Uttryck av ACE2 i njurar och lungor efter en ACE-hämmare eller en Ang II-receptorblockerare: Implikationer för COVID-19

• ACE2
• angiotensinkonverterande enzym 2
• ACE-hämmare
• angiotensinreceptorblockerare
• COVID-19

Efter att man i början av 2020 insåg att angiotensinkonverterande enzym 2 (ACE2) är den viktigaste receptorn för coronavirus 2 vid allvarligt akut respiratoriskt syndrom (SARS-CoV-2),1 väcktes snabbt farhågor om användningen av renin-angiotensinsystem-blockerare (RAS-blockerare) hos patienter med coronavirus sjukdom 2019 (COVID-19).2-⇓4 Oron baserades till stor del på tidigare studier som visade att angiotensin II typ 1 (AT1)-receptorblockerare (ARB) och ACE-hämmare kan uppreglera ACE2 under vissa experimentella förhållanden, även om resultaten inte alltid har varit konsekventa3 .-⇓⇓6 Frågan är ändå viktig eftersom vissa patientgrupper som löper risk att drabbas av allvarlig COVID-19 – däribland patienter med högt blodtryck, hjärtsjukdomar, diabetes mellitus och äldre – ofta behandlas med RAS-blockerare.2

I polariserade epitelceller, som lungor, njurar och tarm, är ACE2 i sin fullständiga form förankrad i det apikala plasmamembranet.7,8 Även om njurarna har rikligt med ACE2 i den proximala tubuli, har lungorna ett lågt uttryck av ACE2.9,10 Typ 2-pneumocyter uttrycker dock ACE2 och besitter dessutom Transmembranproteas, serin 2 (TMPRSS2), ett proteas som är kritiskt för priming av ACE2-SARS-CoV-2-komplexet, ett steg som behövs för att komma in i cellen.1,10 Effekten av ACE-hämmare och ARB:er på ACE2-proteinexpressionen i lungorna har dock inte tidigare rapporterats. För att få en inblick i denna fråga använde vi njur- och lunglysat för att undersöka effekten av captopril och telmisartan, administrerade i två veckor, för att farmakologiskt hämma ACE-aktiviteten respektive AT1-receptorn.

Vi undersökte också effekten av ACE-brist i njurarna på ACE2-uttrycket i njurarna i två genetiska modeller för ACE-ablation i njurarna för att undersöka effekten av ACE-brist i njurarna på ACE2-uttrycket i njurarna. Våra resultat i de två modellerna av genetisk ablation av ACE i njurarna, globala i ACE.4 möss (kompletterande figur 1) och begränsad till njuren i ACE8/8-mössen (kompletterande figur 2), visade att brist på ACE-protein var förknippad med en signifikant minskning av ACE2-protein i njuren som inte åtföljdes av en minskning av ACE2 mRNA i njuren.

Njurbarken hos möss som behandlats med captopril eller telmisartan i två veckor och respektive vehikelbehandlade kontroller användes för att utvärdera ACE2 mRNA, protein och aktivitet (se metoder i det kompletterande tillägget). Inga signifikanta förändringar i mRNA-nivåer hittades mellan captoprilbehandlade möss och kontrollmöss (99 % ± 21 % av kontrollen). ACE2-aktivitet och protein var lägre i lysat från captoprilbehandlade möss (81 %±8 % respektive 71 %±5 % av kontrollmöss) men skillnaden uppnådde inte statistisk signifikans. I isolerade membran var dock minskningen av ACE2-protein i njurarna djupgående och statistiskt signifikant (37 %±4 % av de vehikelbehandlade mössen; P=0,0004) (figur 1A). Denna minskning av membranbundet ACE2 var förknippad med en betydande ökning av cytosoliskt ACE2-protein (figur 1D), vilket tyder på internalisering av proteinet. Genom konfokalmikroskopi (figur 1C) var ACE2-färgningen mestadels apikal men kunde även ses i cytoplasman av tubulära celler från captoprilbehandlade möss, vilket var mindre tydligt hos kontrollmöss. ACE-färgningen förblev däremot begränsad till det apikala membranet (figur 1C).

