Article Category: Review
Publié en ligne: 02 juin 2021
Pages: 385 - 397
Reçu: 23 mai 2020
Accepté: 17 févr. 2021
DOI: https://doi.org/10.5604/01.3001.0014.9127
Mots clés
© 2021 Mateusz Maligłówka et al., published by Sciendo
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Zahamowanie funkcji konwertazy proproteiny typu 9 o aktywności subtylizyny/keksyny (PCSK9) przez przeciwciała, takie jak alirokumab i ewolokumab zmniejsza tempo degradacji receptora LDL. Wiąże się to z redukcją stężenia cholesterolu LDL w osoczu, którego normalizacja jest jednym z głównych celów służących ograniczeniu ryzyka sercowo-naczyniowego [87].
Inhibitory PCSK9 (alirokumab, ewolokumab, bococizumab) zostały stworzone m.in. z myślą o pacjentach, u których mimo stosowania optymalnych dawek dostępnych leków hipolipemizujących (statyn, ezetymibu) nie udało się uzyskać pożądanych wartości stężeń cholesterolu LDL we krwi. Wydaje się, że ze względu na dużą skuteczność, przyszłe zastosowanie inhibitorów PCSK9 (PCSK9i) w codziennej praktyce klinicznej będzie bardziej powszechne. Zwłaszcza na podstawie nowych, zaostrzonych celów terapeutycznych parametrów gospodarki lipidowej, które zaprezentowano w wytycznych Europejskiego Towarzystwa Miażdżycowego (EAS) i Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego (ESC) pod koniec sierpnia 2019 r. w Paryżu. U pacjentów z grupy bardzo wysokiego ryzyka sercowo-naczyniowego zalecają uzyskanie stężenia cholesterolu LDL poniżej 55 mg/dl oraz redukcję o 50% w stosunku do wartości wyjściowej [54], co przy zastosowaniu dotychczasowych, doustnych leków hipolipemizujących nie jest zadaniem łatwym. Uwzględniając działania plejotropowe substancji dotychczas stosowanych w hiperlipidemii, takich jak statyny, omówiono piśmiennictwo pod kątem innych, poza hipolipemizującymi, możliwych skutków działania inhibitorów PCSK9 oraz oceny ich potencjalnych zalet lub wad.
Konwertazy probiałkowe (PCs, proprotein convertases) to rodzina 9 proteaz serynowych (PC1/3, PC2, furyna, PC4, PC5/6, PACE4, PC7, SKI-1), której przedstawicielem jest również konwertaza probiałkowa typu 9 o aktywności subtylizyny/keksyny (PCSK9). Poszczególni członkowie owej rodziny, są głównym elementem w potranslacyjnej obróbce białek prekursorowych, prowadzącej do powstania biologicznie czynnych cząsteczek, takich jak: hormony, enzymy, czynniki transkrypcyjne oraz czynniki wzrostu. W związku ze zdolnością aktywacji dużej liczby substratów, PCs odgrywają znaczącą rolę w przebiegu procesów fizjologicznych, takich jak embriogeneza, aktywność ośrodkowego układu nerwowego, metabolizm lipidów, a także w stanach patofizjologicznych m.in. infekcjach wirusowych i bakteryjnych, osteoporozie, hiperglikemii, chorobach sercowo-naczyniowych, neurodegeneracyjnych oraz nowotworowych.
Większość PCs ulega dystrybucji we wszystkich tkankach organizmu człowieka. Wyjątkiem są PC1/3, PC2, PC4 oraz PCSK9, których geny są poddane ekspresji jedynie w wybranych lokalizacjach tkankowych [55].
W budowie chemicznej wszystkich PCs, można wyróżnić 5 analogicznych segmentów:
peptyd sygnałowy – odpowiedzialny za wprowadzenie enzymu na szlak wydzielniczy, prodomena – część warunkująca konformację łańcucha białkowego, domena katalityczna, odpowiadająca za oddziaływanie z substratem (jej swoistość substratowa oraz budowa umożliwia zaklasyfikowanie danej proteazy do jednego z typów: subtylizyny/keksyny, pirolizyny, peptydazy K), domena P, stabilizująca PCs, domena C-końcowa, charakterystyczna dla danej PCs i warunkująca jej umiejscowienie komórkowe (w jej skład mogą wchodzić domeny: cytoplazmatyczna, transbłonowa, domena bogata w reszty cysteiny (CRD – Cys-rich domain), domena bogata w reszty cysteiny i histydyny (CHRD – Cys-His-rich domain) oraz region niezdefiniowany) [60, 91].
Na rycinie 1 przedstawiono schematycznie budowę konwertaz probiałkowych [55, 60, 91].
