JACC-BTS：中山大学附属第八医院梁建文教授团队揭示PCSK9调控内皮细胞焦亡促进下肢缺血发生发展的作用机制

严重下肢缺血(critical limb ischemia, CLI)是外周动脉疾病(peripheral artery disease, PAD)进展至最严重的阶段，具有高致残率、高死亡率。缺氧引起的细胞死亡以及血管新生能力障碍是CLI的主要病理生理特点。细胞程序性死亡在血管新生中发挥重要作用。细胞焦亡是新近发现的一种细胞程序性死亡方式，已有的研究表明内皮细胞焦亡与血管内皮完整性的破坏、内皮细胞增殖抑制、血管新生能力受损有关。在CLI疾病背景下，缺氧能否通过诱导内皮细胞焦亡抑制血管新生以及具体机制尚不清楚。

2023年8月30日，中山大学附属第八医院梁建文教授团队在JACC: Basic to Translational Science发表了题为“PCSK9 Promotes Hypoxia-Induced Endothelial Cell Pyroptosis by Regulating Smac Mitochondrion-Cytoplasm Translocation in Critical Limb Ischemia”的文章。该研究发现缺氧环境下内皮细胞发生细胞焦亡且PCSK9表达上调，并阐明了PCSK9对缺氧诱导的细胞焦亡抑制血管新生调控作用及其具体作用机制，为CLI的治疗提供了新思路及靶点。

首先，作者检测了不同缺氧时间对内皮细胞死亡的影响，包括细胞凋亡、坏死性凋亡、细胞焦亡。结果表明，随着缺氧时间的延长，三种细胞死亡的蛋白标志物表达逐渐上调。当应用细胞焦亡抑制剂处理缺氧内皮细胞，细胞活力提升显著。同时，在光学显微镜以及透射电镜下，可观察到缺氧内皮细胞焦亡的形态改变，包括细胞气球样改变，细胞膜肿胀破裂。

接下来，作者探索了缺氧诱导内皮细胞焦亡的潜在调控基因。RNA sequencing检测发现，PCSK9在缺氧内皮细胞中表达显著上调。同时，收集CLI患者的血浆以及下肢血管。结果表明，CLI患者血浆、远端缺血血管内皮均高表达PCSK9。

为了进一步研究 PCKS9是否参与缺氧诱导的内皮细胞焦亡，作者抑制了内皮细胞PCSK9的表达。结果发现，PCSK9表达下调抑制了缺氧诱导的内皮细胞焦亡。然后，作者研究了 PCSK9在常氧条件下是否能诱导内皮细胞焦亡。采用 PCSK9过表达质粒转染内皮细胞，结果发现，PCSK9在常氧条件下诱导了内皮细胞焦亡。以上结果表明，PCSK9参与了缺氧诱导的内皮细胞焦亡。

线粒体途径在细胞焦亡中发挥了重要作用。作者发现，PCSK9过表达内皮细胞的线粒体超微结构严重受损，表现为线粒体肿胀和膜连续性破坏，并且损伤了线粒体功能，表现为促进了线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pores, mPTPs)开放，降低线粒体膜电位。应用线粒体通透性转换孔抑制剂CsA可部分逆转线粒体功能的损伤。接着，作者探讨了 PCSK9介导缺氧诱导的细胞焦亡的具体机制，发现PCSK9促进了Smac线粒体-胞浆转位，并且在 PCSK9敲低后这种效应被逆转。CsA则抑制了Smac在PCSK9过表达细胞中的转位。

最后，作者建立了小鼠下肢缺血模型。结果发现，PCSK9基因敲除小鼠的血液灌注和血管密度恢复较好，而PCSK9内皮特异过表达小鼠的缺血下肢血流量显著降低，且预后较差。以上结果提示，PCSK9对下肢缺血产生不利影响。

综上所述，该研究探究了缺氧对血管内皮细胞焦亡的影响以及其潜在分子机制，阐明PCSK9通过调控Smac线粒体-胞浆转位介导缺氧诱导的细胞焦亡从而抑制血管新生。该研究结果为CLI患者血管新生能力减弱阐明了新的分子机制，并有希望将PCSK9作为CLI的潜在治疗靶点提供理论基础和实验依据。

中山大学附属第八医院梁建文教授、伍贵富教授为该研究的共同通讯作者，中山大学附属第八医院张美信、陈怡锡为本文共同第一作者。该研究获得国家自然科学基金面上项目、深圳市科技创新委基金等项目的资助。

通讯作者：梁建文教授，副主任医师，医学博士，博士生导师，中山大学附属第八医院血管病与结构性心脏病专科副主任，临床主要从事冠心病、先心病和外周血管病介入。梁建文教授带领的研究团队长期从事高血压、冠心病和外周动脉疾病的血管损伤、修复与血管新生方面的基础和临床转化研究，尤其在血管损伤以及血管新生的发生机制、早期诊断、药物治疗和基于个体化运动干预的非药物疗法方面具有10余年的研究基础。近年在包括Hypertension、JACC-BTS、Advanced Science、EBioMedicine、ATVB、Journal of Translational Medicine等高水平学术期刊发表了20余篇SCI收录研究论文，其中IF>10分2篇。

原文链接：

https://www.jacc.org/doi/10.1016/j.jacbts.2023.05.016