Xu R, Li T, Luo J, Zhang X, Wang T, Wang Y, Ma Y, Yang B, Jia J, Dmytriw AA, Li W, Jiao L. PCSK9 increases vulnerability of carotid plaque by promoting mitochondrial dysfunction and apoptosis of vascular smooth muscle cells. CNS Neurosci Ther. 2024 Feb；30(2)：e14640. doi：10.1111/cns.14640. PMID: 38402551.

關(guān)鍵詞：凋亡、頸動脈斑塊、線粒體功能障礙、PCSK9、血管平滑肌細胞

一分鐘秒懂文章：

頸動脈粥樣硬化性狹窄（Carotid atherosclerotic stenosis, CAS）占缺血性腦卒中病因的15%-20%。血管平滑肌細胞（Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs）在維持血管穩(wěn)態(tài)及病理生理過程中扮演核心角色，可通過分泌細胞外基質(zhì)（Extracellular Matrix, ECM）加固斑塊纖維帽。相比之下，在易損環(huán)境中，VSMCs的凋亡過程異常加劇，直接導(dǎo)致斑塊破裂風(fēng)險增加。

Proprotein Convertase Subtilisin / Kexin Type 9（PCSK9）的發(fā)現(xiàn)源于對常染色體顯性遺傳家族性高膽固醇血癥的研究，其功能獲得性突變可顯著上調(diào)低密度脂蛋白膽固醇（Low-Density Lipoprotein Cholesterol, LDL-C）水平，通過促進低密度脂蛋白受體（Low Density Lipoprotein Receptor, LDLR）的溶酶體降解來抑制肝細胞對LDL-C的清除，進而加劇血漿LDL-C累積，加速動脈粥樣硬化的病理進程。

值得注意的是，PCSK9抑制劑與洛伐他汀的聯(lián)合應(yīng)用展現(xiàn)出增強斑塊穩(wěn)定性的潛力，具體表現(xiàn)為纖維帽增厚、脂質(zhì)核心減小及脂質(zhì)負荷指數(shù)的降低。然而，PCSK9在直接調(diào)節(jié)頸動脈斑塊穩(wěn)定性方面的具體機制及其潛在路徑尚未完全闡明。鑒于此，本研究聚焦于VSMC線粒體功能障礙與凋亡的視角，旨在深入探討PCSK9對頸動脈斑塊動態(tài)變化的調(diào)控作用及其內(nèi)在分子機制，以期為穩(wěn)定頸動脈斑塊、降低缺血性腦卒中發(fā)病率提供新的策略與證據(jù)支持，進而拓寬PCSK9抑制劑在臨床實踐中的應(yīng)用邊界。

PCSK9 介導(dǎo)的 VSMC 線粒體功能障礙和凋亡示意圖。

在人類 VSMCs 中，PCSK9 的升高通過增強 p38 的磷酸化促進 DRP1 的活化，從而導(dǎo)致線粒體形態(tài)向裂變狀態(tài)轉(zhuǎn)變，隨后 ROS 異常增加并導(dǎo)致線粒體功能障礙。線粒體功能失調(diào)會增加VSMC的凋亡，從而增加斑塊易損性及斑塊破裂風(fēng)險，最終導(dǎo)致缺血性中風(fēng)的發(fā)生。

01 摘要

PCSK9已被認為是一種新型降脂靶點。最近的臨床研究表明，抑制 PCSK9 有助于降低冠狀動脈斑塊的脆弱性。然而，PCSK9調(diào)控不穩(wěn)定頸動脈斑塊演變的證據(jù)尚不明確，這限制了PCSK9抑制劑在頸動脈狹窄患者中的應(yīng)用。本研究旨在確定PCSK9對頸動脈斑塊易損性的影響和分子機制，為增加頸動脈斑塊穩(wěn)定性提供新策略。我們在臨床樣本中發(fā)現(xiàn)，PCSK9 與人類頸動脈斑塊的易損性密切相關(guān)。PCSK9 在人血管平滑肌細胞中的表達量增加伴隨著更高水平的細胞凋亡。在亞細胞水平，VSMC線粒體形態(tài)向裂變狀態(tài)轉(zhuǎn)變，隨后出現(xiàn)線粒體功能障礙。抑制 p38 MAPK 的活化可部分緩解 PCSK9 引起的上述形態(tài)和行為變化。此外，抑制DRP1可減輕與PCSK9相關(guān)的線粒體功能障礙和細胞凋亡。PCSK9蛋白的1-149aa結(jié)構(gòu)域是實現(xiàn)對VSMC功能調(diào)控的關(guān)鍵。

