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PCSK9与动脉粥样硬化性心血管疾病的研究进展

2020-12-15 415 上传者：管理员

摘要：前蛋白转化酶枯草溶菌素9是一种全新的低密度脂蛋白调节靶向物,主要通过调节肝脏低密度脂蛋白受体的表达和分泌活性来发挥作用。PCSK9可通过调节脂质代谢、参与炎症反应、介导细胞凋亡、促进血栓形成等参与动脉粥样硬化的发生与发展,现已成为治疗血脂异常和动脉粥样硬化性心血管疾病前景良好的靶点。

关键词：
低密度脂蛋白胆固醇
前蛋白转化酶枯草溶菌素9
动脉粥样硬化
心血管疾病
抑制剂
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动脉粥样硬化是一种累及动脉壁的炎症性疾病,特征是脂质和炎症细胞在大的动脉内膜内进行积聚。目前有多种学说从不同角度对As进行了阐述,如脂质渗入学说、慢性炎症学说、损伤-应答反应学说、血小板聚集和血栓形成学说等。已经公认的是,低密度脂蛋白胆固醇是As发生的主要危险因素[1],因此降低LDLC是As防治的重要靶点。前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proproteinconvertasesubtilisinkexintype9,PCSK9)是2003年由Seidan等[2]发现的一个调节LDLC水平的重要基因,其是人类1号染色体上的PCSK9基因编码的一种丝氨酸蛋白酶。目前有关血清PCSK9致As机制的研究大多通过阐释其调节脂质代谢而影响血脂,近期研究证实其还参与其他多种促动脉硬化机制,如分泌炎症因子、促进血栓形成、介导细胞凋亡等,本文就PCSK9在As发生发展中的作用机制及PCSK9抑制剂在临床上的应用进行综述。

1、PCSK9的结构

PCSK9又称神经细胞凋亡转化酶1,是前蛋白酶转化酶家族蛋白酶K亚家族的第9个成员,位于人染色体的1p32.2,包含12个外显子,全长约29kb,其基因编码的蛋白质结构包括692个氨基酸,编码序列分为信号肽、前结构域、催化结构域、富含半胱氨酸以及组氨酸的C端结构域,主要在人肝脏、肾脏、小肠中表达[3]。PCSK9酶原在内质网中合成,经系列修饰后形成能够结合低密度脂蛋白受体(lowdensitylipoproteinreceptor,LDLR)的成熟PCSK9[4]。

2、PCSK9致动脉粥样硬化可能的机制

2.1PCSK9与脂质代谢

脂质渗入学说认为,LDLC升高是As发生、发展的主要危险因素,LDLC通过血管内皮进入血管内,在内皮下层滞留的LDLC氧化后被巨噬细胞吞噬形成泡沫细胞,后者构成As斑块的脂质核心[5]5]。一般情况下,肝细胞表面的LDLR会结合LDLC形成复合物,由网格细胞吞入肝细胞内,之后LDLR重新回到细胞表面摄取更多循环中的LDL,导致血液中LDLC水平降低。而PCSK9可进入血液循环阻滞LDLR功能,抑制LDLR的再循环,使血液中LDLC不能被清除,导致患者体内LDLC堆积[6]6](图1)。既往也有研究显示,根据突变对PCSK9调节LDLC水平的影响不同分为两类:①功能获得型突变(主要为F216L及S127R),因其强化LDLR的降解,致LDLC水平上升,提高心血管事件的发生率[7]7];②功能缺失型突变(主要包括R46L的错义突变及Y142X和C679X两种无义突变),可使LDLR水平升高进而降低LDLC水平,其血管粥样硬化斑块发生率也明显降低[8]8]。这些研究表明,降低PCSK9活性可以作为降脂治疗的一个新策略,PCSK9抑制剂的研发也被寄予厚望。

