2 　ACE2 的细胞定位和组织分布

为明确ACE2 的细胞定位,Ren 等^{[10 ]} 运用免疫组化及共聚焦显微镜观察结肠癌细胞系(Caco-2) 、肺癌细胞系(Calu-3) 及Vero E6 细胞系的ACE2 定位,结果显示ACE2 定位于细胞的顶端,侧面及基底面未检测到ACE2 的表达,同时他们运用包含SARS-CoV S 蛋白的口腔疱疹炎假病毒感染这些细胞系,检测发现S 蛋白也主要位于细胞系的顶端,提示SARS-CoV 可能主要是通过细胞的顶端入侵细胞的。为了进一步明确人气道上皮ACE2 的表达与病毒进入之间的关系,Jia 等^{[11 ]} 观察不同分化阶段原代人气道上皮细胞ACE2 的表达水平,同时分析其与SARS-CoV 之间的关系。结果显示ACE2 主要表达于人气道上皮细胞的顶部,表达水平与细胞的分化程度呈正相关,分化程度越高的细胞ACE2 表达水平也越高;假病毒的进入实验提示在分化程度较好的细胞顶侧假病毒的进入效率较好,这些结果提示从呼吸道上皮的顶侧入侵可能是SARS-CoV 感染肺组织的途径之一。

与ACE 在各种组织中广泛性表达模式不同,ACE2 的的组织分布具有器官特异性。Harmer等^{[12 ]}运用Real2time PCR 定量72 种人体组织ACE2的表达水平,结果显示ACE2 主要表达于肾脏、心血管及胃肠道系统,而在肺脏、中枢神经系统及淋巴组织中表达水平较低。免疫组化分析证明,ACE2 主要在肾小管上皮细胞、肠上皮细胞高表达,肺泡上皮细胞、血管内皮细胞及管壁平滑肌组织表达水平较低^{[13 ]} 。受体的分布与病毒的复制具有很好的相关性,如肺脏可以表达ACE2^{[1 , 7 , 12 ]} ,成了SARS-CoV 的主要攻击靶点。但人们注意到心脏高表达ACE2 却没有分离到SARS-CoV ,这一分布的不一致提示:ACE2 感染可能还需要其他受体或辅助因子,另外心脏的的解剖学位置可能也是病毒不易入侵的原因之一。同时人们发现ACE2 的表达水平与SARS 的病变程度并不完全一致,如在胃肠道及肾脏组织中ACE2 的表达水平较高,但在这些器官并未见明显病变,机制尚不清楚。

3 　ACE2 变异与SARS 病毒进入及病变严重程度之间的关系

3.1 　ACE2 变异与SARS 病毒进入之间的关系为了建立SARS 发病机制及疫苗评价的研究平台,在SARS 爆发后人们就开始了SARS 模型动物的筛选。在筛选过程中发现一些动物对SARS 病毒不敏感可能与其受体不能有效的介导病毒进入有关。为了进一步阐明不同物种ACE2 基因序列的变异与病毒进入之间的关系,Li 等^{[14 ]} 等运用包含S 蛋白的SIV 假病毒去感染人、小鼠及大鼠ACE2 转染的293T细胞,结果可见小鼠及大鼠ACE2 转染的细胞病毒进入效率较人ACE2 明显减低,将人ACE2 转染小鼠3T3 细胞则可使病毒的进入效率明显增加,这就将不同物种间ACE2 基因的变异与SARS 病毒的易感性联系起来。为了进一步明确ACE2 与SARS-CoV相互作用的关键位点,Li 等^{[15 ]} 首先解析出了ACE2与S 蛋白直接接触的氨基酸位点:Q24、T27、K31、H34 、E37、D38、Y41、Q42、L45 、L79 、M82、Y83、N90、Q325、E329 、N330、K353 及G354。依据Li 对人ACE2和S 蛋白相互作用的研究,人们扩增不同物种的ACE2 基因并进行序列比对,已发现了几个对病毒进入起关键作用的活性位点。Holmes 等^{[16 ]} 研究提示大鼠ACE2 与人相比存在M82N、K353H 变异,这两个变异分别使得82 位残基增加了一个糖基化位点、353 位残基附近缺少了一个疏水的口袋,最终导致了病毒的进入效率低下。小鼠则存在M82S和K353H突变,同样使得病毒的进入效率低下。水貂ACE2 序列研究提示其G354Q 变异也对病毒的进入起到一定影响。根据人ACE2 的晶体结构进行丙氨酸扫描突变分析是另一种寻找病毒进入关键位点的方法。Han 等^{[17 ]} 运用该技术发现第22-57 位氨基酸对SARS-CoV 的进入起主要作用,特别是K26 和D30位点。由上述研究可知,人们已找到了一些对病毒进入的关键位点,但在一些物种上,上述关键位点并没有发生变异,病毒的进入效率仍然低下,提示可能其他的一些关键位点或蛋白翻译后修饰对病毒的进入也有很大影响。