尿病、年齡、性別、吸煙等，脂質(zhì)異常是最重要的危險(xiǎn)因素之一［1］。降低血清低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein－cholesterol，LDL－C）濃 度 可 以 有 效 地 預(yù) 防 冠 心病、腦梗死的發(fā)生和再發(fā)生。

他汀類藥物是羥甲基戊二酰輔酶A（Hydroxymethyl gl－utaric acyl coenzyme A，HMG－Co A）還原酶抑制劑，此類藥物通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制內(nèi)源性膽固醇合成限速酶HMG－Co A還原酶，阻斷肝細(xì)胞內(nèi)膽固醇合成，反饋性刺激肝細(xì)胞膜表面低密度脂蛋白受體（low density lipoprotein receptor，LDLR）數(shù)量和活性增加，使血清膽固醇清除增加、水平降低［2］。此類藥物已經(jīng)在臨床上廣泛應(yīng)用于冠心病、腦梗死的預(yù)防和發(fā)生［3］，但有一部分人不能耐受其副作用，或大劑量藥物也不能將血脂控制在理想范圍［3］。因此，新型降脂藥物的研發(fā)已成為各個(gè)大藥廠競(jìng)爭(zhēng)的目標(biāo)［4］。而前蛋白轉(zhuǎn)換酶枯草溶菌素／蛋 白 酶 9（Proprotein Convertase Subtilisin－like／Kexin Type 9，PCSK9）抑制劑已進(jìn)入臨床三期試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示其療效及副作用方面都優(yōu)于他汀類藥物，成為最有前途的新型降脂藥［5］。

PCSK9屬于前蛋白轉(zhuǎn)化酶（proprotein convertase，PC）家族的第九個(gè)成員，由Seidah等人在2003年發(fā)現(xiàn)［6］。十年來(lái)已有大量的研究證實(shí)PCSK9與脂質(zhì)代謝密切相關(guān)，但其具體的作用機(jī)制及其他作用機(jī)制還在不斷研究中。在肝臟與腦中PCSK9表現(xiàn)出不同的作用機(jī)制。本研究對(duì)PCSK9在肝臟與腦中的不同作用進(jìn)行綜述。

1 PCSK9的基本結(jié)構(gòu)

人PCSK9基因位于染色體1p32，其突變可導(dǎo)致高膽固醇血癥或低膽固醇血癥，是第三個(gè)導(dǎo)致常染色體顯性遺傳所致的家族型高膽固醇血癥的基因［4］。PCSK9基因外顯子編碼692個(gè)氨基酸［6］，分別是由30個(gè)氨基酸的信號(hào)序列、前結(jié)構(gòu)域、催化域及C端結(jié)構(gòu)域組成［1］。PCSK9在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成一個(gè)74－k Da長(zhǎng)的PCSK9酶原，后者在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中發(fā)生自身催化反應(yīng)，在VFAQ152處裂解釋放前肽，形成成熟蛋白酶，之后通過(guò)高爾基體分泌到血液中［4］。PCSK9在一些有增殖和分化能力的細(xì)胞上高表達(dá)，如肝細(xì)胞、小腸上皮細(xì)胞、腎臟間質(zhì)細(xì)胞，胚胎時(shí)期的端腦等，血液循環(huán)中的PCSK9主要由肝臟產(chǎn)生［4，6］。

2 PCSK9在肝臟中的作用機(jī)制

肝臟作為PCSK9產(chǎn)生及分泌的主要器官，也是PCSK9發(fā)揮調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的主要器官。PCSK9對(duì)肝臟的作用也是目前研究較多的領(lǐng)域。肝臟產(chǎn)生的PCSK9分泌到血液中，血液循環(huán)中的PCSK9又返回肝臟；與其他PCs不同，PCSK9的作用底物是肝細(xì)胞表面的LDLR；PCSK9與LDLR的細(xì)胞外側(cè)結(jié)構(gòu)表皮生長(zhǎng)因子前體同源域A（the epidermal growth factor precursor homology domain A，EGF－A）相結(jié)合，形成PCSK9－LDLR復(fù)合物［7，8］；后者通過(guò)細(xì)胞內(nèi)吞，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)酸性環(huán)境內(nèi)降解如溶酶體［9］，從而減少肝細(xì)胞表面的LDLR數(shù)量，間接降低LDL－C在肝臟的清除速率，導(dǎo)致血液LDL－C升高，增加動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生［10，11］。也有研究表明，PCSK9與泡沫細(xì)胞形成有關(guān)，并且通過(guò)LDLR直接參與動(dòng)脈粥樣硬化的形成［11］。