图1.PCSK9的作用机制示意图

2.2PCSK9与炎症反应

慢性炎症学说认为As是血管壁的慢性炎症,也是该病发展过程中的核心因素,细胞因子、各种炎症介质以及炎症细胞如淋巴细胞和单核细胞等贯穿在As发展的整个过程中并形成恶性循环。既往研究发现PCSK9除了影响脂质代谢外,其对血管生物学作用的其他机制也备受关注,如参与炎性通路。动物实验表明,PCSK9可促进巨噬细胞的脂质聚集及炎症因子的分泌,其具体机制与CD36的表达上调及Toll样受体4/诱导核因子κB信号通路的激活有关[9]9]。Cheng等[10]10]通过血管内超声虚拟组织成像对581例急性冠状动脉综合征或稳定型心绞痛患者冠状动脉粥样硬化斑块坏死核心组织情况进行评估,发现患者血清PCSK9水平与斑块核心组织的分数和数量呈线性相关。这些研究证明血清PCSK9可通过增加炎症应答效应促进As的形成与发展。

2.3PCSK9与细胞凋亡

细胞凋亡在As等许多病理过程中起重要作用,研究发现主要细胞类型有巨噬细胞、内皮细胞和平滑肌细胞,其中巨噬细胞凋亡最为重要,3种细胞发生凋亡会影响斑块的稳定性,增加心血管事件的发生率[11]11]。刘录山等[12]12]研究表明,通过siRNA敲除PCSK9基因能够抑制氧化型低密度脂蛋白(oxidizedlowdensitylipoprotein,ox-LDL)处理的THP-1源性巨噬细胞的凋亡过程。动物实验表明,在载脂蛋白E基因敲除的小鼠中,PCSK9可通过c-Jun氨基末端激酶/p38丝裂原活化蛋白激酶信号途径促进内皮细胞凋亡[13]13]。另外,血管平滑肌来源的PCSK9与线粒体DNA损伤之间存在相互作用,脂多糖处理培养的平滑肌细胞可刺激PCSK9的释放,在活性氧的参与下通过p38丝裂原活化蛋白激酶信号通路诱导线粒体DNA的损伤,进而导致平滑肌细胞凋亡[14]14]。

2.4PCSK9与血栓形成

近期有研究表明,血小板活化后可释放血栓素A2、5羟色胺等炎性介质,这些炎症介质通过促进血小板黏附和聚集而致动脉粥样硬化[15]15]。Navaresey等[16]16]发现经皮冠状动脉介入治疗的急性冠状动脉综合征患者PCSK9水平与治疗期间高血小板反应性存在直接相关,提示PCSK9增强血小板活化。且有动物实验结果提示,FeCl3的局部应用无法在30min观察期诱导所有PCSK9-/-小鼠的颈动脉完全闭塞,其中约70%形成不稳定的非闭塞性血栓。相比之下,在应用FeCl3后的20min内,有57%PCSK9+/+小鼠颈动脉表现出完全闭塞[17]17]。总之,这些研究提示,PCSK9与心血管风险关联的机制不仅仅是调节脂蛋白代谢,还包括促进血栓形成。

3、PCSK9抑制剂的疗效

3.1调节脂质代谢作用

2019ESC/EAS血脂指南推荐的以PCSK9抑制剂为基础的降脂治疗方案可显著降低LDLC水平[18]18]。FOURIER研究[19]19]入选了27464例具有极高心血管事件风险的动脉粥样硬化性心血管疾病(atheroscleroticcardiovasculardisease,ACVD)患者,安慰剂组LDLC降至1.8mmol/L,evolocumab组LDLC降至0.8mmol/L。另一方面,脂蛋白(a)(lipoproteina,Lp(a))升高是ACVD普遍、独立的致病危险因素。然而,现有降脂治疗对Lp(a)的影响相对温和,且非特异性针对Lp(a),因此缺乏降低Lp(a)带来心血管益处的证据。FOURIER研究[19]19]结果提示,evolocumab能使Lp(a)水平下降26.9%,与Lp(a)基线水平较低的人群相比,evolocumab能为基线水平较高的人群带来更大的获益。对于Lp(a)基线水平高于平均值的人群,接受evolocumab治疗后与安慰剂对照组相比,冠心病死亡、急性心肌梗死与需要血运重建等不良事件发生风险下降23%,绝对风险下降2.49%,3年需要治疗人数为40例;对于Lp(a)基线水平低于平均值的人群,接受evolocumab治疗后与安慰剂对照组相比,冠心病死亡、急性心肌梗死与需要血运重建等不良事件发生风险下降7%,绝对风险为0.95%,3年需要治疗人数为105例。Watts等[20]20]对63例健康男性Lp(a)颗粒代谢动力学进行研究,予8周evolocumab单药治疗后,循环Lp(a)水平显著降低,而联合他汀治疗的人群中Lp(a)整体代谢速率显著增加。因此PCSK9抑制剂能够有效降低LDLC和Lp(a),使血脂进一步优化,从而降低动脉粥样硬化性心血管疾病残留风险。