Ryc. 1
Schemat budowy konwertaz probiałkowych, na podstawie: [55, 60, 91]
PC1/3 (PCSK1) to konwertaza probiałkowa, której ekspresja jest ograniczona do komórek układu nerwowego oraz endokrynnego, zaangażowanych w procesy regulujące apetyt oraz gospodarkę energetyczną organizmu (podwzgórze, przysadka, tarczyca, nadnercza, trzustka, żołądek, jelita). Z jej udziałem powstają aktywne postaci takich hormonów i neuropeptydów jak: insulina, glukagon, glukagonopodobny peptyd 1 (GLP-1), hormon alfa-melanotropowy (α-MSH), oreksyna, grelina. Mutacje w obrębie genów PCSK1, powodujące jej niedostateczną ekspresję, są brane pod uwagę jako jedna z przyczyn powstawania otyłości i mogą być przyszłym celem terapeutycznym [72].
Ekspresja PC2 (PCSK2) zachodzi przede wszystkim w mózgu, przysadce oraz wyspach trzustki, gdzie PCSK2 wspólnie z PCSK1 biorą udział w przekształceniu proopiomelanokortyny (POMC) w α-MSH oraz proinsuliny w insulinę i C-peptyd [49]. W przeciwieństwie do PCSK1 w jelitowych komórkach L, gdzie zachodzi synteza GLP-1 z prekursora, którym jest glukagon, PC2 w komórkach α wysp trzustkowych katalizuje przekształcenie proglukagonu w glukagon [78]. Genetyczne polimorfizmy w obrębie genów PC2 są związane z licznymi parametrami gospodarki węglowodanowej oraz patogenezą cukrzycy typu 2 [17].
Furyna (PCSK3, PACE) to najszerzej rozpowszechniona tkankowo konwertaza probiałkowa, która została zidentyfikowana przez badaczy jako pierwsza w 1990 r. Bierze udział m.in. w regulacji embriogenezy, aktywacji prekursorów czynników wzrostu (ß-NGF, TGF-ß, IGF1), patogenezie chorób nowotworowych (głowy, szyi, płuc) oraz aktywacji toksyn czynników infekcyjnych (
PCSK4 (PC4) to enzym umiejscowiony w gruczołach płciowych odpowiadający za regulację procesów reprodukcyjnych [98]. PCSK5 (PC5/6) w związku z alternatywnym splicingiem występuje w dwóch postaciach: wydzielniczej (rozpuszczalnej) – PC5/6A oraz związanej z błoną komórkową – PC5/6B.
PCSK6 (PACE4) to szeroko rozpowszechniona proteaza białkowa, której rolą jest regulacja embriogenezy – ustalanie osi zarodka i rozwój struktur ośrodkowego układu nerwowego [83]. Ponadto jest brana pod uwagę jako element odpowiedzialny za gospodarkę sodową organizmu i pośredni regulator ciśnienia tętniczego [18].
Konwertaza probiałkowa PCSK7 (PC7) występuje również w wielu tkankach ssaków, zwłaszcza w jelicie grubym oraz śledzionie. Jej duża aktywność jest rejestrowana również w obrębie wątroby [90]. Wykazano, że jeden z wariantów alleli ludzkiej PC7 ma związek z obniżonym stężeniem triacylogliceroli i podwyższonym cholesterolu HDL (lipoproteina o dużej gęstości), co sprawia, że PC7 może być brana pod uwagę jako kolejny element patogenezy miażdżycy [36].
SKI-1 (S1P) oraz PCSK9 to enzymy odpowiedzialne za gospodarkę lipidową. Przy braku steroli w komórce, SKI-1 aktywuje czynniki transkrypcyjne SREBP, powodując syntezę cholesterolu i kwasów tłuszczowych. Ponadto z udzia-łem SKI-1 aktywowane są takie białka jak: neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF), somatostatyna czy glikoproteiny wirusowe [88].
Ważnym i dokładnie badanym zagadnieniem dotyczącym rodziny konwertaz probiałkowych jest potencjalne uczestnictwo kilku z ich przedstawicieli (PCSK3, PC4, PC5, PACE4, PC7) w patogenezie i rozwoju infekcji wirusowych. Enzymy te są zaangażowane w procesy migracji wirionów do wnętrza komórek gospodarza i ich dojrzewania i rozprzestrzeniania się po osiągnięciu dojrzałości [40]. Trwają prace nad inhibitorami powyższych konwertaz, które w przyszłości miałyby być wykorzystane do walki z chorobami wirusowymi. Istotnym z praktycznego punktu widzenia jest to, że nowe leki, których punktem uchwytu nie byłby element budowy wirusa, miałyby przewagę nad dotychczasowymi terapiami, w zakresie ograniczonego nabywania przez drobnoustroje oporności.