EGF－A專一性的與PCSK9的催化域結(jié)合［12］。但PCSK9介導(dǎo)的LDLR降解不需要PCSK9的蛋白水解作用［7，13］，這一點(diǎn)也不同于PCs。PCSK9的C端是由230個(gè)氨基酸殘基組成［12］，存在富含半胱氨酸和組氨酸的結(jié)構(gòu)域（a C－terminal cysteine／histidine－rich domain，CHRD）［4，12］。 研究發(fā)現(xiàn)，C端變異可導(dǎo)致低膽固醇血癥或高膽固醇血癥［12］，這說(shuō)明C端對(duì)PCSK9的降脂作用很重要。進(jìn)一步的研究表明，C端不參與PCSK9與LDLR結(jié)合，但C端的完整性對(duì)PCSK9－LDLR復(fù)合物向溶酶體移動(dòng)很重要［4、12］。同時(shí)發(fā)現(xiàn)PCSK9結(jié)合EGF－A是p H依賴性，在p H 6.0時(shí)結(jié)合力較強(qiáng)［7］。

目前為止，PCSK9介導(dǎo)肝細(xì)胞表面LDLR降解的確切機(jī)制還未清楚，對(duì)HepG2細(xì)胞研究表明，介導(dǎo)PCSK9－LDLR復(fù)合物向溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白可能是淀粉樣蛋白β前體樣蛋白2 抗 體 （amyloid precursor－like－protein 2，APLP2）［4］。人們發(fā)現(xiàn)PCSK9功能獲型基因突變導(dǎo)致高膽固醇血癥，增加心血管疾病的發(fā)生［14，15］；相反的，PCSK9功能缺失型基因突變導(dǎo)致低膽固醇血癥［14，15］，并且無(wú)明顯不良事件發(fā)生［14］。因此，大量研究表明PCSK9抑制劑可以有效地降低家族型高膽固醇血癥，且副作用較小，成為可能替代他汀類藥物的新型降脂藥［5］。

3 PCSK9在神經(jīng)組織內(nèi)的作用機(jī)制

目前，PCSK9在腦組織作用的研究相對(duì)較少，大多基于體外試驗(yàn)與動(dòng)物試驗(yàn)。目前研究結(jié)果來(lái)看，PCSK9在腦組織表現(xiàn)出與肝臟不同的作用。

在小鼠腦組織中PCSK9水平呈變化性。在胚胎時(shí)期的小鼠腦組織中PCSK9短暫性高表達(dá)。端腦在胚胎13.5 d表達(dá)最高，小腦在胚胎17.5 d到出生后19 d表達(dá)最高［16］。在小鼠出身后第1 d的腦組織中PCSK9在小腦表達(dá)最為明顯［13］。成年小鼠PCSK9只在嗅覺(jué)莖啄突明顯表達(dá)［17］。在缺血性腦卒中小鼠大腦再灌注的24～72 h內(nèi)PCSK9在齒狀回表達(dá)增加［18］。在腦組織中PCSK9水平的變化可能與神經(jīng)元所處狀態(tài)有關(guān)，可以是生長(zhǎng)狀態(tài)，也可以是凋亡狀態(tài)。

