冠狀病毒的“幫兇”-ACE2
為什么說ACE2(血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2)是冠狀病毒的“幫兇”呢?首先讓我們來認(rèn)識(shí)下冠狀病毒。
冠狀病毒在電子顯微鏡下觀察很像日冕或皇冠,名字也由此而來。病毒分為α、β、γ、δ四個(gè)屬,SARS-CoV、MERS-CoV和這次的新型冠狀病毒SARS-CoV-2(之前被稱為2019-nCoV)均屬于β屬。圖1為SARS-CoV-2病毒粒子的圖示。
圖1.SARS-CoV-2病毒粒子(來自維基百科)
冠狀病毒是目前已知RNA病毒中基因組最大的病毒。病毒主要包含四種結(jié)構(gòu)蛋白:刺突表面糖蛋白(S)、小包膜蛋白(E)、基質(zhì)蛋白(M)和核衣殼蛋白(N)。而病毒入侵人體主要是通過S蛋白結(jié)合到宿主細(xì)胞表面上的受體上。入侵的其中一種模式就是從呼吸道入侵肺部。肺泡內(nèi)有I型、II型兩類肺泡上皮細(xì)胞,血管內(nèi)皮細(xì)胞,還有巨噬細(xì)胞等各種免疫細(xì)胞,任何一類細(xì)胞理論上均可能成為冠狀病毒感染的靶細(xì)胞。
對(duì)冠狀病毒有了表觀的了解后,您一定會(huì)產(chǎn)生疑問,那冠狀病毒又是如何跟ACE2產(chǎn)生聯(lián)系的呢?
在正常肺組織中,I型及II型肺泡上皮細(xì)胞中均存在ACE2,80%的ACE2受體主要在II型肺泡聚集。前面提到,S蛋白是通過與細(xì)胞表面的受體結(jié)合來侵入細(xì)胞的。理論上來說,如果沒有受體,病毒就無法侵入細(xì)胞。而聞名遐邇的SARS-CoV和后來者居上的SARS-CoV-2都通過S蛋白與ACE2結(jié)合從而侵入肺部。這是ACE2作為“幫兇”的罪證一。
其次,還有專家學(xué)者認(rèn)為SARS-CoV-2感染的強(qiáng)度與腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)有關(guān)。RAS調(diào)節(jié)途徑大致如下:腎素將血管緊張素原剪切成血管緊張素I(AngI),在ACE的作用下,AngI生成血管緊張素II(AngII),AngII作用于血管緊張素受體1(AT1),從而發(fā)揮增加肺血管通透性、促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞凋亡等作用。ACE2能將AngI剪切成Ang 1-9,將AngII降解成Ang 1-7,從而降低AngI和AngII的水平。圖2展示了RAS調(diào)節(jié)途徑。根據(jù)目前的資料,SARS-CoV-2感染的重癥及死亡患者多為有心血管疾?。òǜ哐獕海┗A(chǔ)的老年人?;赗AS調(diào)節(jié)途徑和目前的資料可知,在冠狀病毒感染后,ACE2水平會(huì)下調(diào),從而AngII水平升高,繼而過度刺激AT1,導(dǎo)致肺部毛細(xì)血管通透性增加,從而出現(xiàn)肺水腫、引發(fā)急性嚴(yán)重肺損傷和急性肺衰竭等。由此可見,ACE2不僅能幫助病毒侵入細(xì)胞,還會(huì)導(dǎo)致被感染者病情加重,這為ACE2作為“幫兇”的罪證二。
圖2. RAS調(diào)節(jié)途徑示意圖(Role of the ACE2/Angiotensin 1–7 Axis of the Renin–Angiotensin System in Heart Failure. Circulation Research,2016 April 15)
基于以上的兩大罪證,科學(xué)家和研究學(xué)者們紛紛想到各種解決或緩解病毒感染的方案。一方面可以人工合成ACE2蛋白,然后通過血管將它注入肺泡,從而干擾病毒識(shí)別,保護(hù)肺細(xì)胞不被病毒侵?jǐn)_。另一方面可外源性補(bǔ)充ACE2,降低AngII的濃度,從而緩解疾病進(jìn)程。例如已有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明ACE2基因敲除小鼠急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)病變較對(duì)照組明顯加重,肺部病理結(jié)果顯示ACE2基因敲除后血管通透性增加、肺水腫加重;而將人重組ACE2蛋白注射到ACE2敲除小鼠后,急性肺損傷癥狀得到改善。
由以上可知,很多研究冠狀病毒、ARDS亦或是心血管疾病的研究者或醫(yī)生們都會(huì)對(duì)ACE2有著濃厚的興趣。比如比利時(shí)布魯塞勒斯大學(xué)重癥醫(yī)學(xué)科2019年3月發(fā)表在《Intensive Care Med》雜志上的letter “Angiotensin-converting enzymes in acute respiratory distress syndrome”,就是用了云克隆的人ACE(SEA004Hu)及ACE2(SEB886Hu)的ELISA試劑盒來檢測(cè)血漿中ACE及ACE2的濃度變化,從而判斷ARDS病癥跟ACE及ACE2的關(guān)系(圖3)。
圖3. 來自《Intensive Care Med》雜志
目前使用云克隆ACE2相關(guān)產(chǎn)品的參考文獻(xiàn)已有十余篇,這一方面表明研究者們對(duì)ACE2的關(guān)注度,另一方面也表明云克隆產(chǎn)品受廣大研究學(xué)者認(rèn)可。云克隆有靶標(biāo)多種物種ACE2的多種相關(guān)產(chǎn)品,包括人、小鼠、大鼠的蛋白、抗體及ELISA試劑盒產(chǎn)品等。以下展示了部分云克隆ACE2抗體的IHC(圖4-7)及WB(圖8)檢測(cè)結(jié)果圖。
圖4. DAB staining on IHC-P; Samples: Rat Small intestine Tissue; Primary Ab: 10μg/ml Rabbit Anti-Rat ACE2 Antibody (Catalog: PAB886Ra01); Second Ab: 2μg/mL HRP-Linked Caprine Anti-Rabbit IgG Polyclonal Antibody (Catalog: SAA544Rb19)
圖5. DAB staining on IHC-P; Samples: Mouse Kidney Tissue; Primary Ab: 20μg/ml Rabbit Anti-Mouse ACE2 Antibody (Catalog: PAB886Mu01); Second Ab: 2μg/mL HRP-Linked Caprine Anti-Rabbit IgG Polyclonal Antibody (Catalog: SAA544Rb19)
圖6. DAB staining on IHC-P; Samples: Mouse Small intestine Tissue; Primary Ab: 20μg/ml Rabbit Anti-Mouse ACE2 Antibody (Catalog: PAB886Mu01); Second Ab: 2μg/mL HRP-Linked Caprine Anti-Rabbit IgG Polyclonal Antibody (Catalog: SAA544Rb19)
圖7. DAB staining on IHC-P; Samples: Mouse Testis Tissue; Primary Ab: 20μg/ml Rabbit Anti-Mouse ACE2 Antibody (Catalog: PAB886Mu01); Second Ab: 2μg/mL HRP-Linked Caprine Anti-Rabbit IgG Polyclonal Antibody (Catalog: SAA544Rb19)
圖8. Western Blot; Sample: Porcine Kidney lysate; Primary Ab: 1μg/ml Rabbit Anti-Human ACE2 Antibody (Catalog: PAB886Hu01); Second Ab: 0.2μg/mL HRP-Linked Caprine Anti-Rabbit IgG Polyclonal Antibody (Catalog: SAA544Rb19)
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