陳祥梅 王濤

膿毒癥的是機(jī)體對(duì)感染的反應(yīng)失調(diào)而導(dǎo)致危及生命的器官功能障礙，死亡率高達(dá)20%［1］，膿毒癥的根本發(fā)病機(jī)制尚未明了，涉及到復(fù)雜的全身炎癥網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)、基因多態(tài)性、免疫功能障礙、凝血功能異常、組織損傷以及宿主對(duì)不同感染病原微生物及其毒素的異常反應(yīng)等多個(gè)方面。病原菌脂質(zhì)(PL)入侵體內(nèi)后會(huì)觸發(fā)炎癥反應(yīng)，同時(shí)，機(jī)體不斷清除循環(huán)中的 PL 來(lái)減輕炎癥反應(yīng)PL 觸發(fā)炎癥反應(yīng)。血漿低密度脂蛋白(LDL)在PL 清除中期關(guān)鍵作用，PL 的體內(nèi)清除機(jī)制既是機(jī)體從膿毒癥中恢復(fù)的最主要機(jī)制，又是當(dāng)前膿毒癥研究的重要靶點(diǎn)［2］。前蛋白轉(zhuǎn)化酶(PCSK)家族的成員前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(proprorein convertase subtilisinkexin type 9，PCSK9)具有靶向LDLR 進(jìn)行降解的特殊功能［3，4］。臨床試驗(yàn)表明PCSK9 能夠通過(guò)降低低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平有效和安全地預(yù)防心血管事件。PCSK9 蛋白主要在肝細(xì)胞中表達(dá)，在腸、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有低水平的表達(dá)。雖然PCSK9 通過(guò)調(diào)節(jié)肝臟LDLR 的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)膽固醇代謝，但體外和體內(nèi)的研究表明，PCSK9 還參與了其他多種生理過(guò)程。本文將PCSK9 在不同系統(tǒng)的病理生理作用以及對(duì)膿毒癥作用作了綜述。

1 PCSK9 的發(fā)現(xiàn)

2001年，PCSK9 首次在小腦神經(jīng)元凋亡的研究中被發(fā)現(xiàn)，命名為神經(jīng)細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化酶1(NARC-1)［5］。PCSK9 基因位于1 號(hào)染色體p32 位點(diǎn)，編碼含692 個(gè)氨基酸的絲氨酸蛋白酶［6］。PCSK9 蛋白主要在肝細(xì)胞表達(dá)，在腸、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有低水平的表達(dá)。PCSK9 的轉(zhuǎn)錄主要由固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2(sterol regulatory element binding protein-2，SREBP-2)和肝細(xì)胞核因子1α(HNF1α)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)。

2 PCSK9 在各個(gè)系統(tǒng)中的作用

2.1 PCSK9 與心血管系統(tǒng) 有研究發(fā)現(xiàn)，PCSK 家族的成員可將未成熟的前蛋白如前激素、細(xì)胞因子和膜結(jié)合蛋白切割并轉(zhuǎn)化為它們的生物活性形式，從而維持體內(nèi)平衡，PCSK9 最初被認(rèn)為具有其他PCSK 家族成員相似的酶功能，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)PCSK9 具有靶向LDLR 進(jìn)行降解的特殊功能［7］。PCSK9 在LDL-C 代謝過(guò)程中扮演重要角色。LDL-C 和LDLR 結(jié)合后通過(guò)網(wǎng)格蛋白包被的囊泡內(nèi)化進(jìn)入肝細(xì)胞。LDL-C 則在溶酶體中被降解，而LDLR 重新循環(huán)回細(xì)胞膜上結(jié)合血液中游離的LDL-C。循環(huán)PCSK9 的催化結(jié)構(gòu)域可以與肝細(xì)胞表面的LDLR 結(jié)合，細(xì)胞內(nèi)的低pH 值環(huán)境增加了LDLR 降解。因而細(xì)胞表面LDLR 數(shù)量減少，LDL-C 不能被肝臟清除，血液中的LDL-C 水平升高與LDLR 親和力水平升高，以致LDLR 無(wú)法重新回到細(xì)胞表面，形成的復(fù)合物在溶酶體中均被降解［7］。

