Men chuyển angiotensine 2 (ACE2): làm trung gian lây nhiễm SARS-CoV-2

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng (Men chuyển angiotensine 2 - Angiotensin-converting enzyme 2) ACE2 là một thụ thể chức năng cụ thể đối với SARS-CoV. Zhou và cộng sự. cho thấy SARS-CoV-2 có thể xâm nhập vào các tế bào biểu hiện ACE2, nhưng không vào các tế bào không có ACE2 hoặc các tế bào biểu hiện các thụ thể coronavirus khác, chẳng hạn như aminopeptidase N và dipeptidyl peptidase 4 (DPP4), xác nhận rằng ACE2 là thụ thể tế bào cho SARS-CoV- 2.

Các nghiên cứu sâu hơn cho thấy ái lực liên kết của glycoprotein tăng đột biến SARS-CoV-2 với ACE2 cao hơn từ 10 đến 20 lần so với của SARS-CoV với ACE2. Cơ chế có thể xảy ra khi SARS-CoV-2 xâm nhập vào tế bào chủ dựa trên các nghiên cứu về SARS-CoV. Tóm lại, miền liên kết thụ thể của glycoprotein tăng đột biến liên kết với đầu miền phụ I của ACE2. Sự kết hợp màng của vi rút và tế bào chủ được kích hoạt sau khi liên kết, và RNA của vi rút sau đó được phóng thích vào tế bào chất, tạo nên sự lây nhiễm.

Đối với nhiễm trùng SARS-CoV, ACE2 còn nguyên vẹn hoặc miền xuyên màng của nó được xâm nhập vào bên trong cùng với vi rút. Vị trí hoạt động xúc tác của ACE2 không bị chặn bởi glycoprotein tăng đột biến, và quá trình liên kết độc lập với hoạt tính peptidase của ACE2. Một số proteinase xuyên màng (chẳng hạn như vùng disgrin và metallopeptidase 17 [ADAM17], protease serine xuyên màng 2 [TMPRSS2] và enzym chuyển TNF) và các protein (như vimentin và clathrin) có thể tham gia vào quá trình liên kết và dung hợp màng. Ví dụ, ADAM17 có thể phân cắt ACE2 để gây rụng ectodomain, và TMPRSS2 có thể phân cắt ACE2 để thúc đẩy sự hấp thu của virus.

ACE2 được biểu hiện trong hầu hết các cơ quan của con người ở các mức độ khác nhau. Trong hệ hô hấp, phương pháp hóa mô miễn dịch truyền thống và phân tích RNA-seq đơn bào được giới thiệu gần đây cho thấy ACE2 chủ yếu biểu hiện trên tế bào biểu mô phế nang loại II, nhưng biểu hiện yếu trên bề mặt tế bào biểu mô ở niêm mạc miệng, mũi và vòm họng, cho thấy phổi là mục tiêu chính của SARS-CoV-2. Hơn nữa, ACE2 được biểu hiện nhiều trên tế bào cơ tim, tế bào ống lượn gần của thận và tế bào biểu mô bàng quang, và được biểu hiện nhiều trên các tế bào ruột của ruột non, đặc biệt là ở hồi tràng. Virus liên quan đến thực bào không tế bào và đại thực bào có thể lây lan từ phổi đến các cơ quan khác với biểu hiện ACE2 cao thông qua tuần hoàn máu. Ví dụ, có tới 67% bệnh nhân bị tiêu chảy trong đợt SARS và khá nhiều bệnh nhân bị COVID-19 có các triệu chứng về ruột. Sự sao chép tích cực của virus trong các tế bào ruột của ruột non đã được báo cáo và SARS-CoV-2 đã được phân lập thành công từ các mẫu phân.