PCSK9與腦膽固醇穩(wěn)態(tài)及阿爾茨海默病的潛在關(guān)聯(lián)

李媛，趙震宇，Md Sayed Ali Sheikh，胡濤，夏珂

(1.中南大學(xué)湘雅醫(yī)院心血管內(nèi)科，長沙 421008；2.中南大學(xué)湘雅醫(yī)院臨床藥理研究所，長沙 421008；3.阿爾蘇夫醫(yī)科大學(xué)心血管內(nèi)科，沙特阿拉伯 2014)

研究表明，前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶kexin 9型(proprotein-converting enzyme subtilisin kexin9，PCSK9)具有降低血漿低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)的作用，但實(shí)際上，人類對PCSK9的認(rèn)識始于大腦[1]。PCSK9可能參與大腦發(fā)育和細(xì)胞凋亡，但其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)和阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)發(fā)病機(jī)制中作用尚未被了解。ADORNI等[1]審慎探討PCSK9與AD發(fā)病機(jī)制相關(guān)的調(diào)節(jié)作用，并基于文獻(xiàn)資料，作出將腦PCSK9視為腦膽固醇穩(wěn)態(tài)和神經(jīng)炎癥負(fù)調(diào)節(jié)劑以及潛在藥理學(xué)治療靶標(biāo)的假設(shè)。

1 腦膽固醇穩(wěn)態(tài)和PCSK9在腦膽固醇穩(wěn)態(tài)中的可能作用

膽固醇是腦生理學(xué)最重要的分子之一，是髓鞘的重要組成部分，參與神經(jīng)元發(fā)育、突觸發(fā)生、神經(jīng)突起生長、受損神經(jīng)膜的維護(hù)和修復(fù)。由于膽固醇不能穿過血-腦屏障，因此大腦依賴局部原位膽固醇合成。CNS細(xì)胞能夠合成膽固醇，但成年神經(jīng)元逐漸喪失這一能力，依賴星形膠質(zhì)細(xì)胞通過特殊分子和受體，如低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor，LDLR)、LDLR相關(guān)蛋白1(LRP1)、極低密度脂蛋白受體(very low density lipoprotein receptor，VLDLR)和ApoE受體2(ApoER2)等提供膽固醇[2]。神經(jīng)元膽固醇耗盡會導(dǎo)致過量的tau蛋白磷酸化、β淀粉樣蛋白(amyloid β-protein，Aβ)肽代謝變化、神經(jīng)氧化應(yīng)激反應(yīng)，最終導(dǎo)致神經(jīng)變性[3]。PCSK9增加VLDLR和ApoER2降解[4]，且體內(nèi)研究表明，在腦發(fā)育過程中和短暫性腦缺血性卒中后，PCSK9降低LDLR表達(dá)，這支持了PCSK9對脂蛋白受體的降解活性可能轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元膽固醇攝入減少并帶來潛在有害后果的假設(shè)[5]。但并非所有數(shù)據(jù)都與此假設(shè)一致，有必要深入研究，以剖析PCSK9在腦膽固醇穩(wěn)態(tài)中的作用。

2 PCSK9與阿爾茨海默病相關(guān)性及可能機(jī)制

CNS膽固醇穩(wěn)態(tài)的變化與各種神經(jīng)退行性疾病(包括AD)相關(guān)。全基因組關(guān)聯(lián)(genome-wide association study，GWAS)研究已經(jīng)確定AD易感基因中涉及脂質(zhì)代謝的幾個(gè)基因組，如編碼CNS膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)主要載脂蛋白ApoE的APOEε4等位基因[6]。腦膽固醇可通過為膜鄰近的脂筏提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來促進(jìn)淀粉樣蛋白的生成，因此脂筏中膽固醇含量的調(diào)節(jié)能夠影響Aβ的沉積。有關(guān)PCSK9和AD的實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)存在不一致性，涉及PCSK9與神經(jīng)元凋亡、Aβ生成、 β位淀粉樣前體蛋白裂解酶1(BACE1)水平、淀粉樣前體蛋白(APP)等。

迄今為止，人類遺傳學(xué)研究尚未有關(guān)于PCSK9突變對AD影響的定論。雖然WOLLMER等[7]在與AlzGene數(shù)據(jù)庫中所列AD基因相匹配的膽固醇相關(guān)基因中鑒定出PCSK9，但日本和瑞典隊(duì)列研究顯示，PCSK9多態(tài)性與AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)無關(guān)[8-9]。 最近的孟德爾隨機(jī)分析結(jié)果與此一致，PCSK9功能喪失突變與AD風(fēng)險(xiǎn)升高無關(guān)[10]。目前已經(jīng)在人類腦脊液中檢測到遠(yuǎn)低于血漿濃度的PCSK9。腦脊液中PCSK9濃度并無血漿PCSK9典型的晝夜模式，提示外周室和中央室中PCSK9調(diào)節(jié)機(jī)制存在差異。研究顯示，AD以及非AD的神經(jīng)退行性疾病患者腦脊液中PCSK9濃度升高，APOEε4基因攜帶者PCSK9水平更高，且腦脊液PCSK9水平與AD生物標(biāo)志物呈正相關(guān)[11-12]，提示PCSK9可能參與AD疾病，并且可能與APOE4的病理生理學(xué)相關(guān)。

