張 欣，來春林

前蛋白轉(zhuǎn)化酶家族(PCs)是一類Ca2+依賴的絲氨酸蛋白酶的統(tǒng)稱，可以對前體蛋白(如蛋白水解酶、生長因子等)進行限制性蛋白水解，使其從單一的前體轉(zhuǎn)化為多種有活性或無活性的產(chǎn)物，從而發(fā)揮不同的生理功能，在機體的生長、發(fā)育、新陳代謝、內(nèi)分泌等方面發(fā)揮重要作用[1-2]。目前已知的PCs 包含有9個成員：PC1/3，PC2，F(xiàn)urin，PC4，PC5/6，PACE4，PC7，SK-1/S1P，PCSK9，通過不同的方式發(fā)揮蛋白水解作用，其中，前7個成員可在單個或成對的堿性殘基上裂解底物；SK-1/S1P在非堿性殘基上裂解底物；PCSK9則是自我裂解1次，隨后與特定的受體結(jié)合，并將受體轉(zhuǎn)運至溶酶體降解[2-3]。脂質(zhì)代謝作為人體三大重要代謝之一，對生命活動具有重要意義，且隨著經(jīng)濟的發(fā)展及生活水平的提升，脂質(zhì)代謝異常及其所引發(fā)的疾病已成為現(xiàn)代社會的常見疾病，如何安全、有效調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝異常也已成為醫(yī)學(xué)上不可忽視的問題。既往研究顯示，PCs中多個成員如Furin，PC5/6，SK-1/S1P，PC7，PCSK9等，均與脂質(zhì)代謝密切相關(guān)，尤其是PCSK9，被認為是降低低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)的合理靶點?，F(xiàn)基于PCs的不同成員，對其在脂質(zhì)代謝中的作用進行闡述，從而為脂質(zhì)代謝異常尋找潛在的治療靶點。

1 PCSK9在脂質(zhì)代謝中的作用

PCSK9于2003年首次被Seidah等[4]報道，其位于人類染色體1p32上，與家族性高膽固醇血癥相關(guān)。生理狀態(tài)下，PCSK9于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)經(jīng)自體催化裂解后與低密度脂蛋白受體(low-density lipoprotein receptor，LDLR)結(jié)合形成復(fù)合物，將其轉(zhuǎn)運至溶酶體內(nèi)被降解，從而阻止其再循環(huán)至細胞表面，有效減少LDLR的數(shù)量[5]。PCSK9可通過下調(diào)肝細胞膜上的LDLR，干擾膽固醇的有效降解，從而升高循環(huán)中的LDL-C水平。而PCSK9缺失時，LDLR與循環(huán)中的LDL-C結(jié)合，通過內(nèi)吞作用進入肝細胞內(nèi)，隨后LDL-C被降解，LDLR則重新回到肝細胞表面，捕獲新的LDL-C。另有研究表明，PCSK9、LDLR的基因均受甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2(SREBP-2)的調(diào)控，細胞中膽固醇水平降低時，SREBP-2就會刺激 PCSK9的表達增加，并通過靶向調(diào)控調(diào)整血漿LDLR水平[6]。此外，PCSK9亦可促進極低密度脂蛋白受體(very low-density lipoprotein receptor，VLDLR)和載脂蛋白E受體2型(LRP8)的降解，在三酰甘油(triglyceride，TG)和極低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein，VLDL)的代謝中發(fā)揮重要作用[7]。有研究發(fā)現(xiàn)PCSK9抑制劑可以增加VLDL的大小、降低VLDL相關(guān)載脂蛋白的數(shù)量，間接證明了PCSK9抑制劑可以清除小的VLDL殘粒[8]。綜上可知，調(diào)節(jié)PCSK9的表達可有效調(diào)節(jié)血脂水平。

另外，抑制PCSK9表達已被證明可以降低低密度脂蛋白(LDL)水平及高膽固醇血癥的發(fā)病風(fēng)險。目前，PCSK9抑制劑主要包括3種類型：小分子干擾RNA、反義寡核苷酸、單克隆抗體。隨著PCSK9抑制劑的兩個主要臨床試驗——FOURIER研究和ODYSSEY OUTCOMES研究的完成，標志著降脂藥物新時代的開始[9]。這兩項國際性、大規(guī)模、多中心、隨機對照研究分別證實了單克隆抗體藥物Alirocumab和Evolocumab作為他汀類藥物的輔助治療比單獨使用他汀類藥物降低LDL-C高50%～60%，同時明顯降低了穩(wěn)定性動脈粥樣硬化性心血管疾病病人和急性冠脈綜合征病人心血管事件的發(fā)生[10-11]。歐美指南均對PCSK9抑制劑做出推薦，Alirocumab和Evolocumab兩種PCSK9抑制劑在我國均已獲批上市，用于動脈粥樣硬化性心血管疾病和家族性高膽固醇血癥的治療。由此可見，PCSK9與脂質(zhì)代謝密切相關(guān)，抑制PCSK9的表達已成為調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝異常的治療靶點。

