李怡華，杜郁，洪斌

·綜述·

低密度脂蛋白受體表達調控的研究進展

李怡華，杜郁，洪斌

100050 北京，中國醫(yī)學科學院北京協和醫(yī)學院醫(yī)藥生物技術研究所，國家衛(wèi)生健康委員會抗生素生物工程重點實驗室（李怡華、杜郁、洪斌），中國醫(yī)學科學院藥物合成生物學重點實驗室（洪斌）

心血管疾病是世界范圍的主要死亡原因[1]，全球對心血管類藥物的需求持續(xù)增長。膽固醇代謝紊亂引起的血脂異常是公認的動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）性心血管疾病的主要發(fā)病因素，降低低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）成為抗 AS 藥物研發(fā)的重要策略[2]。低密度脂蛋白受體（low density lipoprotein receptor，LDLR）是機體通過內吞機制清除血漿中 LDL-C 的關鍵受體，它和載脂蛋白 B（apolipoprotein B，ApoB）及前蛋白轉化酶枯草溶菌素 9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9）是目前已知的個與家族性高膽固醇血癥常染色體顯性遺傳相關的基因，且后兩者都與 LDLR 通路直接相關，顯示 LDLR 在維持體內膽固醇代謝平衡方面具有核心地位[3]。增加 LDLR 表達可降低血漿膽固醇水平，目前臨床上常用的他汀類藥物是針對 LDLR 通路的代表藥物，因其確切的降血脂及抗氧化等功能而在心血管疾病的一級和二級預防中具有重要作用[4]；在此基礎上參與 LDLR 表達調控的 PCSK9 抑制劑的出現進一步降低了心血管事件的風險[5]，說明開發(fā)上調 LDLR 表達的抗 AS 藥物對于滿足臨床應用需求有重要意義。LDLR 的表達受到膽固醇等因素在多個水平的調控，深入探明 LDLR 表達的調控機制有助于在分子水平認識 AS 的發(fā)病機制，并為尋找 AS 防治的潛在藥物靶點提供了新方向。

1 LDLR 概述

LDLR 是分布于細胞表面網格蛋白被膜竇區(qū)中的內吞受體之一，可結合并內化循環(huán)中的低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）及其他含有 ApoB-100 和載脂蛋白 E（apolipoprotein E，ApoE）的脂蛋白，是維持哺乳動物體內脂代謝穩(wěn)態(tài)的關鍵受體[6]。LDLR 廣泛分布于多種組織和細胞中，在肝臟中的表達尤為豐富。

結構上，LDLR 包含 5 種功能結構域，分別為半胱氨酸豐富的配體結合域（ligand-binding domain，LBD）、表皮生長因子前體同源域（epidermal growth factor precursor homology domain，EGFD）、含疏水基團的跨膜結構域（transmembrane domain，TMD）、高度保守的胞質尾域（cytoplasmic domain，CPD）以及富含絲氨酸和蘇氨酸殘基的O-糖鏈結構域（O-linked sugar domain，OLSD）[7]。各結構域均具有獨特而重要的生理功能。其中，定位于氨基末端的 LBD 負責結合 LDL 和中間密度脂蛋白（intermediate density lipoprotein，IDL）等配體；EGFD 中含有富含半胱氨酸的重復序列，可被進一步細分為表皮生長因子樣重復序列 A（epidermal growth factor-like repeat A，EGF-A）和 EGF-B，參與配體-受體復合物的 pH 依賴性解離；CPD 參與了受體靶向有被小窩及信號轉導過程[8]。分布上，LDLR 在肝臟、腎上腺、卵巢和睪丸等組織以及動脈壁平滑肌細胞、血管內皮細胞、肝細胞、淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞等細胞中均有分布，但不同組織細胞的 LDLR 活性差異較大，生理功能不同[6]。

迄今為止，LDLR 已被證實參與了人體多種病理和生理過程，人們對其在心血管疾病中作用的認識已逐漸深化[9]。LDLR 的表達在轉錄和轉錄后等水平受到多種因素的調節(jié)，下面將逐一進行介紹。

