Il ruolo dell'Angiotensina II e degli inibitori del sistema renina-angiotensina nell'infezione da SARS-CoV-2: studio meccanicistico in vitro su cellule umane epiteliali bronchiali

Angiotensin converting enzyme 2 (ACE-2) is the cellular receptor of SARS-CoV-2 that caused the COVID-19 pandemic. ACE inhibitors (ACEis) and angiotensin type 1 receptor (AT1R) antagonists (ARBs) are commonly used among the millions of patients with cardiovascular and renal diseases who present an activated renin-angiotensin system (RAS). Recently, these drugs were contended to raise ACE-2 expression, thus facilitating the SARS-CoV-2 infection and representing a potential risk factor in patients with cardiovascular comorbidities, but evidences supporting this hypothesis lack. We investigated the effect of Angiotensin (Ang) II, ACEis and ARBs in the modulation of ACE-2 expression and SARS-CoV-2 infection in human epithelial bronchial cells. We found that Ang II markedly increased the mRNA (p<0.001) and protein (p<0.05) levels of ACE-2, while the ACEi ramipril and the ARB irbesartan did not. The effect of Ang II on ACE-2 mRNA and protein was abolished by irbesartan (p<0.001) and unaffected by ramipril. In line with this, both experiments with wild type and pseudotyped SARS-CoV-2 showed that viral titre was enhanced by Ang II treatment (p<0.001) and blunted by irbesartan (p<0.01). Moreover, blockade of the ACE-2-mediated Ang II conversion into Ang 1-7 with MLN-4760, did not affect the Ang II-induced ACE-2 increase. Beside its effect on ACE-2 mRNA and protein expression, Ang II did not modulate its shedding process. Thus, this study highlights that an activated RAS increases the expression of ACE-2 and so the susceptibility to SARS-CoV-2 infection and the spread of COVID-19 in the human bronchial epithelial cells in patients with cardiovascular diseases. More importantly, it gives a mechanistic support to the beneficial effect of RAS blockers in these patients infected by SARS-CoV-2.

L’enzima ACE-2 è stato riconosciuto come il recettore cellulare per il nuovo coronavirus, SARS-CoV-2, responsabile della pandemia COVID-19. Milioni di pazienti in tutto il mondo affetti da malattie cardiovascolari e renali, caratterizzate da iperattivazione del sistema renina-angiotensina (RAS), assumono inibitori dell’enzima ACE (ACEi) e antagonisti del recettore di tipo 1 (ARBs) dell’Angiotensina II (Ang II). Recentemente è stato ipotizzato che l’assunzione di questi farmaci possa indurre un aumento dell’espressione del recettore ACE-2, facilitando dunque l’ingresso del SARS-CoV-2 nella cellula e rappresentando un potenziale fattore di rischio nei pazienti con comorbidità cardiovascolari. Tuttavia, non esistono dati a supporto di questa teoria. In questo lavoro, abbiamo studiato l’effetto dell’Ang II, ACEi e ARBs sull’espressione di ACE-2 e dell’infezione da SARS-CoV-2 in cellule umane bronchiali epiteliali, i tipi cellulari che sono inizialmente coinvolti dall’infezione. I risultati dello studio dimostrano che l’Ang II aumenta l’espressione di ACE-2 sia a livello genico (p<0.001) che proteico (p<0.001), mentre non ha alcun effetto sul processo di shedding. L’ACEi ramipril e l’ARB irbesartan, per se, non alterano l’espressione di ACE-2. L’azione dell’ Ang II sull’espressione di ACE-2 è inibita dalla presenza dell’irbesartan ma non del ramipril. Questi dati sono in linea con gli esperimenti condotti con cellule Calu-3 infettate con SARS-CoV-2 wild-type o uno pseudovirus, che hanno mostrato una maggiore carica virale nelle cellule stimolate con Ang II [100 nM] (p <0.001), ridotta dalla presenza dell’irbesartan [10 µM] (p<0.01). Inoltre, l’inibizione con MLN-4760 della conversione dell’Ang II in Ang 1-7, mediata da ACE-2, non modula l’aumento dell’espressione di ACE-2 indotta da Ang II. In conclusione, questo studio mostra che l’attivazione del RAS, caratteristica dei pazienti cardiovascolari, induce un aumento nell’espressione del recettore virale ACE-2 e dunque della predisposizione all’infezione da SARS-CoV-2 nelle cellule bronchiali epiteliali. Lo studio, inoltre, fornisce un supporto meccanicistico all’effetto benefico degli inibitori del RAS in queste categorie di pazienti affetti da COVID-19.