前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9型（PCSK9）近些年如璀璨新星般冉冉升起，一说起降脂，一定会有人聊几句PCSK9和PCSK9抑制剂。
2003年，Abifadel等研究者发现部分家族性高胆固醇血症患者是由于PCSK9基因的功能获得性突变导致的[1]。也就是说，PCSK9表达增加会导致高胆固醇血症。
随后，研究者们逐渐认识到PCSK9与低密度脂蛋白受体（LDLR）之间的调控关系：PCSK9与肝细胞表面的LDLR结合，促使其转移到细胞内，随后被溶酶体降解，导致细胞表面LDLR降低，肝脏摄取低密度脂蛋白（LDL）减少，血浆LDL浓度增加[2]。反之，抑制PCSK9表达后，肝细胞膜的LDLR增加，肝脏摄取LDL增多，从而达到降低胆固醇的作用。这也是目前靶向抑制PCSK9的药物的作用机理。
图：PCSK9调节LDLR降解的分子机制[2]
传统认知中，PCSK9在血浆中分为游离的PCSK9和与LDL结合的PCSK9[3]，加之PCSK9与LDL同时竞争LDLR的结合位点EFG-A区域[4]，所以一般人咱都把PCSK9和LDL锁死。
但是，最近发表在《循环研究》的一项研究似乎要颠覆咱们的这些传统认知了……“第三者”高密度脂蛋白（HDL）成功上位[5]！
图：《与HDL结合可增强PCSK9的活性》[5]
颠覆1：血浆中PCSK9主要与HDL结合
血浆中的脂蛋白根据体积和密度可分为高密度脂蛋白（HDL）、中密度脂蛋白（IDL）、低密度脂蛋白（LDL）和超低密度脂蛋白（VLDL）。其中，HDL含蛋白成分最复杂，也最让人捉摸不透。
此外，研究者进一步通过分析免疫分离前后的HDL中PCSK9含量，确认了HDL中确实含有PCSK9。而且PCSK9水平在HDL蛋白质组中相对稳定。
图：PCSK9在HDL中的含量及稳定性
搞明白了PCSK9在HDL中的表达变化，那么又来一个问题：HDL分子中，PCSK9是通过什么结合上去的？
研究者使用交联质谱（XLMS），在蛋白质组范围内探测HDL上的蛋白质相互作用网络。发现，PCSK9与HDL中的apoA1和透明质酸结合剂间α-胰蛋白酶抑制剂重链1（ITIH1）相互作用。
图：PCSK9在HDL中的蛋白相互作用关系
并且，PCSK9与ApoA1结合的点正是与LDLR结合的位点——赖氨酸残基 Lys243。这似乎说明HDL与LDLR竞争性结合PCSK9。
此外，还发现PCSK9与HDL的其他潜在相互作用物包括内皮脂肪酶（LIPG）、脂多糖结合蛋白（LBP）、补体因子4B（C4B）、纤维蛋白原（FGA），速激肽3（TAC3）和炭疽毒素受体1（ANTXR1）。这些研究发现为以后的PCSK9研究方向也提供了一些思路哦。
颠覆2：进食会改变HDL中的PCSK9比例
该研究收集受试者的空腹血液，使用核磁共振（NMR）光谱进行脂蛋白分析和PCSK9测量，使用质谱（MS）靶向测量载脂蛋白。发现，血浆中PCSK9水平与小而密的HDL（学名为HDL3或s.HDL）呈显著的正相关，且二者的血浆水平均在餐后下降。
图：餐后PCSK9水平与s.HDL水平变化相似，且显著相关
随后研究者使用超速离心，分别在餐后0、4和8小时对HDL进行免疫分离，分析各时间段的HDL成分变化。发现：
在餐后4小时，一组炎症蛋白在HDL上大量增加（红色簇）；
在餐后8小时，apoA1含量最高（橙色簇）；
在餐后4-6小时，PCSK9水平的减少同时伴随ApoC的减少（蓝色簇）。
图：餐后HDL各蛋白成分的变化
PCSK9已被证明通过依赖和独立于LDLR的方式调节肝脏和肠道中TRL的产生[6]。因此，可以设想，餐后脂血症期间，HDL释放PCSK9和载脂蛋白C3（ApoC3）可能协同调节肝脏 LDLR丰度以及TRL的分解代谢转换。
颠覆3：PCSK9进入肝细胞可以不通过LDLR
该研究发现，HDL可以辅助肝细胞摄取PCSK9，而不是LDL。这个颠覆3确实有点让人瞠目结舌……
图：肝细胞对PCSK9的摄取受HDL影响，而不是LDL
更有意思的是，通过HDL PCSK9处理肝细胞后，syndecan 1（SDC1）和syndecan 2（SDC2）的膜丰度同样降低。
图：PCSK9 HDL处理肝细胞后，SDC1和SDC2的膜丰度降低
SDC1和SDC2携带硫酸乙酰肝素和硫酸软骨素链，可能通过与蛋白多糖结合，捕获循环中的PCSK9，从而将PCSK9呈递给肝细胞表面。而HDL是硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的已知结合剂。在HDL存在下，细胞对PCSK9的摄取增加可能揭示了一种先前未知的、不依赖于LDLR的PCSK9摄取机制，该机制可能依赖于细胞表面的蛋白聚糖。
更令人震惊的是，HDL可以增强PCSK9对LDLR的降解能力。与单独使用PCSK9相比，PCSK9 HDL干预HepG2细胞在更大程度上降低了细胞LDLR蛋白水平。
图：HDL可以增强PCSK9对LDLR的降解能力
此外，HDL以剂量依赖性方式促进PCSK9的多聚化，而已知PCSK9多聚化状态时降解LDLR的能力更强[7]。因此，人体循环中LDL和HDL的不同比例可能可以决定 PCSK9的活性。
不得不说，这篇研究确实让人眼前一亮，发觉PCSK9原来还有这么多故事没说清楚啊！
总的来讲，这项研究提供的数据表明，PCSK9是HDL蛋白质组的核心成员，并且这种关联在餐后反应期间发生了改变。HDL增加PCSK9活性，并可能将PCSK9活性与循环血脂水平联系起来。进一步阐明了循环脂蛋白和PCSK9之间的相互作用，可能会揭示PCSK9治疗靶向的新途径。