ACE2-protein i totala njurlysat från telmisartanbehandlade möss skiljde sig inte heller signifikant från fordonbehandlade möss (114 %±16 %). I isolerade njurmembran fanns det dock en signifikant minskning av ACE2-protein (76 %±9 % av de vehikelbehandlade mössen; P=0,03) (Figur 1B).

I lungvävnad är ACE2-proteinet lågt.9,10 I överensstämmelse med detta gav försök att utföra Western blots med vare sig totala lysat eller isolerade membran ingen signal. Därför är våra resultat begränsade till ACE2-aktivitet som, även om den var låg, konsekvent upptäcktes och kan betraktas som ett surrogat för den relativa proteinmängden. Varken captopril eller telmisartan hade någon signifikant effekt på ACE2-aktiviteten i lungornas totala lysat (kompletterande figur 3).

I likhet med detta påverkades ACE2-aktiviteten i lungmembranen inte av vare sig captopril (figur 1E) eller telmisartan (figur 1F).

Vid bedömningen av de relativa mängderna ACE2 som kan fungera som SARS-CoV-2-receptor är det viktigaste förekomsten av fullängds, membranbundet ACE2-protein. I lungvävnad kan ACE2-protein endast påvisas i pneumocyter av typ 2. I denna celltyp finns också transmembranproteas, serin 2 (TMPRSS2), ett proteas som är kritiskt för aktivering och fusion av SARS-CoV-2- och ACE2-komplexet.1,10

I polariserade epitelceller som i lungor, njurar och tarmar är ACE2 i sin fullständiga form förankrat till det apikala plasmamembranet.7,8,10 Här visar vi att både captopril och telmisartan minskar njurarnas ACE2-protein i njurmembran utan att signifikant påverka proteinmängden i totala njurlysat (figur 1). Särskilt captopril gav upphov till en markant minskning av ACE2-protein i njurmembran samtidigt som det cytosoliska ACE2 ökade (figur 1).

Slutsatsen är att genetisk ablation och hämning av ACE i njurarna båda åtföljs av en minskning av uttrycket av ACE2 i njurarna. Detta tyder på att förändringar i uttrycket i ett enzym kan framkalla liknande riktningsförändringar i det andra homologet så att bildning och nedbrytning av angiotensin II kan regleras. Administrering av en ACE-hämmare, captopril, och en ARB, telmisartan, minskade ACE2-proteinuttrycket i njurisolerade membran. Varje typ av RAS-blockerare hade ingen påvisbar effekt på ACE2-aktiviteten i lungisolerade membran. Dessa resultat visar sammantaget att ACE2 inte ökar i två organ som är potentiella målpunkter för SARS-CoV-2-infektion. I de apikala membranen i njurarna minskade faktiskt ACE2-proteinet efter både captopril och telmisartanadministrering. Därför drar vi slutsatsen att RAS-blockerare inte ökar ACE2 i vare sig lung- eller njurepitel. Om förändringar i ACE2 i full längd verkligen är tillräckliga för att påverka SARS-CoV-2-infektiviteten kan risken inte ökas av ACE-hämmare eller ARB:er. Detta experimentella resultat i musorgan stödjer den ståndpunkt som många medicinska sällskap och nyligen publicerade publikationer ger uttryck för, nämligen att användningen av RAS-blockerare bör fortsätta hos patienter som löper risk att smittas av COVID-19. Pågående kliniska prövningar kan eller inte kan visa fördelar med att använda RAS-blockerare hos patienter med COVID-19, men vad som står klart är att det inte finns någon ökad risk för smittsamhet genom att använda RAS-blockerare.

• Copyright © 2020 by the American Society of Nephrology