PCSK9 在家族性高膽固醇血癥(FH)的發(fā)病中扮演關(guān)鍵角色，該基因的功能獲得型患者會(huì)罹患高膽固醇 血癥［8］。PCSK9 是除LDL-R、載脂蛋白B(apolipoprotein B)外，第3 個(gè)與常染色體顯性FH 有關(guān)的基因［9］，當(dāng)小鼠過(guò)表達(dá)PCSK9 時(shí)，總膽固醇及非高密度脂蛋白(non-high density lipoprotein cholesterol，non-HDL-C) 水平升高，LDLR 表達(dá)下降，證明了人類(lèi)PCSK9 功能獲得性基因變異在高膽固醇血癥的發(fā)生發(fā)展中起了決定性作用。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)PCSK9 功能缺失型基因變異的人群表現(xiàn)為低膽固醇血癥，其心血管疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)也大大降低。在一項(xiàng)關(guān)于PCSK9 在oxLDL 依賴性調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞功能中的作用的實(shí)驗(yàn)中，Wolf 等使用成年大鼠和小鼠心室心肌細(xì)胞和離體灌注心臟，通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定(ELISA)、蛋白質(zhì)印跡法(Western Blot)等實(shí)驗(yàn)方法確定心肌細(xì)胞表達(dá)并釋放PCSK9，PCSK9 以自分泌方式作用于心肌細(xì)胞并損害其功能［10］。

2.2 PCSK9 與中樞神經(jīng)系統(tǒng) PCSK9 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)，可能參與大腦發(fā)育和凋亡，載脂蛋白(ApoE)在阿爾茨海默病(AD)的病理生理學(xué)中起著關(guān)鍵作用。通過(guò)AD 患者腦脊液中PCSK9 水平升高的觀察，PCSK9可能通過(guò)降解負(fù)責(zé)星形膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的膽固醇攝取的神經(jīng)元ApoE 受體來(lái)干擾中樞神經(jīng)系統(tǒng)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)［11］，同時(shí)研究表明，在健康受試者中，血清PCSK9 濃度呈現(xiàn)明顯的日變化，在下午3 點(diǎn)左右濃度值最低，在其余時(shí)間里逐漸增加，并在傍晚/清晨左右達(dá)到峰值，與血清PCSK9 水平相比，腦脊液中PCSK9 的濃度在24 h 內(nèi)保持不變［12］。然而，有研究表明，未發(fā)現(xiàn)兩種PCSK9多態(tài)性與散發(fā)性AD 的關(guān)聯(lián)［13］。鑒于凋亡在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和退化中的重要作用，需要進(jìn)一步的研究來(lái)了解PCSK9 是否、如何以及何時(shí)在老化和退化的大腦中上調(diào)，以及常見(jiàn)的PCSK9 多態(tài)性是否與神經(jīng)元疾病相關(guān)。

2.3 PCSK9 與內(nèi)分泌系統(tǒng) PCSK9 的合成除了受SREBP-2 和HNF1α 轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)外，也受激素和營(yíng)養(yǎng)狀況的影響。脂質(zhì)和葡萄糖代謝之間的密切關(guān)系支持了PCSK9 可能參與葡萄糖穩(wěn)態(tài)的研究。膽固醇在決定細(xì)胞膜的物理化學(xué)特性和功能中起著至關(guān)重要的作用。適當(dāng)?shù)哪そY(jié)構(gòu)對(duì)于葡萄糖介導(dǎo)的胰島素分泌在胰腺β-cell 中是至關(guān)重要的，并且細(xì)胞膽固醇含量的改變可能導(dǎo)致β-cell 功能障礙［14］，下調(diào)PCSK9 可改善2 型糖尿病患者的脂質(zhì)和葡萄糖代謝［15］。脂質(zhì)代謝和卵巢疾病是多囊卵巢綜合征(polycystic ovarian syndrome，PCOS)的常見(jiàn)臨床表現(xiàn)，PCSK9 在血液、肝臟和卵巢中的異常高表達(dá)可能通過(guò)影響脂質(zhì)代謝和卵巢功能而參與PCOS 病的發(fā)病機(jī)制，抑制PCSK9 可能部分逆轉(zhuǎn)PCOS 的病理改變。研究表明，PCSK9 有可能成為PCOS 診斷和治療的新的有吸引力的靶點(diǎn)［16］。