但是，科研总是在不断的争论和进步中，就像爱因斯坦与玻尔关于量子力学的争论，关于PCSK9在血浆中主要与谁结合的争论也是一直存在。就像2018年发表在《脂质研究杂志》的一项研究，也是用证据支持了血浆中主要是VLDL与LDL结合PCSK9的理论[8]。
小编只是提醒各位科研儿，科学研究因矛盾而前进，因争论而清晰，所以不要仅仅因为这一篇研究就彻底改变对PCSK9的看法哦，谁对谁错还是交给实验室和时间吧！
最后，对于此项研究，“医学界心血管频道”特邀复旦大学附属华山医院心内科的李勇教授进行点评~
互动时间
小编
您如何看待这项研究的发现？您认为该研究的创新点和局限性在哪？
迄今为止，低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）依旧被认为是致动脉粥样硬化的首要致病性因素。肝细胞表面LDLR是清除循环中LDL-C的主要途径。一般认为，PCSK9主要与LDL结合，能够下调肝细胞表面的LDLR数目（丰度），减少LDL-C清除而维持循环血浆中较高的LDL-C水平。理论上，循环中PCSK9水平越高，LDL亦越高。然而，血浆PCSK9水平不能反映其活性。因此，PCSK9与脂蛋白的关系及其相互作用值得研究。
Burnap及其同事的研究首次确证了人体内的HDL可通过不同机制调控PCSK9的活性：
1）PCSK9通过与ApoA1结合而存在于HDL颗粒。
2）磁共振质谱分析表明小HDL颗粒中富含PCSK9。
3）HDL-PCSK9能够增强LDLR降解作用。
4）餐后脂血症可使HDL释放出PCSK9分子，从而影响LDLR降解；
5）HDL能够通过增强PCSK9多聚化进而促进肝细胞表面的LDLR降解。
6）HDL还能通过细胞表面的硫酸乙酰肝素蛋白多糖而直接促进肝细胞摄取PCSK9（内化），进一步增加LDLR在细胞内的降解。
7）同时HDL可通过调节ApoC3功能显著升高富含甘油三酯脂蛋白（TRL）水平。
这项研究基于来自于前瞻性队列人群的样本，采用了包括蛋白质组学、脂质组学、交联质谱分析、快速蛋白液相色谱等先进技术手段，进行了相关结构和功能的研究。研究设计严谨，论证详细而完整，其结果非常令人鼓舞和兴奋，大大丰富了人们对脂质代谢过程中不同脂蛋白之间的相互作用的理解，为今后深入研究不同脂蛋白-载脂蛋白、不同载脂蛋白-PCSK9以及PCSK9-LDLR提供了更多线索。
小编
您认为这项研究的结果对临床上PCSK9抑制剂的使用会有怎么样的提示意义？
这项研究进一步夯实了PCSK9在LDL调控中的关键作用，为广泛应用PCSK9抑制剂提供了理论支持。尤其是对合并糖尿病、肥胖或餐后甘油三酯明显升高的冠心病患者，应该考虑同时使用他汀联合PCSK9抑制剂治疗。
因为糖尿病、肥胖及餐后脂血症状态下，由于ApoC3的作用，TRL颗粒明显增加，与此同时，结合于HDL的PCSK9释放出来，循环血浆中的游离PCSK9水平大幅升高，从而介导肝细胞表面LDLR降解增加，人体清除LDL的能力下降。使用他汀联合PCSK9抑制剂才能够更加完善地纠治致动脉粥样硬化脂质谱改变，从而保护血管，提升心脑血管的健康状态。
小编
您认为HDL在临床的疾病预测功能是否会有进一步的发展方向？
HDL功能相当复杂，实际上，人们对HDL的认知和理解远远不足于与LDL相媲美。Burnap及其同事的这个研究是HDL领域的一个突破性进展，显著加深了人们的对HDL理解，也打开了更多研究HDL的思路。
通过在HDL-LDL之间，HDL-PCSK9之间，LDL-ApoC3/ApoC2之间，以及HDL-ApoE之间相互作用进行深入研究，人们能够更全面理解不同脂蛋白代谢的调控及其影响因素，从而有可能发现新的更加特异，更加准确的测量方法，从而有可能建立更加精准的预测脂质成分与临床心血管疾病的模式。
更重要的是，这些研究一定会发现更加关键和单一的致病机制和治疗靶点，有可能为心血管疾病的预防和治疗带来全新的安全且强效的药物或策略。
教授、主任医师、博士生导师。复旦大学医学院内科学教授、复旦大学附属华山医院内科学（心血管病学）主任医师、复旦大学博士研究生导师、复旦大学附属华山医院心内科副主任华山医院心血管研究室主任。
中国国家心血管病专家委员会委员、中国高血压联盟副主席、中华医学会心血管病分会高血压学组委员、中国医师协会高血压专业委员会常务委员、中国医师协会心力衰竭专业委员会常务委员、中国医师协会动脉粥样硬化工作委员会委员、中国医师协会心血管内科医师分会第一、二、三届委员会委员、上海医学会心血管病学会委员、高血压学组组长、欧洲心脏病学会专家成员（FESC）。
参考文献：
[1]Abifadel M, Varret M, Rabès JP, Allard D, Ouguerram K, Devillers M, Cruaud C, Benjannet S, Wickham L, Erlich D, Derré A, Villéger L, Farnier M, Beucler I, Bruckert E, Chambaz J, Chanu B, Lecerf JM, Luc G, Moulin P, Weissenbach J, Prat A, Krempf M, Junien C, Seidah NG, Boileau C. Mutations in PCSK9 cause autosomal dominant hypercholesterolemia. Nat Genet. 2003 Jun;34(2):154-6. doi: 10.1038/ng1161. PMID: 12730697.
