ACE阻害剤およびAng II受容体拮抗剤投与後の腎臓および肺のACE2発現。 COVID-19

Posted on by admin
  • ACE2
  • angiotensin converting enzyme 2
  • ACE inhibitors
  • angiotensin receptor blockers
  • COVID->
  • Ang II receptor Blocker19

2020年初頭、アンジオテンシン変換酵素2（ACE2）が重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の主要受容体であることが認識された後。1 コロナウイルス感染症2019（COVID-19）患者におけるレニン-アンジオテンシン系（RAS）遮断薬の使用について、急速に懸念が高まったのである。2-⇓4 その懸念は、結果は必ずしも一貫していないものの、アンジオテンシンII1型（AT1）受容体拮抗薬（ARB）およびACE阻害薬が特定の実験条件下でACE2をアップレギュレートすることを示した過去の研究に基づいていた3。-肺、腎臓、腸のような極性上皮では、ACE2はその完全長の形態で頂膜に固定されている。 腎臓では近位尿細管にACE2が豊富に存在するが、肺ではACE2の発現量は少ない9,10。しかし、2型肺球はACE2を発現し、さらに細胞侵入に必要なACE2-SARS-CoV-2複合体のプライミングに必須のプロテアーゼ、TMPRSS2 (Transmembrane protease, serine 2)を持っていた1,10。 この疑問に対する洞察を得るため、腎臓と肺の溶解液を用い、カプトプリルとテルミサルタンをそれぞれ2週間投与し、ACE活性とAT1受容体を薬理的に阻害する効果を調べた

また、腎臓ACE欠損の腎臓ACE2発現への影響を調べるため、2つの遺伝子モデルで腎臓ACE欠損の腎臓ACE2発現の影響を調べた。 腎臓のACE遺伝子破壊の2つのモデルで得られた知見、グローバルではACE.4 1271>

カプトプリルまたはテルミサルタンで2週間処置したマウスとそれぞれのビヒクル処置したコントロールの腎皮質を用いて、ACE2 mRNA、タンパク質、活性を評価した（補足付録の方法を参照）。 カプトプリル投与マウスと対照マウスの間でmRNAレベルに有意な変化は認められなかった（対照の99％±21％）。 ACE2活性およびタンパク質は、カプトプリル投与マウスの溶解液で低下したが（それぞれコントロールマウスの81％±8％および71％±5％）、その差は統計的有意差に至らなかった。 しかし、単離膜では、腎臓のACE2タンパク質の減少は深く、統計的に有意であった（ビヒクル投与マウスの37%±4%；P=0.0004）（図1A）。 この膜結合型ACE2の減少は、細胞質ACE2タンパク質の有意な増加と関連しており（図1D）、タンパク質の内在化を示唆するものであった。 共焦点顕微鏡で観察すると（図1C）、ACE2の染色はほとんどが頂膜であったが、カプトプリル投与マウスの尿細管細胞の細胞質にも認められ、コントロールマウスではあまり見られなかった。 一方、ACEの染色はアピカル膜に限定されたままであった（図1C）

図1.

カプトプリルおよびテルミサルタン投与マウスの腎臓および肺の膜におけるACE2の発現。 (A、B）カプトプリル投与マウス、（B）テルミサルタン投与マウスの腎臓膜におけるACE2タンパク質。 *p<0.05；**p<0.01。 (C)腎臓近位尿細管の共焦点顕微鏡によるACE2（赤）、ACE（緑）およびマージ画像（黄）の表示。 ACE2およびACEは、コントロール（上段）およびカプトプリル投与マウス（下段）のいずれにおいても、主に頂膜部位に存在する。 カプトプリル投与マウスでは、ACE2の染色は細胞質にも見られるが（二重矢印）、コントロールマウスではそれほど顕著ではない。 挿入図（D）（棒グラフ）は、カプトプリル投与マウスの細胞質膜におけるACE2タンパク質の、ビヒクル投与マウスと比較した有意な増加を示す（*P<0.05）。 データは、コントロールに対するパーセンテージとして表される。 (EおよびF）（E）カプトプリル投与マウスおよび（F）テルミサルタン投与マウスの肺からの分離膜調製物におけるACE2酵素活性を測定した。 肺では、それぞれのコントロールと比較して、有意な差は検出されなかった。 Act、活性；Telm、テルミサルタン。

テルミサルタン投与マウスの全腎臓溶解物におけるACE2タンパク質も、ビヒクル投与マウスと有意な差はなかった（114％±16％）。 しかし、単離腎臓膜では、ACE2タンパク質の有意な減少が見られた（ビヒクル投与マウスの76%±9%、P=0.03）（図1B）。