W tabeli 1 podsumowano lokalizacje tkankowe i funkcje poszczególnych konwertaz probiałkowych [55, 91].
| PCSK1 (PC1/3) Podwzgórze | przysadka, trzustka, tarczyca, nadnercza | Regulacja apetytu i gospodarki węglowodanowej |
| PCSK2 (PC2) | Mózg, przysadka, trzustka | Regulacja gospodarki węglowodanowej |
| PCSK3 (PACE, furyna) | Ekspresja ogólnoustrojowa | Regulacja embriogenezy, aktywacja czynników wzrostu, patogeneza chorób infekcyjnych i nowotworowych |
| PCSK4 (PC4) | Gonady | Regulacja procesów rozrodczych |
| PCSK5 (PC5/6) | Kora nadnerczy, jelito cienkie, nerki, jajniki | Regulacja embriogenezy |
| PCSK6 (PACE4) | Mięśnie, serce, przysadka, jelito cienkie, móżdżek, nerki | Regulacja embriogenezy |
| PCSK7 (PC7) | Ekspresja ogólnoustrojowa | Regulacja gospodarki lipidowej |
| SKI-1 (S1P) | Ekspresja ogólnoustrojowa | Regulacja gospodarki lipidowej |
| PCSK9 | Wątroba, jelito cienkie | Regulacja gospodarki lipidowej |
PCSK9 to enzym syntetyzowany w siateczce śródplazmatycznej (ER) w postaci nieaktywnego zymogenu. W przeciwieństwie do większości konwertaz probiałkowych, ekspresja genu PCSK9 zachodzi jedynie w wybranych tkankach organizmu człowieka. Najbardziej w wątrobie i jelicie cienkim – organach w największym stopniu zaangażowanych w metabolizm cholesterolu, a ponadto w trzustce, nerkach, śródbłonku naczyń, OUN, śledzionie i płucach [55].
Po autokatalitycznej aktywacji w obrębie ER, PCSK9 traci zdolności proteolityczne, zostaje wydzielona do osocza i działa jako białko wiążące receptor cholesterolu LDL (LDLR) głównie na powierzchni komórek wątrobowych, uniemożliwiając tym samym przyłączenie cholesterolu LDL. Ponadto odpowiada za degradację LDLR przez promowanie jego endocytozy do hepatocytów [55]. W ostatnich latach odkryto, że enzym może usuwać LDLR również przed wydzieleniem do osocza, jeszcze w obrębie aparatu Golgiego (szlak wewnątrzkomórkowy) [93]. Mechanizmy te powodują wzrost stężenia cholesterolu LDL w osoczu i stanowią główny cel w leczeniu hipercholesterolemii za pomocą przeciwciał monoklonalnych, takich jak alirokumab i ewolokumab.
Zainteresowanie blokowaniem PCSK9 sięga czasów badań genetycznych spośród rodzin, których członkowie mieli duże stężenia cholesterolu LDL w osoczu, ze wszelkimi ich niekorzystnymi skutkami, przy braku wykrytych mutacji w obrębie genów receptora LDL (LDLR) czy apolipoproteiny B (apoB) [80]. W 2003 r. zidentyfikowano 2 mutacje w obrębie genu PCSK9, zwiększające aktywność jego produktu, które określono jako rzadką przyczynę rodzinnej hipercholesterolemii [1]. Badania następnych lat doprowadziły do wykrycia mutacji nonsensownych, których nosiciele mieli niższe stężenia cholesterolu LDL w osoczu i rzadsze występowanie choroby niedokrwiennej serca [20]. Powyż-sze prace były podstawą do stworzenia substancji blokującej działanie PCSK9.
Alirokumab i ewolokumab to pierwsze i jedyne stoso-wane w praktyce klinicznej inhibitory PCSK9. Są to ludzkie przeciwciała monoklonalne, wiążące osoczową postać PCSK9 i uniemożliwiające jej przyłączenie do receptora LDL. Podaje się je podskórnie, w zależności od dawki, co 2-4 tygodni.
