Inhibítory PCSK9 a diabetes mellitus

Overview

Proproteínkonvertáza subtilizín kexín typu 9 (PCSK9) zohráva kľúčovú úlohu v regulácii expresie LDL receptorov (LDLR). Klinické štúdie s monoklonálnymi protilátkami proti cirkulujúcemu PCSK9 (anti-PCSK9 MAbs) preukázali nielen potentný efekt na redukciu LDL-cholesterolu (až do asi 60 %), ale aj redukciu rizika veľkých kardiovaskulárnych príhod. Avšak mendelovské randomizačné štúdie ukázali, že nositelia loss-of-function variant génu pre PCSK9 majú okrem nižších hladín LDL-cholesterolu aj zvýšené riziko rozvoja diabetes mellitus 2. typu (DM2T). Výsledky klinických štúdií s monoklonálnymi protilátkami proti PCSK9 však takéto riziko nepotvrdzujú. Túto diskrepanciu možno vysvetliť tým, že za zvýšenú expresiu LDLR v bunkách pankreasu, ktorá vedie k intracelulárnej akumulácii cholesterolu a poruche funkcie B-buniek je zodpovedný deficit lokálneho a nie cirkulujúceho PCSK9. Zdá sa teda, že PCSK9 znižujúca liečba pomocou monoklonálnych protilátok, ktoré pôsobia len na cirkulujúci proteín, môže mať len limitovaný efekt na expresiu LDLR v pankreatických bunkách, a teda nebudú zvyšovať riziko DM2T. Pre definitívne potvrdenie tohto však potrebujeme viac údajov z dostatočne dlho trvajúcich klinických štúdií.

Kľúčové slová:

diabetes melitus – LDL receptor – PCSK9 

Úvod

Kauzálna úloha LDL-cholesterolu (LDL-C) v patogenéze aterosklerózy bola dokázaná na viacerých stupňoch vedeckých dôkazov, vrátane veľkého množstva klinických štúdií, ktoré preukázali efekt redukcie LDL-C na kardiovaskulárne (KV) riziko u pacientov v primárnej aj sekundárnej prevencii, pričom tento efekt bol dosiahnutý rôznym mechanizmom redukcie LDL-C [1,2]. Napriek redukcii hladiny LDL-C sa u významného počtu pacientov nepodarí dosiahnuť cieľové hodnoty LDL-C (hlavne u pacientov vo veľmi vysokom riziku) a zabrániť vzniku KV príhody, aj keď budú liečení potentným statínom, respektíve kombináciou statín a ezetimib [3,4]. Ďalšie terapeutické možnosti ovplyvnenia hladín LDL-C sú preto terapeutickou a klinickou nevyhnutnosťou.

Proproteínkonvertáza subtilizín kexín typu 9 (PCSK9) zohráva kľúčovú úlohu v regulácii funkcie LDL receptorov (LDLR). Cirkulujúce PCSK9 sa viaže na LDLR, čo vedie k intracelulárnej degradácii LDLR v lyzosómoch, a tým k zníženej expresii LDLR na povrch buniek, čo má za následok zvýšenie plazmatických hladín LDL-C (pre podrobnejší prehľad odkazujem na [5]). Loss-of-function mutácie v géne pre PCSK9 vedú k nižším hladinám LDL-C a významne znižujú kardiovaskulárne riziko [6], kým naopak gain-of-function mutácie PCSK9 sú charakterizované zvýšenou hladinou LDL-C a zvýšeným rizikom KV príhod a fenotypovo sú konzistentné s familiárnou hypercholesterolémiou [7]. Inhibícia PCSK9 je preto logicky vhodným spôsobom, ako dosiahnuť zlepšenie kontroly zvýšených hladín LDL-C. Klinické štúdie s monoklonálnymi protilátkami proti cirkulujúcemu PCSK9 (anti-PCSK9 MAbs) preukázali nielen potentný efekt na redukciu LDL-C (až do asi 60 %), ale aj redukciu rizika veľkých KV príhod [8–10].

