ACE2 Expressie in nieren en longen na een ACE-remmer of een Ang II Receptor Blocker: Implicaties voor COVID-19

Posted on by admin
  • ACE2
  • angiotensine converting enzyme 2
  • ACE inhibitors
  • angiotensine receptor blockers
  • COVID-19

Nadat begin 2020 werd erkend dat angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2) de belangrijkste receptor is voor severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2),1 werd al snel bezorgdheid geuit over het gebruik van renine-angiotensine-systeem (RAS)-blokkers bij patiënten met coronavirusziekte 2019 (COVID-19).2-⇓4 De bezorgdheid was grotendeels gebaseerd op eerdere studies die aantoonden dat angiotensine II type 1 (AT1) receptorblokkers (ARB’s) en ACE-remmers ACE2 kunnen upreguleren in bepaalde experimentele omstandigheden, hoewel de resultaten niet altijd consistent zijn geweest.3-⇓⇓6 Toch is de vraag belangrijk omdat bepaalde groepen patiënten met een risico op ernstige COVID-19-incidenten, waaronder patiënten met hypertensie, hartziekten, diabetes mellitus en ouderen, vaak worden behandeld met RAS-blokkers.2

In gepolariseerde epithelia, zoals de longen, nieren en darmen, is ACE2 in zijn volledige vorm verankerd aan de apicale plasmamembraan.7,8 Hoewel nieren overvloedig ACE2 hebben in de proximale tubulus, hebben longen een laag niveau van ACE2 expressie.9,10 Echter, type 2 pneumocyten brengen ACE2 tot expressie en bezitten bovendien Transmembrane protease, serine 2 (TMPRSS2), een protease dat kritisch is voor de priming van het ACE2-SARS-CoV-2 complex, een stap die nodig is voor cel-entry.1,10 Het effect van ACE remmers en ARBs op ACE2 eiwitexpressie in de longen is echter nog niet eerder gerapporteerd. Om inzicht te krijgen in deze vraag, gebruikten we nier- en longlysaten om het effect te onderzoeken van captopril en telmisartan, toegediend gedurende 2 weken, om farmacologisch respectievelijk de ACE activiteit en de AT1 receptor te remmen.

We onderzochten ook het effect van nier ACE deficiëntie op nier ACE2 expressie in twee genetische modellen van nier ACE ablatie. Onze bevindingen in de twee modellen van nier ACE genetische ablatie, globaal in de ACE.4 muizen (Supplemental Figuur 1) en beperkt tot de nier in de ACE8/8 muizen (Supplemental Figuur 2), toonden aan dat het ontbreken van ACE eiwit geassocieerd was met een significante vermindering van nier ACE2 eiwit dat niet gepaard ging met een vermindering van nier ACE2 mRNA.

Niercortex van muizen behandeld met captopril of telmisartan gedurende 2 weken en respectievelijke voertuig-behandelde controles werden gebruikt om ACE2 mRNA, eiwit, en activiteit (zie methoden in Supplemental Appendix) te evalueren. Er werden geen significante veranderingen in mRNA-niveaus gevonden tussen de met captopril behandelde muizen en de controlemuizen (99%±21% van de controle). ACE2 activiteit en eiwit waren lager in lysaten van met captopril behandelde muizen (81%±8% en 71%±5% van controlemuizen, respectievelijk), maar het verschil bereikte geen statistische significantie. In geïsoleerde membranen, echter, was de afname van nier ACE2 eiwit diepgaand en statistisch significant (37%±4% van de met medium behandelde muizen; P=0.0004) (Figuur 1A). Deze afname van membraan-gebonden ACE2 werd geassocieerd met een significante toename van cytosolisch ACE2 eiwit (Figuur 1D) suggereert internalisatie van het eiwit. Door confocale microscopie (figuur 1C), ACE2 kleuring was meestal apicaal, maar kon ook worden gezien in het cytoplasma van tubulaire cellen van captopril-behandelde muizen die minder duidelijk was in de controle muizen. ACE kleuring, daarentegen, bleef beperkt tot de apicale membraan (figuur 1C).

Figuur 1.