W przeprowadzonych badaniach klinicznych zaobserwowano ich skuteczność w obniżaniu stężenia cholesterolu LDL (nawet o 60% wyjściowej wartości) [63], a także istotne statystycznie zmniejszenie ryzyka sercowo-naczyniowego. W badaniach FOURIER i ODYSSEY Outcomes, redukcja ryzyka wystąpienia pierwszorzędowego punktu końcowego (np. zawał serca, udar niedokrwienny mózgu) wynosiła 15% [94]. Ponadto, w porównaniu z innymi, dobrze znanymi lekami hipolipemizującymi (statyny, ezetymib), inhibitory PCSK9 prowadziły do redukcji stężenia lipoproteiny(a), uznanej za niezależny czynnik ryzyka sercowo-naczyniowego [30]. Statyny w większym stopniu redukowały stężenia triacylogliceroli, natomiast wpływ na parametry, takie jak cholesterol HDL czy apoB obie grupy substancji wykazywały podobny [80].
Ryc. 2
Mechanizmy działania inhibitorów PCSK9, na podstawie: [33]; ER – siateczka śródplazmatyczna; LDL – lipoproteina o małej gęstości; LDLR – receptor lipoproteiny o małej gęstości; PCSK9 – konwertaza proproteiny typu 9 o aktywności subtylizyny/keksyny; PCSK9 mAb – przeciwciało monoklonalne przeciwko PCSK9 (alirokumab, ewolokumab); siRNA – małe interferujące RNA (inklisiran), A. Cząsteczka cholesterolu LDL po połączeniu z receptorem LDL trafia do endosomu. B. W miarę jego dojrzewania dochodzi do rozdzielenia molekuł – receptor trafia ponownie na powierzchnię błony komórkowej (C), a LDL ulega katabolizmowi w obrębie lizosomu (D). Gen PCSK9 ulega transkrypcji do mRNA (E), a następnie translacji i w obrębie siateczki śródplazmatycznej tworzone jest dojrzałe białko. Może ono zostać wydzielone do przestrzeni pozakomórkowej lub połączyć się wewnątrz komórki z receptorem LDL. Obie drogi prowadzą do degradacji lizosomalnej LDLR (F). G. Zastosowanie siRNA (inklisiran) hamuje translację mRNA PCSK9 uniemożliwiając tym samym powstanie białka. H. Zastosowanie przeciwciał przeciw PCSK9 (PCSK9 mAb) uniemożliwia połączenie PCSK9 z LDLR w przestrzeni pozakomórkowej, zapobiegając w ten sposób degradacji receptora
Szczegółowe porównanie wartości parametrów gospodarki lipidowej uzyskiwanych w trakcie leczenia poszczególnymi substancjami przedstawiono w tabeli 2 [80].
Wpływ leczenia hipolipemizującego wysokimi dawkami statyn, ezetymibu i inhibitorów PCSK9 (PCSK9i) na wybrane parametry gospodarki lipidowej [21]
| LDL | ↓ 50–60 | ↓ 20–25 | ↓ ok. 60 |
| HDL | ↑5–10 | ↔ | ↑5–10 |
| TG | ↓25–35 | ↓5–10 | ↓ok. 15 |
| apoB | ↓40–50 | ↓15–20 | ↓ok. 50 |
| lipoproteina (a) | ↔/↑ | ↓ok. 10 | ↓ok. 25 |
Ważnym, z punktu widzenia kontynuowania terapii przez pacjenta, oprócz korzyści zdrowotnych, jest również stopień uciążliwości oraz ciężkości działań niepożądanych danego leczenia. Inhibitory PCSK9 to leki, które na podstawie dotychczasowych analiz są uznawane za bezpieczne, a najczęstszymi działaniami niepożądanymi ich stosowania są: objawy grypopodobne, infekcje górnych dróg oddechowych oraz łagodne objawy nadwrażliwości w miejscu podania (ból, świąd, wysypka). W przeciwieństwie do statyn, substancje te nie mają szkodliwego działania w obrębie wątroby i mięśni szkieletowych skutkującego wzrostem aktywności aminotransferaz wątrobowych czy kinazy kreatynowej [64].
Potencjalnie niebezpiecznym działaniem niepożądanym związanym z przynależnością inhibitorów PCSK9 do grupy przeciwciał monoklonalnych jest ich immunogenność. Skutkiem może być neutralizacja działania PCSK9 i osłabienie redukcji stężenia LDL w osoczu, a także częstsze występowanie odczynów w miejscu podawania leków [76]. Powyższe działania niepożądane były jedną z przyczyn zaprzestania prac nad wprowadzeniem do użytku klinicznego bococizumabu (badania SPIRE) [53]. W dotychczasowych analizach obserwowano niewielką częstotliwość występowania przeciwciał skierowanych przeciw alirokumabowi i ewolokumabowi [81, 86], a wykrywane przeciwciała nie wpływały istotnie na skuteczność terapii [77].