Statíny a riziko diabetes mellitus

Napriek jednoznačnému klinickému benefitu liečby statínmi (inhibítormi HMG CoA reduktázy) je táto liečba spojená aj s miernym nárastom výskytu novovzniknutého diabetes mellitus 2. typu (DM2T), ovplyvnením glukózového metabolizmu a nárastom telesnej hmotnosti [11–13]. Genetické štúdie posudzujúce vplyv bežných variantov kódujúcich HMG-CoA reduktázu naznačujú, že toto riziko je aspoň čiastočne vysvetliteľné práve inhibíciou HMG-CoA reduktázy [13], ďalšie genetické štúdie naznačujú komplexnejší vzťah medzi nízkymi hladinami LDL-C a zvýšeným rizikom DM2T [14–16]. V súlade s týmto sa javí aj zistenie, že pacienti s familiárnou hypercholesterolémiou, autosomálne dominantne podmieneným zvýšením hladiny LDL-C postihnutím funkcie LDLR majú naopak nižšiu prevalenciu DM2T ako ich nepostihnutí príbuzní [17]. Zvýšená expresia LDLR v dôsledku zníženej syntézy cholesterolu v bunkách pri liečbe statínmi sa preto môže podieľať na tzv. diabetogénnom efekte statínov [18].

PCSK9 a diabetes mellitus – genetické a klinické štúdie

Na základe týchto skutočností vystáva oprávnená otázka o možnej spojitosti medzi rizikom vzniku DM2T a užívaním nových liekov znižujúcich LDL-C vrátane inhibítorov PCSK9. Nedávno publikované 3 mendelovské randomizačné štúdie súhlasne ukázali, že nositelia loss-of-function variant génu pre PCSK9 majú okrem nižších hladín LDL-C aj zvýšené riziko rozvoja DM2T [16,19,20]. Analýza Schmidta et al [19] ukázala, že geneticky – variantmi PCSK9 podmienené zníženie LDL-C o 1 mmol/l je asociované s 29% (OR 1,29, 95% CI 1,11–1,50) nárastom rizika DM2T, zvýšenou hladinou glyk­émie nalačno (o 0,09 mmol/l), zvýšením telesnej hmotnosti (o 1,03 kg) a waist-to-hip ratio (o 0,006). Nebol však zaznamenaný vzťah k HbA_1c, BMI a hladine inzulínu nalačno. Nález týchto vzťahov podmieňuje oprávnené otázky, či liečba podmienená inhibíciou PCSK9 nevedie k zvýšenému riziku rozvoja DM2T.

Na rozdiel od statínov nie je pri PCSK9 jednoznačný súlad medzi genetickými a klinickými štúdiami pri posudzovaní rizika novovzniknutého DM2T. Metaanalýzy randomizovaných klinických štúdií s anti-PCSK9 MAbs nepreukázali zvýšené riziko novovzniknutého DM2T, resp. zhoršenia diabetu [21–23], pričom nebol rozdiel medzi jednotlivými liekmi – alirokumabom, evolokumabom a bokocizumabom [23]. Limitom týchto štúdií môže byť relatívne kratší čas sledovania, nedostatočný na preukázanie efektu liečby na riziko DM2T. Dôležitosť trvania dĺžky liečby vo vzťahu k riziku DM2T naznačuje aj exploratórna metaregresná analýza v rámci jednej zo spomenutých metaanalýz. V kontradikcii s výsledkom samotnej metaanalýzy, podľa metaregresie každý mesiac trvania liečby počas 48.-114. týždňa liečby bol spojený so zvýšením rizika novovzniknutého DM2T alebo zhoršenia DM2T o 0,97 % [(0,12–2,07), p = 0,026] [23]. Táto analýza tiež naznačuje vzťah medzi veľkosťou poklesu hodnôt LDL-C a rizikom zhoršenia alebo novodiagnostikovania DM2T; na každých 10 % poklesu LDL-C pripadal nárast rizika DM2T o 3,8 % [(0,5–6,3), p = 0,024], u pacientov s celkovým poklesom LDL-C ≥ 50 % bolo toto riziko 5,5 % [(0,7–11,0), p = 0,029]. Vzťah medzi rizikom liečby s anti-PCSK9 MAbs a diabetom sa však nepreukázal ani v štúdii FOURIER s evolokumabom s mediánom sledovania pacientov 2,2 roku (HR 1,05; 95% CI, 0,94–1,17) a tiež v najdlhšej štúdii ODYSSEY OUTCOMES s mediánom sledovania 2,8 rokov (incidencia novovzniknutého DM2T 9,6 % v ramene s alirokumabom vs 10,1 % s placebom) [8,9]. Liečba alirokumabom v štúdii ODYSSEY OUTCOMES taktiež neviedla k zhoršeniu diabetu alebo komplikáciám u pacientov s prítomným diabetom na začiatku štúdie [8].