2 SK-1/S1P在脂質(zhì)代謝中的作用

Brown等[12]于1999年發(fā)現(xiàn)SK-1/S1P直接參與甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBPs)的水解激活，從而調(diào)節(jié)膽固醇和脂肪酸的合成；SREBPs是脂代謝的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，其中SREBP1c主要通過促進編碼乙酰輔酶A羧化酶、脂肪酸合成酶、硬脂酰輔酶A去飽和酶-1和其他與脂肪酸合成相關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄來調(diào)節(jié)脂肪酸的合成；SREBP2則通過增加膽固醇生物合成途徑中所有已知酶的mRNA水平來控制膽固醇的合成。在膽固醇水平較高時，SREBPs與SREBP裂解激活蛋白(SCAP)形成復(fù)合物保留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，而在膽固醇缺乏的情況下，SREBPs和SCAP解離，SREBPs迅速從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到高爾基體[13]，被管腔環(huán)中的SK-1/S1P切割，隨后被膜掃描結(jié)構(gòu)域中的位點-2蛋白酶(S2P)二次切割[12]，使SREBPs的N端結(jié)構(gòu)域釋放出來，并移位到細胞核與甾醇調(diào)節(jié)元件(SRE)結(jié)合，激活LDLR與涉及膽固醇和脂肪酸合成的基因轉(zhuǎn)錄，從而恢復(fù)細胞膽固醇水平[14]。SK-1/S1P是這一調(diào)控途徑的關(guān)鍵組成部分，因此被認為是調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和膽固醇穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵酶。研究表明，當SK-1/S1P失活或被抑制時，肝細胞中SREBPs的活性形式水平顯著下降，同時所有SREBPs的靶mRNAs水平亦下降，而且脂肪酸和膽固醇的合成率也分別下降了約90%和75%[15]。可見，SK-1/S1P抑制劑可作為有效的降脂劑應(yīng)用于調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，但其對SK-1/S1P沒有選擇性，會干擾額外的途徑，包括溶酶體功能下調(diào)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)等[1]，長期使用可能會引起副作用，對全身穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生負面影響。而且PCSK8基因在小鼠體內(nèi)的完全失活會導(dǎo)致早期胚胎死亡[15]，這都阻礙了SK-1/S1P抑制劑的臨床應(yīng)用。因此，SK-1/S1P雖可作為脂質(zhì)代謝治療靶點，但由于其抑制劑缺乏選擇性，藥物安全性及副作用仍需進一步探索。

3 PC7在脂質(zhì)代謝中的作用

PC7作為哺乳動物PCs家族中最古老和保守的成員，是一種廣泛表達的跨膜蛋白酶，在肝臟中高度富集[1]，目前人們對其在脂質(zhì)代謝方面的作用機制尚不清楚。各種全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)的數(shù)據(jù)提示PC7相關(guān)基因變異和血脂異常存在關(guān)系：①Peloso等[16]發(fā)現(xiàn)PC7的一個低頻編碼突變(R504H；rs142953140)的攜帶者，其高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平比非攜帶者高40%，而TG水平則低30%。②Hoogeveen等[17]利用GWAS分析發(fā)現(xiàn)小而密低密度脂蛋白膽固醇(small dense low-density lipoprotein cholesterol，sdLDL-C)與位于PCSK7基因的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)rs508487顯著相關(guān)，研究表明該SNP上的小等位基因的每一拷貝都會使sdLDL-C增加40 mg/L，TG增加200 mg/L。③Kurano等[18]通過檢測日本藥物基因組學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)聯(lián)盟(JPDSC)數(shù)據(jù)庫中250萬個SNPs與血脂的關(guān)聯(lián)性，證實了先前報道的與LDL-C、HDL-C、TG及磷脂相關(guān)的各個區(qū)域的SNPs，表明JPDSC數(shù)據(jù)庫和GWAS目錄之間的方向是一致的，進一步的復(fù)制分析提示，位于PCSK7基因內(nèi)的SNPs(rs508487和rs236911)與TG顯著相關(guān)。④Dongiovanni等[19]通過研究PCSK7 rs236918變異對多例非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)病人相關(guān)特征的影響，發(fā)現(xiàn)PCSK7 rs236918 C等位基因變異與NAFLD病人的循環(huán)TG升高及脂肪變性程度相關(guān)，其機制可能與細胞內(nèi)PC7蛋白的增加及其從肝細胞分泌有關(guān)。這些數(shù)據(jù)提示抑制PC7的合成可能會降低循環(huán)中的脂質(zhì)，尤其是TG。此外，人PCSK7位于染色體11q23.3上，靠近載脂蛋白A5(APOA5)/載脂蛋白A4(APOA4)/載脂蛋白C3(APOC3)/載脂蛋白A1(APOA1)基因簇，該區(qū)域與脂蛋白代謝調(diào)控密切相關(guān)，支持PC7在TG代謝中的可能作用[20]。未來的研究應(yīng)該關(guān)注PC7缺失突變在提高APOA5水平而降低循環(huán)TG水平方面起到的保護作用，這可能成為治療血脂異常的新靶點。

