Exprese ACE2 v ledvinách a plicích po podání inhibitoru ACE nebo blokátoru receptoru Ang II: Důsledky pro COVID-19

• ACE2
• angiotenzin konvertující enzym 2
• inhibitoryACE
• blokátory receptorů proangiotenzin
• COVID-19

Po zjištění na počátku roku 2020, že angiotenzin konvertující enzym 2 (ACE2) je hlavním receptorem pro koronavirus těžkého akutního respiračního syndromu 2 (SARS-CoV-2),1 se rychle objevily obavy ohledně používání blokátorů systému renin-angiotenzin (RAS) u pacientů s koronavirovým onemocněním 2019 (COVID-19).2-⇓4 Obavy byly z velké části založeny na předchozích studiích, které ukázaly, že blokátory receptorů pro angiotenzin II typu 1 (AT1) (ARB) a inhibitory ACE mohou za určitých experimentálních podmínek zvýšit regulaci ACE2, ačkoli výsledky nebyly vždy konzistentní.3-⇓⇓6 Přesto je tato otázka důležitá, protože určité skupiny pacientů ohrožených závažným COVID-19 – včetně pacientů s hypertenzí, srdečním onemocněním, diabetem mellitem a starších osob – jsou často léčeny blokátory RAS.2

V polarizovaných epitelích, jako jsou plíce, ledviny a střevo, je ACE2 v plné délce ukotven na apikální plazmatické membráně.7,8 Ačkoli ledviny mají v proximálním tubulu hojně ACE2, plíce mají nízkou úroveň exprese ACE2.9,10 Pneumocyty typu 2 však exprimují ACE2 a navíc disponují transmembránovou proteázou, serinem 2 (TMPRSS2), proteázou kritickou pro priming komplexu ACE2-SARS-CoV-2, což je krok nutný pro vstup do buňky.1,10 Vliv inhibitorů ACE a ARB na expresi proteinu ACE2 v plicích však dosud nebyl popsán. Abychom získali vhled do této otázky, použili jsme ledvinové a plicní lyzáty ke zkoumání účinku kaptoprilu a telmisartanu podávaných po dobu 2 týdnů k farmakologické inhibici aktivity ACE, respektive receptoru AT1.

Studovali jsme také vliv nedostatku ACE v ledvinách na expresi ACE2 ve dvou genetických modelech ablace ACE v ledvinách, abychom zjistili vliv nedostatku ACE v ledvinách na expresi ACE2 v ledvinách. Naše zjištění u dvou modelů genetické ablace ACE ledvin, globální u ACE.4 (Doplňkový obrázek 1) a omezené na ledviny u myší ACE8/8 (Doplňkový obrázek 2), ukázaly, že nedostatek proteinu ACE byl spojen s významným snížením proteinu ACE2 v ledvinách, které nebylo doprovázeno snížením mRNA ACE2 v ledvinách.

K hodnocení mRNA, proteinu a aktivity ACE2 byla použita kůra ledvin myší léčených kaptoprilem nebo telmisartanem po dobu 2 týdnů a příslušné kontroly léčené vehikulem (viz metody v Doplňkové příloze). Nebyly zjištěny žádné významné změny v hladinách mRNA mezi myší léčenou kaptoprilem a kontrolní skupinou (99 % ± 21 % kontroly). Aktivita ACE2 a protein byly nižší v lyzátech myší léčených kaptoprilem (81 %±8 % a 71 %±5 % kontrolních myší), ale rozdíl nedosáhl statistické významnosti. V izolovaných membránách byl však pokles proteinu ACE2 v ledvinách hluboký a statisticky významný (37 %±4 % myší léčených vehikulem; P=0,0004) (obr. 1A). Tento pokles membránově vázaného ACE2 byl spojen s významným nárůstem cytosolického proteinu ACE2 (obrázek 1D), což naznačuje internalizaci proteinu. Při konfokální mikroskopii (Obrázek 1C) bylo barvení ACE2 převážně apikální, ale bylo možné je pozorovat i v cytoplazmě tubulárních buněk myší léčených kaptoprilem, což bylo u kontrolních myší méně patrné. Oproti tomu barvení ACE zůstalo omezeno na apikální membránu (obrázek 1C).

