孫 穎 綜述，程 標(biāo)，蘇明華 審校

(四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院，a老年心血管科，b.急診內(nèi)科，四川 成都 610072)

1 ACE2的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS)是重要的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)[1]。經(jīng)典的RAS作用軸，是指血管緊張素I(Ang I)在ACE的作用下生成血管緊張素II(AngII)，通過(guò)靶細(xì)胞表面的G-蛋白偶聯(lián)受體 AT1發(fā)揮作用，稱為ACE-AngII軸。該軸的過(guò)度激活，可引起血壓升高、炎癥反應(yīng)等，造成心腎等靶器官損害[1]。

ACE2是2000年發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)人類ACE同源物。ACE2主要作用AngI，生成九肽Ang 1-9，并進(jìn)一步在 ACE的作用下生成Ang1-7。ACE2也可直接降解Ang II生成七肽Ang 1-7，作為ACE的反向調(diào)節(jié)。Ang 1-7通過(guò)結(jié)合靶器官表面Mas受體，發(fā)揮舒張血管、抗炎、抗增殖等對(duì)抗RAS經(jīng)典調(diào)節(jié)途徑的作用，稱為ACE2-Ang-(1-7)軸[1]。

正常生理情況下，ACE-AngII軸和ACE2-Ang-(1-7)軸的活性水平處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

2 新冠病毒與ACE2復(fù)合物結(jié)構(gòu)

2019年12月以來(lái)，湖北省武漢市爆發(fā)了由新型冠狀病毒肺炎引起的急性呼吸道傳染病疫情。

新冠病毒主要通過(guò)ACE2進(jìn)入細(xì)胞。Yan等[2]全球率先展示了新冠病毒表面S蛋白R(shí)BD結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞表面ACE2全長(zhǎng)蛋白形成復(fù)合物的冷凍電鏡圖像。馮怡等也在同期對(duì)病毒-受體結(jié)合物結(jié)構(gòu)分別做了獨(dú)立解析[3]。以上研究均提示新冠病毒通過(guò)S蛋白的RBD結(jié)構(gòu)域與ACE2的N端活性區(qū)結(jié)合，形成病毒RBD-ACE2復(fù)合結(jié)構(gòu)。He等[4]研究顯示，新冠病毒的RBD-ACE2結(jié)合自由能顯著低于SARS病毒，RBD比SARS病毒的更靈活，故新冠病毒表現(xiàn)出更大的傳染性。

3 ACE2的組織分布與新冠病毒檢出

研究顯示ACE2可表達(dá)在腎臟、心血管、胃腸道、呼吸、中樞神經(jīng)系統(tǒng)及淋巴組織中[5]。ACE2的分布與病毒的復(fù)制和檢出具有相關(guān)性。目前已有研究證據(jù)提示，鼻咽拭子、痰、下呼吸道分泌物、糞便、尿液等標(biāo)本中均可檢測(cè)出新冠病毒核酸。

研究提示肺組織中ACE2主要表達(dá)在II型肺泡上皮細(xì)胞(AT2)上[6]。新冠病毒通過(guò)AT2細(xì)胞在肺內(nèi)蔓延引發(fā)肺炎。Guan等[7]分析1099例COVID-19患者特征提示，76.4%的病例入院行胸部CT即顯示出肺炎的影像學(xué)改變。劉茜等[8]通過(guò)對(duì)COVID-19死亡患者尸檢證實(shí)，死者肺部損傷明顯，呈現(xiàn)深部氣道和肺泡損傷為特征的炎性反應(yīng)。Xu等[9]對(duì)患者肺組織進(jìn)行病檢，也顯示出雙側(cè)彌漫性肺泡損傷等表現(xiàn)。

目前，新冠病毒感染的確診主要是通過(guò)口/鼻咽拭子標(biāo)本進(jìn)行核酸檢驗(yàn)。Yang等[10]采集COVID-19患者490份鼻拭子、205份咽拭子、142份痰液和29份肺泡灌洗液樣本進(jìn)行病毒核酸檢測(cè)。結(jié)果提示：痰樣本最準(zhǔn)確，其次是鼻拭子。重癥病例發(fā)病后8～14天采集的肺泡灌洗液樣本陽(yáng)性率達(dá)100%。故國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)于2020年2月18日發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)》強(qiáng)調(diào)：為提高核酸檢測(cè)陽(yáng)性率，建議盡可能留取痰液，實(shí)施氣管插管患者采集下呼吸道分泌物，標(biāo)本采集后盡快送檢。