2.4 PCSK9 與消化系統(tǒng) 體外研究顯示，結(jié)腸癌細(xì)胞(Caco-2)可以分泌PCSK9，同時(shí)PCSK9 缺陷小鼠和Caco-2 實(shí)驗(yàn)證實(shí)，PCSK9 可能直接調(diào)節(jié)富含甘油三酯顆粒的腸道分泌［17］，除了對(duì)餐后甘油三酯水平的影響外，PCSK9 還被認(rèn)為可以調(diào)節(jié)經(jīng)腸道膽固醇排泄(transintestinal cholesterol excretion，TICE)。在PCSK9 缺陷小鼠中，不改變每日食物攝入或腸道膽固醇吸收，TICE 增加，給予PCSK9 缺陷小鼠靜脈注射重組PCSK9則可迅速降低TICE［18］。

2.5 PCSK9 與腎臟系統(tǒng) 與其他系統(tǒng)一樣，PCSK9 可降低腎臟中LDLR 的表達(dá)，在小鼠腎病綜合征模型中，系統(tǒng)性或肝臟缺乏性PCSK9 可以預(yù)防血脂異常［19］，表明肝臟向血漿中分泌更多的PCSK9 可能會(huì)導(dǎo)致腎病綜合征相關(guān)血脂異常。體外研究表明，PCSK9 可能與阿米洛利敏感的上皮鈉通道亞單位-α(也稱為ENaC)相互作用，通過(guò)蛋白酶體途徑增加其降解［20］，此外，阿米洛利增加了PCSK9 缺陷小鼠和表達(dá)PCSK9 小鼠的尿鈉排泄，表明ENaC 活性不受PCSK9 的影響［21］，因此，雖然PCSK9 在腎臟中表達(dá)，并可能影響腎臟生理，但PCSK9 活性似乎對(duì)正常腎功能并不重要，并且抑制PCSK9 可能并不會(huì)給腎臟帶來(lái)不良反應(yīng)［22］。

2.6 PCSK9 與風(fēng)濕免疫系統(tǒng) Sánchez-Pérez 等［23］研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者表現(xiàn)出脂質(zhì)分布紊亂，大多數(shù)脂質(zhì)相關(guān)分子下調(diào)，其中包括PCSK9 血清水平的下調(diào)，疾病的活動(dòng)和損害與PCSK9 呈正相關(guān)。由于PCSK9 與心血管疾病有關(guān)，系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者心血管風(fēng)險(xiǎn)的增加可能會(huì)受到PCSK9 的影響，從而導(dǎo)致更大的損害和活動(dòng)。然而，需要進(jìn)一步的研究來(lái)評(píng)估PCSK9 是否在系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者的血脂異常和動(dòng)脈粥樣硬化加速中起關(guān)鍵作用。de Armas-Rillo 等通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)測(cè)定了160 例未接受過(guò)生物制劑治療的類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)患者的PCSK9 水平，后患者開(kāi)始抗腫瘤壞死因子-α(TNF-α)治療，并隨訪1年(疾病活動(dòng)性由DAS28 確定)發(fā)現(xiàn)，在TNF -α 拮抗劑治療的RA 患者中，3、6、12 個(gè)月后，根據(jù)DAS28 測(cè)定的PCSK9 基線水平與疾病活動(dòng)度呈負(fù)相關(guān)。同時(shí)該實(shí)驗(yàn)還研究了PCSK9 對(duì)巨噬細(xì)胞和滑膜細(xì)胞的影響，其生理濃度范圍與循環(huán)中存在的PCSK9 相似。從而確定PCSK9 以濃度依賴的方式從巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)TNF-α 和白細(xì)胞介素(IL)-β［24］。PCSK9 在預(yù)測(cè)RA 的預(yù)后中可能起作用，并且抑制PCSK9 可能在RA 的治療中有意義。同時(shí)研究表明，在中軸型脊柱關(guān)節(jié)炎患者，疾病活動(dòng)度與PSCK9 呈顯著正相關(guān)，抗腫瘤壞死因子治療可降低PCSK9 血清水平［25］。

2.7 PCSK9 與癌癥 胃癌組織中PCSK9 的表達(dá)水平與癌癥進(jìn)展和預(yù)后差相關(guān)，PCSK9 可以通過(guò)上調(diào)熱休克蛋白70(HSP70)激活 MAPK 信號(hào)通路，促進(jìn)胃癌轉(zhuǎn)移和抑制凋亡。PCSK9 可能作為胃癌一種新的潛在治療靶點(diǎn)，同時(shí)，PCSK9 在胃癌中或許可以作為一種新的生物標(biāo)志物［26］。在小鼠腫瘤模型中，基因缺失PCSK9或使用PCSK9 抗體可以增加腫瘤細(xì)胞表面主要組織相容性蛋白I 類(lèi)(MHC I)蛋白的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞毒性T 細(xì)胞在腫瘤內(nèi)的浸潤(rùn)，促進(jìn)MCH I 在溶酶體中的遷移和降解來(lái)破壞MHCI 在細(xì)胞表面的循環(huán)，減弱或阻止腫瘤在小鼠體內(nèi)的生長(zhǎng)［27］。