ProteinACE2 v celkových lyzátech ledvin od myší léčených telmisartanem se rovněž významně nelišil od myší léčených vehikulem (114 % ± 16 %). V izolovaných membránách ledvin však došlo k významnému poklesu proteinu ACE2 (76 %±9 % myší léčených vehikulem; P=0,03) (obr. 1B).

V plicní tkáni je protein ACE2 nízký.9,10 V souladu s tím pokusy o provedení Western blotů s celkovými lyzáty nebo izolovanými membránami nepřinesly žádný signál. Naše výsledky se proto omezují na aktivitu ACE2, která, ačkoli byla nízká, byla důsledně detekována a lze ji považovat za náhražku relativního množství proteinu. Kaptopril ani telmisartan neměly významný vliv na aktivitu ACE2 v celkových plicních lyzátech (doplňkový obrázek 3).

Stejně tak v plicních membránách nebyla aktivita ACE2 ovlivněna ani kaptoprilem (obrázek 1E), ani telmisartanem (obrázek 1F).

Při posuzování relativního množství ACE2, který může působit jako receptor SARS-CoV-2, je nejdůležitější množství proteinu ACE2 plné délky vázaného na membránu. V plicní tkáni je protein ACE2 detekovatelný pouze v pneumocytech 2. typu. V tomto buněčném typu je také přítomna transmembránová proteáza, serin 2 (TMPRSS2), proteáza kritická pro aktivaci a fúzi komplexu SARS-CoV-2 a ACE2.1,10

V polarizovaných epitelích, jako jsou plíce, ledviny a střevo, je ACE2 v plné délce ukotven na apikální plazmatické membráně.7,8,10 Zde ukazujeme, že kaptopril i telmisartan snižují množství proteinu ACE2 v membránách ledvin, aniž by významně ovlivnily množství proteinu v celkových lyzátech ledvin (obr. 1). Zejména kaptopril způsobil výrazný pokles proteinu ACE2 v ledvinových membránách při současném zvýšení cytosolického ACE2 (obr. 1).

Závěrem lze říci, že genetická ablace i inhibice ACE v ledvinách jsou doprovázeny snížením exprese ACE2 v ledvinách. To naznačuje, že změny v expresi u jednoho enzymu mohou vyvolat podobně směrové změny u druhého homologu, takže tvorba a odbourávání angiotenzinu II mohou být regulovány. Podávání inhibitoru ACE, kaptoprilu, a ARB, telmisartanu, snížilo expresi proteinu ACE2 v membránách izolovaných od ledvin. Žádný z typů blokátorů RAS neměl detekovatelný účinek na aktivitu ACE2 v membránách izolovaných z plic. Tato zjištění celkově ukazují, že ACE2 není zvýšen ve dvou orgánech, které jsou potenciálními cílovými místy infekce SARS-CoV-2. Ve skutečnosti je v apikálních membránách ledvin protein ACE2 snížen jak po podání kaptoprilu, tak telmisartanu. Proto jsme dospěli k závěru, že blokátory RAS nezvyšují hladinu ACE2 v epitelu plic ani ledvin. Pokud změny v plné délce ACE2 skutečně stačí k ovlivnění infekčnosti SARS-CoV-2, nemohou toto riziko zvýšit inhibitory ACE nebo ARB. Toto experimentální zjištění na myších orgánech podporuje stanovisko mnoha lékařských společností a nedávné publikace vyjadřující názor, že u pacientů s rizikem nákazy COVID-19 by se mělo pokračovat v užívání blokátorů RAS. Probíhající klinické studie mohou, ale nemusí prokázat přínos používání blokátorů RAS u pacientů s COVID-19, ale je zřejmé, že při používání blokátorů RAS není zvýšené riziko infekce.

• Copyright © 2020 by the American Society of Nephrology