Munuaisten ja keuhkojen ACE2-ekspressio ACE:n estäjän tai Ang II -reseptorin salpaajan jälkeen: Vaikutukset COVID-19

• ACE2
• angiotensiiniä konvertoiva entsyymi 2
• ACE:n estäjät
• angiotensiinireseptorin estäjät
• COVID-19

Kun vuoden 2020 alussa todettiin, että angiotensiinikonvertaasientsyymi 2 (ACE2) on vakavan akuutin hengitystieoireyhtymän koronaviruksen 2 (SARS-CoV-2) tärkein reseptori,1 herätti nopeasti huolta reniini-angiotensiinijärjestelmän (RAS) salpaajien käytöstä potilailla, joilla on vuoden 2019 koronavirustauti (COVID-19).2-⇓4 Huolet perustuivat suurelta osin aiempiin tutkimuksiin, jotka osoittivat, että angiotensiini II:n tyypin 1 (AT1) reseptorin salpaajat (ARB) ja ACE:n estäjät voivat säädellä ACE2:ta tietyissä kokeellisissa olosuhteissa, vaikkakaan tulokset eivät aina ole olleet johdonmukaisia.3-⇓⇓6 Kysymys on kuitenkin tärkeä, koska tiettyjä potilasryhmiä, joilla on riski sairastua vakavaan COVID-19-oireyhtymään – muun muassa verenpainetautia, sydänsairauksia, diabetes mellitusta ja iäkkäitä – hoidetaan usein RAS:n salpaajilla.2

Polarisoituneissa epiteeleissä, kuten keuhkoissa, munuaisissa ja suolistossa, ACE2:n täysipitkä muoto ankkuroituu apikaaliseen plasmamembraaniin.7,8,8 Vaikka munuaisissa on runsaasti ACE2:ta proksimaalisessa tubuluksessa, keuhkoissa ACE2:n ilmentyminen on vähäistä.9,10 Tyypin 2 keuhkosyytit ilmentävät kuitenkin ACE2:ta, ja lisäksi niillä on transmembraaniproteaasi, seriini 2 (TMPRSS2), proteaasi, joka on kriittinen ACE2-SARS-CoV-2-kompleksin primingille, joka on välttämätön solun sisäänpääsyn kannalta.1,10 ACE:n estäjillä ja ARB-lääkkeillä ei kuitenkaan ole aiemmin raportoitu ACE2-proteiinin ilmentymisen vaikutusta keuhkoissa. Saadaksemme tietoa tästä kysymyksestä tutkimme munuais- ja keuhkolysaateilla 2 viikon ajan annettujen kaptopriilin ja telmisartaanin vaikutusta ACE:n aktiivisuuden ja AT1-reseptorin farmakologiseen estämiseen.

Tutkimme myös munuaisten ACE:n puutteen vaikutusta munuaisten ACE2-ekspressioon kahdella geneettisellä munuaisten ACE-ablaatiomallilla tutkiaksemme munuaisten ACE:n puutteen vaikutusta munuaisten ACE2-ekspressioon. Tuloksemme kahdessa munuaisten ACE:n geneettisen ablaation mallissa, globaalisti ACE.4 hiirissä (lisäkuva 1) ja rajoittuen munuaisiin ACE8/8-hiirissä (lisäkuva 2), osoittivat, että ACE-proteiinin puute liittyi munuaisten ACE2-proteiinin merkittävään vähenemiseen, johon ei liittynyt munuaisten ACE2-mRNA:n vähenemistä.

Kaptopriililla tai telmisartaanilla 2 viikon ajan käsiteltyjen hiirten munuaiskuorta ja vastaavia lääkkeellä käsiteltyjä kontrollihiiriä käytettiin ACE2:n mRNA:n, -proteiinien ja -aktiivisuuden arvioimiseen (kts. menetelmät lisäliitteessä). Kaptopriililla käsiteltyjen ja kontrollihiirten välillä ei havaittu merkittäviä muutoksia mRNA-tasoissa (99 % ± 21 % kontrollista). ACE2-aktiivisuus ja -proteiini olivat alhaisemmat kaptopriilihoitoa saaneiden hiirten lysateissa (81 % ± 8 % ja 71 % ± 5 % kontrollihiiristä), mutta ero ei saavuttanut tilastollista merkitsevyyttä. Eristetyissä kalvoissa munuaisten ACE2-proteiinin väheneminen oli kuitenkin syvällistä ja tilastollisesti merkitsevää (37 % ± 4 % ajoneuvolla käsitellyistä hiiristä; P = 0,0004) (kuva 1A). Tämä kalvoihin sitoutuneen ACE2:n väheneminen liittyi sytosolisen ACE2-proteiinin merkittävään lisääntymiseen (kuva 1D), mikä viittaa proteiinin sisäistämiseen. Konfokaalimikroskopiassa (kuva 1C) ACE2-värjäytyminen oli enimmäkseen apikaalista, mutta sitä näkyi myös kaptopriililla käsiteltyjen hiirten tubulussolujen sytoplasmassa, mikä ei ollut yhtä selvää kontrollihiirillä. ACE-värjäytyminen sen sijaan rajoittui vain apikaaliseen kalvoon (kuva 1C).