2 LDLR 轉錄水平的調控

LDLR 的表達調控主要發(fā)生在轉錄水平。位于基因 5' 端的全長約 200 bp 的啟動子區(qū)在轉錄水平上起重要的調控作用，其上有 3 個富含 GC 的不完全重復序列（repeat 1 ~ 3）和 2 個富含 TA 的序列（TATA box 1-2），可結合特定轉錄因子來控制的轉錄（圖 1）[10]。Repeat 1 ~ 3 各長 16 bp，控制基礎轉錄及固醇調控的轉錄。其中，repeat 1 和 3 中含有與基礎轉錄活性相關的轉錄因子特異性蛋白 1（specific protein 1，Sp1）的結合位點，核心序列分別為 5' CTCCTCCTC 3' 和 5' CTCCTCCCC 3'，Sp1 與其中任一位點的結合受阻均會使基礎轉錄活性降低[11-12]。Repeat 2 中含有一段與固醇調節(jié)直接相關的核苷酸序列（5' ATCACCCCAC 3'），即固醇調節(jié)元件 1（sterol regulatory element-1，SRE-1），可與固醇調節(jié)元件結合蛋白（sterol regulatory element binding proteins，SREBPs）相互作用而促進轉錄[13]。此外，兩個 TATA box 序列各長 7 bp，有非固醇調節(jié)元件（sterol-independent regulatory elements，SIRE）的結合位點與其重疊，包括核心序列為 5' TGCTGTAAA 3' 的 CCAAT 增強子結合蛋白（CCAAT/enhancer-binding protein，C/EBP）結合位點和核心序列為 5' TGACGTGG 3' 的環(huán)腺苷酸（cyclic AMP，cAMP）反應元件（cAMP response element，CRE）[14]。以上順式作用元件均位于轉錄起始位點（transcription start site，TSS）上游。根據調控方式的不同，轉錄水平的調控可分為固醇依賴和非固醇依賴的調控。

圖 1 LDLR基因啟動子區(qū)的主要順式作用元件

2.1 固醇依賴的轉錄調控

膽固醇是維持正常膜功能所必需的成分，可通過負反饋機制調節(jié)的轉錄。當胞內膽固醇水平升高時，的轉錄被抑制。反之，當細胞膽固醇儲存不足時，的轉錄被激活。此調節(jié)經 SRE-1 和 SREBPs 相互作用而得以控制。SREBPs 包括 3 種亞型，即 SREBP-1a、SREBP-1c 及 SREBP-2。其中 SREBP-2 在激活 LDLR 的表達中可能發(fā)揮了更重要的作用，在固醇依賴的轉錄調控中扮演關鍵角色[15]。

在細胞內膽固醇水平豐富時，的轉錄被抑制。此時，膽固醇會結合到 SREBP 裂解激活蛋白（SREBP cleavage-activating protein，SCAP）的固醇感應域，SCAP 與 SREBP-2 前體結合成復合體，被胰島素誘導基因（insulin induced gene，INSIG）編碼蛋白錨定于內質網，無法與啟動子上的 SRE-1 結合，故的轉錄僅維持在最低水平[16]。反之，當細胞缺乏膽固醇時，的轉錄被激活。此時 SCAP-SREBP-2 復合體與 INSIG 分離并運往高爾基體，經水解釋放出成熟形式的 SREBP-2，隨后轉移至核內與啟動子上的 SRE-1 結合，在 Sp1 的協同作用下激活轉錄，從而促進細胞攝取膽固醇[17-18]。

固醇依賴的轉錄調控是調節(jié) LDLR 表達的重要方式，促進了相關藥物開發(fā)和應用。如目前臨床應用廣泛的他汀類藥物通過競爭性抑制羥甲基戊二酰輔酶A（3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A，HMG-CoA）還原酶的活性，減少胞內膽固醇合成，反饋性激活的轉錄，進一步促進血漿內 LDL-C 內吞進入細胞[4]。

2.2 非固醇依賴的轉錄調控

SRE-1/SREBP 途徑作為固醇依賴的轉錄調控的機制已逐漸被闡明。此外研究人員發(fā)現了一類新的調控通路，即通過不依賴細胞內固醇變化的方式激活的轉錄。相關研究加深了人們對 LDLR 表達的認識，有利于拓寬新藥開發(fā)的思路。