W związku z dużą skutecznością hipolipemizującą przeciwciał monoklonalnych zaangażowanych w inhibicję osoczowej PCSK9, trwają badania nad substancjami, które ingerowałyby w funkcję konwertazy na innym szczeblu jej biologicznej aktywności. Sprawdzane są m.in. związki chemiczne: blokujące transkrypcję lub translację informacyjnego RNA (mRNA, messenger ribonucleic acid) dla PCSK9, interferujące z wydzielaniem PCSK9 z hepatocytów czy naśladujące fragment wiążący PCSK9 do receptora LDL [61].
Istotnym, będącym obecnie w 3 fazie badań klinicznych, związkiem hipolipemizującym zaangażowanym w blokowanie ekspresji genu PCSK9 jest inklisiran. Jest to syntetyczna cząsteczka siRNA (small-interfering RNA), która po wejściu do wnętrza hepatocyta, łączy się z polipeptydowym kompleksem RISC (RNA-induced silencing complex) degradując następnie mRNA PCSK9 [27]. Za wybiórczość oraz wydłużone działanie w obrębie komórek wątroby, odpowiada element strukturalny inklisiranu (łańcuch N-acetylogalaktozaminy) o dużym powinowactwie do receptorów asialoglikoproteinowych hepatocytów [73]. Pozwala to na stosowanie leku w ograniczonych dawkach i z mniejszą częstotliwością (co 3-6 miesięcy) redukując tym samym częstość występowania działań niepożądanych i zapewniając większą wygodę stosowania [33].
Od chwili odkrycia PCSK9 (2003) naukowcy zastanawiają się jakie, poza hipolipemizującymi, efekty w obrębie innych tkanek przynosi blokowanie działania powyższego enzymu.
Wzrost liczby receptorów cholesterolu LDL na powierzchni hepatocytów, będący skutkiem działania inhibitorów PCSK9, powoduje przesunięcie cholesterolu LDL z osocza do wnętrza komórek wątroby. To samo zjawisko w obrębie komórek ß trzustki (wydzielających insulinę) z następczym nadmiernym gromadzeniem cholesterolu LDL może doprowadzić do ich dysfunkcji [71]. Dzieje się tak, ze względu na główną rolę jaką pełni cholesterol w formowaniu błon komórkowych, jak również sekrecji insuliny w odpowiedzi na wzrost glikemii. Aby lepiej zrozumieć działanie PCSK9, najlepszymi byłyby badania nad różnicą w funkcjonowaniu enzymu wydzielanego do krwi przez wątrobę i lokalnie tworzonego w obrębie komórek trzustki [43].
Częstość występowania cukrzycy typu 2 u pacjentów z hipercholesterolemią rodzinną jest mniejsza w porównaniu do ich zdrowych krewnych [9], natomiast osoby posiadające mutacje utraty funkcji PCSK9 mają większe ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2 [84]. Te analizy oraz dowody na zwiększone ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2 u pacjentów leczonych statynami [16, 69, 75, 82], skłoniły naukowców do badania wpływu stosowania inhibitorów PCSK9 na gospodarkę węglowodanową.
Mimo przesłanek płynących z ekspertyz genetycznych i patofizjologicznych, w dotychczasowych badaniach nie udowodniono zwiększonego ryzyka wystąpienia cukrzycy typu 2 u pacjentów leczonych inhibitorami PCSK9 [58, 66]. Istnieją jednak dowody na nieznaczne, w porównaniu z placebo, podwyższanie przez inhibitory PCSK9 glikemii na czczo (średnio o 1,88 mg/dl; P < 0,001) oraz odsetka hemoglobiny glikowanej (średnio o 0,032%; P < 0,001) [22]. By jednoznacznie ocenić potencjał diabetogenny inhibitorów PCSK9 konieczne są dalsze, długoterminowe analizy.
Jelito cienkie, to drugi po wątrobie narząd w dużym stop-niu zaangażowany w metabolizm cholesterolu. Jest miejscem jego absorbcji z pożywienia, bierze udział w syntezie frakcji HDL, a także odpowiada za wydalanie nadmiaru steroli [46]. Inhibicja umiejscowionego w rąbku szczoteczkowym, białka typu 1 podobnego do białka Niemanna i Picka C1 (NPC1L1), odpowiedzialnego za wchłanianie cholesterolu, za pomocą ezetymibu jest uzupełnieniem leczenia statynami u pacjentów, u których nie udało się osiągnąć docelowych wartości lipidogramu [96]. Umożliwia dodatkowe obniżenie stężenia LDL-C o 21-27% w porównaniu z placebo [54].