3.2抗炎和免疫调节作用

PCSK9抑制剂一定程度上可通过抑制炎症因子水平,减轻斑块炎症负荷,从而改变易损斑块的进展,起到稳定斑块的作用。文献[21]21]结果证实,AT04A可以持续有效地对PCSK9产生免疫应答,且与对照组相比,AT04A治疗组可显著减少单核细胞黏附分子1的表达,进一步降低动脉粥样硬化病变的数量和面积,减少主动脉炎症。瑞典斯德哥尔摩Karolinska研究所在一项研究中发现ox-LDL促进树突状细胞成熟,增加CD83、CD86和HLA-DR的表达,暴露于ox-LDL处理的树突状细胞激活T细胞增殖并产生IFN-γ和IL-17,因此极化至Th1和/或Th17亚型,而PCSK9抑制剂逆转ox-LDL对树突状细胞和T细胞的影响[22]22],抑制了动脉粥样硬化性心血管疾病的炎症状态。

3.3影响血小板反应性

大量临床研究和数据支持,PCSK9抑制剂心血管保护作用可能更为复杂,不仅可调节脂蛋白代谢、抑制炎症反应,还包括对血小板反应性的影响[23]23]。血脂异常可通过多种机制影响血小板反应性,而PCSK9抑制剂限制降低LDLC水平,从而减少血小板膜胆固醇,降低血小板反应性,也可通过减轻血管平滑肌细胞和内皮细胞凋亡,间接预防血栓的形成。且已有研究证实,PCSK9抑制剂可减轻高胆固醇血症患者血小板活化[24]24]。

3.4加速动脉粥样硬化斑块消退

Ossabaw猪是一种独特的小型猪,其易患代谢综合征和冠状动脉粥样硬化,给与持续高胆固醇饮食6月后发现,冠状动脉粥样硬化斑块中有10%的斑块出现一致的弥漫性纤维脂肪或纤维粥样硬化斑块,伴有坏死、纤维帽覆盖和钙化,该研究证明,具有PCSK9功能增强突变的Ossbaw猪冠状动脉粥样硬化病变增加[25]25]。而GLAGOV试验纳入968例冠心病患者,在他汀治疗基础上随机分组,接受安慰剂或evolocumab,皮下注射76周,通过血管内超声检查显示,安慰剂组冠状动脉斑块容积百分率和总斑块容积的平均值与基线值相同,而evolocumab组冠状动脉斑块容积百分率降低0.95%(与基线值或安慰剂组相比,均P<0.01),总斑块容积减少5.8mm3(与基线值或安慰剂组相比,均P<0.01)[26]26]。

