從高血壓管理角度看ACE2在新型冠狀病毒感染中的機制與爭議

轉自:

張宇清 / 中國醫學論壇報今日循環

新型冠狀病毒肺炎(NCP)的暴發影響巨大。新型冠狀病毒與嚴重急性呼吸綜合徵(SARS)一樣,都是通過血管緊張素轉化酶2(ACE2)感染細胞;同時有報道顯示病毒感染死亡病例中合併有高血壓比例達60.9%。這些發現引起了高血壓領域的極大關注:ACE2是什麼物質?與病毒感染後的肺損傷有什麼關聯?對於病毒感染和高血壓治療又有哪些啟示?目前的學術分歧有哪些?筆者試圖進行初步的分析與解讀,希望引發大家更深入的思考與研究。

ACE2和ACE存在什麼樣的關係?

ACE2與血管緊張素轉換酶(ACE)同屬於龐大的腎素-血管緊張素-醛固酮系統(RAAS)和激肽-緩激肽系統(KKS)家族,2000年通過基因組研究才首次發現ACE2。ACE2是羧肽酶,從底物的C端切下1個氨基酸殘基,可將十肽的血管緊張素Ⅰ(AngⅠ)轉化成九肽的Ang1-9。Ang1-9在ACE催化後可以產生七肽的Ang1-7,ACE2還可作用於AngⅡ產生七肽的Ang1-7。ACE2可以減少AngⅠ水平,同時還能降低了AngⅡ(圖1)。同時ACE2也可以作用於緩激肽系統,將Des-Arg緩激肽降解為無活性肽

ACE促進AngⅡ生成,後者激活肺組織AT1a受體,誘導支氣管平滑肌收縮,增加肺血管通透性、促進肺成纖維細胞增殖、誘導肺泡上皮細胞凋亡,在誘導急性肺損傷時發揮重要作用。ACE2主要生理作用是降低AngⅠ、AngⅡ和Des-Arg緩激肽,促進Ang1-7生成,後者通過特異性Mas受體發揮舒張血管、抗炎、抗增生、抗纖維化和抗肺泡上皮細胞凋亡等作用,達到拮抗AngⅡ的生物學作用。ACE2組織分佈具有器官特異性,主要表達於腎臟、心血管及胃腸道系統,在正常肺組織中,Ⅰ型及Ⅱ型肺泡上皮細胞中均存在ACE。動物研究證實,在正常情況下,肺部ACE2和ACE的平衡對於避免肺損傷的病變形成有重要意義,但由於動物肺部的AngⅡ受體表達可能與人體存在差異,仍需要進一步開展人體方面的研究證實這一理論。

從高血壓管理角度看ACE2在新型冠狀病毒感染中的機制與爭議

圖1:RAAS系統全貌和ACE和ACE2的作用途徑

ACE2與新型冠狀病毒導致的肺損傷有什麼關聯?

最近研究已經進一步證實:新型冠狀病毒是通過S蛋白與ACE2結合入侵肺部細胞;病毒進入人體後,主要通過激活免疫系統,通過細胞因子、炎症因子等導致肺損傷。那ACE2在冠狀病毒導致肺損傷的病理途徑中,到底發揮了怎麼樣的作用?

針對SARS相關研究對我們提供了啟發性的思路——在冠狀病毒進入人體後,下調ACE2水平,導致肺內ACE2的水平下降,而ACE未受影響,肺內ACE2和ACE失衡,AngⅡ水平升高,過度激活肺部AT1a受體,導致肺部毛細血管通透性增加,隨之出現肺水腫,誘發乾咳,同時加重炎症反應和細胞凋亡,加速肺損傷8。同時ACE2水平降低導致Des-Arg緩激肽-BK1受體途徑激活,進一步加重症狀,放大肺部炎症與損傷。從病毒感染到發生肺損傷的進程來看,ACE2既是冠狀病毒感染人體的必要靶點9,同時在發生感染後,ACE2水平下降甚至缺失,也是導致NCP人群肺損傷和肺衰竭的關鍵病理因素之一。

目前NCP與SARS仍有不同。有專家指出,與SARS的開始即表現為嚴重的肺部損傷不同,NCP初期表現並不嚴重,但有些患者後期會出現急劇惡化的多器官衰竭,機制上是一種“炎症風暴”,這也給救治和機制研究提出了新的問題,哪些炎症因子參與此過程,又有哪些可以有效阻斷的干預手段。

從高血壓管理角度看ACE2在新型冠狀病毒感染中的機制與爭議

圖2:冠狀病毒導致肺損傷過程中ACE和ACE2的調節作用

ACE2對病毒感染和高血壓治療又有哪些啟示?