研究發(fā)現抑瘤素 M（oncostatin M，OM）、激素和第二信使等介質通過非固醇依賴的方式調控的轉錄，此調控方式不受固醇變化的影響，而是通過獨立于 SRE-1/SREBP 的途徑，或通過非固醇因素激活 SREBP-2 的途徑來調控的轉錄。目前比較明確的幾種途徑有細胞外調節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）通路、雌激素受體（estrogen receptor，ER）依賴的途徑、磷脂酰肌醇 3 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）-絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（serine-threonine kinase，Akt）-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體（mammalian target of rapamycin complex，mTORC）通路等。

2.2.1 ERK 途徑 研究發(fā)現激活 ERK 通路可促進 LDLR 的轉錄。ERK 是將信號從細胞表面受體傳導至核的關鍵，其激活涉及有絲分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路，即 Ras-Raf-MAPK 激酶（MAPK kinase，MEK）-ERK信號轉導通路，又稱 ERK 通路。Ras 被刺激因子激活后，下游的 Raf、MEK 和 ERK 依次被磷酸化激活，并促進 cAMP 反應元件結合蛋白（cAMP response element-binding protein，CREB）等轉錄因子的磷酸化[19]。OM 和部分生長因子等因素可通過激活 ERK 通路促進 LDLR 的轉錄。

OM 是一種細胞因子，體內外實驗證實其以非固醇依賴的方式調控的轉錄[20-21]。Liu 等[14]發(fā)現啟動子上 C/EBP 位點和 CRE 這兩種 SIRE 的突變完全消除了 OM 介導的轉錄激活作用。進一步研究發(fā)現 OM 可募集轉錄因子早期生長應答因子 1（early growth response gene product 1，EGR-1）和C/EBPβ到 SIRE 上，共同促進的轉錄[22-23]。EGR-1 和 C/EBPβ 均為 ERK 通路的下游效應元件，提示此調控依賴于 OM 對 ERK 信號的激活作用。Li 等[24]證實，ERK 通路是 OM 激活轉錄的必要因素，并首次證明了 repeat 3 是 OM 響應 ERK 激活的一個靶點。此外，MEK 抑制劑 U0126 成功阻斷了 OM 誘導的轉錄，進一步了證實了 ERK 通路在其中的作用[25]。ERK 的激活促使 C/EBPβ 發(fā)生磷酸化，使得其與 EGR-1 的結合更加緊密，促使 SIRE 處的轉錄因子復合體的形成，加速了的轉錄[25]。

此外，有研究表明包括胰島素、胰島素樣生長因子 1 和血小板衍生生長因子等在內的生長因子通過激活 ERK 通路提高了 SREBPs 的表達水平，繼而促進了的轉錄[26]。

2.2.2 ER 依賴的轉錄調控 ER 是類固醇激素受體超家族中的一員，與雌激素結合后以二聚體形式發(fā)生核轉位，隨后與靶基因的雌激素反應元件（estrogen responsive element，ERE）結合或與其他特定轉錄因子相互作用，從而調控基因轉錄[27]。由于啟動子區(qū)不含保守的 ERE，因此 ER 不可直接作用于，有研究發(fā)現，ER 通過與 Sp1 結合后作用于啟動子區(qū)的 repeat 1 或 3，以此促進轉錄[28]。

雌激素可刺激 LDLR 的表達[29]。用乙炔雌二醇給藥后大鼠肝臟mRNA 呈劑量依賴性增高，在劑量為2000 μg/d 時升高至 7 倍，且此變化與食物攝入無關[30]。在 HepG2 細胞中也得到了類似的結論[31]。體外試驗發(fā)現，在外源性 ER 存在的情況下 17β-雌二醇可激活的轉錄，而 ER 拮抗劑可阻斷此激活作用[32]。越來越多的證據表明，雌激素以 ER 依賴的方式促進轉錄，但其分子基礎尚未闡明[28]。此外，有研究發(fā)現雌激素的降膽固醇作用在切除垂體后的大鼠體內被顯著減弱，而生長激素的補充逆轉了這一消減作用，提示生長激素可能在此調控中發(fā)揮了重要作用[33]。