ACE2在腸道組織內(nèi)高表達(dá)[5]。Guan等[7]研究顯示有8.7%的COVID-19患者出現(xiàn)腹瀉和嘔吐癥狀。美國(guó)對(duì)其第一例COVID-19患者腹瀉的糞便樣本進(jìn)行檢測(cè)提示新冠病毒RNA陽(yáng)性[11]。Xiao等[12]收集73名確診患者糞便標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè)，陽(yáng)性率為53.42%，其中更有23.29%患者咽拭子核酸陰性以后，糞便標(biāo)本仍然核酸陽(yáng)性。進(jìn)一步對(duì)其中一位患者行內(nèi)鏡消化道取樣，發(fā)現(xiàn)ACE-2在該患者胃、十二指腸和直腸腺上皮細(xì)胞表達(dá)，同時(shí)在這些組織的腺上皮細(xì)胞檢測(cè)到新冠病毒核衣殼蛋白。

腎小管細(xì)胞表達(dá)ACE2[5]。Fan等[13]研究發(fā)現(xiàn)，3%～10%的COVID-19患者出現(xiàn)腎功能異常，包括肌酐或尿素氮升高，約7%的患者出現(xiàn)急性腎功能損害。2020年2月22日廣州日?qǐng)?bào)報(bào)道[14]，趙小滿等從新冠肺炎患者尿液中分離出新冠病毒，對(duì)公共衛(wèi)生安全防控提出警示，但結(jié)果尚未在學(xué)術(shù)論文中發(fā)表。

Fan等[13]還報(bào)道了感染新冠病毒后，睪丸中的ACE2表達(dá)可能導(dǎo)致睪丸受損。Wang等[15]研究指出，ACE2主要富集在精原細(xì)胞、支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞上，提示睪丸是新型冠狀病毒攻擊的高危器官，一旦感染生精功能將會(huì)受阻甚至受損。

Huang等[16]報(bào)告的武漢最早確診的41例患者中，有12%診斷急性心肌損傷，主要表現(xiàn)為高敏肌鈣蛋白I水平升高。另一組138例患者的研究中，有16.7%的患者發(fā)生心律失常，7.2%的患者伴有急性心肌損傷[17]。心臟高表達(dá)ACE2，但Xu等[9]獲得的患者心臟活檢樣本卻沒(méi)有分離到新冠病毒，提示病毒感染心肌感染可能還需要其他輔助因子，另外心臟的解剖學(xué)位置可能也是病毒不易入侵的原因之一。動(dòng)靜脈內(nèi)皮細(xì)胞、動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞均表達(dá)ACE2，故病毒一旦進(jìn)入血液循環(huán)將很容易傳播[5]。

ACE2位于X染色體，但ACE2活性的性別差異是由于卵巢激素環(huán)境中雌二醇的存在，而不是性別染色體劑量的差異引起的[18]。實(shí)際上男性受感染的風(fēng)險(xiǎn)并未比女性低[7]。說(shuō)明ACE的量與感染風(fēng)險(xiǎn)并不一定呈正相關(guān)，是否受感染還與病毒吸入量、致病力以及機(jī)體自身免疫力有關(guān)。

4 ACE2與新冠病毒導(dǎo)致的組織損傷

ACE2是保護(hù)急性肺損傷的關(guān)鍵分子。與正常野生型小鼠相比，ACE2基因敲除小鼠在誘導(dǎo)因素下可表現(xiàn)出非常嚴(yán)重的急性肺損傷病理表現(xiàn)，而重組人ACE2對(duì)SARS病毒、酸吸入和敗血癥等引起的急性肺損傷均有保護(hù)作用[6]。