這方面的研究目前看存在很大的侷限性,仍以動物實驗為主,也有小樣本的人群研究。ACE2的發現為治療新型冠狀病毒感染提供了諸多靶點,包括針對病毒S蛋白與人ACE2特異性結合的特點,選擇性破壞兩者結合,比如S蛋白的抗體、可溶性ACE2片段等;針對病毒感染後ACE2缺失造成的急性肺損傷,可以通過外源性補充ACE2,或者降低AngⅡ的濃度,抑制AT1受體等方法緩解肺部損傷。動物研究證實:人重組ACE2(rhuACE2)蛋白注射到酸損傷ACE2敲除小鼠和野生小鼠後,急性肺損傷症狀,如肺水腫等得到改善。北美曾開展一項Ⅱ期臨床研究,對10例確診的急性呼吸窘迫綜合徵(ARDS)患者應用人重組ACE2注射治療後,發現AngⅡ水平快速下降,Ang1-7水平也得到回升,初步顯示在人體補充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。另有研究顯示,對於脂多糖(LSP)誘導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,卡託普利還能降低LSP誘導的急性肺損傷小鼠IFN-γ、PGE2、TGF-β1水平,升高IL-4水平,調節機體的免疫系統反應,減輕輕肺部炎症和肺損傷。

2008年發表的一篇回顧性研究發現,院內持續給予ACEi可以降低普通病毒性肺炎患者的死亡率和插管率。有研究將肺炎患者服用的ACEI分為水溶性(卡託普利和賴諾普利)和脂溶性(主要是福辛普利)兩類,發現只有親脂性的ACEi才能降低肺炎患者30天死亡率,另外2篇文獻顯示長期服用親脂性的培哚普利能夠顯著降低合併卒中高血壓患者肺炎風險,也能顯著降低老年高血壓患者肺炎風險。從藥物特性來看,親脂性ACEI更強抑制RAAS活性,有利於重建ACE2/ACE的平衡,從理論上有利於減輕病毒感染導致的肺損傷,還能有效降低血壓,可能更加適合此類高血壓患者。

對細菌感染誘發的肺損傷小鼠,AT1受體拮抗劑氯沙坦可以延緩ARDS進展,可能通過抑制RAAS活性和中性粒細胞活化而發揮作用。對於盲腸結紮穿孔術建立的急性肺損傷小鼠,直接腎素抑制劑阿利吉侖可以降低AngⅡ水平,還能降低TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子,發揮調節RAAS系統和保護肺組織的療效。

BK1和BK2受體作為RAAS-KKS系統的重要組成部分,其拮抗劑在治療肺損傷方面也開展了相關研究,對於LPS誘導的急性肺損傷,BK1受體拮抗劑可以降低氣道高反應性,還能降低TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子。BK2受體拮抗劑Icabitan已經在國外上市,適應症為治療遺傳性或獲得性血管水腫,針對人體氣道上皮細胞的體外研究發現,Icabitan可以抑制緩激肽BK2受體激活的Ras/Raf-1/ERK途徑,最終減少氣道上皮COX-2生成,有利於減輕肺部的炎症反應。

對於病毒感染患者也需要注意防範肺纖維化,既往發表的SARS患者屍檢結果發現,感染冠狀病毒後肺組織主要病理改變為瀰漫性肺泡損傷、透明膜形成及滲出性炎症,還伴有肺泡間質纖維增生和肺泡早期纖維化等機化性肺炎改變,而且強致纖維化因子TGF-β1較正常肺組織顯著升高。既往有動物研究證實直接腎素抑制劑阿利吉侖能降低肺部TGF-β1水平,延緩肺纖維化進程,可能對於患者有潛在益處。

基於目前的情況,常用降壓藥物在治療NCP合併高血壓方面的數據仍較缺乏,未來仍需要深入研究。

存在的爭議

從以上主要的機制研究的結果上看,RAS抑制劑(ACEI,ARB和直接腎素抑制劑)在不同動物模型的肺損傷的預防方面具有一定的保護作用,人群的研究也有一定的有益結果。這些結果能否轉化為今日針對NCP的治療手段?特別是針對重症患者和危重症患者,尚存在理論方面的短板,即危重症患者的“炎症風暴”的發生在多大程度上是由ACE2途徑介導的?在這個階段ACE2活性存在不降反升嗎?如果確實如此,則應用BK2受體拮抗劑在理論上則是一種合理的選擇。NCP是否存在肺纖維化的發生,抑或這是肺損傷的重要原因之一?高血壓患者中的ACE 2的活性高低與NCP易感存在因果關係嗎?坦率地講,這些方面目前仍無“實錘”!

因此,作為應急情況下的應急策略,學者們此時提出的各種針對性的建議,梳理出的一些線索,有些雖然會產生一些學術上的爭議,但這些智慧的凝結,目的在於給目前忙碌的臨床一線醫生拓展思路,在治療危重症患者,面對新的情況和挑戰,在使用各種先進技術手段的同時,探索和嘗試其他干預方法,從而最大程度挽救患者的生命。監管部門也應時刻緊跟學術新動態,支持配合好目前的抗疫大業,包括相關的研究工作。

小結

總之,ACE2在新型冠狀病毒感染與肺損傷中發揮了重要的作用,為預防和治療新型冠狀病毒感染提供了新的研究方向。對於合併高血壓的感染患者應謹慎選擇降壓方案,避免加重肺損傷。針對懸而未決的問題,適時啟動開展干預性研究亦為緊迫。而對於普通的高血壓患者,仍需按照2018年中國高血壓防治指南的指導原則,堅持服用藥物,切不可輕易停藥、換藥,在有效防護的前提下,長期平穩控制血壓仍是當務之急。最後,提醒一句,乾咳是ACEI較常見的不良反應,醫生見到乾咳的患者,在想到NCP的可能的同時,別忘了問一下他(她)是否服用了ACEI。

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