雌激素對早期 AS 的預防作用在多種動物模型中得到證實，而 ER 是雌激素發(fā)揮抗 AS 作用的關鍵靶點[34-35]。

2.2.3 PI3K-Akt-mTORC 途徑 Akt 是PI3K 的重要下游效應蛋白，對維持多種細胞過程的正常功能至關重要。PI3K 介導生成的三磷酸磷脂酰肌醇（phosphoinositide-3,4, 5-trisphosphate，PIP3）特異性識別 Akt 上的普列克底物蛋白同源域（pleckstrin homology domain，PHD）并將 Akt 招募到細胞膜，使其在 mTORC 等作用下被活化[36]。此通路影響 SREBP-2 的裂解激活，但影響效果及具體機制仍有待研究[37]。通過研究 Akt 抑制劑 MK-2206 對肝細胞 LDLR 表達的影響，發(fā)現 MK-2206 可誘導 SREBP-2 蛋白的裂解過程并促進的轉錄，且與胞內固醇水平無關[38]。目前的研究提示了 Akt-SREBP-LDLR 途徑在糖脂代謝中可能發(fā)揮了重要作用[39]。

2.2.4 其他途徑 肌醇 1,4,5-三磷酸鹽（inositol 1,4,5-triphosphate，IP3）-Ca2+途徑被證實與轉錄調控有關。體外實驗通過 Ca2+載體 A-23187 模擬人單核細胞白血病細胞系（human monocytic leukemic cell line，THP-1）和人肝癌細胞系 HepG2 中 IP3 的影響，發(fā)現 A-23187 的加入使得的 mRNA 水平顯著提升，且轉錄速率增加；而預先用放線菌素 D 處理后mRNA 的增長作用被消減[40]。這表示 IP3-Ca2+途徑對的調控在轉錄層面，且與固醇水平無關。Kartawijaya 等[41]發(fā)現染料木素（genistein）可能通過激活 c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun amino-terminal kinase，JNK）信號促進 SREBP-2 的裂解，從而在轉錄水平上調 LDLR 的表達。金合歡素（acacetin）也可能通過非固醇依賴的方式上調SREBP-2 進而促進 LDLR 的表達，具體機制有待進一步闡明[42]。此外，cAMP 通路可以調節(jié)細胞的mRNA 水平。有研究發(fā)現二丁酰環(huán)腺苷酸（dbcAMP）降低了培養(yǎng)的人成纖維細胞和平滑肌細胞的 LDLR 活性[43]。也有研究用 dbcAMP 處理 THP-1 細胞使得的轉錄水平提升了 4 倍[40]。

通過激活與固醇無關的調節(jié)通路也可以促進的轉錄，這為藥物開發(fā)和臨床治療提供了更為廣闊的治療方向。但目前有關此方面的研究較為缺乏，具體機制仍不明確。

3 LDLR 轉錄后水平的調控

轉錄后水平對 mRNA 穩(wěn)定性的調控在哺乳動物細胞的基因表達中起重要作用，可快速調整基因表達以響應環(huán)境條件的變化。mRNA 的相對穩(wěn)定性較差，半衰期約為 2 h[44]。已知 mRNA 穩(wěn)定性由 3'-非翻譯區(qū)（3'-untranslated region，3'-UTR）的調節(jié)序列決定，此區(qū)域長約 2.5 kb，包含 4 個富含 AU 序列的元件（AU-rich elements，AREs）[44]。3'-UTR 通過與 RNA 結合蛋白（RNA-binding proteins，RBPs）或微小核糖核酸（microRNAs，miRNAs）相互作用來反式調控基因的表達。

3.1 RBPs 介導的LDLR mRNA 穩(wěn)定性調控

RBPs是一種重要的轉錄后調控因子，可直接或間接地與順式作用元件結合來調節(jié) RNA 的代謝并影響基因表達[45]。而 ARE 是影響 mRNA 穩(wěn)定性的最重要的順式作用元件，可與一系列 RBPs 結合調節(jié)mRNA 的降解[46]。