3 PCSK9脂蛋白受體靶點(diǎn)與其在AD中作用

在小膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和周細(xì)胞中表達(dá)的ApoE受體LRP1和主要存在于小膠質(zhì)細(xì)胞中的CD36，是參與Aβ清除的兩種主要脂蛋白受體，可能是PCSK9的作用靶點(diǎn)。PCSK9在AD中對Aβ清除的潛在影響包括[1]：①LRP1可通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)直接相互作用或與APP的α/β-分泌酶切割競爭，影響神經(jīng)元中從APP到Aβ的生成。②一旦Aβ被釋放到大腦細(xì)胞外空間，就可以形成淀粉樣斑塊或寡聚體，LRP1或CD36可以通過神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、外周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞介導(dǎo)其細(xì)胞攝取。③一部分Aβ可通過血-腦屏障的LRP1轉(zhuǎn)運(yùn)逆轉(zhuǎn)入血液，因此PCSK9也可能干擾該過程。④肝臟中表達(dá)的LRP1和CD36也可能有助于從血液中清除Aβ，PCSK9可能通過降低其在肝細(xì)胞中表達(dá)水平來影響該途徑。⑤主要由腦內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生和分泌的ApoE，是通過ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A1(ABCA1)脂化，通過LRP1和CD36向神經(jīng)元和其他細(xì)胞提供膽固醇/脂質(zhì)。PCSK9已被證明可下調(diào)ABCA1的表達(dá)，因此可能調(diào)節(jié)含ApoE脂蛋白的釋放，從而調(diào)節(jié)LRP1-或CD36-介導(dǎo)的Aβ代謝。實(shí)際上，ApoE亞型可能通過與Aβ直接相互作用或與Aβ競爭受體結(jié)合而影響LRP1介導(dǎo)的Aβ代謝。⑥ApoE脂蛋白還可能與PCSK9相互作用，從而影響其對LRP1和CD36的作用。

4 PCSK9抑制劑與神經(jīng)認(rèn)知功能的關(guān)系

PCSK9抑制劑依洛尤單抗可使血漿膽固醇水平達(dá)到非常低的水平，F(xiàn)OURIER研究中LDL-C平均水平降至300 mg·L-1[13]。這些結(jié)果曾一度引起臨床應(yīng)用PCSK9抑制劑的相關(guān)潛在不良反應(yīng)，尤其是對神經(jīng)認(rèn)知不良事件的擔(dān)憂。為更好地闡明這一問題，EBBINGHAUS研究前瞻性客觀評估PCSK9抑制劑依洛尤單抗對認(rèn)知功能的影響，對1204例平均年齡65歲受試者隨訪1.6年發(fā)現(xiàn)，依洛尤單抗或安慰藥治療期間未出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，依洛尤單抗與安慰藥相比對系列認(rèn)知檢驗(yàn)、患者報(bào)告的日常認(rèn)知、醫(yī)師報(bào)告的不良認(rèn)知事件的影響差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[14]。BAJAJ等[15]發(fā)表一項(xiàng)薈萃分析印證上述結(jié)果，進(jìn)一步夯實(shí)了依洛尤單抗對神經(jīng)認(rèn)知功能無不良影響的證據(jù)。EBBINGHAUS研究隨訪時(shí)間相對較短，F(xiàn)OURIER研究5年延長隨訪將為PCSK9抑制劑對神經(jīng)認(rèn)知功能的影響提供更長期的證據(jù)。

PCSK9抑制劑對認(rèn)知功能無明顯影響，很可能與血-腦屏障存在相關(guān)，血-腦屏障不僅使循環(huán)中膽固醇不會對大腦脂質(zhì)水平產(chǎn)生直接影響，且會限制PCSK9及其單克隆抗體進(jìn)入CNS[14]。完好的血-腦屏障可阻止抗體經(jīng)跨細(xì)胞途徑擴(kuò)散穿過毛細(xì)管，僅約0.1%抗體可滲透入大腦中。血-腦屏障是高度選擇性的可滲透的細(xì)胞磷脂蛋白質(zhì)雙層屏障，將循環(huán)血液與中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞外液隔離，對維持腦內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)揮極其重要的作用。血-腦屏障可阻止大分子(約100%)和小分子(超過98%)藥物通過，要穿過血-腦屏障，物質(zhì)相對分子質(zhì)量通常應(yīng)<500[16-18]。PCSK9的相對分子質(zhì)量74 000，幾乎不能穿過血-腦屏障。在某些病理狀況下，血-腦屏障可能會受到損害，但包含37.2%糖尿病患者-EBBINGHAUS研究未觀察到認(rèn)知功能變化，排除抗體在這種情況下穿過血-腦屏障的可能性。

5 結(jié)束語

目前有關(guān)PCSK9與AD發(fā)病機(jī)制的研究結(jié)果并不一致，但值得注意的是，所有研究僅評估血漿PCSK9濃度，而相對分子質(zhì)量74 000的PCSK9不能穿過血-腦屏障，并且其在中央室和外周室中的調(diào)節(jié)可能不同?；贏D患者腦脊液中PCSK9水平升高的觀察結(jié)果，考慮到PCSK9可能通過降解神經(jīng)元ApoE受體來干擾CNS膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)，可以假設(shè)AD患者中PCSK9誘導(dǎo)神經(jīng)元膽固醇供應(yīng)受損。此外，PCSK9可能作用于CD36和TLR4受體，促使神經(jīng)炎癥加劇，研究者正在驗(yàn)證這種假設(shè)。

目前中國臨床最常用的PCSK9抑制劑依洛尤單抗相對分子質(zhì)量約為144 000，比PCSK9相對分子質(zhì)量大很多，同樣幾乎不能通過血-腦屏障。并且大規(guī)模臨床研究已經(jīng)明確證實(shí)，依洛尤單抗在實(shí)現(xiàn)血漿LDL-C水平顯著降低和心血管獲益的同時(shí)，對認(rèn)知功能無潛在不良影響，是提高我國極高危患者LDL-C達(dá)標(biāo)率、進(jìn)一步降低殘留心血管風(fēng)險(xiǎn)的安全、有效選擇。