[2]Bergeron N, Phan BA, Ding Y, Fong A, Krauss RM. Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 inhibition: a new therapeutic mechanism for reducing cardiovascular disease risk. Circulation. 2015 Oct 27;132(17):1648-66. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.016080. PMID: 26503748.
[3]Kosenko T, Golder M, Leblond G, Weng W, Lagace TA. Low density lipoprotein binds to proprotein convertase subtilisin/kexin type-9 (PCSK9) in human plasma and inhibits PCSK9-mediated low density lipoprotein receptor degradation. J Biol Chem. 2013 Mar 22;288(12):8279-8288. doi: 10.1074/jbc.M112.421370. Epub 2013 Feb 11. PMID: 23400816; PMCID: PMC3605646.
[4]Kwon HJ, Lagace TA, McNutt MC, Horton JD, Deisenhofer J. Molecular basis for LDL receptor recognition by PCSK9. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Feb 12;105(6):1820-5. doi: 10.1073/pnas.0712064105. Epub 2008 Feb 4. PMID: 18250299; PMCID: PMC2538846.
[5]Burnap SA, Sattler K, Pechlaner R, Duregotti E, Lu R, Theofilatos K, Takov K, Heusch G, Tsimikas S, Fernández-Hernando C, Berry SE, Hall WL, Notdurfter M, Rungger G, Paulweber B, Willeit J, Kiechl S, Levkau B, Mayr M. PCSK9 Activity Is Potentiated Through HDL Binding. Circ Res. 2021 Nov 12;129(11):1039-1053. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.319272. Epub 2021 Oct 4. PMID: 34601896; PMCID: PMC8579991.
[6]Sun H, Samarghandi A, Zhang N, Yao Z, Xiong M, Teng BB. Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 interacts with apolipoprotein B and prevents its intracellular degradation, irrespective of the low-density lipoprotein receptor. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2012 Jul;32(7):1585-95. doi: 10.1161/ATVBAHA.112.250043. Epub 2012 May 10. PMID: 22580899.
[7]Fan D, Yancey PG, Qiu S, Ding L, Weeber EJ, Linton MF, Fazio S. Self-association of human PCSK9 correlates with its LDLR-degrading activity. Biochemistry. 2008 Feb 12;47(6):1631-9. doi: 10.1021/bi7016359. Epub 2008 Jan 16. PMID: 18197702; PMCID: PMC2732112.
[8]Sun H, Krauss RM, Chang JT, Teng BB. PCSK9 deficiency reduces atherosclerosis, apolipoprotein B secretion, and endothelial dysfunction. J Lipid Res. 2018 Feb;59(2):207-223. doi: 10.1194/jlr.M078360. Epub 2017 Nov 27. PMID: 29180444; PMCID: PMC5794417.
本文作者：大月亮
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