Το ACE2 είναι ο κυτταρικός υποδοχέας εισόδου για τον SARS-CoV-2 και παίζει ζωτικό ρόλο στην ομοιόσταση του συστήματος ρενίνης-αγγειοτενσίνης (RAS). Έχει αναφερθεί ότι η μόλυνση SARS-CoV-2 μπορεί να ενεργοποιήσει το RAS και να βλάψει τα ενδοθηλιακά κύτταρα προκαλώντας θρόμβωση, οξειδωτικό στρες και καρδιαγγειακή δυσλειτουργία. Ορισμένες μελέτες έχουν παρατηρήσει ότι η βλάβη του μυοκαρδίου ήταν επικρατούσα σε ασθενείς με νόσο του κοροναϊού το 2019 (COVID-19). Μια άλλη μελέτη αποκάλυψε ότι ο ορός από το COVID-19 εμφάνισε υψηλότερα επίπεδα αγγειοτενσίνης II (Ang II), την οποία το ACE2 διασπά για να δημιουργήσει Ang 1 – 7, σε σχέση με τους υγιείς μάρτυρες. Ως εκ τούτου, φαίνεται ότι η μόλυνση με SARS-CoV-2 μπορεί να προκαλέσει καρδιαγγειακές παθήσεις (CVD), αν και ο υποκείμενος μηχανισμός παραμένει ελάχιστα κατανοητός.
Η μελέτη και τα ευρήματα
Η παρούσα μελέτη διερεύνησε τον ρόλο του ACE2 στην καρδιαγγειακή παθολογία του COVID-19. Ο ACE2 μειώνεται ουσιαστικά μετά τη μόλυνση από SARS-CoV-2 και οι συγγραφείς το επιβεβαίωσαν μολύνοντας κύτταρα Vero E6 και ανθρώπινα κύτταρα HeLa που εκφράζουν ACE2 (hACE2). Είκοσι έξι πρωτεΐνες SARS-CoV-2 επιμολύνθηκαν σε κύτταρα hACE2-HeLa για τον εντοπισμό πρωτεϊνών που μείωσαν τα επίπεδα ACE2. Τα κυτταρολύματα εξετάστηκαν με ανάλυση western blotting. Τα επίπεδα του ACE2 μειώθηκε σημαντικά μόνο σε κύτταρα που εξέφραζαν την πρωτεΐνη ακίδας του ιού και η μείωση των επιπέδων ACE2 ήταν δοσοεξαρτώμενη. Επιπλέον, τα επίπεδα του ACE2 ήταν χαμηλότερη στα βρογχικά επιθηλιακά κύτταρα που συλλέχθηκαν από ασθενείς με COVID-19 από ό,τι σε εκείνους από υγιείς μάρτυρες.
Πρόσθετες έρευνες σε ποντίκια αποκάλυψαν ότι τα επίπεδα του ACE2 σε βρογχικά επιθηλιακά κύτταρα από μολυσμένα από ιό ζώα μειώθηκε σημαντικά. Επιπλέον, συν-επιμόλυναν ACE2 και υπομονάδα ακίδας 1 (S1) ή 2 (S2) σε κύτταρα HEK-293T και παρατήρησαν σημαντική μείωση των επιπέδων ACE2 σε κύτταρα που εκφράζουν S1 ενώ το S2 δεν επηρέασε τα επίπεδα του ACE2. Τα κύτταρα hACE2-HeLa μολύνθηκαν με ψευδοϊούς επικαλυμμένους με ακίδα SARS-CoV-2. Περιέργως, η ψευδοϊική μόλυνση δεν μείωσε την έκφραση του ACE2 στα κύτταρα. Σημειωτέον, η επώαση κυττάρων hACE2-HeLa με πρωτεΐνη ακίδας in vitro δεν έδειξε σημαντική μείωση στα επίπεδα ACE2.