肺組織では、ACE2タンパク質は低い。これと一致し、全溶液または分離膜のいずれかでウェスタンブロットを行おうとしたがシグナルは出なかった。 したがって、今回の結果は、低いながらも一貫して検出されたACE2活性に限定され、相対的なタンパク質存在量の代用とみなすことができる。 カプトプリルもテルミサルタンも、肺の総ライセートにおけるACE2活性に大きな影響を与えなかった（補足図3）。

同様に、肺膜においては、ACE2活性はカプトプリル（図1E）またはテルミサルタン（図1F）のいずれによっても影響を受けなかった。

SARS-CoV-2受容体として作用しうるACE2の相対量を評価する上で、最も重要なのは、完全長で膜結合したACE2タンパク質の存在量である。 肺組織内では、ACE2タンパク質は2型肺細胞でのみ検出可能である。 この細胞タイプでは、SARS-CoV-2とACE2複合体の活性化と融合に重要なプロテアーゼである膜貫通型プロテアーゼ、セリン2 (TMPRSS2) も存在する1、10

肺、腎臓、腸などの極性上皮では、ACE2はその完全長の状態で頂膜に固定される7、8、10

。 ここで我々は、カプトプリルとテルミサルタンはともに腎臓のACE2タンパク質を腎臓膜で減少させるが、腎臓の総溶液中のタンパク質量には大きな影響を与えないことを示した（図1）。 特にカプトプリルは、細胞質ACE2を増加させる一方で、腎臓膜のACE2タンパク質を著しく減少させた（図1）

結論として、腎臓ACEの遺伝子破壊および阻害は、いずれも腎臓ACE2の発現低下を伴っていた。 このことは、一方の酵素の発現が変化すると、他方のホモログにも同様の方向性の変化が生じ、アンジオテンシンIIの生成と分解が制御される可能性があることを示唆している。 ACE阻害剤であるカプトプリルとARBであるテルミサルタンの投与は、腎臓分離膜のACE2タンパク質の発現を減少させた。 肺隔離膜では、それぞれのRAS遮断薬はACE2活性に検出可能な影響を与えなかった。 これらの結果は、SARS-CoV-2感染の標的部位となりうる2つの臓器において、ACE2が増加しないことを示すものであった。 実際、腎臓の頂膜では、カプトプリルとテルミサルタン投与後、ACE2蛋白が減少している。 したがって、RASブロッカーは肺や腎臓の上皮でACE2を増加させないという結論に達した。 もし、全長ACE2の変化が本当にSARS-CoV-2の感染性に影響を与えるのに十分であれば、ACE阻害剤やARBによってリスクを増大させることはできない。 このマウス臓器での実験結果は、COVID-19に感染するリスクのある患者にはRASブロッカーの使用を継続すべきであるという、多くの医学会の立場や最近の出版物を支持するものである。 現在進行中の臨床試験では、COVID-19患者におけるRAS阻害剤の使用の有益性が示されるかもしれないし、示されないかもしれないが、明らかなことは、RAS阻害剤の使用によって感染性のリスクが高まることはない、ということである」

Disclosures

D. Batlleは、特許 “Active Low Molecular Weight Variants of Angiotensin Converting Enzyme 2” の共同発明者であり、 “Angiotensin Therapeutics Inc.” の創設者です。J. Wysockiは、特許 “Active Low Molecular Weight Variants of Angiotensin Converting Enzyme 2” の共同発明者です。 1271>

Funding

D． Batlleは、National Institute of Diabetes and Digestive Kidney Diseases grant RO1DK104785の助成を受けた。

Acknowledgements

この研究は、Joseph and Bessie Feinberg Foundation（Danny Batlle医師）から支援を受けている。 ACE欠損モデルの腎臓を快く提供してくださったHong D. Xiao博士（Providence Portland Medical Center，オレゴン州ポートランド）およびKenneth E. Bernstein博士（Cedars Sinai，カリフォルニア州ロサンゼルス）に感謝する。 Daniel Batlle博士は、Angiotensin Therapeutics Inc.からの非金銭的支援を報告している（提出された研究以外）。 Maria Jose Soler博士は、AstraZenecaからの個人報酬、Boehringer Ingelheimからの非金銭的支援、Eli Lillyからの非金銭的支援、Esteveからの個人報酬および非金銭的支援、FMCからの個人報酬、Janssenからの個人報酬、Mundipharmaからの個人報酬、NovoNordiskから個人報酬を受けており、提出した研究とは無関係であると報告している。

Supplemental Material

本論文は、http://jasn.asnjournals.org/lookup/suppl/doi:10.1681/ASN.2020050667/-/DCSupplemental.