圖1.  PCSK9 可調(diào)控 VSMCs 的線粒體形態(tài)、ROS 生成和膜電位。(A，B）當 PCSK9 在 HC-VSMCs 和 HA-VSMCs 中下調(diào)或上調(diào)時，線粒體的形態(tài)變化和定量分析。紅色代表 Mitotracker，藍色（Hoechst33342）代表細胞核。(C，D）當 PCSK9 在 HC-VSMCs 和 HA-VSMCs 中分別下調(diào)或上調(diào)時，線粒體 ROS 和線粒體膜電位的檢測和定量分析。(E）使用 Mitotracker（左圖）檢測線粒體的形態(tài)學(xué)變化，并分析 Lenti-PCSK9 HA-VSMCs 中 DRP1 被抑制時線粒體的形態(tài)學(xué)變化（右圖）。(F，G）當 Lenti-PCSK9 HA-VSMCs 中 DRP1 的活化被抑制時，線粒體膜電位和線粒體 ROS 的檢測和定量分析。AR，長寬比。*p<0.05; ***p < 0.001; ****p < 0.0001。

02 結(jié)論

我們的研究結(jié)果表明，PCSK9 可誘導(dǎo)形態(tài)相關(guān)的線粒體功能障礙和 VSMC 細胞凋亡，增加頸動脈斑塊易損性。

徐新專家點評：

PCSK9最早于21世紀初被發(fā)現(xiàn)，目前已被確定為低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，并且在心血管疾病中，PCSK9抑制療法（依洛尤單抗、阿利西尤單抗、托萊西單抗) 已在臨床實踐中得到了初步的認可。然而，目前PCSK9在腦血管病領(lǐng)域的研究和證據(jù)仍十分有限，對于PCSK9在頸動脈斑塊中的作用，更是知之甚少。在本研究中，研究團隊首先應(yīng)用頸動脈狹窄患者的斑塊和血漿等生物樣本，初步證實了PCSK9的表達水平與頸動脈易損斑塊形成、卒中癥狀等密切相關(guān)。進一步地，本研究通過分子生物學(xué)實驗揭示了“PCSK9通過1-149aa結(jié)構(gòu)域調(diào)控p38-DRP1介導(dǎo)人頸動脈斑塊血管平滑肌細胞線粒體功能障礙和凋亡”這一潛在機制。特別的是，該研究創(chuàng)新性地應(yīng)用人頸動脈斑塊來源的血管平滑肌細胞進行細胞實驗和機制研究，更加貼近真實的病理狀態(tài)。總的來說，本研究是團隊對PCSK9在頸動脈狹窄中作用和機制研究的初步探索，揭示了PCSK9與頸動脈相關(guān)卒中、易損斑塊形成之間的關(guān)聯(lián)和潛在的作用機制，將為PCSK9抑制劑治療頸動脈易損斑塊提供重要的理論基礎(chǔ)。

共同第一作者

徐然

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院

神經(jīng)外科 主治醫(yī)師

神經(jīng)外科學(xué)博士，主治醫(yī)師，國家留學(xué)基金委建設(shè)高水平大學(xué)項目澳大利亞悉尼大學(xué)-山東大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士。中國科學(xué)院客座研究員，Military Medical Research雜志青年編委。迄今以第一/共一或通訊作者發(fā)表SCI論文10余篇，累計影響因子大于100分。主持國家級及省部級和市局級課題多項。對頸動脈狹窄和顱內(nèi)動脈狹窄的診斷、評估及治療方式開展了深入的系列研究。

