- ACE2
- enzym konwertujący angiotensynę 2
- inhibitory ACE
- blokery receptora angiotensyny
- COVID-.19
Po rozpoznaniu na początku 2020 roku, że enzym konwertujący angiotensynę 2 (ACE2) jest głównym receptorem dla koronawirusa 2 zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2),1 szybko pojawiły się obawy dotyczące stosowania blokerów układu renina-angiotensyna (RAS) u pacjentów z chorobą koronawirusową 2019 (COVID-19).2-⇓4 Obawy te były w dużej mierze oparte na wcześniejszych badaniach wykazujących, że blokery receptora angiotensyny II typu 1 (AT1) (ARBs) i inhibitory ACE mogą zwiększać regulację ACE2 w pewnych warunkach doświadczalnych, chociaż wyniki nie zawsze były spójne.3-─⇓⇓6 Niemniej jednak pytanie jest ważne, ponieważ pewne grupy pacjentów zagrożonych ciężkim przebiegiem COVID-19 – w tym osoby z nadciśnieniem tętniczym, chorobami serca, cukrzycą i osoby starsze – są często leczone blokerami RAS.2
W spolaryzowanych nabłonkach, takich jak płuca, nerki i jelito, ACE2 w swojej pełnej długości jest zakotwiczony do apikalnej błony plazmatycznej.7,8 Chociaż nerki mają obfitą ekspresję ACE2 w kanaliku proksymalnym, płuca mają niski poziom ekspresji ACE2.9,10 Jednakże pneumocyty typu 2 wykazują ekspresję ACE2 i, co więcej, posiadają transbłonową proteazę seryny 2 (TMPRSS2), proteazę krytyczną dla primingu kompleksu ACE2-SARS-CoV-2, kroku niezbędnego do wejścia do komórki.1,10 Wpływ inhibitorów ACE i ARB na ekspresję białka ACE2 w płucach nie został jednak wcześniej opisany. Aby uzyskać wgląd w to pytanie, użyliśmy lizatów nerek i płuc, aby zbadać wpływ kaptoprilu i telmisartanu, podawanych przez 2 tygodnie, w celu farmakologicznego zahamowania aktywności ACE i receptora AT1, odpowiednio.
Zbadaliśmy również wpływ niedoboru ACE w nerkach na ekspresję ACE2 w dwóch genetycznych modelach ablacji ACE w nerkach, aby zbadać wpływ niedoboru ACE w nerkach na ekspresję ACE2 w nerkach. Nasze odkrycia w dwóch modelach genetycznej ablacji ACE w nerkach, globalne u myszy ACE.4 (Suplementalna Figura 1). myszy (Dodatkowa Figura 1) i ograniczonej do nerki u myszy ACE8/8 (Dodatkowa Figura 2), ujawniły, że brak białka ACE był związany ze znacznym zmniejszeniem białka ACE2 w nerkach, któremu nie towarzyszyło zmniejszenie mRNA ACE2 w nerkach.
Kora nerek myszy leczonych kaptoprilem lub telmisartanem przez 2 tygodnie i odpowiednie kontrole traktowane pojazdem zostały wykorzystane do oceny ACE2 mRNA, białka i aktywności (patrz metody w Dodatku uzupełniającym). Nie stwierdzono istotnych zmian w poziomie mRNA pomiędzy myszami leczonymi kaptoprilem i kontrolnymi (99%±21% kontroli). Aktywność i białko ACE2 były niższe w lizatach pochodzących od myszy leczonych kaptoprilem (odpowiednio 81%±8% i 71%±5% myszy kontrolnych), ale różnica ta nie osiągnęła istotności statystycznej. W izolowanych błonach, jednakże, spadek białka ACE2 w nerkach był głęboki i statystycznie istotny (37%±4% myszy leczonych preparatem; P=0.0004) (Rysunek 1A). Ten spadek związanego z błoną ACE2 był związany ze znacznym wzrostem cytozolowego białka ACE2 (Figura 1D), co sugeruje internalizację białka. W mikroskopii konfokalnej (Figura 1C), barwienie ACE2 było głównie apikalne, ale mogło być również widoczne w cytoplazmie komórek kanalikowych od myszy leczonych kaptoprilem, co było mniej widoczne u myszy kontrolnych. Barwienie ACE, dla kontrastu, pozostało ograniczone do błony apikalnej (Figura 1C).