Dotychczasowe badania wskazują, że PCSK9 wytwarzana w enterocytach nie jest wydzielana do krążenia systemowego, a działa jedynie w sposób auto- i parakrynny. Hamowanie enzymu jelitowego zwiększa klirens lipoprotein bogatych w triacyloglicerole za pośrednictwem receptora LDL oraz zmniejsza sekrecję apolipoproteiny B48. Skutkiem tego jest spadek poposiłkowego stężenia triacylogliceroli [95, 100].
Poza zmniejszaniem liczby LDLR w obrębie hepatocytów, PCSK9 powoduje także jej redukcję w komórkach nerek, płuc czy tkanki tłuszczowej [85]. Badania sugerują, że enzym może być również zaangażowany w okresie zarodkowym w proces nefrogenezy [89], a ponadto w ekspresję podjednostki alfa, jednego z nerkowych kanałów sodowych [92]. Analizy modeli zwierzęcych nie potwierdziły jednak wpływu niedoboru PCSK9 na ciśnienie tętnicze czy gospodarkę sodową organizmu [8].
Najczęstszą przyczyną śmierci pacjentów z przewlekłą chorobą nerek (CKD, chronic kidney disease) są powikłania sercowo-naczyniowe. Większe ryzyko sercowo-naczyniowe jest związane m.in. z dyslipidemią, która w przewlekłej chorobie nerek charakteryzuje się podwyższonym stężeniem triacylogliceroli, Lp(a) i VLDL (lipoproteina o bardzo małej gęstości) oraz niedoborem frakcji cholesterolu HDL [65]. Ponieważ istnieją sprzeczne dane na temat stężeń PCSK9 u chorych z CKD [109] konieczne są dalsze badania dotyczące skuteczności inhibitorów PCSK9 w tej grupie pacjentów. Natomiast zwiększone stężenie PCSK9 w przebiegu hipercholesterolemii związanej z zespołem nerczycowym pozwala przypuszczać, że inhibitory PCSK9 znajdą zastosowanie w jego terapii [37].
Składnikiem niezbędnym do syntezy hormonów steroidowych jest cholesterol [13, 39]. Intensywna redukcja jego stężenia w osoczu, budziła wątpliwości dotyczące wpływu takiego postępowania na prawidłową syntezę hormonów w nadnerczach i gonadach. Dotychczasowe analizy przeprowadzone u osób obarczonych mutacją utraty funkcji PCSK9 oraz obserwacje pacjentów leczonych ewolokumabem nie wykazały zaburzeń w syntezie hormonów steroidowych, mimo niskich stężeń cholesterolu LDL wśród badanych [10, 15].
Jedną z głównych przyczyn rozwoju miażdżycy jest odkładanie w obrębie podśródbłonkowej macierzy wybranych naczyń tętniczych, nadmiaru cholesterolu LDL. Przekształ-cany następnie w procesach oksydacji, lipolizy i proteolizy do postaci bardziej reaktywnej - ox-LDL (oxidized low-density lipoprotein), jest czynnikiem inicjującym proces aterogenezy [21].
Badania ostatnich lat potwierdziły, że PCSK9 przyspiesza rozwój miażdżycy pod wpływem mechanizmu związanego ze zwiększaniem stężenia LDL-C w osoczu, ale również przez bezpośredni wpływ na komórki tworzące ścianę naczyń tętniczych i blaszki miażdżycowe [19, 23, 101]. Analiza szlaków metabolicznych oraz funkcji PCSK9 w ścianach naczyń, pozwala przewidzieć potencjalnie korzystne działanie przeciwmiażdżycowe związane z ich hamowaniem za pomocą inhibitorów PCSK9 [41]. W dotychczasowych eksperymentach udowodniono, że inhibitory PCSK9 wpływają pozytywnie na stabilizację i morfologię blaszki miażdżycowej, czyniąc ją mniej podatną na uszkodzenia [47, 107], a także zmniejszają potencjał trombogenny płytek krwi [7, 45].
Komórkami, które są odpowiedzialne za wydzielanie PCSK9 w naczyniach są komórki mięśniówki gładkiej (SMCs, smooth muscle cells) oraz śródbłonka [25]. W pełni funkcjonalne białko wykrywane jest również w makrofagach blaszek miażdżycowych [29].
Procesem inicjującym rozwój blaszek miażdżycowych jest transformacja monocytów i makrofagów w komórki piankowate pod wpływem gromadzenia się w ich wnętrzu ox-LDL. Napływ lipoprotein przez błonę komórkową odbywa się z udziałem wielu białek, takich jak: SRs (receptory zmiatające, scavenger receptors), CD36, CD68, LOX-1 (lectin-like ox-LDL) [108]. Makrofagi, nadmiar toksycznego cholesterolu wydzielają do przestrzeni zewnątrzkomórkowej za pomocą transporterów błonowych, np. ABCA1 (ATP Binding Casette A1). PCSK9 przesuwa równowagę transportu cholesterolu w kierunku wnętrza makrofagów przez regulację ekspresji odpowiednich przenośników, przyczyniając się do powstawania większej liczby komórek piankowatych i nasilenia aterogenezy [2, 26, 74].
