Mutace v genu PCSK9 zodpovědné za rozvoj familiární hypercholesterolémie

Úvod

Autosomálně dominantní forma familiární hypercholesterolémie (ADH) je charakterizována zvýšením hladiny malých denzních částic LDL-cholesterolu v krvi. Tradičně je spojována s mutacemi v genech LDLR a APOB. Výzkum publikovaný v roce 2003 ozřejmil třetí gen hrající úlohu v rozvoji ADH, a to PCSK9. Poprvé byl identifikován ve Francii u rodin s výskytem hypercholesterolémie, od této doby byl široce studován a nyní představuje jeden z nejzajímavějších cílů v terapii hypercholesterolémie.

Struktura a funkce PCSK9

Pod označením PCSK9 se skrývá enzym proprotein konvertáza subtilisin/kexin 9, který je exprimován zejména v játrech, střevě, ledvinách a nervové tkáni. Enzym se účastní intracelulární a extracelulární regulace exprese receptoru LDL. PCSK9 hraje zcela jednoznačnou úlohu v regulaci metabolismu cholesterolu, jeho předpokládanou hlavní funkcí je degradace receptoru LDL v hepatocytech. Zásadní význam pro snížení koncentrace LDL-cholesterolu při léčbě inhibitoryPCSK9 představuje internalizace receptoru v endocytárních vezikulech pomocí sekrečního PCSK9, který se na povrchu buněk váže prostřednictvím vazebné domény LDL-receptoru.

V rozsáhlé studii, která zahrnovala více než 3000 účastníků, bylo popsáno, že plazmatická koncentrace PCSK9 pozitivně koreluje s obsahem LDL-cholesterolu a triglyceridů v plazmě. Nedávné studie navíc prokázaly, že nalačno je více než 30 % PCSK9 v plazmě normolipidemických jedinců vázáno na částice LDL prostřednictvím protein-proteinové interakce s apo B100. Výzkumníci předpokládají, že se funkce PCSK9 utvářela v prostředí s nízkým nutričním příjmem a nepředvídatelnými epizodami hladovění. V případě nepříznivých okolností by bylo úlohou PCSK9zajistit dostatečnou dodávku mastných kyselin do periferních tkání omezením příjmu lipoproteinů v játrech. PCSK9 má také vztah k přirozené imunitě, protože plazmatické lipoproteiny zajišťují sekvestraci a clearance mikrobiálních lipidů.

Dysregulace funkce PCSK9 při hypercholesterolémii

U jedinců s familiární hypercholesterolémií byla prokázána zvýšená sekrece PCSK9. Zvýšením hladiny PCSK9 v plazmě dochází k narušení přirozeného regulačního mechanismu lipolýzy, respektive transportu lipidů včetně lipoproteinů obsahujících apo B100. Vztah PCSK9 k metabolismu lipidů přitom vykazuje velmi komplexní a složitou síť interakcí a metabolických drah. Důležitou roli PCSK9 v metabolismu lipidů však potvrzují výsledky terapie hypercholesterolémie inhibitory PCSK9. Terapie má podle výzkumníků nejspíše dvojitý přínos. Inhibitory PCSK9 brání degradaci LDL-receptorů navozené účinkem PCSK9 a současně snižují sekreci PCSK9 z jater vlivem zvýšeného vychytávání LDL-cholesterolu. Studie publikovaná v roce 2012 navíc prokázala, že při konzumaci středomořské stravy spojené se snížením hladiny LDL-cholesterolu v plazmě dochází k následnému snížení plazmatické koncentrace PCSK9 o 12 %.

Výsledky studií

V současné době je známo přes 70 variant mutací v genu PCSK9. Mutace se záměnou nukleotidu, které vedou k zisku nové funkce PCSK9, jsou asociovány s rozvojem ADH. Naopak mutace vedoucí ke ztrátě funkce produktu genu PCSK9 jsou spojeny s hypocholesterolémií a sníženým výskytem kardiovaskulárních chorob. V současné době jsou stále objevovány nové typy mutací, jež vedou k rozvoji familiární hypercholesterolémie. Příkladem může být studie z roku 2012, která za účelem identifikace a charakterizace nových mutací v genu PCSK9 sekvenovala vzorky 75 pacientů z nemocnice Hôpital de la Salpêtrière v Paříži. Jednalo se o pacienty s ADH bez mutací v genech LDLR a APOB. Byla provedena funkční analýza v buněčné kultuře a dále byl stanoven vliv nových mutací PCSK9 na kvalitativní a kvantitativní vlastnosti lipoproteinových částic.

Ve zkoumaném vzorku pacientů byly identifikovány celkem 4 mutace, z nichž dvě byly dosud neobjevené. Jednalo se o substituce p.Leu108Arg a p.Asp35Tyr. V případě substituce p.Leu108Arg se jednalo o 53letého probanda původem z Mauricia. U tohoto muže byla poprvé diagnostikována hypercholesterolémie ve 41 letech (celkový cholesterol 9,44 mmol/l, LDL-cholesterol 7,83 mmol/l). V nedávné době mu navíc byl diagnostikován diabetes mellitus 2. typu. Stejná mutace s podobným klinickým obrazem byla diagnostikována i u jeho syna, bratra, sestry a syna jeho sestry. Substituce p.Asp35Tyr byla prokázána u 62letého probanda (celkový cholesterol 8,14 mmol/l, LDL-cholesterol 6,05 mmol/l). Pozitivní průkaz mutace byl stanoven u jednoho ze dvou synů.

Studie dánských vědců naopak ozřejmila, že alela PCSK9 46L byla spojena se snížením hladiny LDL-cholesterolu v krvi u jedinců ve věku mezi 20 a 80 lety. Tento genotyp navíc prokazatelně přispěl ke snížení rizika kardiovaskulárních chorob ve větším měřítku než samotné snížení hladiny LDL-cholesterolu v krvi.

Závěr

Mutace v genu PCSK9 jsou zodpovědné za rozvoj autosomálně dominantní formy familiární hypercholesterolémie. Ačkoliv se jedná o velmi vzácné mutace, jejich objev umožnil identifikaci dalšího genu, jenž hraje klíčovou roli v regulaci metabolismu cholesterolu. Objev nových mutací v genu PCSK9 pomáhá lépe pochopit vliv tohoto enzymu na metabolismus cholesterolu a umožňuje vývoj nových účinných léků v terapii hypercholesterolémie. Farmakologická inhibice proteinu PCSK9představuje nadějnou terapeutickou možnost u metabolických abnormalit.

(holi)

Zdroje:
1. Benn M. et al. PCSK9 R46L, low-density lipoprotein cholesterol levels, and risk of ischemic heart disease: 3 independent studies and meta-analyses. J Am Coll Cardiol 2010 Jun 22; 55 (25): 2833–2842; doi: 10.1016/j.jacc.2010.02.044.
2. Abifadel M., Guerin M. et al. Identification and characterization of new gain-of-function mutations in the PCSK9 gene responsible for autosomal dominant hypercholesterolemia. Atherosclerosis 2012 Aug; 223( 2): 394–400; doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2012.04.006.
3. Bláha V. Regulace vnitrobuněčného metabolismu LDL-cholesterolu: význam inhibice PCSK9.Farmakoterapia 2014; 4 (supplementum 1): 12–16.