前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9在腎臟疾病的研究

張志宏 綜述 王金泉 審校

前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(PCSK9),又稱為神經(jīng)細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化酶1(NARC1),是前蛋白轉(zhuǎn)化酶家族的第9大成員,主要來源于肝臟細(xì)胞,在小腸、腎間質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)元也有表達(dá)。PCSK9是一種低密度脂蛋白(LDL)調(diào)節(jié)靶向物質(zhì),通過調(diào)節(jié)肝臟LDL受體(LDL-R)的表達(dá)和分泌活性發(fā)揮調(diào)脂作用(圖1)[1]。腎臟疾病患者常合并脂質(zhì)代謝紊亂,且心血管事件風(fēng)險(xiǎn)顯著升高。PCSK9與腎臟疾病的蛋白尿、脂質(zhì)代謝紊亂、腎纖維化及預(yù)后存在顯著相關(guān)性,靶向PCSK9的藥物也在腎臟疾病領(lǐng)域得到應(yīng)用。

圖1 PCSK9調(diào)節(jié)LDL-C機(jī)制及單抗拮抗作用[1]LDL-R:低密度脂蛋白受體;LDL-C:低密度脂蛋白膽固醇;PCSK9:前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9;a、b:游離PCSK9與肝細(xì)胞表面LDL-R及胞外LDL-C形成復(fù)合物被肝細(xì)胞內(nèi)吞,轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體降解,LDL-R不再循環(huán)回肝細(xì)胞表面,肝細(xì)胞表面LDL-R的數(shù)量減少;c、d:PCSK9單克隆抗體與游離PCSK9特異性結(jié)合,阻止其與肝細(xì)胞表面LDL-R結(jié)合,LDL-R將LDL-C轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體后被循環(huán)到肝細(xì)胞表面,肝細(xì)胞表面LDL-R的數(shù)量得以恢復(fù)

腎臟疾病時(shí)PCSK9的變化及意義

腎病綜合征(NS)高膽固醇血癥與高三酰甘油血癥是NS重要的臨床特征,在NS時(shí)發(fā)生率分別為90%與78%。一項(xiàng)橫斷面研究在15例NS患者發(fā)現(xiàn),血漿PCSK9濃度較年齡、性別和血清肌酐水平匹配的健康對照組顯著升高(15.13±4.99 ng/mLvs9.19±0.60 ng/mL);血漿PCSK9濃度與血清總膽固醇(TC)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平升高呈顯著正相關(guān),而與血清白蛋白水平呈顯著負(fù)相關(guān)[2]。另一項(xiàng)回顧性研究納入50例NS患者,依據(jù)尿蛋白/肌酐比值>1 mg/mg與<0.5 mg/mg分別定義為NS活動(dòng)期與緩解期，發(fā)現(xiàn)NS活動(dòng)期血漿PCSK9濃度顯著高于緩解期(348.0±139.5 ng/mLvs300.5±130.3 ng/mL),緩解期較活動(dòng)期PCSK9濃度下降率與同期TC、LDL-C濃度下降率呈顯著正相關(guān)[3]。

糖尿病腎臟疾病(DKD)血糖是影響血漿PCSK9濃度的獨(dú)立相關(guān)因素。對2型糖尿病患者的橫斷面研究發(fā)現(xiàn),血糖控制較差者血漿PCSK9濃度顯著高于血糖控制理想者;校正年齡、性別、血壓、吸煙、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、冠心病、LDL-C等因素后,血漿PCSK9濃度與糖化血紅蛋白(HbA1c)水平呈顯著正相關(guān)[4]。PCSK9基因型是否與糖尿病患者進(jìn)展至DKD的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)?國內(nèi)一項(xiàng)研究共納入1 228例2型糖尿病患者,其中575例確診DKD。DKD與非DKD患者間糖尿病病程、LDL-C和HbA1c水平接近。研究者將PCSK9基因3個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP)的等位基因分別與臨床表型進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析、單位點(diǎn)分析和單倍型表型分析后均未發(fā)現(xiàn)PCSK9基因型與DKD的風(fēng)險(xiǎn)存在顯著相關(guān)性[5]。對134例不同腎功能和尿蛋白水平的DKD患者橫斷面研究發(fā)現(xiàn),血漿PCSK9濃度與血漿腎素水平、總鐵結(jié)合力、維生素E水平、尿磷水平均存在相關(guān)性,但與估算的腎小球?yàn)V過率(eGFR)、尿白蛋白/肌酐比值的相關(guān)關(guān)系均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[6]。

