崔傳玨綜述，李建軍審校

前蛋白轉化酶枯草溶菌素9及其影響因素的研究進展

崔傳玨綜述，李建軍審校

前蛋白轉化酶枯草溶菌素9（PCSK9）是一種新發(fā)現(xiàn)不久的蛋白， 它可以與低密度脂蛋白受體（LDLRs）結合，使肝細胞表面LDLRs減少，從而降低肝細胞對低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）顆粒的清除能力，進而上調血漿LDL-C水平，促進心血管事件的發(fā)生。由此可見，調節(jié)PCSK9水平對心血管事件發(fā)生風險方面具有潛在作用。本文主要對影響PCSK9相關聯(lián)的因素進行綜述。

綜述；前蛋白轉化酶類；基因；生理

低密度脂蛋白（low-density lipoprotein ，LDL）的代謝受到LDL受體（low-density lipoprotein receptors，LDLRs）的調節(jié)，二者結合后將LDL從循環(huán)中清除，從而使反映LDL水平的血液指標LDL膽固醇（LDL-C）水平降低。近些年發(fā)現(xiàn)前蛋白轉化酶枯草溶菌素9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9, PCSK9），能夠與LDLRs結合，使肝細胞表面LDLRs數(shù)量減少，進而降低肝細胞對LDL-C顆粒的清除能力，從而使血漿LDL-C水平升高，促進心血管事件的發(fā)生。PCSK9可受到多種因素的調控，本文就PCSK9在基因變異、生理及病理等因素下的影響作一綜述。

1 PCSK9的結構及功能

PCSK9，又稱神經細胞凋亡調節(jié)轉化酶1（neural apoptosis regulated convertase, NARC-1），隸屬于蛋白酶K亞家族。它主要由信號肽（氨基酸序列號1-30），前結構域（氨基酸序列號31-152），催化結構域（氨基酸序列號153-425）以及羧基末端結構域（氨基酸序列號426-692）構成。在內質網(wǎng)中Gln152和Ser153之間發(fā)生了前結構域的自身催化。PCSK9主要在肝臟、小腸和腎臟中表達，但只有肝臟才能將PCSK9釋放入血液循環(huán)。體外實驗和動物研究表明，循環(huán)中PCSK9與位于細胞表面的LDLRs結合后，內化至細胞中，促進溶酶體中LDLRs降解。因此，PCSK9的活性升高導致LDLRs數(shù)量減少，血漿中LDL水平增高。

2 PCSK9的轉錄調節(jié)

在過去的十幾年里，PCSK9的轉錄調控過程逐漸被充分了解。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，PCSK9的表達是由許多轉錄因子調控的，其中有核轉錄因子和甾醇反應元件結合蛋白（SREBP）。特別是SREBP2，它是PCSK9最重要的轉錄激活蛋白。后續(xù)的研究表明肝細胞核因子1α（HNF-1α）在PCSK9的轉錄激活過程中也起了重要作用。PCSK9的表達也受到一些核受體的調控，體外實驗顯示了參與膽汁酸代謝的法尼酯X受體（FXR）也能降低PCSK9的表達。通過肝臟X受體（LXR），氧類固醇可以上調PCSK9的表達。此外，過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）α和γ也參與了PCSK9的表達。