在腦組織PCSK9主要結(jié)合的細(xì)胞膜受體不同于肝臟。在發(fā)育期和成年期的小鼠腦中PCSK9與LDLR共同表達(dá)［17］。不同的是在PCSK9基因敲除的小鼠腦組織中LDLR水平與野生型小鼠相似［17］。這說(shuō)明在小鼠腦組織中，PCSK9對(duì)LDLR的作用影響很小。但在小鼠腦發(fā)育及缺血性腦卒中后PCSK9可下調(diào)LDLR水平［17］，但與肝臟的調(diào)節(jié)脂質(zhì)作用明顯不同。在小鼠出生后的小腦中PCSK9、極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein receptor，VLDLR）、載 脂 蛋 白 E 受 體 2（apolipoprotein receptor 2，ApoER2）高表達(dá)，但幾乎不表達(dá)LDLR［9］。PCSK9與 VLDLR、Apo ER2相互作用，通過(guò)Reelin信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，且VLDLR、ApoER2減少或兩者的基因敲出會(huì)導(dǎo)致大腦皮質(zhì)和小腦的發(fā)育障礙［13］。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)PCSK9主要的作用底物還不明確，其作用底物可能較廣泛。

PCSK9參與神經(jīng)細(xì)胞形成和凋亡。取胚胎13.5 d的端腦細(xì)胞培養(yǎng)，轉(zhuǎn)染PCSK9可增加未分化干細(xì)胞向神經(jīng)細(xì)胞分化，認(rèn)為PCSK9參與大腦皮層細(xì)胞分化［16］。腦缺血后PCSK9表達(dá)增加，并且在培養(yǎng)的小腦顆粒細(xì)胞中PCSK9增加可導(dǎo)致細(xì)胞死亡，這表明PCSK9可能參與細(xì)胞的凋亡機(jī)制［17］。RNAi介導(dǎo)的PCSK9基因沉默可明顯降低去除K＋后的小腦顆粒細(xì)胞的死亡，并且細(xì)胞ApoER2增加［9］。在此基礎(chǔ)上使ApoER2基因沉默，而VLDLR不做處理，可以反轉(zhuǎn)RNAi介導(dǎo)的PCSK9基因沉默的細(xì)胞保護(hù)作用［9］。因此，PCSK9介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡可能是通過(guò)ApoER2介導(dǎo)的。在海馬魚(yú)PCSK9敲除導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)廣泛的組織破壞，以致胚胎死亡［9］。但在小鼠PCSK9基因敲出后血液中脂蛋白和膽固醇降低，沒(méi)有明顯的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育影響，和PCSK9基因功能缺失型人群中表現(xiàn)一致［9］。這可能是哺乳動(dòng)物存在對(duì)PCSK9基因缺失導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常的補(bǔ)償機(jī)制。有研究表明，PCSK9參與腦組織膜蛋白淀粉蛋白前β位分解酶1（β－site amyloid precursor protein－cleaving enzyme 1，BACE1）的去乙?；幚恚?9］，潛在地影響阿爾茨海默病β－淀粉樣蛋白的形成。

4 問(wèn)題與展望

PCSK9是否能通過(guò)血腦屏障？在V5免疫缺乏的轉(zhuǎn)基因小鼠腦脊液中肝臟高表達(dá)V5標(biāo)記的PCSK9不能通過(guò)血腦屏障到達(dá)腦脊液中［17］。看來(lái)，血液循環(huán)中的PCSK9主要來(lái)自肝臟，而腦脊液中的PCSK9由腦組織生成。從目前的小鼠試驗(yàn)來(lái)看，腦組織內(nèi)生型PCSK9與肝細(xì)胞內(nèi)生型PCSK9表現(xiàn)出不同的生物作用。這是因?yàn)閮烧叽嬖谖幢话l(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)差異，還是不同組織環(huán)境的影響導(dǎo)致其作用底物的不同，或生物作用的濃度依賴性？這個(gè)問(wèn)題還有待以后的進(jìn)一步研究。

過(guò)去十年里，對(duì)PCSK9的研究已經(jīng)有了較大進(jìn)步，其抑制劑在治療高膽固醇血癥方面已進(jìn)入臨床三期。未來(lái)對(duì)PCSK9作用機(jī)制的進(jìn)一步研究將會(huì)給人們治療脂質(zhì)代謝性疾病、神經(jīng)細(xì)胞凋亡及抗損傷治療、阿爾茨海默病帶來(lái)新的啟迪和突破。

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