腎功能下降非透析人群國內(nèi)一項(xiàng)單中心研究納入未進(jìn)行調(diào)脂治療的成人體檢者2 089例,其中884例體檢者eGFR<90 mL/(min·1.73 m2)。該部分人群的血漿PCSK9濃度與eGFR均≥90 mL/(min·1.73 m2)的人員比較無明顯差異,校正各項(xiàng)血脂因素后的線性回歸也提示血漿PCSK9濃度與eGFR水平無顯著相關(guān)性[7]。另一項(xiàng)納入92例慢性腎臟病(CKD)2～4期患者的橫斷面研究發(fā)現(xiàn),血漿PCSK9濃度與血清三酰甘油、LP[a]、可溶性細(xì)胞間黏附分子1水平呈顯著正相關(guān),與eGFR水平無相關(guān)性[8]。但有研究提示,CKD患者血漿PCSK9濃度與尿蛋白水平之間存在顯著相關(guān)性[9]。該研究納入39例CKD患者,基線eGFR為61±29 mL/(min·1.73 m2),尿蛋白定量為1.9(0.9,3.3) g/d,其中19例已服用他汀類藥物。患者在接受強(qiáng)化方案(血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑+血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑+限鹽)治療6周后,尿蛋白定量降至0.5(0.3,1.1) g/d,eGFR為48±20 mL/(min·1.73 m2)。研究者發(fā)現(xiàn),CKD患者治療前基線血漿PCSK9濃度較年齡、性別匹配健康者顯著升高,血漿PCSK9濃度與尿蛋白/肌酐比值間存在顯著相關(guān)性,但與eGFR水平無相關(guān)性。不過,也有報(bào)道認(rèn)為CKD患者循環(huán)PCSK9水平與腎功能存在相關(guān)性。如波蘭一項(xiàng)橫斷面研究納入44例CKD患者,eGFR平均值 20.2±13.1 mL/(min·1.73m2),該研究發(fā)現(xiàn)患者血清PCSK9濃度與血清肌酐水平呈顯著正相關(guān),而與eGFR呈顯著負(fù)相關(guān)[10]。西班牙腎臟疾病動(dòng)脈粥樣硬化研究(NEFRONA)納入CKD 3～5D患者209例，發(fā)現(xiàn)血清PCSK9濃度也與CKD分期進(jìn)展呈顯著負(fù)相關(guān)[11]。循環(huán)PCSK9水平與腎功能的研究結(jié)論的差異推測可能原因?yàn)檠芯繉ο?、干預(yù)血脂措施及檢測手段等不同。

PCSK9與CKD患者心腎結(jié)局的關(guān)系是臨床關(guān)注的問題。新近發(fā)表的意大利人群頸動(dòng)脈內(nèi)膜病變進(jìn)展研究(PLIC)顯示,不伴頸動(dòng)脈鈣化的CKD患者血漿PCSK9濃度顯著高于年齡、性別匹配健康者(306.9±8.8 ng/mLvs214.1±6.6 ng/mL),伴頸動(dòng)脈鈣化的CKD患者血漿PCSK9濃度(339.4±11.9 ng/mL)進(jìn)一步升高;在尿毒癥大鼠模型中證明上調(diào)PCSK9能加速動(dòng)脈血管中層鈣化[12]。丹麥一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，晚期CKD患者血漿PCSK9濃度與隨訪3.7年期間心血管事件無相關(guān)性[13]。羅馬尼亞一項(xiàng)隨訪12月的前瞻性研究納入CKD 2～4期伴高脂血癥患者110例[高脂]血癥定義為血清LDL-C>9.88 mmol/L(未治療)或>5.2 mmol/L(最大劑量他汀治療)],腎臟結(jié)局定義為血清肌酐倍增、eGFR降幅≥30%或腎臟替代治療。該作者發(fā)現(xiàn),隨訪期間新發(fā)心血管事件或出現(xiàn)腎臟結(jié)局患者的血清PCSK9濃度顯著高于無心腎事件患者;多因素回歸分析提示血清PCSK9濃度>220 ng/mL是新發(fā)心血管事件獨(dú)立預(yù)測因子,而PCSK9濃度>220 ng/mL伴高敏C反應(yīng)蛋白水平>3 mg/L預(yù)示心血管事件或腎臟結(jié)局時(shí)間顯著提前[14]。