3 基因變異因素

常染色體顯性遺傳的高膽固醇血癥（autosomal dominant hypercholesterolemia, ADH）是一種以血漿LDL-C增高和早發(fā)心血管疾病為特征的遺傳病。早先研究發(fā)現(xiàn)，ADH主要有2種類型的基因突變，一種是LDLRs基因突變，如家族性高膽固醇血癥（Familial hypercholesterolemia, FH），另一種是APOB基因突變，如家族性APOB100缺陷。而在2003年，研究人員通過對一系列FH患者的分析，發(fā)現(xiàn)某些患者并非這兩種基因突變，而是PCSK9基因突變，其中有12.5%的ADH患者含有PCSK9基因突變。目前，PCSK9基因突變根據(jù)功能不同可分為兩類，即功能獲得型突變和功能缺失型突變，其中，功能獲得型突變較少。 Cunningham等[1]研究發(fā)現(xiàn)，PCSK9功能獲得性突變D374Y與FH和早發(fā)心血管病有關。E670G突變與血漿LDL-C的升高及不同種族個體的冠狀動脈粥樣硬化嚴重性相關[2]。然而，來自青年人冠狀動脈風險評估研究組[3]的數(shù)據(jù)表明，PCSK9功能缺失型突變（L25SF，C679X和Y142X）的攜帶者比非攜帶者的LDL-C水平更低。 Scartezini等[4]研究表明，英國健康男性中， PCSK9功能缺失型突變R46L與心血管疾病的血脂保護性作用呈正相關。綜上所述，PCSK9的功能獲得型突變會產生FH表型，而且更易發(fā)生心血管病；而PCSK9的功能缺失型突變反而產生有益的效果，不但可以在出生時即有較低水平的血漿LDL，而且心血管病的發(fā)生風險也很低。

4 生理因素

4.1年齡、性別和激素

Baass等[5]分析了1 739例兒童受試者，發(fā)現(xiàn)在9～16歲男性的血漿PCSK9水平降低，然而，女性的血漿PCSK9水平在13～14歲達到頂峰，之后可逐漸降低，但相對于16歲的男孩來說還是較高水平。由此可見，在青春期階段生長激素可能對PCSK9水平具有重要調控作用。Persson等[6]發(fā)現(xiàn)，生長激素處理后，可以降低人血漿PCSK9的水平，上調肝臟LDLRs，增加循環(huán)中LDL-C的清除。然而，在嚙齒類動物實驗中發(fā)現(xiàn)，生長激素的刺激能夠誘導PCSK9 水平增加[7]，這兩個實驗結果的不一致可能是人類和嚙齒類動物的生長激素對膽固醇代謝方面的影響有差異造成的。

臨床顯示，絕經前女性的冠心病發(fā)病率低于同齡男性，絕經后女性的冠心病發(fā)病率與同齡男性相當，研究表明，這一差異主要與雌激素有關。在一項多種族研究結果顯示[8]，成年女性絕經前的血漿PCSK9水平低于絕經后群體，相應的LDL-C水平也是絕經前低于絕經后女性，相似的結果也見于漢族人群。這些結果可以解釋為什么絕經前女性冠心病發(fā)病率低于絕經后女性，說明雌激素對PCSK9的水平具有負調節(jié)作用。

4.2晝夜節(jié)律

有研究顯示[9]，健康人的血清和腦脊液中的PCSK9水平在大約下午4點濃度最低，午夜達到頂峰，上午8點左右回到基線水平。因此，PCSK9的水平具有晝夜節(jié)律性波動。在臨床上，冠心病的發(fā)作也是有時間“偏好”的，晚上9～11點是最容易發(fā)作的時間段。由此可見，PCSK9的節(jié)律性波動與冠心病發(fā)作時間相吻合。

4.3有氧運動

眾所周知，有氧運動的訓練對于調節(jié)體重及脂代謝有著重要作用。動物實驗發(fā)現(xiàn)[10]，進行過踏板運動的小鼠肝臟PCSK9及LDLR的表達可通過抑制轉錄因子SREBP-2而下調，從而降低血漿PCSK9濃度和LDL-C水平。因此，有氧運動可以抑制PCSK9的水平。

4.4飲食

研究表明，營養(yǎng)狀況可以調節(jié)PCSK9的表達。在細胞實驗中，當膽固醇缺乏時，PCSK9的蛋白表達在12 h升高，24 h降低，而mRNA水平則在24h有一個明顯上調，Costet等[11]調節(jié)受到SREBP1和SREBP2的共同激活來實現(xiàn)PCSK9的表達調控。短期高果糖飲食可以增加人類血循環(huán)中PCSK9的含量[12]，而地中海飲食[13]或蔬菜及n-6多不飽和脂肪酸[14]的膳食組合則可以降低12%～13%的血漿PCSK9水平。在細胞和在體實驗中[11]，饑餓可以降低PCSK9 mRNA的表達，并通過SREBP1和 HNF1α來進行調節(jié)。此外，在健康受試者中發(fā)現(xiàn)，禁食能顯著降低血循環(huán)中PCSK9水平。因此，合理膳食可以降低PCSK9，從而減少心血管疾病的發(fā)生。

