Ekspression af ACE2 i nyrer og lunger efter en ACE-hæmmer eller en Ang II-receptorblokker: Implikationer for COVID-19

• ACE2
• angiotensin-konverterende enzym 2
• ACE-hæmmere
• angiotensinreceptorblokkere
• COVID-19

Efter erkendelsen i begyndelsen af 2020 af, at angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2) er den vigtigste receptor for alvorligt akut respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2),1 blev der hurtigt udtrykt bekymring over brugen af renin-angiotensinsystem (RAS)-blokkere hos patienter med coronavirus sygdom 2019 (COVID-19).2-⇓4 Bekymringerne var i høj grad baseret på tidligere undersøgelser, der viste, at angiotensin II type 1 (AT1)-receptorblokkere (ARB’er) og ACE-hæmmere kan opregulere ACE2 under visse eksperimentelle forhold, selv om resultaterne ikke altid har været konsistente3 .-⇓⇓6 Ikke desto mindre er spørgsmålet vigtigt, fordi visse grupper af patienter med risiko for alvorlig COVID-19 – herunder patienter med hypertension, hjertesygdomme, diabetes mellitus og ældre – ofte behandles med RAS-blokkere.2

I polariserede epitelceller, som lunger, nyrer og tarme, er ACE2 i sin fulde længde form forankret til den apikale plasmamembran.7,8 Selv om nyrerne har rigeligt med ACE2 i den proximale tubulus, har lungerne et lavt niveau af ACE2-ekspression.9,10 Type 2-pneumocytter udtrykker imidlertid ACE2 og besidder desuden Transmembranprotease, serin 2 (TMPRSS2), en protease, der er kritisk for priming af ACE2-SARS-CoV-2-komplekset, et trin, der er nødvendigt for celleindgang.1,10 Virkningen af ACE-hæmmere og ARB’er på ACE2-proteinekspression i lungerne er imidlertid ikke tidligere blevet rapporteret. For at få indsigt i dette spørgsmål brugte vi nyre- og lungelysater til at undersøge effekten af captopril og telmisartan, der blev administreret i 2 uger, for farmakologisk at hæmme henholdsvis ACE-aktivitet og AT1-receptoren.

Vi undersøgte også effekten af ACE-mangel i nyrerne på ACE2-ekspression i nyrerne i to genetiske modeller for ACE-ablation i nyrerne for at undersøge effekten af ACE-mangel i nyrerne på ACE2-ekspression i nyrerne. Vores resultater i de to modeller af genetisk ACE-ablation i nyrerne, global i ACE.4 mus (Supplerende figur 1) og begrænset til nyren i ACE8/8-musene (Supplerende figur 2), afslørede, at mangel på ACE-protein var forbundet med en betydelig reduktion af ACE2-protein i nyrerne, som ikke var ledsaget af en reduktion af ACE2 mRNA i nyrerne.

Nyrebark af mus, der blev behandlet med captopril eller telmisartan i 2 uger, og respektive vehikelbehandlede kontroller blev brugt til at evaluere ACE2 mRNA, protein og aktivitet (se metoder i Supplerende bilag). Der blev ikke fundet nogen signifikante ændringer i mRNA-niveauer mellem captoprilbehandlede mus og kontrolmus (99 % ± 21 % af kontrol). ACE2-aktivitet og -protein var lavere i lysater fra captoprilbehandlede mus (henholdsvis 81 % ± 8 % og 71 % ± 5 % af kontrolmusene), men forskellen nåede ikke statistisk signifikans. I isolerede membraner var faldet i nyre ACE2-protein imidlertid dybtgående og statistisk signifikant (37 % ± 4 % af de køretøjsbehandlede mus; P = 0,0004) (Figur 1A). Dette fald i membranbundet ACE2 var forbundet med en betydelig stigning i cytosolisk ACE2-protein (Figur 1D), hvilket tyder på internalisering af proteinet. Ved konfokal mikroskopi (Figur 1C) var ACE2-farvning mest apikal, men kunne også ses i cytoplasmaet af tubulære celler fra captopril-behandlede mus, hvilket var mindre tydeligt i kontrolmusene. ACE-farvning forblev derimod begrænset til den apikale membran (Figur 1C).