大樣本的前瞻性研究來自德國的兩項(xiàng)報(bào)道。其一為漢堡CKD患者心-腎結(jié)局研究(CARE FOR HOMe)與路德維希港心血管健康風(fēng)險(xiǎn)研究(LURIC);前者納入443例患者,中位年齡67.7歲,男性占60%,中位eGFR為46.1 mL/(min·1.73 m2),后者納入1450例患者,中位年齡67.0歲,男性占60%,中位eGFR為74.7 mL/(min·1.73 m2),兩組人群均合并一定比例的吸煙、高血壓、糖尿病、心血管病史、超重、血脂異常等風(fēng)險(xiǎn)因素暴露,約半數(shù)患者接受他汀治療。該研究發(fā)現(xiàn)兩個(gè)隊(duì)列患者血漿PCSK9濃度與eGFR水平均無顯著相關(guān)性;中位分別隨訪3年與10年,PCSK9濃度差異與心血管事件相關(guān)分析均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[15]。德國高加索慢性腎臟病研究(GCKD)[16]納入5 136例患者,平均年齡60歲,男性占60%,平均eGFR為49 mL/(min·1.73m2),合并高血壓、糖尿病、心血管病史分別占96%、36%、26%,48%患者接受他汀治療。該研究發(fā)現(xiàn),血清PCSK9濃度與基線eGFR、尿蛋白定量均無相關(guān)性;基線期既往至少有1次心血管病事件患者共1 289例,多因素回歸分析提示血清PCSK9濃度每升高100 ng/mL,心血管病事件發(fā)作次數(shù)越高(OR=1.56, 95%CI 1.44～1.69),且該關(guān)聯(lián)性在未接受他汀治療患者中更顯著。該項(xiàng)目中位隨訪6.5年,474例患者新發(fā)心血管事件。根據(jù)血清PCSK9水平將患者進(jìn)行四分位分組,以PCSK9水平最低四分位患者為參考,第2～4分位患者在校正各項(xiàng)心血管危險(xiǎn)因素后新發(fā)心血管事件風(fēng)險(xiǎn)分別升高32%～47%不等。亞組分析顯示血清PCSK9水平預(yù)測新發(fā)心血管事件風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值僅限于基線期有心血管病患者。PCSK9加入原有模型后對心血管事件發(fā)作次數(shù)與新發(fā)心血管事件風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測均有不同程度改善,凈重新分類指數(shù)(NRI)分別為0.27(95%CI 0.20～0.33)與0.10(95%CI 0.008～0.21)。上述兩項(xiàng)大型研究對PCSK9與終點(diǎn)事件關(guān)系的結(jié)論并不一致,分析可能原因包括納入患者疾病背景存在差異、檢測樣本分別使用血漿與血清、PCSK9試劑盒分別來自不同國家(美國R&D Systems公司與日本CycLex公司)[17]。

維持性透析患者透析人群循環(huán)PCSK9分布特點(diǎn)及相關(guān)因素報(bào)道不一。丹麥的一項(xiàng)觀察性研究納入151例終末期腎病(ESRD)患者,其中43.7%患者接受維持性透析[腹膜透析(PD)/血液透析(HD)],發(fā)現(xiàn)所有ESRD患者血漿PCSK9濃度中位水平為258±16 ng/mL,與性別、年齡匹配非CKD對照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[13]。波蘭一項(xiàng)橫斷面研究納入HD患者29例,發(fā)現(xiàn)透析前血清PCSK9濃度顯著高于透析后(278.1±66.4 ng/mLvs214.3±59.7 ng/mL),而透析后血清PCSK9濃度與非CKD對照組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[10]。加拿大一項(xiàng)觀察性研究納入66例HD患者,其中接受他汀治療34例，發(fā)現(xiàn)未接受他汀治療的HD患者血漿PCSK9濃度顯著低于非CKD對照組(230.9±101.5 ng/mLvs327.5±131.3 ng/mL),而接受他汀治療HD患者血漿PCSK9濃度與非CKD對照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;未接受他汀治療HD患者血漿PCSK9濃度與血清TC及LDL-C水平呈顯著正相關(guān),但在接受他汀治療HD患者二者之間無相關(guān)性[18]。有關(guān)PD患者循環(huán)PCSK9濃度的研究報(bào)道仍較少。Jin等研究納入PD患者15例,與年齡、性別匹配的15例健康對照者相比,前者血漿PCSK9濃度顯著高于后者(13.30±1.40 ng/mLvs9.19±0.60 ng/mL)。值得注意的是,該研究還發(fā)現(xiàn)NS患者與PD患者間、HD患者與健康對照者間血漿PCSK9濃度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但NS患者與PD患者血漿PCSK9濃度顯著高于HD患者與健康對照者[2]。

