促甲状腺激素经调控肝细胞PCSK9表达影响LDLR/LDL-c的机制研究

Thyroid stimulating hormone (TSH) receives more attention for increasing low density lipoprotein (LDL-c) level and atherosclerotic risk. TSH may induce cholesterol de novo synthesis in hepatocytes. However, whether TSH influence LDL-c metabolism remains unclear. Proprotein convertase subtilisin kexin (PCSK9) mediates LDLR degradation on the surface of hepatocytes, leading to increased LDL-c level. We previously found that plasma PCSK9 level is significantly increased in subclinical hypothyroidism patients only presented with higher TSH level, when compared with controls. In vitro study showed PCSK9 mRNA and protein expression were synchronously up-regulated in HepG2 cells after recombinant human TSH treatment. Besides, sterol regulatory element binding protein (SREBP)-1c, SREBP-2 and liver X receptor (LXR) were also increased after TSH treatment. Therefore comes our hypothesis that TSH may increase hepatic PCSK9 expression and secretion, promoting LDL receptor degradation and leading to higher LDL-c level. We further screened relative signaling pathways and raise some possible mechanisms for the effect of TSH on PCSK9: (1) via SREBPs directly enhancing promotor activity; (2) via LXR pathway activation and PCSK9 degradation indirectly up-regulating PCSK9 level. This project focuses on the new regulating role of TSH on hepatic PCSK9 expression, aimed at providing more evidences to indicate the effect of TSH on lipid metabolism. This project may also help finding a new screening and treatment target for cardiovascular disease.

促甲状腺激素（TSH）因增加低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）水平和心血管疾病风险日益受到重视。TSH可直接促进肝脏胆固醇从头合成，而是否影响LDL-c的清除尚不清楚。前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）经降解LDL受体增加LDL-c水平。我们前期发现亚临床甲减患者（TSH升高，fT3、fT4正常）血清PCSK9水平明显升高；细胞实验证实重组人TSH刺激HepG2细胞，PCSK9 mRNA和蛋白水平均显著上调，胆固醇调节元件结合蛋白（SREBP）-1c、SREBP-2、肝脏X受体（LXR）等也均上调。由此我们提出科学假说：TSH经上调肝细胞PCSK9促进LDL受体降解，增加LDL-c水平。具体机制可能为TSH直接经SREBP增加PCSK9表达，或间接经LXR通路、PCSK9降解途径发挥作用。本研究从PCSK9这个新靶点揭示TSH致胆固醇代谢紊乱的机制，为预防和早期诊治心血管疾病提供新靶点。

甲状腺功能与心血管代谢健康密切相关的观点已被普遍接受，然而既往研究主要集中探究甲状腺激素（T3、T4）对心血管系统的影响，而最近一系列大型临床研究的亚组分析发现即便在亚临床甲减人群的心血管事件风险较正常甲状腺功能组显著升高，因此促甲状腺激素（TSH）与心血管代谢之间的关联才逐渐成为科学家关注的热点。特别地，美国心肺血液研究所设立专项组讨论甲状腺与心血管疾病这一领域的机遇与挑战（Cappola et al. Circulation, 2019）。随着现代化进程老龄化社会不可避免，合并甲状腺功能异常的老年人发生心力衰竭、增加社会卫生经济支出将成为未来社会逐步增长的社会负担，不仅如此，后续更新的研究还提示儿童青少年中较高的TSH水平显著增加腹型肥胖、胰岛素抵抗和心血管代谢风险（Chen et al. JCEM, 2020）。在本项目立项之初，山东大学赵家军教授团队首先证实了TSH可通过上调羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMGCR），即他汀类药物的直接作用靶点，从而促进肝脏内胆固醇从头合成，而TSH是否影响循环中LDL-c的清除尚不清楚。我们在临床工作中发现亚临床甲减患者（TSH升高，fT3、fT4正常）血清前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）水平明显升高。PCSK9一个公认的作用是通过与肝细胞表面LDLR结合，促进后者降解，最终导致循环LDL-c水平上升；不仅如此，目前PCSK9抑制剂已经获批用于家族性高胆固醇血症患者的治疗中。我们进一步在重组人TSH刺激HepG2细胞模型中论证了TSH不仅增加PCSK9基因和蛋白表达水平，而且降低细胞膜表面LDLR表达及细胞对LDL颗粒的摄取能力；分子机制方面TSH是通过上调胆固醇调节元件结合蛋白（SREBP）-1c、SREBP-2及HMGCR发挥对PCSK9转录水平的调控。因此，本项目从PCSK9这个新靶点揭示了TSH致胆固醇代谢紊乱的新机制，为证实甲状腺功能（尤其是促甲状腺激素本身）与心血管代谢健康关联密切提供新证据，也为临床管理甲状腺功能紊乱相关的心血管疾病提供了新依据。