新冠病毒通過(guò)ACE2受體入侵肺泡后，利用胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量復(fù)制，將引起AT2細(xì)胞死亡。AT2細(xì)胞凋亡引起肺泡表面活性物質(zhì)缺乏，引起肺泡的表面張力增加，大肺泡破裂、小肺泡萎縮[6]。AT2細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為I型肺泡上皮細(xì)胞，作為“干細(xì)胞”修復(fù)肺損傷。當(dāng)AT2凋亡嚴(yán)重時(shí)修復(fù)受阻，成纖維細(xì)胞出現(xiàn)代償性增殖與分化，肺纖維化形成，機(jī)體通氣功能難以恢復(fù)[19]。AT2細(xì)胞通過(guò)鈉離子通道發(fā)揮液體轉(zhuǎn)運(yùn)功能。AT2減少導(dǎo)致的肺泡內(nèi)液體積聚是肺水腫的發(fā)生機(jī)制[6]。故感染新冠病毒的患者一旦進(jìn)入重癥肺炎階段，死亡率增高。

新冠病毒還可通過(guò)下調(diào)ACE2表達(dá)，破壞ACE-AngII軸與ACE2-Ang-(1-7)軸的平衡，造成組織損傷。SARS相關(guān)研究已證明，冠狀病毒感染導(dǎo)致ACE2水平下降，但ACE未受影響[20]。升高的AngⅡ過(guò)度激活肺部AT1受體，可引起肺部毛細(xì)血管通透性增加出現(xiàn)肺水腫，同時(shí)加重炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡，加速肺損傷[21]。AngII可引起T淋巴細(xì)胞激活。Huang等[16]文章指出，與正常對(duì)照組相比，新冠病毒感染患者的血漿樣本中IL-1b、IFNγ、IP-10、MCP-1有所升高；而與癥狀較輕的患者相比，ICU中的重癥患者血漿中G-CSF、IP-10、MCP-1、 MIP-1α與TNFα表達(dá)升高，說(shuō)明細(xì)胞因子風(fēng)暴與患者感染的嚴(yán)重程度之間存在相關(guān)性。王福生等[9]對(duì)COVID-19患者的外周血進(jìn)行流式細(xì)胞儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，T淋巴細(xì)胞過(guò)度激活，尤其表現(xiàn)為高致炎性的Th17比例升高，以及CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒顆粒增加，提示肺部病變部分是由嚴(yán)重的免疫損傷所致。AngII水平相對(duì)或絕對(duì)升高，還可誘導(dǎo)心血管疾病的發(fā)生或是加重已有心血管基礎(chǔ)病的嚴(yán)重程度，誘發(fā)或加重腎臟損傷。炎癥反應(yīng)失控及多器官功能受損被推測(cè)是COVID-19患者死亡的重要原因[22]。

從病毒感染到發(fā)生肺損傷的進(jìn)程來(lái)看，ACE2既是冠狀病毒感染人體的靶點(diǎn)，同時(shí)在發(fā)生感染后，ACE2水平下降甚至缺失，也是導(dǎo)致新冠肺炎患者肺損傷和肺衰竭的重要病理因素之一。但需要認(rèn)識(shí)到，ACE2下降也是機(jī)體減少病毒入侵的自保措施，是新冠病毒感染呈現(xiàn)自限性、自愈性的基礎(chǔ)。

5 以ACE/ACE2軸為靶點(diǎn)的COVID-19治療

至今仍缺乏針對(duì)新冠病毒的特效藥，研發(fā)調(diào)控RAS尤其是靶向 ACE2的藥物將有可能成為治療新冠肺炎的切入點(diǎn)。

S蛋白是新冠病毒的主要表面抗原成分，具有抗原決定簇，可誘導(dǎo)抗體的產(chǎn)生。針對(duì)S蛋白的抗體，即中和性抗體，可與病毒結(jié)合，使其不再結(jié)合ACE2無(wú)法入侵細(xì)胞。其它抗體能妨礙新冠病毒S蛋白的RBD與ACE2復(fù)合物有效結(jié)合需形成的三位構(gòu)象，亦能發(fā)揮阻滯作用?？乖贵w復(fù)合物的形成，還可啟動(dòng)機(jī)體免疫細(xì)胞對(duì)病毒顆粒的吞噬，清除病毒。新型冠狀病毒肺炎診療方案(第六版)已提出康復(fù)者血漿治療可適用于病情進(jìn)展較快、重型和危重型患者[23]。但趙建平建議使用康復(fù)者血漿前測(cè)定保護(hù)性抗體滴度[24]。