EkspresjaACE2 w błonach nerek i płuc od myszy leczonych kaptoprilem i telmisartanem. (A i B) Białko ACE2 w błonach nerek od (A) myszy leczonych kaptoprilem i (B) telmisartanem. *P<0,05; **P<0,01. (C) Mikroskopia konfokalna kanalika proksymalnego nerki przedstawiająca ACE2 (czerwony), ACE (zielony) i obraz połączony (żółty). ACE2 i ACE są głównie w miejscu apikalnym zarówno w kontroli (górny panel), jak i u myszy leczonych kaptoprilem (dolny panel). Barwienie ACE2 jest również widoczne w cytoplazmie (podwójna strzałka) myszy leczonych kaptoprilem, co nie jest tak wyraźne u myszy kontrolnych. Wstawka (D) (wykresy słupkowe) pokazuje znaczący wzrost cytosolowego białka ACE2 w błonach cytosolowych od myszy leczonych kaptoprilem w porównaniu do myszy leczonych pojazdem, *P<0,05. Dane są wyrażone jako procent kontroli. (E i F) Aktywność enzymatyczna ACE2 w izolowanych preparatach błonowych z płuc od (E) myszy leczonych kaptoprilem i (F) telmisartanem. W płucach nie wykryto istotnych różnic w porównaniu z odpowiednimi kontrolami. Act, aktywność; Telm, telmisartan.
BiałkoACE2 w całkowitych lizatach nerek od myszy leczonych telmisartanem również nie różniło się istotnie od myszy leczonych pojazdem (114%±16%). Jednak w izolowanych błonach nerkowych nastąpił znaczący spadek białka ACE2 (76%±9% myszy leczonych pojazdem; P=0,03) (Figura 1B).
W tkance płucnej białko ACE2 jest niskie.9,10 Zgodnie z tym, próby wykonania Western blot z całkowitymi lizatami lub izolowanymi błonami nie dały sygnału. Dlatego nasze wyniki są ograniczone do aktywności ACE2, która, choć niska, była konsekwentnie wykrywana i może być uważana za surogat względnej obfitości białka. Ani kaptopril, ani telmisartan nie miały znaczącego wpływu na aktywność ACE2 w całkowitych lizatach płuc (Supplemental Figure 3).
Podobnie, w błonach płucnych, aktywność ACE2 była niezmieniona przez kaptopril (Figura 1E) lub telmisartan (Figura 1F).
W ocenie względnych ilości ACE2, które mogą działać jako receptor SARS-CoV-2, najważniejsza jest obfitość pełnej długości, związanego z błoną białka ACE2. W tkance płucnej, białko ACE2 jest wykrywalne tylko w pneumocytach typu 2. W tym typie komórek obecna jest również transbłonowa proteaza seryny 2 (TMPRSS2), proteaza krytyczna dla aktywacji i fuzji kompleksu SARS-CoV-2 i ACE2.1,10
W spolaryzowanych nabłonkach, takich jak w płucach, nerkach i jelitach, ACE2 w swojej pełnej długości jest zakotwiczona do apikalnej błony plazmatycznej.7,8,10 Tutaj pokazujemy, że zarówno kaptopril, jak i telmisartan zmniejszają ilość białka ACE2 w błonach nerek bez znaczącego wpływu na obfitość białka w całkowitych lizatach nerek (Figura 1). Kaptopril, w szczególności, spowodował wyraźny spadek białka ACE2 w błonach nerkowych, jednocześnie zwiększając cytozolowe ACE2 (Figura 1).
W podsumowaniu, genetycznej ablacji i hamowaniu ACE nerek towarzyszy zmniejszenie ekspresji ACE2 nerek. Sugeruje to, że zmiany w ekspresji jednego enzymu mogą wywoływać podobnie kierunkowe zmiany w drugim homologu, tak że tworzenie i degradacja angiotensyny II mogą być regulowane. Podawanie inhibitora ACE, kaptoprilu, i ARB, telmisartanu, zmniejszyło ekspresję białka ACE2 w błonach izolowanych z nerek. Każdy rodzaj blokera RAS nie miał wykrywalnego wpływu na aktywność ACE2 w błonach izolowanych z płuc. Wyniki te wskazują, że aktywność ACE2 nie jest zwiększona w dwóch organach, które są potencjalnymi miejscami docelowymi dla infekcji SARS-CoV-2. W rzeczywistości, w błonach apikalnych nerek, białko ACE2 jest zmniejszone zarówno po podaniu kaptoprilu jak i telmisartanu. Dlatego wnioskujemy, że blokery RAS nie zwiększają ACE2 ani w nabłonku płuc ani nerek. Jeśli zmiany w pełnej długości ACE2 są rzeczywiście wystarczające, aby wpłynąć na zakaźność SARS-CoV-2, ryzyko nie może być zwiększone przez inhibitory ACE lub ARBs. To eksperymentalne odkrycie w narządach myszy wspiera stanowisko wielu towarzystw medycznych i ostatnie publikacje wyrażające pogląd, że stosowanie blokerów RAS powinno być kontynuowane u pacjentów zagrożonych zachorowaniem na COVID-19. Trwające badania kliniczne mogą lub nie wykazać korzyści ze stosowania blokerów RAS u pacjentów z COVID-19, ale jasne jest, że nie ma zwiększonego ryzyka zakaźności poprzez stosowanie blokerów RAS.