共同第一作者

李天華

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院

神經(jīng)外科 博士研究生在讀

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科在讀博士研究生，師從焦力群教授。

研究方向：

缺血性腦血管病的基礎(chǔ)和臨床研究。

科研經(jīng)歷：

參與北京市醫(yī)管局市屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展專項（“揚帆”計劃）、北京市自然科學(xué)基金 (青年項目)、宣武醫(yī)院國自然培育項目課題3項。迄今以第一或共同第一作者在International Journal of Surgery、Journal of Neurointerventional Surgery、European journal of neurology、CNS Neuroscience & Therapeutics等SCI期刊發(fā)表文章8篇，中文核心期刊1篇。

共同第一作者

羅繼昌

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院

神經(jīng)外科 住院醫(yī)師

研究方向：

腦血管狹窄的基礎(chǔ)和臨床研究；籌建第三方神經(jīng)影像核心實驗室，參與 AI影像判讀的智能研發(fā)。

科研經(jīng)歷：

參與“十二五”、“十三五”國家重點研發(fā)計劃及北京市重點專項課題3項，主持院級課題1項。以一作或共一于Stroke，Cochrane，AJNR，BMJopen等雜志發(fā)表SCI文章19篇，作為多個雜志審稿編輯，參與3部專著編撰。

通訊作者

李文靜

中國科學(xué)院自動化研究所

副研究員

現(xiàn)任中國科學(xué)院自動化研究所副研究員。在名古屋大學(xué)獲得理學(xué)博士學(xué)位，并在清華大學(xué)完成博士后研究。研究以細胞器-細胞生命活動的基本單元為主線，利用細胞生物學(xué)與計算生物學(xué)方法深入理解炎癥應(yīng)激反應(yīng)、代謝應(yīng)激反應(yīng)在心血管疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制。主持國家自然科學(xué)青年基金，北京市自然科學(xué)基金面上項目各一項并作為骨干參與國家重大研究計劃重點項目與集成項目。以第一/共一/通訊作者在EMBO Journal，JCB，CNS Neurosci Ther.等國際知名雜志發(fā)表SCI論文20余篇。

通訊作者

焦力群

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院副院長

主任醫(yī)師 教授 博士生導(dǎo)師

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院副院長，介入放射科主任，神經(jīng)外科副主任，腦血運重建中心主任，國家區(qū)域醫(yī)療中心、宣武醫(yī)院濟南醫(yī)院院長。兼任《中國腦血管病雜志》主編；中國醫(yī)師協(xié)會神經(jīng)介入專業(yè)委員會副主委；國家衛(wèi)健委繼教中心神經(jīng)介入專委會主委；國家衛(wèi)健委腦防委缺血性卒中外科專委會主委；國家衛(wèi)健委腦防委缺血性卒中介入專委會副主委；北京介入醫(yī)學(xué)會副會長等職務(wù)。畢業(yè)于山東醫(yī)科大學(xué)，先后師從于朱樹干教授和凌鋒教授，獲得神經(jīng)外科碩士和博士學(xué)位，并在鮑圣德教授的指導(dǎo)下，在北京大學(xué)完成博士后研究。從事缺血性腦血管病的外科和介入治療，在國際上率先開展了復(fù)合手術(shù)治療頸動脈閉塞、椎動脈閉塞，以及藥物球囊治療椎動脈狹窄等創(chuàng)新手術(shù)，并帶領(lǐng)宣武醫(yī)院腦血運重建中心在此領(lǐng)域深入研究，同時，長期重視教育培訓(xùn)，為中國培養(yǎng)了大批高水平的醫(yī)生。

點評專家

徐新

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院

神經(jīng)外科主治醫(yī)師 副研究員

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科醫(yī)師、副研究員，天津醫(yī)科大學(xué)/美國華盛頓大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士。主要從事缺血性腦血管病、顱腦創(chuàng)傷的基礎(chǔ)與臨床轉(zhuǎn)化研究。現(xiàn)主持國家自然科學(xué)基金面上、青年項目各1項，入選北京市醫(yī)管中心“青苗”計劃、泰山學(xué)者青年專家項目等人才計劃。近年以第一/共一/通訊作者在Blood、J Neurosurg、J Thromb Haemost、J Neuroinflamm、JAHA等國際知名雜志發(fā)表SCI論文15篇，累計影響因子超過150分。