某些 RBPs 可促進 mRNA 降解，如靶向于 ARE 的 KH 型剪接調控蛋白（KH-type splicing regulatory protein，KSRP）和異質性胞核核糖核蛋白D（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein D，hnRNP D）[47]。小檗堿（berberine，BBR）是一種作用機制與他汀類藥物不同的新型降血脂藥物[48]。BBR 及其代謝物在轉錄后水平增加mRNA 的穩(wěn)定性，使其半衰期顯著延長[49]。研究發(fā)現 BBR 可降低不穩(wěn)定因子 KSRP 和 hnRNP D 與 ARE 序列的結合能力，從而有效鞏固了 mRNA 的穩(wěn)定性[50]。此外，某些 RBPs 可增加mRNA 的穩(wěn)定性，如靶向于 ARE 的人類抗原 R 蛋白（human antigen R，HuR）。HuR 是胚胎致死異常視覺（embryonic lethal abnormal vision，ELAV）家族中廣泛表達的蛋白，定位于細胞核，在應激狀態(tài)下易位至細胞質并與靶基因的 ARE 序列結合，從而增加其 mRNA 穩(wěn)定性[51]。5-氨基-4-甲酰胺咪唑核糖核苷酸（5-aminoimidazole-4- carboxamide ribonucleoside，AICAR）可誘導肝細胞中 LDLR mRNA 水平升高，研究發(fā)現此作用是通過促進 HuR 與 ARE1 結合以提高 mRNA 穩(wěn)定性來介導的[52]。

3.2 miRNAs 介導的LDLR mRNA 穩(wěn)定性調控

miRNAs 是一類由大約 22 個核苷酸組成的小分子非編碼 RNA，主要通過與靶基因mRNA 的 3'-UTR 結合致使 mRNA 降解，由此調控了哺乳動物多達 30% 的蛋白質編碼基因的活性，被認為是真核生物基因表達的關鍵轉錄后調節(jié)因子[53]。近年研究發(fā)現，miRNAs 可通過轉錄后水平調控 LDLR 表達，在控制膽固醇和脂質穩(wěn)態(tài)中有重要作用[54]。的 3'-UTR 序列上含有多個潛在的 miRNA 結合位點，研究發(fā)現 miR-185、miR-199a、miR-148a、miR-128-1、miR-130b 和 miR-301 等直接靶向于3'-UTR 來調控人和小鼠肝細胞中 LDLR 的表達[55]。其中，miR-185 及其抑制劑均被發(fā)現有抑制 LDLR 表達的作用，本課題組進一步研究發(fā)現 miR-185 除靶向于3'-UTR 而直接影響其表達外，還靶向于促進 LDLR mRNA 降解的 RNA 結合蛋白 KSRP 從而間接影響其表達，由此揭示了一種新的 AS 相關的前饋環(huán)路[56]。此外，miRNA 介導的對 SREBP-2 的調控可能代表了參與 LDLR 表達調控的另一方式[54]。有研究發(fā)現，過表達 miR-185 可促進的 mRNA 降解繼而在轉錄水平抑制 LDLR 的表達，闡明了其在機體和細胞水平上嚴格調控膽固醇代謝的新機制[57]。miRNA 的發(fā)現揭示了真核生物基因表達的轉錄后調控的復雜性，并為研究 LDLR 表達的調控機制提供了新的思路。在體內操縱 miRNA 表達可能是治療血脂異常和相關心血管疾病的有效治療策略，值得深入研究。

3.3 調控 LDLR mRNA 穩(wěn)定性的化合物

近年研究發(fā)現一些化合物對mRNA 的穩(wěn)定性有重要影響，為開發(fā)降低血漿 LDL的藥物開辟了新的途徑。

酯--乙酸酯（phorbol-12-myristate- 13-acetate，PMA）是一個可在轉錄后水平調控 LDLR 表達的化合物。研究發(fā)現，在具有完整肌動蛋白細胞骨架的前提下，PMA 可延長肝細胞mRNA 的半衰期；而在細胞骨架的完整性被破壞時，mRNA 的穩(wěn)定性達到了與上述 PMA 處理后的相同程度，且后續(xù)加入 PMA 對穩(wěn)定性沒有影響[58]。這表示的 mRNA 穩(wěn)定性可能與細胞骨架成分有關。進一步研究表明 PMA 介導的mRNA 的穩(wěn)定需要 3'-UTR 序列[59]。可能的一種解釋是，3'-UTR 中的序列與細胞骨架的連接可能會使 mRNA 變得不穩(wěn)定，而 PMA 可能通過引起細胞骨架降解或通過保護 3'-UTR 上的連接位點來增加 mRNA 穩(wěn)定性[59]。

