Zeitschrift für Alterungswissenschaft

Abstrakt

Expression des Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2) im gealterten Gehirn und visuellen System

James M. Hill, Christian Clement, L. Arceneaux, Walter J. Lukiw

Mehrere Beweislinien deuten derzeit darauf hin, dass das Coronavirus 2 des schweren akuten Atemwegssyndroms (SARS-CoV-2) über eine hochaffine Interaktion mit dem transmembranären Rezeptor des Angiotensin-konvertierenden Enzyms 2 (ACE2) in menschliche Wirtszellen eindringt. Die Forschung hat außerdem die weit verbreitete Expression des ACE2-Rezeptors auf der Oberfläche vieler verschiedener immunologischer, nicht-immuner und neuronaler Wirtszelltypen gezeigt und dass SARS-CoV-2 die bemerkenswerte Fähigkeit besitzt, viele verschiedene Arten menschlicher Wirtszellen gleichzeitig anzugreifen. Eine wichtige neuroanatomische Region für hohe ACE2-Expressionsmuster befindet sich im Hirnstamm, einem Bereich des Gehirns, der Regulationszentren für die Atmung enthält, und dies könnte teilweise die Veranlagung vieler COVID-19-Patienten zu Atemnot erklären. Frühe Studien wiesen auch auf eine umfassende ACE2-Expression im gesamten Auge und in den visuellen Schaltkreisen des Gehirns bei älteren Menschen hin. In dieser Studie haben wir die Expression des ACE2-Rezeptors auf mRNA- und Proteinebene in mehreren Zelltypen analysiert, die am menschlichen Sehen beteiligt sind, darunter Zelltypen des äußeren Auges und mehrerer tiefer Hirnregionen, von denen bekannt ist, dass sie an der Verarbeitung visueller Signale beteiligt sind. Hier liefern wir Beweise: (i) dass viele verschiedene optische und neuronale Zelltypen des menschlichen Sehsystems Rezeptoren bereitstellen, die für die Invasion von SARS-CoV-2 wesentlich sind; (ii) dass ACE2 in Zellen des Auges und anatomischen Hirnregionen, die an der visuellen Signalverarbeitung beteiligt sind, bemerkenswert allgegenwärtig ist; (iii) dass die Expression des ACE2-Rezeptors in verschiedenen okulären Zelltypen und visuellen Verarbeitungszentren des Gehirns mehrere Kompartimente für die Infiltration von SARS-CoV-2 bietet; und (iv) für einen Gradienten zunehmender ACE2-Expression von der Vorderseite des Auges zu den visuellen Signalverarbeitungsbereichen des Okzipitallappens und des primären visuellen Neokortex. Ein Gradient der ACE2-Expression von der Augenoberfläche bis zum Okzipitallappen könnte dem SARS-CoV-2-Virus einen neuen Weg vom äußeren Auge in tiefere anatomische Regionen des Gehirns bieten, die für das Sehen zuständig sind. Diese Erkenntnisse könnten zum Teil die vielen kürzlich gemeldeten neuroophthalmischen Manifestationen einer SARS-CoV-2-Infektion bei COVID-19-Patienten erklären.