本文作者：唐子健 河北医科大学附属河北省人民医院研究生     

审校：李树仁 河北省人民医院心内一科 教授

冠状病毒感染的前提条件是其进入宿主细胞。在此过程中，刺突糖蛋白（S蛋白）识别宿主细胞受体并诱导病毒膜和细胞膜融合。XU等^[1]通过生物学分析发现武汉新型冠状病毒的S蛋白与SARS冠状病毒（SARS-CoV）的S蛋白结构相似，也可通过S蛋白与宿主细胞表面的ACE2蛋白分子相互作用，从而感染宿主的上皮细胞。因此，ACE2分子是2019-nCoV感染的关键分子，通过结合ACE2分子有可能影响2019-nCoV感染人体细胞的过程。另外，武汉病毒研究所石正丽团队发文^[2]，报道ACE2是2019-nCoV感染细胞必不可少的蛋白。本文将就该蛋白特点、靶器官损害及治疗药物做一综述。

肾素血管紧张素系统（RAS）是人体内重要的神经内分泌系统，包括经典的血管紧张素转换酶（ACE）-血管紧张素II（AngII）-血管紧张素II1型受体（AT1R）轴，其不是唯一的通路，血管紧张素转换酶（ACE）同族物——血管紧张素转换酶2（ACE2）、血管紧张素1-7[Ang（1-7）及其受体Mas等组成了ACE2-Ang（1-7）-Mas轴。

2000年，研究者从心脏移植受体的外植心脏制备的人心脏左心室cDNA文库和人淋巴瘤cDNA文库中发现ACE2^[3]。

与ACE一样，ACE2属于锌金属蛋白酶家族，ACE2与ACE的序列一致性达42%，ACE2蛋白长度为805个氨基酸，由位于染色体Xp22上的ACE2基因编码。包括4个部分，即N端信号肽、具有催化活性的胞外结构域、跨膜区和C端胞内结构域。ACE2是一种在细胞外表面具有催化结构域的1型膜蛋白。

ACE2水解来自AngⅠ的羧基末端亮氨酸以产生九肽的Ang（1-9），后者可被ACE和其他肽酶转化成七肽的Ang1-7^[4]。

另外，ACE2可直接将AngII降解为Ang（1-7）。Ang（1-7）通过作用于Mas受体，起到舒张血管、抗增生、抗氧化应激等作用^[5]。

由Ang（1-7）参与形成的ACE2-Ang（1-7）-Mas轴能够拮抗ACE-AngⅡ-AT1R轴，二者共同维系机体的平衡。

冠状病毒具体结合在ACE2中的哪个部分，学者利用ACE2亚型之间序列相似性分析了睾丸ACE2和果蝇ACE2同系物的蛋白晶体,发现ACE2的酶催化区域位于胞外蛋白顶端的深沟内,围绕着这个深沟的嵴呈负电荷,可能与S蛋白的正电荷区域有结合能力;靠近负电荷的嵴周围由疏水性残基形成的几个小片疏水区域也可能与S蛋白有结合作用^[6]。

ACE2在心脏中高度表达，这也为病毒侵入心脏提供必要的受体。

• G.Y.Oudit等^[7]发现感染SARS-CoV的小鼠，可导致ACE2依赖性心肌感染，其ACE2表达显著下降，证实了ACE2在介导心脏SARS-CoV感染中的重要作用。

• 另外在多伦多SARS爆发期间，死于SARS的病人的尸检心脏样本中，有35%(7/20)检测到SARS-CoV病毒RNA。

• 巨噬细胞特异性染色显示，心脏有SARS-CoV患者巨噬细胞浸润明显增加，有心肌损伤的证据。

• 心脏中SARS-CoV的存在也与ACE2蛋白表达的显著降低有关。

这将引起AngII增多，AngII调节参与心肌细胞生长，通过影响细胞间通讯、免疫、脂质过氧化和胰岛素抵抗的细胞间和细胞内信号传导机制，在心血管疾病发病的病理生理学机制中，发挥着重要作用^[8]。