鵝去氧膽酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）是天然的疏水性初級膽汁酸，即使在可抑制 LDLR 表達的 25-羥基膽固醇存在時，也可顯著提高 HepG2 細胞中的 mRNA 水平[60]。CDCA 被證實通過作用于 ARE1 來調節(jié)mRNA 的穩(wěn)定性，并伴有 ERK 通路的激活[61]。這表示膽汁酸及其衍生物可能在調控 LDLR 表達方面有重要作用，有待進一步研究。

天然產物 BBR 通過 ERK 通路介導mRNA 的穩(wěn)定性調控[62]。Kong 等[48]通過MEK 抑制劑 U0126 及 p38、PI3K 和 JNK 等酶的抑制劑來阻斷 MAPK 亞型的激活，發(fā)現 BBR 提高mRNA 水平的作用被 U0126 消除，進一步證明了此機制。

體內外實驗表明 Akt 抑制劑 triciribine 以 ERK 依賴的方式增加mRNA 的穩(wěn)定性。Triciribine 在有無固醇存在的條件下均可上調 HepG2 細胞中mRNA 水平，且用放線菌素 D 檢測發(fā)現 mRNA 的半衰期增加約 2.5 倍，但此作用在 U0126 的作用下失效[63]。有研究發(fā)現 Akt 可磷酸化 Raf 來抑制 ERK 的激活[64]。Triciribine 可能通過減輕 Akt 對 Raf 的抑制作用，從而使 ERK 下游激活，穩(wěn)定mRNA。不同 Akt 亞型可能對 LDLR 表達產生不同的影響，研究發(fā)現 Akt2 與mRNA 的穩(wěn)定性有關[65]。

4 LDLR 翻譯后水平的調控

LDLR 表達在蛋白水平的調節(jié)也是影響脂蛋白代謝的決定因素之一，目前已證實有兩種有效的 LDLR 調節(jié)蛋白，分別是 LDLR 誘導降解蛋白（inducible degrader of the ldlr，IDOL）和 PCSK9。其中，IDOL 以肝 X 受體（liver X receptor，LXR）-IDOL-LDLR 的泛素化途徑在細胞內起作用，而 PCSK9 主要通過與 LDLR 胞外結構域結合介導 LDLR 的降解。

4.1 LXR-IDOL-LDLR 途徑

2009 年，IDOL 途徑被確定為一種全新的在蛋白水平調控 LDLR 表達的方式[66]。IDOL具有 E3 泛素連接酶活性，可引發(fā) LDLR 泛素化而使其進入溶酶體被降解，這是一種與網格蛋白無關的內吞途徑[67]。IDOL 包含兩個不同的蛋白質結構域，即一個氨基末端 FERM 和一個羧基末端的環(huán)狀結構域。其中 IDOL 與 LDLR 的結合依賴于 FERM 域，而環(huán)狀結構域刺激 LDLR 的泛素化[66]。IDOL 受到固醇感應的轉錄因子 LXR 的直接調控，在細胞中固醇水平豐富時，LXR 激活并誘導 IDOL 表達，由此顯著降低 LDLR 的蛋白水平從而阻止外源性膽固醇的攝入。泛素化修飾是可逆的，泛素特異性蛋白酶（ubiquitin-specific protease，USP）家族是人體基因編碼的去泛素化酶中最大的家族。研究發(fā)現 USP2可抵消 IDOL 的泛素化作用，且去泛素化過程不受固醇水平的影響[68]。

體內外研究表明，IDOL 的減少會增加 LDLR 的蛋白水平[69]。而腺病毒介導的 IDOL 過表達對–/–小鼠血漿膽固醇水平和脂蛋白譜沒有顯著影響，進一步證明 IDOL 通過介導 LDLR 的表達來影響膽固醇水平[66]。LXR-IDOL-LDLR 途徑定義了一個與獨立于 SREBP-2 的調控途徑，是防治血脂異常和脂代謝紊亂的潛在靶點[70]。

4.2 PCSK9 介導的途徑

PCSK9 是一種分泌型蛋白，主要在肝臟、小腸和腎臟中表達，結構上含有一個前肽結構域、一個催化結構域和一個富含組氨酸的羧基末端結構域[71]。PCSK9 的催化域與 LDLR 的 EGF-A 在細胞表面緊密結合，通過網格蛋白內吞進入細胞并轉運至內體。PCSK9 與 LDLR 的緊密結合導致 LDLR 的蛋白構象發(fā)生變化，使得 LDLR 在內體的酸性環(huán)境下仍無法與 PCSK9 解離從而阻止其返回細胞膜，并以復合物形式進入溶酶體被降解[72-73]。PCSK9 的發(fā)現使我們對機體膽固醇代謝的理解從一個完全由細胞內過程控制的系統，轉變?yōu)橐粋€由循環(huán)蛋白調節(jié)的系統。