4 Furin、PC5/6在脂質(zhì)代謝中的作用

內(nèi)皮脂酶(endothelial lipase，EL)和脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase，LPL)都屬于脂肪酶家族成員，在脂質(zhì)代謝中起重要作用。EL具有微弱三酰甘油酶活性的同時也具有很強的磷脂酶活性，可特異性水解高密度脂蛋白(HDL)上的磷脂酰膽堿，降低循環(huán)中HDL-C的水平[21]。而LPL是水解TG的限速酶，位于毛細血管內(nèi)皮的腔面，將TG水解成甘油和游離脂肪酸，以供各種組織貯存和利用。EL的失活會導(dǎo)致其C-末端和N-末端片段的釋放，Essalmani等[22]研究發(fā)現(xiàn)，特異性敲除Furin的小鼠與野生型小鼠相比，其體內(nèi)的C-末端片段減少超過80%，而且在Furin缺乏的小鼠體內(nèi)未能檢測到N-末端片段，提示Furin在EL的裂解失活過程中起著重要作用。血管生成素樣蛋白3(angiopoietin-like 3，ANGPTL3)和血管生成素樣蛋白4(angiopoietin-like 4，ANGPTL4)這兩種內(nèi)源性脂肪酶抑制劑可以調(diào)節(jié)EL和LPL的活性，在缺失Furin的活體小鼠體內(nèi)，血漿中ANGPTL3水平降低約50%，這表明Furin也可能通過ANGPTL3對EL活性產(chǎn)生負面影響[22]。Dijk等[23]通過siRNA的方法使脂肪細胞中的PCSK3沉默，導(dǎo)致PCSK3的表達水平下降90%，細胞培養(yǎng)液和細胞裂解物中LPL裂解的數(shù)量顯著減少，這些數(shù)據(jù)與先前的研究一致。Ueyama等[24]通過對多個GWASs進行薈萃分析發(fā)現(xiàn)Furin基因rs17514846的A等位基因L-C在TG的代謝中起主要作用[25]。也有研究通過GWAS發(fā)現(xiàn)PCSK5位點在全基因組范圍內(nèi)與HDL-C水平顯著相關(guān)[26]。Furin及PC5/6可通過對EL和LPL的調(diào)節(jié)，影響不同類型的脂質(zhì)代謝及脂肪酶的活性，從而為脂質(zhì)代謝異常提供一種新的治療方法[27]。

5 小 結(jié)

脂質(zhì)代謝是體內(nèi)重要且復(fù)雜的生化反應(yīng)，對生命活動具有重要意義，如何調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝異常也成為醫(yī)學(xué)上不可忽視的問題。基于以上對PCs不同成員的認識可知，PCs可通過不同途徑參與脂質(zhì)代謝。目前，PCs作為脂質(zhì)代謝異常的潛在治療靶點已被廣泛認可，研究最為深入的是PCSK9，其兩種單克隆抗體Alirocumab和Evolocumab已經(jīng)上市，其他如siRNA類藥物等也已進入二期臨床試驗。然而直至目前，對PCs成員如何參與脂質(zhì)代謝的了解只是冰山一角，對相關(guān)藥物的研發(fā)亦面臨著巨大的挑戰(zhàn)，仍需要不斷探索。