AntoniakS 等^[9]通过对WT小鼠28天的试验观察得出，AngII输注到小鼠体内会导致主动脉血管重塑，并伴有增加的培养基厚度和增强的纤维化，最终导致心脏肥大，与心脏纤维化和炎症相关的凝血被激活。

另外，Ang（1-7）将较少，进而对心血管保护作用将较弱甚至消失。

因此SARS-CoV可以介导心肌炎症和心肌ACE2系统下调相关的损伤。这可能是导致SARS患者心肌功能障碍和不良心脏结局的原因。

2019-nCoV入侵细胞的机制与SARS大致相同，2019-nCoV可能通过以上类似机制引起心脏损伤。

• Huang等^[10]人发布的武汉最早确诊的41名新型冠状病毒肺炎患者中有5人（12%）诊断为病毒相关的心脏损伤，主要表现为hs-cTnI水平上升（＞28pg/mL），5人中4人收入ICU，占到ICU患者总数的31%。

• 侯涛发布的对2020年1月1日至2020年1月22日期间的84名新型冠状病毒肺炎患者的分析中也指出，在治疗过程中出现心肌酶升高，特别是心肌激酶（CK）及心肌激酶同工酶（CKMB）的升高，提示患者病情严重并预示患者病情有恶化倾向。

近期发布《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》中指出：新增部分危重者可见肌钙蛋白增高。虽然目前以心血管症状为主要表现的人数较少，从目前的数据来看，一旦有心脏受累，多数患者为重症表现。其作用机制及处理方式有待进一步研究。如何拮抗2019-nCoV对ACE2介导的心肌细胞和微环境的损害是改善心肌损伤的关键。随着2019-nCoV肺炎病例数的增加，出现心脏损伤的患者数目不可忽视，需要尽早发现并及时处理。心肌的组织病理学及ACE2相关通路的变化可帮助我们认识其机理，评价临床治疗效果。

肺部是冠状病毒主要靶器官，多数患者以呼吸道症状起病。

• Chen等^[11]回顾性分析99例2019新型冠状病毒患者临床资料，在胸部影像学上，75%的患者出现了双肺的炎症性改变，表现为多叶段的高密度小斑片影和磨玻璃阴影，17%的患者出现急性呼吸窘迫症状。患者中76%接受氧疗，17%接受机械通气（其中13%为无创，4%为有创）。在肺组织中ACE2不仅是新型冠状病毒的侵入受体，同样可能参与肺损伤的发生及发展。

• ZUO等^[12]研究结果表明：ACE2受体的表达主要集中在肺内一小群II型肺泡上皮细胞(AT2)上，这群对病毒易感的AT2细胞占所有AT2细胞数量的1.4%，在其他如I型肺泡、支气管上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞ACE2表达甚微。

• Kubal等^[13]将SARS-CoV的刺突蛋白注射至小鼠体内，可引起急性急性肺衰竭，并且这个过程可以通过阻断肾素-血管紧张素通路而减弱。另外证实ACE2是严重肺水肿和急性肺衰竭的关键负调控因子。

• Imai等^[14]研究证实ACE2和2型血管紧张素II受体（AT2）保护小鼠免受酸吸入或败血症引起的严重急性肺损伤。但是，肾素-血管紧张素系统的其他成分，包括ACE，血管紧张素II和1a型血管紧张素II受体（AT1a），会促进疾病的发病机理，诱发肺水肿并损害肺功能。另外，在ACE2基因缺失还会促进转化生长因子-β/Smad（TGF-β/Smad）信号通路介导的组织纤维化以及NF-κB介导的炎症反应。

• 冠状病毒S蛋白与ACE2的结合后下调肺内ACE2的水平，而ACE1未受影响，AngⅡ水平上升，过度激活AT1受体，肺部肾素血管紧张素系统失衡，进而导致肺水肿等急性肺损伤症状^[15]。

