張梁 李婧

[摘要] 動脈粥樣硬化（AS）是多種心腦血管疾病的病理基礎(chǔ)，嚴(yán)重威脅人類健康安全。AS的發(fā)病機(jī)制目前尚不完全清楚。最新的研究發(fā)現(xiàn)，AS的發(fā)生發(fā)展與前白蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9（PCSK9）以及細(xì)胞焦亡具有密切關(guān)系。本文就AS中PCSK9、細(xì)胞焦亡及PCSK9抑制劑的臨床應(yīng)用進(jìn)展等方面進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞] 動脈粥樣硬化;前白蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9;細(xì)胞焦亡;炎癥小體;半胱氨酸天冬酶

[中圖分類號] R543.5? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）07（c）-0054-04

Research progress of pyroptosis and PCSK9 in atherosclerosis

ZHANG Liang? ?LI Jing

Department of Cardiovascular， Tianyou Hospital Affiliated to Wuhan University of Science and Technology， Hubei Province， Wuhan? ?430064， China

[Abstract] Atherosclerosis （AS） is the pathological basis of a variety of cardiovascular and cerebrovascular diseases， while seriously threatens human health and safety. The pathogenesis of AS is not yet fully understood. The latest research found that the occurrence and development of AS is closely related to the proprotein convertase subtilisin kexin type 9 （PCSK9） and pyrolysis. This article reviews PCSK9 and pyrolysis in atherosclerosis and the clinical application progress of PCSK9 inhibitors.

[Key words] Atherosclerosis; Proprotein convertase subtilisin kexin type 9; Pyroptosis; Inflammasome; Caspase

動脈粥樣硬化（AS）的病理機(jī)制尚未完全明確，一般認(rèn)為AS是一種多環(huán)節(jié)參與的血管壁慢性炎癥性疾病，主要危險因素包括血壓、血脂、血糖、同型半胱氨酸、吸煙等。目前，臨床預(yù)防及治療AS的主要手段即控制血壓、血脂、血糖，尤其是控制低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）。LDL-C主要通過肝細(xì)胞表面低密度脂蛋白受體（LDLR）代謝。國內(nèi)外眾多研究顯示，前白蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9（PCSK9）具有促進(jìn)LDLR降解的作用，不僅可以通過降解LDLR抑制LDL-C分解代謝，還可以通過促細(xì)胞焦亡（Pyroptosis）機(jī)制來促進(jìn)AS的進(jìn)展。

1 細(xì)胞焦亡及病理生理機(jī)制

細(xì)胞焦亡是一種新程序性壞死形式，結(jié)合壞死和凋亡的特征，包括細(xì)胞膜孔形成、細(xì)胞腫脹和膜破裂及類似細(xì)胞凋亡的核固縮和DNA裂解[1]。細(xì)胞焦亡在多種類型的細(xì)胞中均可見到，包括免疫細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹突細(xì)胞）及血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞等。細(xì)胞焦亡信號通路可分為兩種：半胱氨酸蛋白酶-1（Caspase-1）介導(dǎo)的經(jīng)典通路以及Caspase-4/5/11介導(dǎo)的非經(jīng)典通路。

1.1 Caspase-1介導(dǎo)的經(jīng)典細(xì)胞焦亡通路

在經(jīng)典細(xì)胞焦亡信號通路中，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體（NLR）家族（NLRP3、NLRP1、NLRC4、NLRP9和NLRP6）、熱蛋白及造血相關(guān)干擾素可誘導(dǎo)型核蛋白（PYHIN）[2]和熱蛋白（Pyrin）[3]等炎癥小體識別病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）或損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）后激活Caspase-1，已活化的Caspase-1不僅可以使白細(xì)胞介素（IL）-1β/IL-18成熟，還可以切割gasdermin蛋白D（GSDMD），形成N端結(jié)構(gòu)域（GSDM-N）和C端結(jié)構(gòu)域（GSDM-C）。GSDM-N通過低聚反應(yīng)與細(xì)胞膜形成10～15 nm直徑的微孔，較小直徑的底物如IL-1β和IL-18可直接通過該微孔分泌。隨著微孔數(shù)量的增加，細(xì)胞內(nèi)容物被徹底釋放，最終導(dǎo)致細(xì)胞焦亡[4]。

1.2 Caspase-4/5/11介導(dǎo)的非經(jīng)典細(xì)胞焦亡通路

在非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑中，脂多糖（LPS）中的脂質(zhì)A與Caspase-4/5/11的CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合后激活Caspase-4/5/11，活化的Caspase-4/5/11同樣以裂解GSDMD產(chǎn)生GSDM-N并形成膜孔形成的方式引發(fā)細(xì)胞焦亡[4-7]。與經(jīng)典Caspase-1途徑不同的是：活化的Caspase-4/5/11還可以通過K+外流或裂解泛連接蛋白-1（Pannexin-1）經(jīng)ATP/P2X嘌呤受體7（P2X7）/NLRP3途徑環(huán)狀激活Caspase-1介導(dǎo)的經(jīng)典通路。