有研究在野生型和基因突變小鼠肝臟中過表達 PCSK9，發(fā)現兩種小鼠的肝臟LDLR 蛋白水平均大幅下降，而mRNA 水平未顯著降低，說明 PCSK9 可能通過轉錄后機制調節(jié)小鼠體內 LDLR 表達[74]。此外，細胞實驗發(fā)現 HepG2 細胞和 HEK-293 細胞中 PCSK9 的表達可顯著降低 LDLR 水平，而在成纖維細胞和 CHO 細胞中 PCSK9 對 LDLR 表達的影響較小，說明 PCSK9 的作用可能需要細胞中特定的響應因子[75]。9 是 SREBP-2 的靶基因，受到 SREBP-2 的調節(jié)。已知他汀類藥物通過抑制 HMG-CoA 還原酶活性來促進 SREBP-2 表達，從而使 LDLR 表達水平增加。但同時 PCSK9 表達的增加可通過促進 LDLR 降解來減弱藥物的功效，因此 PCSK9 代表了 SREBP 途徑中限制 LDLR 活性的有效反作用機制[76]。PCSK9 的功能與 LDLR 水平之間形成了明確的聯系，PCSK9 成為降低心血管病發(fā)病率的重要藥物靶點，對其抑制劑的開發(fā)成為當今藥物研發(fā)的熱點，人源化 PCSK9 抗體已率先獲批用于臨床。

圖 2 人LDLR 基因的表達調控機制

5 展望

LDLR 的表達在轉錄、轉錄后及翻譯后水平受到多種途徑的調控，參與維持血漿中 LDL-C 水平的相對穩(wěn)定（圖 2）。LDLR 表達及功能失調使得肝臟對血液循環(huán)中 LDL-C 的清除能力下降，導致 AS 發(fā)生和發(fā)展，因此調控 LDLR 的表達是減少全球心血管疾病負擔的重要策略。上調 LDLR 表達可有效降低 LDL-C 水平，相關藥物如他汀和 PCSK9 抑制劑的出現有效減少了心血管事件的發(fā)生。

他汀類藥物是降脂治療的一線藥物，通過抑制內源性膽固醇合成繼而由 SREBP 途徑在轉錄水平促進 LDLR 的表達，可將五年內主要冠狀動脈事件的發(fā)病率降低五分之一[77]。但因存在療效個體差異及橫紋肌溶解等副作用而具有一定的治療局限性[78]。PCSK9 抑制劑為降脂治療提供了更多選擇，通過抑制 PCSK9 表達或阻止 PCSK9 與 LDLR 相互作用從而抑制 PCSK9 介導的 LDLR 降解[79]。目前已上市的兩種 PCSK9 抑制劑alirocumab 和 evolocumab 均為人源化單抗，其療效和安全性得到大量臨床數據證實，但由于價格昂貴而阻礙了大規(guī)模應用[80]。PCSK9 小分子抑制劑的成本效益和給藥方式較為理想，但因受到結合表面平坦、小分子與靶蛋白相互作用復雜等影響而開發(fā)難度較大，目前仍處于臨床前研發(fā)階段[81]。本課題組篩選到一種潛在的 PCSK9 小分子轉錄抑制劑 7030B-C5，可降低小鼠 PCSK9 水平并促進 LDLR 表達[82]?？傊?，LDLR 的表達調控機制研究將加深對 LDLR 的功能調控和抗 AS 機制的理解，為新機制降脂藥物的研發(fā)提供新的思路。

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10.3969/j.issn.1673-713X.2020.06.010

國家自然科學基金（81402929）；中國醫(yī)學科學院醫(yī)學與健康科技創(chuàng)新工程（2017-I2M-1-008）；“重大新藥創(chuàng)制”國家科技重大專項（2018ZX09711001-007-002）；北京市自然科學基金（7162129）

杜郁，Email：duyu@imb.pumc.edu.cn；洪斌，Email：binhong69@hotmail.com

2020-04-30