ACE2在急性肺损伤的发病机制中起着关键作用，推断其在2019-nCoV引起肺损伤中同样关键。

虽然有观点认为ACE2在ALI（急性肺损伤）中起保护作用，肺内缺乏ACE2可能是导致ALI发病的原因之一，但其机制仍不完全清楚，目前研究集中在ACE2酶活性、底物AngII及其催化产物Ang1-7^[16]。

2019-nCoV已经通过ACE2侵入机体并造成严重肺损伤阶段，探讨炎症风暴时ACE2下游的病理生理机制是解决问题的关键。病因学、病理生理学、以及治疗效果评价需要大量的组织病理研究。如何保持肺泡与肺泡之间肺泡间质的完整性，尤其是肺泡间微血管结构的完整性对缓解间质渗出具有重要意义，中药在其中的作用值得探讨。相关的有效或者有害的治疗效果评价需要根据相关大数据的统计结果来证实。

2019-nCoV感染的临床表现，发烧和咳嗽是最常见的症状。此外，它还经常引起严重的肠道症状，例如腹泻和恶心，甚至比SARS-CoV和中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）更严重。

美国有学者对一患者进行了报道，在其住院时，除了持续的发烧和干咳之外，出现了腹泻和腹部不适。值得一提的是，在腹泻的粪便样本中，也检测出了新型冠状病毒（rRT-PCR结果阳性）^[17]。

• Zhang等^[18]通过分析基因数据发现在食管复层上皮细胞和回肠、结肠吸收性上皮细胞有病毒受体ACE2的高表达,表明消化系统是潜在的感染途径。病毒感染所引起的ACE2的功能及表达异常，使得对肠道有炎性刺激的AngⅡ增加，扩张血管、抑制炎症作用的Ang（1-7）减少。引起肠道炎症。

• Hashimoto等^[19]在ACE2基因敲除的DSS诱导结肠炎小鼠体内发现,小鼠结肠溃疡损伤严重，结肠组织中AngⅡ浓度明显增加，予以重组可溶性ACE2（rsACE2）后，AngⅡ浓度较前降低。

• Khajah等^[20]研究发现，DSS诱导的结肠炎小鼠结肠黏膜中AngⅡ、ACE2表达增加，Ang（1-7）表达也明显增加；当腹腔注射给予外源性Ang（1-7）后，AngⅡ表达减少，p38、ERK1/2、Akt信号通路的磷酸化作用均被明显抑制，在组织学水平中表现为结肠黏膜损伤及溃疡好转。Ang（1-7）也可通过Mas受体直接抑制ERK1/2和NFκB等信号通路活化，减轻肠道的炎性损伤。

因此，2019-nCov感染的肠道症状可能与侵袭表达ACE2的肠上皮细胞有关。肠道是病毒侵入人体可能的靶器官，是否可以通过消化道途径传播有待进一步研究。能否给予升高Ang（1-7）的药物治疗或直接补充Ang（1-7）是我们的基础和临床研究方向。

SARS之后有不少针对病毒受体ACE2的药物研发，

• DongP.Han等^[21]利用丙氨酸扫描诱变，明确ACE2中与SARS-CoV结合的关键部位，结果表明，第22位和第57位残基之间的带电氨基酸很重要，特别是K26位和D30位，研究者利用这些氨基酸，人工合成相关肽并评价其在抗病毒中的作用。两个肽(aa22-44和aa22-57；P4和P5)表现出适度的抗病毒活性，其半抑制浓度（IC50）分别约为50μM和6μM。另外人为用甘氨酸连接ACE2中两个不连续段（aa22-44和aa351-357)所合成的一种肽（P6肽），表现出强有力的抗病毒活性，其IC50约0.1μM。

• Huentelman等^[22]基于结构的方法，通过硅分子对接筛选了14万个小分子，选择其中结合能力高的分子，进一步测定ACE2酶抑制活性及抑制SARS冠状病毒S蛋白介导的细胞融合的能力。

研究发现一种新的人类ACE2抑制剂NAAE，NAAE调节ACE2活性和防止SARS-S蛋白介导的细胞融合的能力表明，它是一种潜在的有价值的先导化合物。ACE2衍生物（P4、P5及P6）或小分子(NAAE)目前已经上市，其在阻断SARS-CoV入侵有效，2019-nCov的受体与其相同，这些药物是否有疗效，有待证实。