2 AS中的細(xì)胞焦亡

2.1 內(nèi)皮細(xì)胞（EC）焦亡

國內(nèi)外眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn)在早期內(nèi)皮損傷或功能障礙后，炎癥小體通過損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）識別內(nèi)皮下沉積的脂質(zhì)及炎癥介質(zhì)，并激活Caspase-1引發(fā)細(xì)胞焦亡[8-10]。研究發(fā)現(xiàn)：在單核細(xì)胞募集前，沉積的脂質(zhì)可通過Caspase-1-去乙酰化酶-1激活蛋白-1（S1AP1）途徑促進(jìn)EC應(yīng)激，并激活Caspase-1促進(jìn)EC焦亡，增加細(xì)胞黏附分子-1（ICAM-1）和血管細(xì)胞黏附分子-1（VCAM-1）等黏附分子的表達(dá)水平，以促使單核細(xì)胞黏附EC[8，11]。此外，EC焦亡導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子（如IL-1β、IL-18）的釋放，激活血管炎癥并吸引單核細(xì)胞黏附并向內(nèi)皮下遷移[8-9，12]。

2.2 血管平滑肌細(xì)胞（VSMC）焦亡

隨著EC的數(shù)量減少和完整性降低，內(nèi)皮層滲透性不斷增加并導(dǎo)致VSMC遷移和沉積。在VSMC中，氧化修飾的低密度脂蛋白（ox-LDL）誘導(dǎo)黑色素瘤缺乏因子2（AIM2）、GSDM-N、凋亡相關(guān)點(diǎn)狀蛋白（ASC）和Caspase-1的表達(dá)及DNA片段化，提示AIM2參與VSMC焦亡[13]。此外，VSMC吞噬脂質(zhì)形成的泡沫細(xì)胞焦亡后釋放IL-1β及膽固醇，膽固醇通過競爭性結(jié)合ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子1（ABCA1）進(jìn)入巨噬細(xì)胞進(jìn)一步加強(qiáng)斑塊內(nèi)炎癥反應(yīng)并加速斑塊進(jìn)展[13-15]。

2.3 巨噬細(xì)胞焦亡

巨噬細(xì)胞焦亡也被證明在AS中起著重要作用。Lin等[16]研究顯示，NLRP3-Caspase-1依賴性細(xì)胞焦亡發(fā)生在ox-LDL誘導(dǎo)的人巨噬細(xì)胞中。而焦亡的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，如IL-1β、IL-18和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）等可導(dǎo)致強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，并通過IL-1β/LPS/神經(jīng)氨酸酶1（NEU1）正反饋環(huán)路誘導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞焦亡促進(jìn)AS的進(jìn)展[13，15]。Ye等[17]研究證據(jù)顯示：在ox-LDL處理的EC中，沉默調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白6（Sirt6）誘導(dǎo)的自噬反應(yīng)可以限制髓樣細(xì)胞炎癥觸發(fā)體1（TREM-1）介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡。而高sTREM-1與低sSirt6是內(nèi)皮微粒（EMPs）增加的獨(dú)立預(yù)測因子，并與急性心肌梗死患者的全因死亡率及主要不良心血管事件相關(guān)[17]。

3 PCSK9與AS及細(xì)胞焦亡的關(guān)系

3.1 PCSK9與AS

PCSK9是蛋白轉(zhuǎn)化酶家族的成員之一，基因編碼產(chǎn)物為一種由692個氨基酸構(gòu)成的糖蛋白，其主要作用是通過促進(jìn)LDLR降解從而影響脂質(zhì)代謝。PCSK9以肝臟合成為主，肝臟合成的PCSK9分泌入血后與細(xì)胞表面LDLR的表皮生長因子樣重復(fù)序列a（EGFA）結(jié)合形成LDL-LDLR-PCSK9三分子復(fù)合物并內(nèi)吞形成內(nèi)涵體，該內(nèi)涵體隨后被運(yùn)送至溶酶體中進(jìn)行降解[18]。

3.2 PCSK9與細(xì)胞焦亡間接關(guān)系

因PCSK9的主要作用是促進(jìn)LDLR降解，肝細(xì)胞表面LDLR數(shù)量減少可導(dǎo)致血漿脂代謝紊亂，尤其以LDL-C代謝障礙為主。當(dāng)內(nèi)皮損傷或功能障礙時，無法及時通過肝臟LDLR代謝的過多的LDL-C在血管內(nèi)皮下沉積氧化形成ox-LDL，NLRP3炎癥小體通過損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）識別內(nèi)皮下沉積的脂質(zhì)及炎癥介質(zhì)，并激活Caspase-1引發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡，釋放IL-1β、IL-18等促炎因子[8]。EC焦亡后的DNA片段可以通過AIM2途徑激活A(yù)SC，并進(jìn)一步激活Caspase-1誘發(fā)VSMC焦亡。焦亡的VSMC除釋放促炎因子加重斑塊內(nèi)炎癥外，還因無法合成細(xì)胞外基質(zhì)而使纖維帽穩(wěn)定性減弱，增加斑塊破潰的風(fēng)險[10]。