ACE2 expressie in nier- en longmembranen van met captopril en telmisartan behandelde muizen. (A en B) ACE2-eiwit in niermembranen van (A) captopril- en (B) telmisartan-behandelde muizen. *P<0.05; **P<0.01. (C) Confocale microscopie van de nier proximale tubulus tonen ACE2 (rood), ACE (groen), en samengevoegd beeld (geel). ACE2 en ACE bevinden zich voornamelijk in de apicale zone in zowel controle (bovenste paneel) als captopril behandelde muizen (onderste paneel). ACE2 kleuring is ook te zien in het cytoplasma (dubbele pijl) van een met captopril behandelde muis die niet zo duidelijk is in de controlemuizen. De inzet (D) (staafdiagrammen) toont een significante toename van cytosolisch ACE2 eiwit in cytosolische membranen van captopril behandelde muizen in vergelijking met voertuig-behandelde muizen, *P <0,05. Gegevens worden uitgedrukt als percentage van de controle. (E en F) ACE2 enzymatische activiteit in geïsoleerde membraanpreparaten van longen van (E) captopril- en (F) telmisartan-behandelde muizen. In de longen werden geen significante verschillen waargenomen ten opzichte van de respectievelijke controles. Act, activiteit; Telm, telmisartan.

ACE2-eiwit in totale nierlysaten van met telmisartan behandelde muizen was ook niet significant verschillend van met voertuig behandelde muizen (114%±16%). In geïsoleerde niermembranen was er echter een significante afname van ACE2-eiwit (76%±9% van de met voertuig behandelde muizen; P=0,03) (figuur 1B).

In longweefsel is ACE2-eiwit laag.9,10 In overeenstemming hiermee leverden pogingen om Western blots uit te voeren met ofwel totale lysaten ofwel geïsoleerde membranen geen signaal op. Daarom zijn onze resultaten beperkt tot ACE2 activiteit die, hoewel laag, consistent werd gedetecteerd en kan worden beschouwd als een surrogaat voor relatieve eiwit abundantie. Noch captopril, noch telmisartan had een significant effect op ACE2 activiteit in long totaal lysaten (Supplemental Figure 3).

Evenzo, in longmembranen, ACE2 activiteit werd niet beïnvloed door hetzij captopril (figuur 1E) of telmisartan (figuur 1F).

Bij de beoordeling van de relatieve hoeveelheden ACE2 die als SARS-CoV-2 receptor kunnen fungeren, is de overvloed aan membraangebonden ACE2-eiwit van het grootste belang. In longweefsel is ACE2-eiwit alleen aantoonbaar in type 2-pneumocyten. In dit celtype is ook Transmembrane protease, serine 2 (TMPRSS2) aanwezig, een protease dat kritisch is voor de activering en fusie van het SARS-CoV-2 en ACE2 complex.1,10

In gepolariseerde epithelia zoals in de longen, nieren en darmen, is ACE2 in zijn volledige vorm verankerd aan de apicale plasmamembraan.7,8,10 Hier tonen we aan dat captopril en telmisartan beide nier ACE2 eiwit in niermembranen verminderen zonder significante invloed op de eiwit abundantie in de totale nier lysaten (figuur 1). Captopril, in het bijzonder, produceerde een duidelijke afname van ACE2 eiwit in niermembranen terwijl het cytosolische ACE2 toenam (figuur 1).

In conclusie, genetische ablatie en inhibitie van nier ACE gaan beide gepaard met een vermindering van nier ACE2 expressie. Dit suggereert dat veranderingen in de expressie van het ene enzym vergelijkbare richtingveranderingen in het andere homologe enzym teweeg kunnen brengen, zodat de vorming en afbraak van angiotensine II kan worden gereguleerd. De toediening van een ACE-remmer, captopril, en een ARB, telmisartan, verminderde ACE2-eiwitexpressie in nier-geïsoleerde membranen. Elk type RAS-blokker had geen aantoonbaar effect op de ACE2 activiteit in de geïsoleerde longmembranen. Deze bevindingen tonen samen aan dat ACE2 niet verhoogd is in twee organen die potentiële doelwitten zijn voor SARS-CoV-2 infectie. In de apicale membranen van de nieren is het ACE2-eiwit zelfs afgenomen na toediening van zowel captopril als telmisartan. Daarom concluderen wij dat RAS-blokkers ACE2 niet verhogen in de long- of nierepithelia. Als veranderingen in full-length ACE2 inderdaad voldoende zijn om SARS-CoV-2 infectiviteit te beïnvloeden, kan het risico niet verhoogd worden door ACE-remmers of ARB’s. Deze experimentele bevinding in muisorganen ondersteunt het standpunt van veel medische genootschappen en recente publicaties waarin het standpunt wordt verwoord dat het gebruik van RAS-blokkers moet worden voortgezet bij patiënten die het risico lopen om COVID-19 op te lopen. Lopende klinische studies kunnen al dan niet voordeel aantonen van het gebruik van RAS-blokkers bij patiënten met COVID-19, maar wat duidelijk is, is dat er geen verhoogd risico is voor besmettelijkheid door het gebruik van RAS-blokkers.