Supplemental Appendix.

Supplemental Figure 1にオンラインで以下の補足資料が掲載されています。 ACE.4マウスの腎臓におけるACE2タンパク質、酵素活性、mRNA。

補足 図2.ACE.4マウスの腎臓におけるACE2タンパク質、酵素活性、mRNA。 ACE8/8マウスおよび野生型コントロールの腎臓におけるACE2タンパク質、活性およびmRNA.

補足 図3. カプトプリル（A）およびテルミサルタン（B）投与マウスの肺の全細胞溶解液におけるACE2活性。

脚注

  • Published online ahead of print. 出版日は www.jasn.org でご確認ください。

  • Copyright © 2020 by the American Society of Nephrology
  1. ↵
    1. Hoffmann M…,
    2. Kleine-Weber H,
    3. Schroeder S,
    4. Krüger N,
    5. Herrler T,
    6. Erichsen S, et al.

    : SARS-CoV-2 の細胞侵入は ACE2 と TMPRSS2 に依存し、臨床的に実績のあるプロテアーゼ阻害剤によって阻止される。 Cell 181: 271-280.e8, 2020 pmid:32142651

  2. ↵
    1. Fang L,
    2. Karakiulakis G,
    3. Roth M

    ：高血圧と糖尿病患者はCOVID-19感染に対するリスクが増加するか? . Lancet Respir Med 8: e21, 2020 pmid:32171062

  3. ↵
    1. Danser AJ,
    2. Epstein M,
    3. Batle D

    ：レニンアンジオテンシン系ブロッカーと COVID-19 のパンデミックの話です。 現時点ではレニン-アンジオテンシン系遮断薬を放棄する根拠はない。 ハイパーテンション 75． 1382-1385, 2020

  4. ↵
    1. Vaduganathan M,
    2. Vardeny O,
    3. Michel T,
    4. McMurray JJV,
    5. Pfeffer MA,
    6. Solomon SD

    : Covid-19患者におけるレニン-アンジオテンシン-アルドステロン系阻害剤。 N Engl J Med 382: 1653-1659, 2020 pmid:32227760

  5. ↵
    1. Soler MJ,
    2. Ye M,
    3. Wysocki J,
    4. William J,
    5. Lloveras J,
    6. Batlle D

    : 腎臓血管系におけるACE2の局在． テルミサルタンによるアンジオテンシンII1型受容体遮断で増幅される。 Am J Physiol Renal Physiol 296: F398-F405, 2009 pmid:19004932

  6. ↵
    1. Ferrario CM,
    2. Jessup J,
    3. Chappell MC,
    4. Averill DB,
    5. Brosnihan KB,
    6. Tallant EA, et al.

    : 心臓のアンジオテンシン変換酵素2に対するアンジオテンシン変換酵素阻害とアンジオテンシンII受容体遮断薬の効果. Circulation 111: 2605-2610, 2005 pmid:15897343

  7. ↵
    1. Ye M,
    2. Wysocki J,
    3. William J,
    4. Soler MJ,
    5. Cokic I,
    6. Batlle D

    : アンギオテンシン変換酵素2およびアンギオテンシン変換酵素の糸球体局在と発現：糖尿病におけるアルブミン尿との関連性． J Am Soc Nephrol 17: 3067-3075, 2006 pmid:17021266

  8. ↵
    1. Hamming I,
    2. Timens W,
    3. Bulthuis MLC,
    4. Lely AT,
    5. Navis GJ, et al.

    H：SARSコロナウイルスの機能的受容体であるACE2タンパク質の組織分布。 SARSの病態を理解するための第一歩。 J Pathol 203: 631-637, 2004

  9. ↵
    1. Serfozo P,
    2. Wysocki J,
    3. Gulua G,
    4. Schulze A,
    5. Ye M,
    6. Liu P, et al.

    : 循環器におけるAng II（アンジオテンシンII）のアンジオテンシン-（1-7）への変換はPOP（プロリロリゴペプチダーゼ）依存性、ACE2（アンジオテンシン変換酵素2）非依存性である。 Hypertension 75: 173-182, 2020 pmid:31786979

  10. ↵
    1. Ziegler CGK,
    2. Allon SJ,
    3. Nyquist SK,
    4. Mbano IM,
    5. Miao VN,
    6. Tzouanas CN、他.: HCA Lung Biological Network

    : SARS-CoV-2 受容体 ACE2 はヒト気道上皮細胞におけるインターフェロン刺激遺伝子であり、組織間の特定の細胞サブセットで検出される。 Cell 181: 1016-1035.e19, 2020 pmid:32413319

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。