脳血管疾患と虚血性脳卒中の高リスク群におけるCOVID-19受容体ACE2発現の変化

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Biochem. Biophys. Res. Commun..2020 07;528(3):413-419. S0006-291X(20)31150-5. doi: 10.1016/j.bbrc.2020.05.203.Epub 2020-05-29.

脳血管疾患と虚血性脳卒中の高リスク群におけるCOVID-19受容体ACE2発現の変化

Altered COVID-19 receptor ACE2 expression in a higher risk group for cerebrovascular disease and ischemic stroke.

Ji-Young Choi
Hye-Kyung Lee
Jung Hyun Park
Sun-Jung Cho
Munjin Kwon
Chulman Jo
Young Ho Koh

PMID: 32513532 PMCID: PMC7256621. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.203.

抄録

コロナウイルス病2019（COVID-19）は世界的なパンデミックです。ヒト間での感染率が高く、世界的な公衆衛生の脅威となっています。しかし、有効な予防薬や治療薬は存在しない。本疾患に対する適切な保護とケアのためには、脆弱で影響を受けやすいグループを特定する必要がある。最近の研究では、COVID-19が機能性受容体としてアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）を有しており、糖尿病や喫煙などのCVDの危険因子を有する患者において、脳卒中を含む重篤な脳血管疾患（CVD）の発症につながる可能性があることが報告されている。このため、世界保健機関（WHO）は、喫煙者や心血管疾患を含む基礎臨床症状を有する患者に対して、COVID-19の投与に注意するよう勧告しています。ここでは、ラット中大脳動脈閉塞（MCAO）モデルの脳内でACE2の発現を観察し、血管内のACE2発現に及ぼすタバコ煙抽出物（CSE）と糖尿病の影響を評価した。その結果、ACE2発現量は虚血性脳梗塞後の大脳皮質五分脊椎において増加することが明らかになった。CSE投与はヒトの脳血管においてACE2発現を有意に上昇させた。糖尿病の初代培養ヒト血管では、健康なコントロールと比較してACE2発現が上昇していることを明らかにした。この研究は、糖尿病や喫煙にさらされた虚血性脳や血管でACE2発現が上昇し、COVID-19感染に対して脆弱になっていることを示しています。

Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a worldwide pandemic. It has a high transmission rate among humans, and is a threat to global public health. However, there are no effective prophylactics or therapeutics available. It is necessary to identify vulnerable and susceptible groups for adequate protection and care against this disease. Recent studies have reported that COVID-19 has angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as a functional receptor, which may lead to the development of severe cerebrovascular diseases (CVD), including strokes, in patients with risk factors for CVD such as diabetes and smoking. Thus, the World Health Organization (WHO) advised caution against COVID-19 for smokers and patients with underlying clinical symptoms, including cardiovascular diseases. Here, we observed ACE2 expression in the brain of rat middle cerebral artery occlusion (MCAO) model and evaluated the effects of cigarette smoke extract (CSE) and diabetes on ACE2 expression in vessels. We showed that the levels of ACE2 expression was increased in the cortex penumbra after ischemic injuries. CSE treatment significantly elevated ACE2 expression in human brain vessels. We found that ACE2 expression was upregulated in primary cultured human blood vessels with diabetes compared to healthy controls. This study demonstrates that ACE2 expression is increased in ischemic brains and vessels exposed to diabetes or smoking, makes them vulnerable to COVID-19 infection.