Sonia Frankowska, Karolina Zając, Klaudia Zargaryan, Jolanta B. Zawilska
Enzym konwertujący angiotensynę 2 (ACE2) – główny receptor dla wirusa SARS-CoV-2
2021-04-08
Układ renina-angiotensyna-aldosteron (RAA) odgrywa znaczącą rolę w regulacji gospodarki wodno-elektrolitowej organizmu. W skład RAA wchodzą konwertaza angiotensyny (ACE), która przekształca angiotensynę I do angiotensyny II i konwertaza angiotensyny 2 (ACE2) – enzym przekształcający angiotensynę I do angiotensyny (1–9), a angiotensynę II do angiotensyny (1–7). Pobudzenie przez angiotensynę II receptorów AT1 wywołuje skurcz naczyń krwionośnych, wzrost sekrecji aldosteronu, zwiększenie resorpcji jonów sodowych w nefronach, co prowadzi do wzrostu ciśnienia tętniczego krwi. Angiotensyna II promuje wzrost i proliferację komórek, uczestniczy w pobudzeniu układu krzepnięcia i hamowaniu fibrynolizy, wywołuje stres oksydacyjny oraz nasila procesy zapalne. Działania angiotensyny (1–7) są przeciwstawne do tych wywieranych przez angiotensynę II. ACE i ACE2 odgrywają także istotną rolę w regulacji osoczowego układu kalikreina-kinina, który moduluje wewnętrzny szlak krzepnięcia krwi, wzrost komórek śródbłonka i angiogenezę, układ dopełniacza i RAA. Pod koniec 2019 r. w Wuhan, Chiny, odnotowano pierwsze przypadki ciężkich zapaleń dolnych dróg oddechowych wywołane przez nowy wysoce patogenny szczep koronawirusa. Wkrótce potem wirus ten wyizolowano i nadano mu nazwę SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome-Coronavirus-2). Identyfikacja SARS-CoV-2 uruchomiła serię intensywnych badań, w wyniku których dowiedziono, że wirus ten wnika do komórek człowieka wykorzystując jako swoisty receptor głównie ACE2 – enzym zlokalizowany w błonie komórkowej. W pracy omówiono budowę, rozmieszczenie tkankowe ACE2 i udział tego enzymu w patogenezie COVID-19. Szczególny nacisk położono na patofizjologiczne skutki funkcjonalnej przewagi osi ACE → angiotensyna II → receptor AT1 nad osią ACE2 → angiotensyna II → angiotensyna (1-7) → receptor Mas powstałej w wyniku interakcji SARS-CoV-2 z ACE2. W dobie rozszerzającej się pandemii COVID-19 prowadzone są intensywne badania nie tylko nad szczepionkami i lekami przeciwwirusowymi, ale również nad związkami, które mogą przywrócić funkcjonalną równowagę pomiędzy angiotensyną II a angiotensyną (1–7).
Słowa kluczowe: ACE2, COVID-19, SARS-CoV-2, układ RAA, układ kalikreina-kinina.
© Farm Pol, 2021, 77 (3): 150–154
Angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) – the major receptor for SARS‑CoV‑2 virus
The renin-angiotensin-aldosterone system (RAS) plays a significant role in the regulation of the water and electrolyte balance. Renin from the kidneys converts angiotensinogen to angiotensin I. Angiotensin converting enzyme (ACE) catalyzes the conversion of angiotensin I to angiotensin II. The activation of AT1 receptors by angiotensin II causes vasoconstriction, an increase in aldosterone secretion, and an increase in the reabsorption of sodium ions in nephrons, leading to elevation of the blood pressure. Angiotensin II promotes oxidative stress, growth and proliferation of cells, stimulates coagulation, inhibits fibrinolysis, and intensifies inflammatory processes. The ACE-angiotensin II-AT1R pathway is balanced by angiotensin converting enzyme 2 (ACE2), which degrades angiotensin I to angiotensin (1-9) and angiotensin II to angiotensin (1-7). Angiotensin (1–7) and angiotensin (1–9) pathways exert protective effects by activating, respectively Mas and AT2 receptors. ACE and ACE2 also have intimate roles with the plasma kallikrein-kinin system (KKS), a hormonal pathway that modulates the intrinsic blood coagulation system, endothelial cell growth and angiogenesis, the complement pathway and RAS. The appearance in Wuhan, China, of the first cases of SARS‑CoV-2 infections at the end of 2019 launched a series of intensive studies, which proved that the virus invades host cells using ACE2 as a specific receptor. This survey presents basic information on the structure and tissue distribution of ACE2 and the role this enzyme plays in pathogenesis of COVID-19. A particular emphasis is given to pathophysiological effects of the functional superiority of the ACE → angiotensin II → AT1 receptor axis over the pathway ACE2 → angiotensin II → angiotensin (1-7) → Mas receptor. Such disharmony is a consequence of SARS-CoV-2 induced ACE2‑downregulation. In the era of the expanding COVID-19 pandemic, intensive research is conducted not only on vaccines and antiviral drugs, but also on compounds that can restore the functional balance between angiotensin II and angiotensin (1-7).
Keywords: ACE2, SARS-CoV-2, COVID-19, RAA system, kallikrein-kinin system.
© Farm Pol, 2021, 77 (3): 150–154