Apolipoproteina E (apoE) wytwarzana m.in. w makrofagach i komórkach mięśniówki gładkiej jest białkiem przeciwmiażdżycowym. Funkcje, takie jak redukcja wewnątrzkomórkowego gromadzenia lipoprotein, hamowanie powstawania komórek piankowatych i promowanie przeciwzapalnego fenotypu makrofagów pełni za pomocą receptora 2 (apoER2) [5]. PCSK9 zmniejsza ekspresję apoER2, osłabiając ochronne działanie apoE [67].
W patofizjologii miażdżycy istotną rolę odgrywa stan zapalny [32]; jego nasilenie wiąże się z rozwojem aterogenezy. PCSK9 jest zdolny do indukcji ekspresji cytokin prozapalnych (TNF-α, IL-1ß, IL-6), translokacji do jądra komórkowego czynników odpowiedzialnych za kontrolę transkrypcji cytokin prozapalnych (NF-κB, nuclear factor kappa B) oraz redukcji powstawania cytokin przeciwzapalnych (IL-10, arginaza) w makrofagach [74, 99].
Apoptoza komórek endothelium, promowana przez ox-LDL sprzyja jego dysfunkcji i powoduje powstawanie korzystnych warunków do rozwoju miażdżycy [108]. Eksperymenty przeprowadzone na ludzkich komórkach śródbłonka uzyskanych z krwi pępowinowej wskazują, że PCSK9 bierze udział w nasilaniu apoptozy powodowanej przez ox-LDL za pośrednictwem szlaku białek Bcl/Bax – kaspaza-9 – kaspaza-3 [106].
W odpowiedzi na zaburzoną równowagę między gromadzeniem a usuwaniem nadmiaru ox-LDL z komórek piankowatych macierzy podśródbłonkowej, wyściełające je komórki śródbłonka otrzymują sygnał do wytwarzania cytokin prozapalnych i czynników adhezyjnych. Jedną ze składowych sygnału jest obecność PCSK9 [50].
Reaktywne formy tlenu (ROS, reactive oxigen species) wytwarzane w nadmiarze w mitochondriach m.in. w przebiegu stanu zapalnego, stanowiącego składową patogenezy miażdżycy [32], są zdolne do indukcji uszkodzeń komórek endothelium, a także aktywacji komórek zapalnych i tym samym nasilenia procesu zapalnego w obrębie ściany naczynia tętniczego [108]. Komórki z wyciszonym genem PCSK9 wytwarzają mniej ROS w mitochondriach [25].
Komórki mięśniówki gładkiej pod wpływem PCSK9 nabywają zdolności do proliferacji, migracji, a także syntezy kolagenu czy wychwytu lipoprotein. Powoduje to powstawanie z ich udziałem komórek piankowatych, a więc progresji miażdżycy [14]. Ponadto pod wpływem PCSK9, w obrębie SMCs, dochodzi do zwiększenia wytwarzania czynników adhezji komórkowej (VCAM-1, vascular cell adhesion molecule 1) ułatwiających proces infiltracji makrofagów do wnętrza blaszki miażdżycowej [24].
PCSK9 to jedno z białek zaangażowanych w rozwój ośrodkowego układu nerwowego i proces prawidłowego zamykania cewy nerwowej zarodków [3, 89]. Ponadto cholesterol jest podstawowym budulcem błon komórkowych w ośrodkowym układzie nerwowym, zapewniając ich prawidłową funkcję, dlatego stosowanie wzmocnionej terapii hipolipemizującej rodziło pytania dotyczące jej potencjalnie niekorzystnego wpływu na pracę neuronów. Dodatkowym bodźcem do przeprowadzenia analizy działań niepożądanych w obrębie OUN inhibitorów PCSK9, były wyniki badań sugerujące gorsze osiągnięcia w testach neurokognitywnych oraz mniejszą szybkość psychomotoryczną pacjentów leczonych statynami [59], lepsze rezultaty osiągane w testach neuropsychologicznych w grupie zdrowych dorosłych posiadających wyższe stężenia cholesterolu LDL [51] czy podwyższone stężenie PCSK9 w płynie mózgowo-rdzeniowym u pacjentów dotkniętych chorobą Alzheimera [110].