Disclosures
D. Batlle jest współwynalazcą patentu „Active Low Molecular Weight Variants of Angiotensin Converting Enzyme 2”, założycielem firmy „Angiotensin Therapeutics Inc. „J. Wysocki jest współwynalazcą patentu „Active Low Molecular Weight Variants of Angiotensin Converting Enzyme 2”. Wszyscy pozostali autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Funding
D. Batlle był finansowany przez National Institute of Diabetes and Digestive Kidney Diseases grant RO1DK104785.
Podziękowania
Ta praca była wspierana przez Fundację Josepha i Bessie Feinberg (dr Daniel Batlle). Dziękujemy Dr. Hong D. Xiao (Providence Portland Medical Center, Portland, OR) i Dr. Kenneth E. Bernstein (Cedars Sinai, Los Angeles, CA) za hojne dostarczanie nerek z modeli niedoboru ACE. Dr Daniel Batlle zgłasza niefinansowe wsparcie od Angiotensin Therapeutics Inc. poza zgłoszoną pracą. Dr. Maria Jose Soler zgłasza honoraria osobiste od AstraZeneca, wsparcie niefinansowe od Boehringer Ingelheim, wsparcie niefinansowe od Eli Lilly, honoraria osobiste i wsparcie niefinansowe od Esteve, honoraria osobiste od FMC, honoraria osobiste od Janssen, honoraria osobiste od Mundipharma i honoraria osobiste od NovoNordisk, poza przedłożoną pracą.
Materiały uzupełniające
Ten artykuł zawiera następujące materiały uzupełniające online na stronie http://jasn.asnjournals.org/lookup/suppl/doi:10.1681/ASN.2020050667/-/DCSupplemental.
Supplemental Appendix.
Supplemental Figure 1. Białko ACE2, aktywność enzymatyczna i mRNA w nerkach od myszy ACE.4.
Suplemental Figure 2. Białko ACE2, aktywność i mRNA w nerkach od myszy ACE 8/8 i kontroli typu dzikiego.
Suplementowa Figura 3. Aktywność ACE2 w całkowitych lizatach komórkowych z płuc myszy leczonych kaptoprilem (A) i telmisartanem (B).
Footnotes
-
Published online ahead of print. Data publikacji dostępna na stronie www.jasn.org.
- Copyright © 2020 by the American Society of Nephrology
- ↵
- Hoffmann M,
- Kleine-Weber H,
- Schroeder S,
- Krüger N,
- Herrler T,
- Erichsen S, et al.
: SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell 181: 271-280.e8, 2020 pmid:32142651
- ↵
- Fang L,
- Karakiulakis G,
- Roth M
: Czy pacjenci z nadciśnieniem i cukrzycą są narażeni na zwiększone ryzyko infekcji COVID-19? . Lancet Respir Med 8: e21, 2020 pmid:32171062
- ↵
- Danser AJ,
- Epstein M,
- Batlle D
: Renin-angiotensin system blockers and the COVID-19 pandemic: Obecnie nie ma dowodów przemawiających za rezygnacją z blokerów układu renina-angiotensyna. Hypertension 75: 1382-1385, 2020
- ↵
- Vaduganathan M,
- Vardeny O,
- Michel T,
- McMurray JJV,
- Pfeffer MA,
- Solomon SD
: Inhibitory układu renina-angiotensyna-aldosteron u pacjentów z Covid-19. N Engl J Med 382: 1653-1659, 2020 pmid:32227760
- ↵
- Soler MJ,
- Ye M,
- Wysocki J,
- William J,
- Lloveras J,
- Batlle D
: Lokalizacja ACE2 w naczyniach nerkowych: Amplification by angiotensin II type 1 receptor blockade using telmisartan. Am J Physiol Renal Physiol 296: F398-F405, 2009 pmid:19004932
- ↵
- Ferrario CM,
- Jessup J,
- Chappell MC,
- Averill DB,
- Brosnihan KB,
- Tallant EA, et al.
: Effect of angiotensin-converting enzyme inhibition and angiotensin II receptor blockers on cardiac angiotensin-converting enzyme 2. Circulation 111: 2605-2610, 2005 pmid:15897343
- ↵
- Ye M,
- Wysocki J,
- William J,
- Soler MJ,
- Cokic I,
- 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
- ↵
- Hamming I,
- Timens W,
- Bulthuis MLC,
- Lely AT,
- Navis GJ, et al.
H: Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J Pathol 203: 631-637, 2004
- ↵
- Serfozo P,
- Wysocki J,
- Gulua G,
- Schulze A,
- Ye M,
- Liu P, et al.
: Ang II (angiotensin II) conversion to angiotensin-(1-7) in the circulation is POP (prolyloligopeptidase)-dependent and ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2)-independent. Hypertension 75: 173-182, 2020 pmid:31786979
- ↵
- Ziegler CGK,
- Allon SJ,
- Nyquist SK,
- Mbano IM,
- Miao VN,
- Tzouanas CN, et al.: HCA Lung Biological Network
: SARS-CoV-2 receptor ACE2 jest genem stymulowanym interferonem w ludzkich komórkach nabłonka dróg oddechowych i jest wykrywany w specyficznych podzbiorach komórek w różnych tkankach. Cell 181: 1016-1035.e19, 2020 pmid:32413319
.