3.3 PCSK9與細(xì)胞焦亡的直接關(guān)系

膽固醇是AS發(fā)展的重要促進(jìn)因素，然而有研究顯示，PCSK9還可通過不依賴膽固醇的途徑參與AS的過程。Giunzioni等[19]研究揭示PCSK9對AS病變具有直接影響，但其作用主要依賴于LDLR，而與膽固醇水平無關(guān)。Cheng等研究[20]發(fā)現(xiàn)，血清PCSK9水平與冠狀A(yù)S中壞死核心組織的數(shù)量線性相關(guān)，與LDL水平和他汀類藥物的使用無關(guān)。Ding等[21]研究發(fā)現(xiàn)，低剪切應(yīng)力可誘導(dǎo)EC、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中PCSK9的表達(dá)，并通過調(diào)節(jié)Toll樣受體4（TLR4）表達(dá)和核因子（NF）-κB的活化促進(jìn)AS斑塊內(nèi)炎癥的發(fā)生。Tang等[22]研究顯示，PCSK9基因干擾可通過抑制TLR4/NF-κB信號通路減輕巨噬細(xì)胞內(nèi)炎癥反應(yīng)直接抑制AS，而不影響高脂飲食喂養(yǎng)的apoE基因敲除小鼠血漿膽固醇水平。同時，Kong等[23]研究發(fā)現(xiàn)：抑制巨噬細(xì)胞中TLR4/骨髓分化因子88（MyD88）/NF-κB信號通路激活可以降低NLRP3的表達(dá)并抑制Caspase-1的激活，減少IL-1β產(chǎn)生。提示PCSK9激活TLR4/NF-κB途徑與巨噬細(xì)胞焦亡、AS炎癥進(jìn)展密切相關(guān)。而斑塊微環(huán)境中的細(xì)胞焦亡都有共同的結(jié)果，即IL-1β、IL-18等促炎因子釋放導(dǎo)致斑塊內(nèi)炎癥反應(yīng)加重。抑制PCSK9可降低C-C趨化因子受體2型在上述細(xì)胞中的表達(dá)，并誘導(dǎo)內(nèi)皮基因編碼表達(dá)的TLR4、血凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體-1（Lox-1）、CAM-1、C-C趨化因子配體2（CCL2）、IL-6、IL-1β、自噬基因Beclin-1等減少，這些效應(yīng)與AS發(fā)展顯著減少有關(guān)[21，24-26]。

3.4 PCSK9抑制劑的臨床應(yīng)用

目前能進(jìn)行臨床應(yīng)用的PCSK9抑制劑以單克隆抗體為主，主要包括alirocumab、evolocumab等。在一項納入18 924例患者的隨機(jī)雙盲對照實(shí)驗(yàn)中[27]，alirocumab減少了冠心病死亡、非致命性心肌梗死、致命或非致命性缺血性腦卒中、不穩(wěn)定型心絞痛住院、非致命性心血管事件及全因死亡等主要復(fù)合終點(diǎn)的出現(xiàn)。另一項為期24周的隨機(jī)雙盲對照試驗(yàn)顯示[28]，在他汀類藥物不耐受患者中，alirocumab具有良好的療效及安全性，骨骼肌相關(guān)不良事件較依折麥布減少32.5%。而據(jù)一項共計納入32個隨機(jī)雙盲對照試驗(yàn)的meta分析顯示[29]，另一種PCSK9抑制劑evolocumab與alirocumab具有類似的療效與安全性。更進(jìn)一步的薈萃研究顯示[30]，PCSK9抑制劑在降低超敏C反應(yīng)蛋白（hsCRP）方面具有輕微的功效，hsCRP是AS的炎癥標(biāo)志物，同時也是細(xì)胞焦亡的產(chǎn)物之一，提示PCSK9抑制劑獨(dú)立于降脂外的抗焦亡功效。

4 總結(jié)

NLRP3/ASC/Caspase-1介導(dǎo)的經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑在AS中的作用已被越來越多的研究證實(shí)，對于高心血管風(fēng)險患者啟用相應(yīng)的抗炎治療已被證實(shí)有更積極的結(jié)果[31]。至于PCSK9與炎癥在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中已展現(xiàn)出越來越多的聯(lián)系需要進(jìn)一步明確其機(jī)制。鑒于目前AS中的細(xì)胞焦亡機(jī)制尚未完全明確，PCSK9抑制劑雖能輕微降低焦亡的炎癥標(biāo)志物，但心血管獲益的主要作用仍是以降低LDL-C為主。因此，進(jìn)一步研究AS中的焦亡及炎癥機(jī)制并開發(fā)出相應(yīng)的治療藥物，是未來治療AS極具潛力的發(fā)展方向之一。另外，目前關(guān)于細(xì)胞焦亡的研究多集中在Caspase-1依賴的經(jīng)典焦亡途徑，Caspase-4/5/11介導(dǎo)的非經(jīng)典焦亡途徑是否也在AS中發(fā)生作用仍需進(jìn)一步研究。

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