有研究^[1]证实SARS病毒S-蛋白与ACE2互作的5个关键氨基酸，在2019-nCov中有4个发生了改变。S-蛋白也是以上药物研制所需，这两种病毒该蛋白机构有差异，可能会影响药物疗效，但是，利用相同的研究方法可能尽快研制出有效的靶向药。

目前，不少靶向药物处于临床甚至动物研究阶段。对症治疗依然是主要手段，及时的抑制其炎症的发生发展。减轻病毒对靶器官损伤，从而改善预后。

病毒侵染造成的ACE2的低表达会激活肾素-血管紧张素系统（RAS）而加重肺损伤^[13]。因此，激活ACE2-Ang（1-7）-Mas受体通路或抑制ACE-AngⅡ-AT1R受体通路，可能会给患者带来获益。

在动物模型中，阻断血管紧张素Ⅱ受体Ⅰ（AT1R）可降低SARS-CoVSpike蛋白介导的肺损伤。Henry等^[23]研究提示ACEI和他汀类药物可能对非冠状病毒感染、且无基础疾病的病毒性肺炎患者有一定的疗效。

目前，ACEI在新型冠状病毒肺炎患者中的使用存在争议。其可抑制RAS，可能起到保护肺部、控制症状的作用。在正常生理情况下，ACE2与ACE处于平衡状态。使用ACEI能够抑制ACE，导致ACE2表达增加，进而增加感染风险。

Ferrario等^[24]研究表明ACEI或AT1R阻滞剂对RAS的抑制作用会上调ACE2mRNA的表达和ACE2活性，并没有增加ACE2浓度。

另外，ACE2的表达分布水平与病毒攻击是不一致的，如ACE2在心脏、肾中高表达，但在这些器官严重病变较少见，机制尚不明确，可能病毒感染还需要其他受体或辅助因子。

近期，在一次针对ARDS患者使用重组人ACE2（GSK2586881）的II期临床试验中，这种化合物在ARDS患者中被广泛使用，并且可降低AngII水平，增加Ang(1-7)和表面活性蛋白D水平^[25]。提示外源性补充ACE2，可能是一种有效方法。

我国科学家将人的ACE2胞外区连接到人免疫球蛋白IgG1的Fc区构建了一种新型重组蛋白。研究中还使用了一种具有低催化活性的ACE2突变体（mACE2-Ig）。然后表征融合蛋白。融合蛋白对冠状病毒具有广泛的潜在中和活性。同时，ACE2融合蛋白还可以用于诊断以及疫苗和抑制剂开发的研究性试剂^[26]。北京大学基础医学院的王月丹和初明团队用人工智能药物筛选系统，对市面上4100余种药物进行了筛选，发现常用药物沐舒坦等可能是靶向ACE2的治疗药物。

ACE2是人体中重要的保护性蛋白，同时也是2019-nCoV感染侵入人体的必要受体。

1. 病毒感染人体后出现ACE2下调，促进炎症反应的AngⅡ降解减少，具有舒张血管、改善内皮功能、抗增殖的Ang（1-7）产生减少，ACE2-Ang（1-7）-Mas轴与ACE-AngⅡ-AT1R/AT2R轴失衡，进而出现靶器官损伤。

2. ACE2分布广泛，因此2019-nCoV可累及多种器官，出现多种临床表现，以不典型症状起病者，需多加关注。

• 心脏受损，多属高危人群，及早识别并予以相应处理；

• 出现胃肠道症状，可能是消化系统受损，注意粪-口传播的可能。

3. ACE2是潜在治疗靶点，依据其结构，开发靶向药物，及时阻断病毒侵入；使用激活ACE2-Ang（1-7）-Mas受体通路或抑制ACE-AngⅡ-AT1R受体通路的药物，可能抑制炎症，减少靶器官损害。

4. ACE2在2019-nCoV感染中的作用，仍需进一步研究。