Στη συνέχεια, τα κύτταρα hACE2-HeLa μολύνθηκαν με ζωντανό SARS-CoV-2 και παρατηρήθηκαν για επίπεδα πρωτεΐνης δύο ώρες και 24 ώρες μετά τη μόλυνση. Στις 2 ώρες, τα επίπεδα ACE2 δεν επηρεάστηκαν αλλά μειώθηκαν σημαντικά στις 24 ώρες. Αυτό υπονοούσε ότι το εσωτερικοποιημένο ιοσωμάτιο (πρωτεΐνη ακίδας) μείωσε σημαντικά τα επίπεδα του ACE2. Η ομάδα διερεύνησε εάν η μείωση του ACE2 με τη μεσολάβηση της ακίδας οφειλόταν σε αποικοδόμηση πρωτεΐνης και επεξεργάστηκε τα κύτταρα HEK-293T, μετά από συνεπιμόλυνση ACE2 και ακίδα, με MG132 (αναστολέας πρωτεασώματος) και E64D (αναστολέας λυσοσώματος) με διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO) ως έλεγχος.
Τα μειωμένα επίπεδα του ACE2 σημειώθηκε σε κύτταρα που υποβλήθηκαν σε αγωγή με οποιονδήποτε αναστολέα. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν με μόλυνση των κυττάρων hACE2-Hela. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μείωση του ACE2 ήταν ανεξάρτητη από την αποικοδόμηση πρωτεΐνης. Τα κύτταρα Vero E6 μολύνθηκαν με SARS-CoV-2 και το συνολικό RNA εκχυλίστηκε για ποσοτική αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης ανάστροφης μεταγραφής (RT-qPCR). Είναι ενδιαφέρον ότι τα επίπεδα ACE2 mRNA ήταν σημαντικά χαμηλότερα σε μολυσμένα κύτταρα και το ίδιο παρατηρήθηκε σε κύτταρα hACE2-HeLa μολυσμένα με SARS-CoV-2. Τέλος, αξιολόγησαν εάν το RAS ήταν απορυθμισμένο σε ασθενείς με COVID-19.
Ελήφθησαν δείγματα ορού από 30 ασθενείς και 11 υγιείς μάρτυρες. Τα επίπεδα Ang II ήταν σημαντικά αυξημένα στους ορούς των ασθενών με COVID-19 σε σχέση με τους υγιείς μάρτυρες. Η θεραπεία ενδοθηλιακών κυττάρων ανθρώπινης πνευμονικής αρτηρίας (HPAEC) με υψηλά επίπεδα Ang II είχε ως αποτέλεσμα τον κυτταρικό θάνατο. Η έκφραση του υποδοχέα Ang II τύπου 1 (AT1R) προκλήθηκε κατά τη θεραπεία του Ang II σε HPAEC. Πνευμονικοί ιστοί από έναν ασθενή με COVID-19 και έναν μάρτυρα ταιριασμένο με την ηλικία αναλύθηκαν για ενδείξεις απόπτωσης. Ενδοθηλιακά κύτταρα θετικά για διασπασμένη κασπάση 3 ανιχνεύθηκαν μόνο στο δείγμα ασθενούς και όχι στο δείγμα ελέγχου. Η υψηλότερη έκφραση του παράγοντα von Willebrand (VWF) στο δείγμα COVID-19 υποδηλώνει αγγειακή βλάβη. συμπεράσματα Η μελέτη έδειξε ότι η πρωτεΐνη ακίδας SARS-CoV-2 μείωσε τα επίπεδα του ACE2. Αξίζει να σημειωθεί ότι η μείωση του ACE2 δεν παρατηρήθηκε κατά τη μόλυνση των κυττάρων HeLa με ψευδοϊούς επικαλυμμένους με ακίδα ή όταν τα κύτταρα υποβλήθηκαν σε θεραπεία in vitro με την πρωτεΐνη ακίδας.
Τα επίπεδα mRNA του ACE2 μειώθηκαν επίσης, γεγονός που μπορεί να οφείλεται σε τροποποιήσεις που επηρεάζουν τη σταθερότητά του, αν και απαιτείται περισσότερη έρευνα στο μέλλον για να οριοθετηθεί ο υποκείμενος μηχανισμός. Η μείωση των επιπέδων ACE2 συνοδεύτηκε από αύξηση της έκκρισης Ang II, επηρεάζοντας τα ενδοθηλιακά κύτταρα και επιδεινώνοντας τον κίνδυνο καρδιαγγειακών επιπλοκών. Παρατηρήθηκε επίσης θάνατος ενδοθηλιακών κυττάρων στον πνευμονικό ιστό ενός ασθενούς με COVID-19. Συνολικά, η μελέτη έδειξε ότι η ACE2 μειώνεται σε επίπεδα πρωτεΐνης και mRNA κατά τη διάρκεια της μόλυνσης από SARS-CoV-2.