3.5PCSK9抑制剂的临床获益及在不良反应方面的优势

临床试验证据证实,LDLC降低的获益程度独立于实现LDLC降低的方法,与LDLC绝对降低呈比例,取决于心血管事件复发的绝对风险和随访时间。FOURIER研究[27]27]则证实,evolocumab在他汀治疗的基础上,心血管事件风险显著降低,主要终点(心血管死亡、心肌梗死、因不稳定型心绞痛住院、卒中或冠状动脉血运重建)和关键次要终点(心血管死亡、心肌梗死或卒中)风险分别降低15%和20%(P<0.001),1年主要终点事件显著降低,且获益事件延长不断增加;各预先定义亚组evolocumab治疗一致获益。安全性分析发现,evolocumab任何不良事件、严重不良事件以及新发糖尿病和神经认知功能障碍事件发生率与安慰剂组类似,且停药率不高于安慰剂组,安全性良好,无中和抗体产生。且FOURIER研究[28]28]最新分析报告证实,他汀治疗基础上加用evolocumab使心血管事件总数减少18%(RR0.82,P<0.001)。

ODYSEEYOUTCOMES研究[29]29]共纳入18924例近期发生急性冠状动脉综合征(acutecoronarysyndrome,ACS)的患者,并接受高强度他汀治疗,在他汀治疗的基础上随机分入alirocumab组和安慰剂组治疗;主要不良心血管事件的复合终点包括急性心肌梗死、非致死性心肌梗死、冠心病死亡、致命性/非致命性缺血性卒中、不稳定型心绞痛,随访48月后,研究结果显示,与安慰剂组相比,alirocumab可降低主要不良心血管事件(HR=0.85,P<0.001)。Jukema等[30]30]对ODYSEEYOUTCOMES试验中的患者根据病变血管数目分为单支血管病变组、2支血管病变组和3支血管病变组;与安慰剂组相比,alirocumab组的绝对风险降低率显著降低,分别为1.4%、1.9%,13.5%。该研究证实,在近期患有ACS的患者中,部分患者强化他汀治疗后,仍存在较高的心血管剩余风险,而alirocumab可使这些风险绝对降低,从而使这类患者有更好的疗效。

文献[31]31]纳入54项研究荟萃分析结果证实,PCSK9抑制剂不仅可显著降低不良心血管事件相对风险,也降低了非致死性心肌梗死风险(RR0.83,P=0.008)和任何卒中风险(RR0.75,P<0.0001)。亚组分析进一步证实,不同药物、随访期限和人群在不良心血管事件和卒中风险降低上具有一致性,PCSK9抑制剂使用时间越长,非致死性心肌梗死相对风险降低越明显。与既往荟萃分析结果一致,该荟萃分析也支持对于家族性高胆固醇血症、他汀不耐受及大剂量他汀LDLC水平仍不达标的患者,可加用PCSK9抑制剂[31]31]。这些临床试验证据已经推动PCSK9抑制剂的应用范围拓展,可用于动脉粥样硬化相关的疾病包括心脑血管疾病,有效促使LDLC达标,改善心血管疾病结局。

NENDEL-2Ⅱ期是PCSK9抑制剂最大规模单药治疗的试验,该研究已经证实,与安慰剂或依折麦布相比,evolocumab可显著降低患者LDLC水平,且无明显不良反应[32]32]。根据临床试验结果提示,可在未来进行更多的PCSK9抑制剂单药治疗与PCSK9抑制剂联合其他降脂药治疗比较的对照研究,为PCSK9单药治疗积累更多的疗效和安全性证据。

4、小结

PCSK9从基因发现到药物靶标、动物和人类试验,以及现在的大规模临床结果试验,经历了飞速的发展。它提供了新的生物学见解和药理机制。众多临床研究无疑正在为血管管理打开一扇窗,PCSK9抑制剂除具有调节血脂作用外,还具有抑制炎症、抗血栓形成等作用,从而延缓动脉粥样硬化,但仍需对PCSK9积极开展更深入的研究,为心血管疾病防治开辟新的途径。

参考文献：

[12]刘录山,谢闵,姜志胜,等.PCSK9siRNA对ox-LDL诱导的THP-1源性巨噬细胞凋亡的影响[J].生物化学与生物物理进展,2009,36(3):323-330.

冯若男,周华.PCSK9与动脉粥样硬化性心血管疾病的研究进展[J].中国动脉硬化杂志,2020,28(12):1095-1099.