U nosicieli mutacji utraty funkcji PCSK9, nie obserwuje się zaburzeń neurokognitywnych [68]. Modele teoretyczne sugerują, że ekspozycja na inhibitory PCSK9, może zwiększać ryzyko wystąpienia choroby Alzheimera [105]. Założenia te, nie znajdują jednak potwierdzenia w dotychczasowo uzyskiwanych danych eksperymentalnych [31]. Również analizy przeglądowe licznych randomizowanych badań klinicznych nie ujawniają częstszych zaburzeń neurologicznych (w tym neurokognitywnych) w czasie stosowania inhibitorów PCSK9 [6, 56, 103]. Ponieważ działania niepo-żądane w obrębie OUN mogą się pojawić z opóźnieniem, wymagana jest czujność oraz długofalowy nadzór nad pacjentami stosującymi inhibitory PCSK9.
Zapobieganie niekorzystnym incydentom w układzie sercowo-naczyniowym, takim jak udary niedokrwienne, jest głównym celem terapii hipolipemizującej. Opublikowane w maju 2020 r., wyniki randomizowanego badania klinicznego z zastosowaniem ewolokumabu dodanego do wcześniejszej terapii statynami, ujawniły skuteczność PCSK9i zarówno w prewencji pierwotnej jak i wtórnej udarów niedokrwiennych w obrębie OUN [35]. Może to w przyszłości zmodyfikować zalecenia dla pacjentów z grupy wysokiego ryzyka sercowo-naczyniowego.
Lipopolisacharyd (LPS) to jeden z elementów strukturalnych zewnętrznej błony komórkowej bakterii Gram-ujemnych, który bierze udział w wyzwoleniu reakcji zapalnej zakażonego organizmu. Gdy dochodzi do przedostania się bakterii do krwi, LPS w połączeniu z lipoproteiną LDL jest utylizowany za pośrednictwem receptora LDL; ogranicza to reakcję zapalną [52].
Zarówno cytokiny prozapalne, jak i LPS indukują ekspresję PCSK9 [28, 79], zmniejszając degradację endotoksyn bakteryjnych [12]. Pacjenci z mutacją utraty funkcji PCSK9 rzadziej umierają z powodu sepsy w przeciwieństwie do pacjentów, u których mutacja w obrębie genu PCSK9 zwiększa jego aktywność [104]. Powyższe dane wskazują, że PCSK9 nasila reakcję zapalna w odpowiedzi na zakażenie, a inhibitory PCSK9 mogą znaleźć zastosowanie w zwalczaniu sepsy [62].
Jednym ze sposobów przedostawania się wirusów do wnętrza komórek gospodarza jest wykorzystanie białek transbłonowych. W przypadku wirusa zapalenia wątroby typu C (HCV), udowodniono, że wnika on do hepatocytów głównie z udziałem białka receptorowego cholesterolu LDL (LDLR) oraz białka CD81 [24]. Hepatocyty zakażonych wirusem HCV zawierały więcej LDLR w porównaniu z komórkami wątrobowymi zdrowych pacjentów [97]. W badaniach
Pasożyty, to organizmy, których budulcem oraz cząsteczką niezbędną do prawidłowego rozwoju jest cholesterol. Ze względu na brak zdolności do jego syntezy
Zastosowanie inhibitorów PCSK9 w terapii hipolipemizującej wydaje się następnym, po leczeniu statynami, prze-łomowym momentem w walce z miażdżycą i ryzykiem sercowo-naczyniowym. Ich duża skuteczność, przy mało istotnych, jak dotąd, obserwowanych działaniach niepożądanych nie powinna jednak uśpić czujności lekarzy i naukowców. Odkrycie obecności PCSK9 w tkankach pozawątrobowych to dopiero pierwszy krok do dokładnego zrozumienia, w jaki sposób poszczególne komórki organizmu będą reagować na zahamowanie jej funkcji. Dotychczasowe wyniki badań stwarzają nadzieję na wykorzystanie inhibitorów PCSK9 w terapii zespołu nerczycowego, infekcji bakteryjnych i pasożytniczych. Należy jednak uwzględniać, że ich stosowanie może niekorzystnie wpływać na parametry gospodarki węglowodanowej, procesy poznawcze w obrębie OUN czy przebieg infekcji wirusowych. Podsumowując, należy wyraźnie zaznaczyć, że zgodnie z aktualną wiedzą, korzyści płynące ze stosowania inhibitorów PCSK9, przeważają nad ewentualnymi działaniami niepożądanymi. Wydaje się zatem, że terapie ingerujące w funkcje konwertaz probiałkowych będą w przyszłości wykorzystywane w medycynie.