2.8 PCSK9 與傳染病 登革熱病毒(DENV)感染需要膽固醇作為一種親病毒因素，同時(shí)DENV 感染操縱膽固醇代謝需要低氧微環(huán)境(缺氧)，如肝臟、脾臟和淋巴結(jié)。因此他汀類(lèi)藥物作為抗登革熱藥物缺乏療效。PCSK9 作為一種膽固醇代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，在缺氧細(xì)胞中表達(dá)增加［28］。

2.9 PCSK9 與免疫系統(tǒng) 研究表明，膽固醇代謝和免疫系統(tǒng)之間有直接聯(lián)系［29］，具有人源化免疫系統(tǒng)和腺相關(guān)病毒血清8 型(AAV8)介導(dǎo)的PCSK9 過(guò)表達(dá)的小鼠表現(xiàn)出高膽固醇血癥和T 細(xì)胞介導(dǎo)的肺部和肝臟炎癥反應(yīng)。在這種高膽固醇血癥的情況下，T 細(xì)胞穩(wěn)態(tài)被破壞，CD4+和CD8+記憶T 細(xì)胞增加，循環(huán)中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞減少［30］，因此評(píng)估PCSK9 抑制劑對(duì)免疫活性的調(diào)節(jié)是否對(duì)小鼠動(dòng)脈粥樣硬化有影響是很有意義的。

2.10 PCSK9 與病毒感染 一些研究表明，PCSK9 與丙型肝炎病毒(HCV)感染之間存在聯(lián)系，PCSK9 可能會(huì)影響到HCV 通過(guò)LDLR 介導(dǎo)的方式侵入肝細(xì)胞［31］，PCSK9 可通過(guò)促進(jìn)LDLR 的降解調(diào)節(jié)肝臟CD81 水平，CD81 是一種細(xì)胞表面蛋白，可促進(jìn)HCV 進(jìn)入肝細(xì)胞［32］。研究發(fā)現(xiàn)，抑制PCSK9 可通過(guò)有效降低膽固醇，阻斷嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)進(jìn)入宿主細(xì)胞或抑制其復(fù)制來(lái)抑制SARS-CoV-2 感染，但需要進(jìn)一步的研究驗(yàn)證及評(píng)估PCSK9 抑制劑這一類(lèi)藥物在新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)潛在益處［33］。

3 PCSK9 在膿毒癥中的作用

膿毒癥是指由感染引起的全身炎癥反應(yīng)綜合征，臨床證實(shí)有細(xì)菌存在或有高度可疑感染灶，故從本質(zhì)上講膿毒癥是機(jī)體對(duì)感染性因素的反應(yīng)。PL 通過(guò)Toll樣受體和其他可能受體共同參與炎癥反應(yīng)，其中，PL是觸發(fā)炎癥反應(yīng)中固有免疫受體的主要配體，主要包括革蘭陰性菌的脂多糖(LPS)、革蘭陽(yáng)性菌中的脂壁酸(LPA)、真菌細(xì)胞壁中的磷脂甘露聚糖等［34］，它們或可成為觸發(fā)感染性炎癥反應(yīng)的病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)。宿主對(duì)病原體反應(yīng)的啟動(dòng)包括這些PAMPs與先天免疫受體的結(jié)合，先天免疫受體由整個(gè)宿主的免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和薄壁細(xì)胞表達(dá)。包括Toll 樣受體(TLRs)在內(nèi)的多種受體組成了一系列與多種PAMPs有親和力的先天免疫受體，可對(duì)許多不同的外源性“危險(xiǎn)”信號(hào)(PAMPs)和內(nèi)源性稱為損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)的分子作出反應(yīng)［35］。親脂性PAMPs(如LPS 和LTA)存在于脂蛋白(如LDL)中。因此，可以推測(cè)PCSK9 也可能影響病原體脂質(zhì)清除。在PCSK9 敲除小鼠中，脂多糖誘導(dǎo)的活動(dòng)、溫度、血壓和左心室射血分?jǐn)?shù)等臨床指標(biāo)水平均降低。PCSK9 清除小鼠血液中的內(nèi)毒素清除率升高，多種炎癥因子(如TNF-a、IL-6、IL-10)減少［36］。在另一組實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)盲腸結(jié)扎和穿刺建立膿毒癥模型，6 h 后對(duì)動(dòng)物進(jìn)行液體復(fù)蘇和廣譜抗生素治療，然后給予PCSK9 抑制劑。實(shí)驗(yàn)表明使用PCSK9 抑制劑治療的小鼠存活率增加，炎癥細(xì)胞因子反應(yīng)減弱［37］。