ACE2-proteiini telmisartaanilla käsiteltyjen hiirten munuaisten kokonaislysaateissa ei myöskään eronnut merkitsevästi ajoneuvolla käsitellyistä hiiristä (114 % ± 16 %). Eristetyissä munuaiskalvoissa ACE2-proteiini kuitenkin väheni merkitsevästi (76 % ± 9 % ajoneuvolla käsitellyistä hiiristä; P=0,03) (Kuva 1B).

Keuhkokudoksessa ACE2-proteiini on vähäistä.9,10 Tämän mukaisesti yritykset tehdä Western-blotteja joko kokonaislysaateilla tai eristetyillä kalvoilla eivät tuottaneet signaalia. Näin ollen tuloksemme rajoittuvat ACE2:n aktiivisuuteen, joka, vaikka se olikin alhainen, havaittiin johdonmukaisesti ja jota voidaan pitää proteiinin suhteellisen runsauden korvikkeena. Kaptopriililla tai telmisartaanilla ei ollut merkittävää vaikutusta ACE2-aktiivisuuteen keuhkojen kokonaislysaateissa (lisäkuva 3).

Kuten myös keuhkokalvoilla kaptopriili (kuva 1E) tai telmisartaani (kuva 1F) eivät vaikuttaneet ACE2-aktiivisuuteen.

Arvioitaessa SARS-CoV-2-reseptorina toimivan ACE2:n suhteellisia määriä tärkeintä on täyspitkän, kalvoihin sitoutuneen ACE2-proteiinin runsaus. Keuhkokudoksessa ACE2-proteiinia on havaittavissa vain tyypin 2 keuhkosoluissa. Tässä solutyypissä esiintyy myös SARS-CoV-2:n ja ACE2-kompleksin aktivoitumisen ja fuusioitumisen kannalta kriittinen transmembraaniproteaasi, seriini 2 (TMPRSS2).1,10

Polarisoituneissa epiteeleissä, kuten keuhkoissa, munuaisissa ja suolistossa, ACE2:n täysipitkä muoto on ankkuroituneena apikaaliseen plasmakalvoon.7,8,10 Tässä tutkimuksessa osoitamme, että kaptopriili ja telmisartaani vähentävät molemmat munuaisten ACE2-proteiinia munuaiskalvoissa vaikuttamatta merkittävästi proteiinin määrään munuaisten kokonaislysaateissa (kuva 1). Erityisesti kaptopriili sai aikaan merkittävän ACE2-proteiinin vähenemisen munuaiskalvoissa samalla kun se lisäsi sytosolista ACE2:ta (kuva 1).

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että munuaisten ACE:n geneettiseen ablaatioon ja ACE:n estoon liittyy molempiin munuaisten ACE2:n ilmentymisen väheneminen. Tämä viittaa siihen, että muutokset toisen entsyymin ilmentymisessä voivat saada aikaan samansuuntaisia muutoksia toisessa homologissa siten, että angiotensiini II:n muodostumista ja hajoamista voidaan säädellä. ACE:n estäjän, kaptopriilin, ja ARB:n, telmisartaanin, antaminen vähensi ACE2-proteiinin ilmentymistä munuaiseristetyissä kalvoissa. Kummallakaan RAS-salpaajalla ei ollut havaittavaa vaikutusta ACE2:n aktiivisuuteen keuhko-eristetyissä kalvoissa. Nämä havainnot osoittavat, että ACE2 ei lisäänny kahdessa elimessä, jotka ovat SARS-CoV-2-infektion mahdollisia kohdepaikkoja. Itse asiassa munuaisten apikaalikalvoissa ACE2-proteiini vähenee sekä kaptopriilin että telmisartaanin antamisen jälkeen. Näin ollen voimme päätellä, että RAS-salpaajat eivät lisää ACE2:n määrää keuhkojen tai munuaisten epiteeleissä. Jos muutokset täyspitkässä ACE2:ssa todella riittävät vaikuttamaan SARS-CoV-2:n tarttuvuuteen, ACE:n estäjät tai ARB-lääkkeet eivät voi lisätä riskiä. Tämä hiiren elimissä tehty kokeellinen havainto tukee monien lääketieteellisten yhdistysten kantaa ja viimeaikaisia julkaisuja, joissa ilmaistaan näkemys, jonka mukaan RAS-salpaajien käyttöä olisi jatkettava potilailla, joilla on riski saada COVID-19-tartunta. Käynnissä olevat kliiniset tutkimukset voivat osoittaa tai olla osoittamatta, että RAS-salpaajien käytöstä on hyötyä COVID-19-potilailla, mutta selvää on, että RAS-salpaajien käyttö ei lisää tartuntariskiä.

• Copyright © 2020 by the American Society of Nephrology