Použitie anti-PCSK9 MAbs malo malý, ale štatisticky významný vplyv na hladiny glykémie nalačno a HbA_1c v jednej metaanalýze štúdií s anti-PCSK9 MAbs [23], na druhej strane v analýze 10 štúdií fázy III s alirokumabom táto liečba nebola u pacientov bez prítomnosti diabetu alebo s prediabetom spojená so zmenami v hladinách HbA_1c a glykémie nalačno [24].

PCSK9 a mechanizmus rizika vzniku DM2T

PCSK9 je syntetizované hlavne v pečeni, avšak jeho produkcia je prítomná aj v obličkách, tenkom čreve, mozgovom tkanive a pankrease [25]. Akumulácia cholesterolu v B-bunkách pankreasu prebieha hlavne cestou LDLR, pričom homeostáza cholesterolu je kľúčová pre funkciu a prežívanie B-buniek. Nadmerná akumulácia cholesterolu v nich vedie k redukcii sekrécie inzulínu v odpovedi na stimul glukózou [26] a k bunkovej toxicite [27,28]. Dá sa preto predpokladať, že stavy ovplyvňujúce expresiu LDLR môžu ovplyvňovať aj glukózový metabolizmus.

Recentne publikovaná translačná štúdia talianskych autorov priniesla dôležité informácie pre pochopenie molekulárneho mechanizmu vzťahu PCSK9 a diabetu [29]. V sérii experimentov s geneticky modifikovanými myšami potvrdili pri glukózotolerančnom teste porušenú toleranciu glukózy u PCSK9 deficientných myší (PCSK9 KO) v porovnaní s normálnymi (WT). V následnom experimente bol obom typom zvierat po 4 hod lačnenia podaný intraperitoneálne inzulín, čo viedlo k porovnateľnému poklesu plazmatických hladín glukózy, čím sa vylúčila prítomnosť inzulínovej rezistencie u PCSK9 KO myší. PCSK9 KO myši mali významne nižšie hladiny C-peptidu a inzulínu a znížený vzostup hladiny inzulínu v sérii experimentov nalačno a po záťaži, pričom vylúčili, že tento fenotyp je spôsobený postihnutím produkcie inkretínov. V kontraste s bežnými myšami B-bunky PCSK9 deficientných myší vykazovali nepravidelnosti a väčšiu veľkosť a porušenú sekréciu inzulínu. Poruchu funkcie B-buniek potvrdili aj na ľuďoch, keď subjekty s loss-of-function variantom PCSK9 vykazovali dysfunkciu B-buniek (posudzované pomocou HOMA-BC), ale nie inzulínovú rezistenciu. V sérii ďalších experimentov autori ukázali, že morfologické a funkčné zmeny B-buniek u PCSK9 deficientných myši možno vysvetliť zvýšenou expresiou LDLR vedúcou k zvýšenej akumulácii cholesterolu v B-bunkách. Pravdepodobne najzaujímavejším výsledkom práce je posúdenie vplyvu v pečeni vznikajúceho cirkulujúceho PCSK9 na glukózový metabolizmus a funkciu B-buniek. Zvieratá s deficitom pečeňovo špecifickej PCSK9 mali nedetekovateľné plazmatické hladiny PCSK9 pri zachovanej produkcii PCSK9 v ostatných