ACE2-protein i samlede nyrelysater fra telmisartanbehandlede mus var heller ikke signifikant forskelligt fra køretøjsbehandlede mus (114 % ± 16 %). I isolerede nyremembraner var der imidlertid et signifikant fald i ACE2-protein (76 % ± 9 % af de køretøjsbehandlede mus; P = 0,03) (Figur 1B).

I lungevævet er ACE2-protein lavt.9,10 I overensstemmelse hermed gav forsøg på at udføre Western blots med enten totale lysater eller isolerede membraner ikke noget signal. Derfor er vores resultater begrænset til ACE2-aktivitet, som, selv om den var lav, konsekvent blev påvist og kan betragtes som et surrogat for den relative proteinmængde. Hverken captopril eller telmisartan havde en signifikant effekt på ACE2-aktivitet i lungernes totallysater (Supplerende figur 3).

Ligevel var ACE2-aktiviteten i lungemembraner upåvirket af hverken captopril (figur 1E) eller telmisartan (figur 1F).

I vurderingen af de relative mængder af ACE2, der kan fungere som SARS-CoV-2-receptor, er det, der har størst betydning, mængden af fuldlængde, membranbundet ACE2-protein. I lungevævet kan ACE2-protein kun påvises i type 2-pneumocytter. I denne celletype findes også transmembranprotease, serin 2 (TMPRSS2), en protease, der er kritisk for aktivering og fusion af SARS-CoV-2- og ACE2-komplekset.1,10

I polariserede epithelier som i lunger, nyrer og tarme er ACE2 i sin fulde længde form forankret til den apikale plasmamembran.7,8,10 Her viser vi, at captopril og telmisartan begge reducerer nyre ACE2-protein i nyremembraner uden at påvirke proteinhyppigheden i samlede nyrelysater signifikant (figur 1). Især Captopril producerede et markant fald i ACE2-protein i nyremembraner, mens det øgede cytosolisk ACE2 (Figur 1).

Konklusionen er, at genetisk ablation og hæmning af nyre-ACE begge er ledsaget af en reduktion af nyre-ACE2-ekspression. Dette tyder på, at ændringer i ekspressionen i det ene enzym kan fremkalde tilsvarende retningsbestemte ændringer i det andet homolog, således at dannelse og nedbrydning af angiotensin II kan reguleres. Indgivelse af en ACE-hæmmer, captopril, og en ARB, telmisartan, mindskede ACE2-proteinekspressionen i nyre-isolerede membraner. Hver type RAS-blokker havde ingen påviselig virkning på ACE2-aktiviteten i lungeisolerede membraner. Disse resultater viser samlet set, at ACE2 ikke er forøget i to organer, der er potentielle målsteder for SARS-CoV-2-infektion. Faktisk er ACE2-proteinet i nyrernes apikale membraner nedsat efter både captopril og telmisartanadministration. Derfor konkluderer vi, at RAS-blokkere ikke øger ACE2 i hverken lunge- eller nyreepithelier. Hvis ændringer i fuld længde ACE2 faktisk er tilstrækkelige til at påvirke SARS-CoV-2-infektiviteten, kan risikoen ikke øges af ACE-hæmmere eller ARB’er. Dette eksperimentelle resultat i museorganer støtter den holdning, som mange medicinske selskaber og nylige publikationer giver udtryk for, at brugen af RAS-blokkere bør fortsætte hos patienter, der er i risiko for at blive smittet med COVID-19. De igangværende kliniske forsøg viser måske eller måske ikke fordele ved at bruge RAS-blokkere hos patienter med COVID-19, men det står klart, at der ikke er nogen øget risiko for infektionsevne ved at bruge RAS-blokkere.

• Copyright © 2020 by the American Society of Nephrology