針對(duì)病毒感染后ACE2缺失造成的急性肺損傷，可以通過(guò)外源性補(bǔ)充ACE2，或者降低AngⅡ的濃度，抑制AT1受體等方法緩解肺部損傷。動(dòng)物研究證實(shí)：人重組ACE2蛋白注射到酸損傷ACE2敲除小鼠后，急性肺損傷癥狀得到改善[21]。北美一項(xiàng)Ⅱ期臨床研究，對(duì)10例確診的急性呼吸窘迫綜合征患者應(yīng)用人重組ACE2注射治療后，發(fā)現(xiàn)AngⅡ水平快速下降，Ang1-7水平也得到回升，初步顯示在人體補(bǔ)充ACE2能夠重塑肺部ACE2/ACE平衡，治療急性肺損傷具有良好的安全性和可行性[25]。

在此次COVID-19疫情中，中藥防治藥方中大多包含了黃芪、人參、檳榔、金銀花、連翹等。已有研究證實(shí)，黃芪、人參、山藥、檳榔等均表現(xiàn)出了對(duì)RAS的調(diào)控作用[22]：黃芪中的單體黃芪甲苷可以激活RAS系統(tǒng)中的ACE2-Ang 1-7-Mas通路，使ACE2、Ang1-7、Mas水平升高，從而起到呼吸系統(tǒng)的保護(hù)作用。人參皂苷Rg3通過(guò)上調(diào)腎臟中ACE2的表達(dá)，增加AngII的降解，可減輕腎臟中由AngII介導(dǎo)的炎癥、氧化應(yīng)激，從而減輕腎臟的病變。

ACEI、ARB類藥物是常用RAS阻斷劑類降壓藥。ACE的催化活性可被ACEI如卡托普利、依拉普利阻斷，但ACE2的催化活性不受ACEI類藥物影響。Hagiwara等[26]研究顯示，對(duì)于脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠給予依那普利處理可以快速降低AngⅡ水平?？ㄍ衅绽€能降低脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠IFN-γ、PGE2、TGF-β1水平，升高IL-4水平，調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫系統(tǒng)反應(yīng)，減輕輕肺部炎癥和肺損傷[27]。Ferrario等[28]給大鼠應(yīng)用ACEI(賴諾普利)和ARB(氯沙坦)后，血壓下降的同時(shí)，ACE2水平分別增高4.7和2.8倍。Haga等[29]使用SASR病毒S蛋白的片段來(lái)模擬病毒對(duì)ACE2蛋白的下調(diào)作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示Spike-Fc可以加重酸造成的急性肺損傷，使用氯沙坦可以緩解Spike-Fc加重的這一部分損傷。

理論上講，ACE2是病毒的結(jié)合受體，RAS阻斷劑導(dǎo)致的ACE2升高可能方便病毒進(jìn)入細(xì)胞或加速病毒復(fù)制。但目前還未見(jiàn)RAS阻斷劑類藥物是否會(huì)增加新冠肺炎風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)道。但ACEI可以抑制緩激肽釋放酶抑制緩激肽降解，有增加咳嗽和血管神經(jīng)性水腫的風(fēng)險(xiǎn)。所以目前RAS阻斷劑在COVID-19的治療中的使用還未達(dá)成共識(shí)，需要在未來(lái)的臨床、科研中得到答案。

6 總結(jié)和說(shuō)明

ACE2在新冠病毒感染和COVID-19病程進(jìn)展中發(fā)揮了重要的作用。新冠病毒通過(guò)ACE2受體入侵細(xì)胞，一方面造成被感染細(xì)胞的直接凋亡，另一方面下調(diào)ACE2含量，打破ACE/ACE2軸平衡，造成AngII絕對(duì)或相對(duì)升高，作用于相應(yīng)的靶器官造成間接損害。針對(duì)ACE/ACE2軸的藥物治療，有可能成為防控新冠疫情的有效途徑。

本文中有部分研究成果來(lái)自預(yù)印本發(fā)表的論文，可能會(huì)產(chǎn)生一些學(xué)術(shù)爭(zhēng)議。但新冠疫情作為嚴(yán)重危害人民健康的急性呼吸道傳染病，科研工作者出于和同行交流目的自愿以預(yù)印本形式發(fā)布科研結(jié)果，本文就相關(guān)研究進(jìn)行綜述，目的在于給目前忙碌的臨床一線醫(yī)生提供參考，為進(jìn)一步開展相關(guān)研究拓展思路。