tkanivách vrátane pankreasu. Takýto stav napodobňuje situáciu aká je pri liečbe pomocou anti-PCSK9 MAbs, ktoré ovplyvňujú PCSK9 v cirkulácii, pričom ostáva zachovaná produkcia PCSK9 v extrahepatálnych tkanivách. Myši s deficitom pečeňovo špecifickej PCSK9 mali porovnateľné hladiny pankreatického aj plazmatického inzulínu, expresiu LDLR, obsah esterov cholesterolu v pankreatických ostrovčekoch a toleranciu glukózy ako kontrolné bežné zvieratá. Tieto dáta naznačujú, že cirkulujúce PCSK9 má minimálny efekt na LDLR v pankrease a teda terapia zameraná na v pečeni vznikajúce cirkulujúce PCSK9 (tak ako je tomu pri anti-PCSK9 MAbs) nemusí zvyšovať riziko DM2T. Táto translančná štúdia prispieva aj k pochopeniu diskrepancií ohľadom rizika PCSK9 a DM2T medzi genetickými a klinickými štúdiami.

Záver

Hypolipidemická liečba statínmi zameraná na zníženie hladín LDL-cholesterolu (LDL-C) prináša okrem nespochybniteľného kardiovaskulárneho benefitu aj ovplyvnenie glukózovej homeostázy a určité zvýšenie rizika vzniku ochorenia diabetes mellitus 2. typu (DM2T). Genetické štúdie taktiež poukazujú na vzťah medzi nízkymi hladinami LDL-C a rizikom vzniku diabetu. Inhibícia PCSK9 prináša potentné zníženie hladín LDL-C a redukciu kardiovaskulárneho rizika, či však vedie aj k zvýšeniu rizika vzniku DM2T nie je jasné. Mendelovské randomizačné štúdie súhlasne ukázali, že nositelia loss-of-function variant génu pre PCSK9 majú okrem nižších hladín LDL-C aj zvýšené riziko rozvoja DM2T, výsledky klinických štúdií s monoklonálnymi protilátkami proti PCSK9 však takéto riziko nepotvrdzujú. Túto diskrepanciu možno vysvetliť tým, že za zvýšenú expresiu LDLR v bunkách pankreasu, ktorá vedie k intracelulárnej akumulácii cholesterolu a poruche funkcie B-buniek je zodpovedný deficit lokálneho a nie cirkulujúceho PCSK9. Zdá sa teda, že PCSK9 znižujúca liečba pomocou monoklonálnych protilátok, ktoré pôsobia len na cirkulujúci proteín môže mať len limitovaný efekt na expresiu LDLR v pankreatických bunkách, a teda nebudú zvyšovať riziko DM2T. Pre definitívne potvrdenie tohto však potrebujeme viac údajov z dostatočne dlho trvajúcich klinických štúdií, otvorenou otázkou ostáva riziko vzniku diabetu u iných typov inhibície PCSK9, ktoré môžu ovplyvňovať extra aj intracelulárne PCSK9.

doc. MUDr. Branislav Vohnout, PhD

bvohnout@yahoo.com

Ústav výživy, FO a ZOŠ a Koordinačné centrum pre familiárne hyperlipoproteinémie

Slovenská zdravotnícka univerzita v Bratislave, Slovenská republika

www.szu.sk

Doručeno do redakce 9. 11. 2018

Přijato po recenzi 15. 11. 2018