心血管事件是透析患者首要死亡原因。Kajingulu等[19]最新發(fā)表的研究顯示，循環(huán)PCSK9水平是HD患者心血管事件及全因死亡的獨(dú)立預(yù)測因子。該研究納入207例HD患者,均為非裔,維持性透析至少3月,既往無心血管事件?；颊咂骄挲g55.4歲,男性占73.9%,合并高血壓、糖尿病、痛風(fēng)、吸煙比例分別為87.7%、28.0%、7.7%、15.5%?；€相關(guān)性分析顯示,血漿PCSK9濃度與血清TC、LDL-C、三酰甘油水平均顯著正相關(guān)。多因素線性回歸提示尿素清除指數(shù)(Kt/V)、血清白蛋白、TC、LDL-C、三酰甘油水平均與血漿PCSK9濃度相關(guān),回歸方程權(quán)重達(dá)52%。中位隨訪4年,47.3%患者發(fā)作心血管事件,43.3%患者死亡。死亡患者血漿PCSK9濃度顯著高于生存患者,均值分別為28 ng/mL與9.6 ng/mL;以PCSK9水平進(jìn)行三分位分組,隨著PCSK9水平升高,心血管事件發(fā)生率由18.8%升至68.1%,統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性分析提示具體事件主要?dú)w因?yàn)閿U(kuò)張性心肌病,發(fā)生率由4.3%升至18.8%。在死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測上,COX回歸模型與競爭風(fēng)險(xiǎn)模型均一致顯示PCSK9水平升高、血清白蛋白<35g/L和卒中事件是患者死亡獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素,其中PCSK9水平第三分位患者是第一分位患者全因死亡風(fēng)險(xiǎn)(HR)的5.72倍。

腎臟疾病中PCSK9變化的機(jī)制

腎臟疾病狀態(tài)下PCSK9上調(diào)機(jī)制尚未完全闡明,現(xiàn)有研究指出可能的環(huán)節(jié)包括合成增加、活性增強(qiáng)與清除下降[3,20-21]。生理狀態(tài)下肝臟是循環(huán)PCSK9主要來源。早期在嘌呤霉素NS小鼠模型中發(fā)現(xiàn),模型鼠肝臟組織PCSK9 mRNA表達(dá)豐度是對照小鼠的1.67倍,且肝臟組織PCSK9豐度值與血清LDL-C水平存在非常顯著的正相關(guān)(r=0.937,P<0.01)[22]。新近的研究指出,病變腎組織也可能是循環(huán)PCSK9重要來源。該研究首先利用共聚焦成像技術(shù)顯示PCSK9在腎皮質(zhì)集合管(CCD)與水通道蛋白2共定位;然后,在局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)患者CCD中發(fā)現(xiàn),PCSK9 mRNA表達(dá)豐度較健康移植腎升高近1倍。為證明腎組織PCSK9 mRNA表達(dá)上調(diào)的意義,作者制作兩種FSGS動(dòng)物模型即Buffalo/Mna小鼠與Rrm2b敲除大鼠,造模成功后均出現(xiàn)血漿PCSK9濃度顯著升高,同期腎組織PCSK9 mRNA表達(dá)上調(diào)而肝組織PCSK9 mRNA表達(dá)下調(diào);進(jìn)一步選擇性敲除模型鼠CCD的PCSK9基因后發(fā)現(xiàn)模型鼠未再出現(xiàn)高膽固醇血癥,而予模型鼠灌胃阿米洛利(與PCSK9在腎小管ENaC位點(diǎn)存在競爭作用)后,模型鼠血漿PCSK9濃度及血清膽固醇水平均持續(xù)升高[23]。在另一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,選擇性敲除小鼠肝臟PCSK9基因后注射異種血清制作NS模型,造模成功后模型鼠血漿PCSK9濃度與腎小管上皮細(xì)胞PCSK9 mRNA表達(dá)均同步上調(diào)3倍,而小腸與腦組織的PCSK9表達(dá)均無變化[3]。上述實(shí)驗(yàn)有力地證明病變腎組織中PCSK9 mRNA表達(dá)上調(diào)至少在NS循環(huán)PCSK9水平升高及高膽固醇血癥方面發(fā)揮著重要影響。在腎功能不全模型如單側(cè)腎切除小鼠中發(fā)現(xiàn),腎功能減退不伴循環(huán)PCSK9水平升高,但肝臟組織硫酸乙酰肝素-PCSK9間交互作用明顯延長,從而影響肝臟攝取和清除脂蛋白能力[24]。