Disclosures

D. Batlle is mede-uitvinder van het octrooi “Active Low Molecular Weight Variants of Angiotensin Converting Enzyme 2,” oprichter van “Angiotensin Therapeutics Inc. “J. Wysocki is mede-uitvinder van het octrooi “Active Low Molecular Weight Variants of Angiotensin Converting Enzyme 2.” Alle overige auteurs hebben niets bekend te maken.

Funding

D. Batlle werd gefinancierd door National Institute of Diabetes and Digestive Kidney Diseases grant RO1DK104785.

Acknowledgments

Dit werk werd ondersteund door de Joseph en Bessie Feinberg Foundation (Dr. Daniel Batlle). Wij danken Dr. Hong D. Xiao (Providence Portland Medical Center, Portland, OR) en Dr. Kenneth E. Bernstein (Cedars Sinai, Los Angeles, CA) voor het royaal verstrekken van nieren van ACE deficiëntie modellen. Dr. Daniel Batlle meldt niet-financiële steun van Angiotensin Therapeutics Inc, buiten het ingediende werk. Dr. Maria Jose Soler meldt persoonlijke vergoedingen van AstraZeneca, niet-financiële steun van Boehringer Ingelheim, niet-financiële steun van Eli Lilly, persoonlijke vergoedingen en niet-financiële steun van Esteve, persoonlijke vergoedingen van FMC, persoonlijke vergoedingen van Janssen, persoonlijke vergoedingen van Mundipharma, en persoonlijke vergoedingen van NovoNordisk, buiten het voorgelegde werk.

Supplemental Material

Dit artikel bevat het volgende supplementaire materiaal online op http://jasn.asnjournals.org/lookup/suppl/doi:10.1681/ASN.2020050667/-/DCSupplemental.

Supplemental Appendix.

Supplemental Figure 1. ACE2 eiwit, enzymatische activiteit en mRNA in de nieren van ACE.4 muizen.

Aanvulling Figuur 2. ACE2 eiwit, activiteit en mRNA in de nieren van ACE 8/8 muizen en wild type controls.

Aanvulling Figuur 3. ACE2 activiteit in totale cellysaten van longen van met captopril (A) en telmisartan (B) behandelde muizen.

Footnotes

  • Published online ahead of print. Publicatiedatum beschikbaar op www.jasn.org.

  • Copyright © 2020 door de 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 cel-entry hangt af van ACE2 en TMPRSS2 en wordt geblokkeerd door een klinisch bewezen protease inhibitor. Cell 181: 271-280.e8, 2020 pmid:32142651

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

    : Lopen patiënten met hypertensie en diabetes mellitus een verhoogd risico op COVID-19 infectie? . Lancet Respir Med 8: e21, 2020 pmid:32171062

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

    : Renin-angiotensin system blockers and the COVID-19 pandemic: At present there is no evidence to abandon renin-angiotensin system blockers. Hypertensie 75: 1382-1385, 2020

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

    : Renine-angiotensine-aldosteron systeem remmers bij patiënten met Covid-19. 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

    : Lokalisatie van ACE2 in de renale vasculatuur: Amplification by angiotensin II type 1 receptor blockade using telmisartan. 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.

    : Effect van angiotensine-converting enzyme inhibition en angiotensine II receptor blockers op cardiaal angiotensine-converting enzyme 2. 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

    : Glomerular localization and expression of angiotensin-converting enzyme 2 and angiotensin-converting enzyme: Implications for albuminuria in diabetes. 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: Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. Een eerste stap in het begrijpen van de pathogenese van SARS. 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.

    : Ang II (angiotensine II) conversie naar angiotensine-(1-7) in de circulatie is POP (prolyloligopeptidase)-afhankelijk en ACE2 (angiotensine-converterend enzyme 2)-onafhankelijk. Hypertensie 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, et al.: HCA Lung Biological Network

    : SARS-CoV-2 receptor ACE2 is een interferon-gestimuleerd gen in menselijke luchtwegepitheelcellen en wordt gedetecteerd in specifieke cel subsets in verschillende weefsels. Cell 181: 1016-1035.e19, 2020 pmid:32413319

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.