在血液中，LPS和LTA均攜帶60%的高密度脂蛋白(HDL)及40%的LDL 和極低低密度脂蛋白(VLDL)［38］。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(PLTP)和脂多糖結(jié)合蛋白(LBP)，允許這些病原體的脂質(zhì)在脂蛋白之間快速轉(zhuǎn)運(yùn)—主要是從HDL 轉(zhuǎn)運(yùn)到LDL。由于LBP和PLTP 轉(zhuǎn)運(yùn)病原體脂質(zhì)，HDL 發(fā)生重構(gòu)。這種重構(gòu)被認(rèn)為是膿毒癥期間觀察到的血脂異常的一個(gè)組成部分［39］。致病菌脂質(zhì)結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(如LBP)、殺菌通透性增加蛋白等與膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(如PLTP)、膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(CETP)等是同源的［40］。因此PL 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在功能上存在明顯的交叉。例如LBP和PLTP 都可以有效地結(jié)合LPS。病原體脂質(zhì)隨后被其所含的LDL 顆粒清除。在LDLR/LDL/LPS 內(nèi)化后，LPS 在膽汁中代謝排泄。大多數(shù)病原體的脂清除是通過(guò)這種LDL/LDLR 相互作用，然而，其他途徑可能也發(fā)揮重要作用。HDL 中包含的病原體脂質(zhì)也可能通過(guò)與HDL 相關(guān)的受體清除，如清道夫受體B1(SR-B1)。病原體脂質(zhì)的一部分在VLDL 中攜帶。盡管極LDLR 主要存在于脂肪組織中，而LDLR 主要存在于肝臟中，但極低密度脂蛋白受體與LDLR 高度同源。因此，病原體脂質(zhì)可能通過(guò)VLDL 受體從循環(huán)中清除［41］。一項(xiàng)測(cè)定脂肪細(xì)胞脂多糖攝取和極低密度脂蛋白受體蛋白表達(dá)的小鼠實(shí)驗(yàn)表明，脂多糖可以通過(guò)極低密度脂蛋白受體在脂肪組織中隔離，這種隔離可能有助于改善膿毒癥的生存［42］。膿毒癥中PCSK9 水平升高可降低肝細(xì)胞表面的LDLR。這一機(jī)制可能是對(duì)膿毒癥患者低血漿LDL 濃度的調(diào)節(jié)反應(yīng)，旨在通過(guò)細(xì)胞內(nèi)SREBP 信號(hào)恢復(fù)LDL 濃度到更正常的水平。膿毒癥期間升高的PCSK9 降低了病原體脂質(zhì)清除率，并可能將增加的病原體脂質(zhì)轉(zhuǎn)移到TLR 上，從而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)增加［43］。同時(shí)如上文所述，心肌細(xì)胞表達(dá)并釋放PCSK9，PCSK9以自分泌方式作用于心肌細(xì)胞并損害其功能，膿毒癥時(shí)PCSK9 水平的升高是否會(huì)導(dǎo)致心肌損傷甚至膿毒癥心肌病的發(fā)生有待進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

PCSK9 參與了各種生理和病理生理過(guò)程，主要通過(guò)LDLR 依賴機(jī)制，但也可通過(guò)LDLR 非依賴機(jī)制。在膿毒癥中，PCSK9 主要通過(guò)降低肝細(xì)胞表面的LDLR，降低PL 的清除，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的增加，PCSK9 濃度的升高是否可以作為膿毒癥嚴(yán)重及預(yù)后程度的指標(biāo)需待進(jìn)一步驗(yàn)證，同時(shí)在合并心血管基礎(chǔ)疾病的膿毒癥患者與普通膿毒癥患者中，PCSK9 水平是否存在差異，需要更多的研究。