值得注意的是，PCSK9不僅參與調(diào)控脂質(zhì)代謝,也與腎纖維化進(jìn)程相關(guān)。LDLR+/-小鼠喂養(yǎng)高膽固醇飼料后分別予單側(cè)輸尿管結(jié)扎(UUO模型)或N-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME)灌胃處理,造模小鼠血清TC、LDL-C和三酰甘油水平以及腎臟脂質(zhì)含量和間質(zhì)纖維化程度均較對照小鼠明顯升高;但在小鼠造模同時(shí)皮下注射抗PCSK9疫苗,上述血清學(xué)和腎臟異常改變均能獲得顯著改善,且證明該作用是通過脂肪酸β-氧化相關(guān)因子實(shí)現(xiàn)[25]。

調(diào)控PCSK9的藥物及其在腎臟疾病應(yīng)用

調(diào)控脂質(zhì)代謝藥物,特別是他汀可影響循環(huán)PCSK9水平。一項(xiàng)單中心、隨機(jī)、開放標(biāo)簽臨床試驗(yàn)納入3組健康成年男性,分別給予辛伐他汀(40 mg/d)、依折麥布(10 mg/d)、辛伐他汀+依折麥布(40 mg/d+10 mg/d)連續(xù)口服14 d。結(jié)果顯示,基線3組人群血漿PCSK9濃度接近,14 d后辛伐他汀組、依折麥布組、辛伐他汀+依折麥布組血漿PCSK9濃度較前分別升高68%±85%、10%±38%、67%±91%;多元回歸提示他汀治療是血漿PCSK9濃度改變的獨(dú)立相關(guān)因素[26]。其他藥物,如咖啡因、內(nèi)皮素受體拮抗劑(西他生坦)等也在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)具有改善肝臟表達(dá)PCSK9或降低循環(huán)PCSK9水平的有益作用[27-28]。

以PCSK9為直接靶點(diǎn)的靶向藥主要有單抗、siRNA藥物、合成抑制劑、環(huán)肽和反義寡核苷酸(ASO),其中單抗如依洛尤單抗、阿利西尤單抗已獲批進(jìn)入國內(nèi)臨床應(yīng)用(表1)。根據(jù)美國、歐盟及加拿大等地區(qū)血脂管理指南建議,3類人群可考慮PCSK9抑制劑治療:(1)有明確心血管疾病且血清LDL-C≥100 mg/dL成人患者;糖尿病患者伴心血管疾病或伴CKD或伴靶器官損害且血清LDL-C≥100 mg/dL;(2)不伴心血管疾病的家族性高膽固醇血癥,血清LDL-C≥130 mg/dL;(3)具有心血管高危風(fēng)險(xiǎn)成人患者不能耐受他汀且血清LDL-C≥100 mg/dL,或以其他降脂藥物治療血清LDL-C仍持續(xù)≥130 mg/dL。上述患者擬行PCSK9抑制劑治療前應(yīng)已接受生活方式調(diào)整及最大耐受劑量他汀+依折麥布方案。PCSK9單抗在包括CKD患者在內(nèi)的心血管高?；颊咧械寞熜c安全性已得到國內(nèi)外眾多研究證實(shí)[29-33]。但如同他汀,PCSK9單抗長期使用仍需注意對血糖潛在不利影響[34]。新近發(fā)表的一項(xiàng)在難治性NS患者中的應(yīng)用研究引人注目。該研究納入FSGS患者7例、MN患者5例,年齡59～76歲,尿蛋白定量8.4～12.8 g/d,血清肌酐0.7～1.6 mg/dL?；颊呔喜⑷毖孕哪X血管病,前期均接受大劑量他汀或聯(lián)合依折麥布至少6月治療?；€血漿PCSK9濃度與血清LDL-C水平呈顯著正相關(guān)。加用PCSK9單抗治療4周后,患者血清TC(9.5±1 mmol/Lvs6.3±0.6 mmol/L)和LDL-C(6.4±0.5 mmol/Lvs4.3±0.5 mmol/L)較前均顯著下降。6月后隨訪,血漿PCSK9濃度較基線水平下降42.3%±12.6%,上述血脂狀態(tài)仍保持穩(wěn)定,所有患者治療過程中均無不良反應(yīng)[35]。

表1 靶向PCSK9抑制劑研究現(xiàn)狀

小結(jié):PCSK9是調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝關(guān)鍵分子。在多種腎臟疾病包括NS、DKD、非透析CKD和透析患者的臨床研究中發(fā)現(xiàn),PCSK9與患者血脂水平、心血管事件風(fēng)險(xiǎn)、腎功能進(jìn)展有不同程度聯(lián)系。未來在他汀等一線藥物治療基礎(chǔ)上,對伴選擇性的CKD患者應(yīng)用PCSK9抑制劑有望改善預(yù)后。