5 病理因素

5.1胰島素與胰島素抵抗

糖尿病是引起心血管疾病的重要危險因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，PCSK9可能與糖代謝相關。Awan等[15]發(fā)現(xiàn)高胰島素血癥與血循環(huán)中PCSK9水平降低有關，并且在細胞實驗中顯示，胰島素可通過SREBP-1c抑制PCSK9的轉錄水平。在鏈脲霉素誘導的糖尿病動物模型中[16]，肝臟PCSK9 mRNA和蛋白質表達都降低。此外，Levy等[17]發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病的嗜沙肥鼠模型中，小腸細胞中的PCSK9蛋白表達降低。以上結果表明，胰島素可以抑制PCSK9表達。

有臨床研究顯示[18]，PCSK9基線水平升高與胰島素抵抗的增加相關。在細胞研究中，抵抗素處理的細胞能增加PCSK9的mRNA和蛋白水平[19]。這些數(shù)據(jù)說明胰島素抵抗可能降低了胰島素抑制PCSK9的能力。但是，目前尚缺乏大樣本人群的調查，有待進一步研究。

5.2動脈粥樣硬化與炎癥

動脈粥樣硬化不只是一個膽固醇貯積疾病，也是一個在各個發(fā)展階段的慢性炎癥反應過程。近期研究顯示，PCSK9與炎癥反應存在潛在的交互作用。Ferri等[20]在人的動脈粥樣硬化斑塊中發(fā)現(xiàn)有PCSK9表達, 體外實驗發(fā)現(xiàn)， 外源性加入PCSK9可以抑制巨噬細胞中LDLR的表達水平，從而影響血管脂質沉積和氧化作用。在動物實驗中[21]，用脂多糖干預膽固醇喂養(yǎng)的小鼠，其肝臟的PCSK9 mRNA的表達增加，LDLR水平減少，從而引起血漿LDL-C顯著增加。炎癥引起PCSK9表達升高的機制可能是因為炎癥反應降低了FXR或PPARs的活性，從而減弱了它們對PCSK9表達的抑制作用。另外，有研究人員發(fā)現(xiàn)[22]，PCSK9基因沉默（siRNA）后，可以通過抑制巨噬細胞內核因子κB（NFκB）的表達，降低氧化型LDL（ox-LDL）誘導的炎癥反應，從而抑制動脈粥樣硬化的炎性反應。我們課題組還發(fā)現(xiàn)[23]，穩(wěn)定性冠心病患者血漿中的PCSK9水平與白細胞計數(shù)呈正相關關系。臨床研究表明，PCSK9的過表達可以誘導動脈粥樣硬化，而其表達不足則降低心血管風險，提示PCSK9的功能性改變可能參與了動脈粥樣硬化的發(fā)展過程。

另外，牙周炎患者常伴有較高的心血管疾病發(fā)生風險。研究發(fā)現(xiàn)[24]，70例牙周病患者的血中PCSK9濃度與對照組比較，有明顯上調。

6 結束語

PCSK9可與多種因素相互關聯(lián)，它不但可以通過降解LDLRs參與脂質代謝，還參與動脈粥樣硬化、炎癥以及糖尿病等多種代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展過程。因此，深入研究 PCSK9及對其影響的因素，有助于明確疾病的發(fā)生機制，PCSK9可能具有更為廣泛的應用前景。

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2016-07-18）

（編輯：曹洪紅）

100037北京市，中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 國家心血管病中心 阜外醫(yī)院 心血管疾病國家重點實驗室

崔傳玨 主管技師 主要從事血脂研究 Email: cjcui@126.com 通訊作者：李建軍 Email:13901010368@163.com

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1000-3614（2017）04-0411-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2017. 04.024