Background: Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) hydrolyzes angiotensin (Ang) II to Ang-(1-7), promoting vasodilatation, and inhibiting oxidative stress and inflammation. Plasma membrane ACE2 is the receptor for all known SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) viral variants. In COVID-19 infection, soluble ACE2 variants may act as decoys to bind and neutralize the coronavirus, reducing its tissue infectivity. Furthermore, soluble ACE2 variants have been proposed as potential therapeutics for kidney disease and hypertensive disorders.
Objective: Soluble ACE2 variants conjugated to human Fc domains and selected for high-potency viral SARS-CoV-2 neutralization were prepared and evaluated for ACE2 activity in vitro. Lead candidates were then tested for systemic ACE2 activity, stability, and effects on blood pressure and albuminuria in mice with Ang II-induced hypertension.
Methods: ACE2 activity of 10 soluble ACE2 variants was first assessed in cell-free conditions using a fluorogenic substrate, or by Ang II hydrolysis to Ang-(1-7). Hypertension was induced in male or female mice by implantation of osmotic minipumps containing Ang II. Two lead ACE2 variants were injected intravenously (i.v.) into hypertensive mice, followed by measurements of blood pressure (tail-cuff plethysmography), albuminuria, and tissue ACE2 activity and protein (immunoblots).
Results: Soluble ACE2-Fc variants demonstrated significant ACE2 enzymatic activity, with kinetics comparable with human recombinant ACE2. In hypertensive mice, single dose i.v. injection of ACE2-Fc variant K (10 mg/kg) significantly decreased systolic blood pressure at 24 hours, with partial lowering sustained to 48 hours, and tendency to reduce albuminuria at 72 hours. By contrast, ACE2-Fc variant I had no effect on blood pressure or albuminuria in hypertensive mice; ACE2-Fc variant K was detected by immunoblotting in plasma, kidney, heart, lung, liver, and spleen lysates 72 hours after injection, associated with significantly increased ACE2 activity in all tissues except kidney and spleen. Angiotensin-converting enzyme 2-Fc variant I had no effect on plasma ACE2 activity.
Conclusions: Soluble ACE2-Fc variant K reduces blood pressure and tends to lower albuminuria in hypertensive mice. Furthermore, soluble ACE2-Fc variant K has prolonged tissue retention, associated with increased tissue ACE2 activity. The results support further studies directed at the therapeutic potential of soluble ACE2-Fc variant K for cardiovascular and kidney protection.
Contexte: L’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) hydrolyse l’angiotensine (Ang) II en angiotensine (Ang)-(1-7), ce qui favorise la vasodilatation et inhibe le stress oxydatif et l’inflammation. L’ACE2 de la membrane plasmique est le récepteur de tous les variants connus du SARS-COV-2. Dans les cas d’infection à la COVID-19, les variants solubles de l’ACE2 peuvent agir comme leurres pour lier et neutraliser le coronavirus, et réduire ainsi son infectiosité dans les tissus. Des variants solubles de l’ACE2 ont également été proposés comme agents thérapeutiques potentiels pour l’insuffisance rénale et les troubles liés à l’hypertension.
Objectif: Des variants solubles de l’ACE2 conjugués au domaine Fc humain ont été sélectionnés pour leur fort potentiel neutralisant du virus SARS-COV-2, puis préparés et évalués pour la mesure de l’activité de l’ACE2 in vitro. Les meilleurs candidats ont ensuite été testés chez des souris souffrant d’hypertension induite par l’Ang II afin de mesurer l’activité d’ACE2, ainsi que leur stabilité et leurs effets sur la pression artérielle et l’albuminurie.
Méthodologie: L’activité de 10 variants solubles de l’ACE2 a d’abord été évaluée en conditions acellulaires à l’aide d’un substrat fluorogène, ou par hydrolyse de l’Ang II en Ang-(1-7). L’hypertension a été induite chez des souris mâles ou femelles par l’implantation de minipompes osmotiques contenant de l’Ang II. Deux des meilleurs variants de l’ACE2 ont été injectés par voie intraveineuse (i.v.) à des souris hypertendues, puis des mesures de la pression artérielle (pléthysmographie par manchon caudal), de l’albuminurie, de l’activité de l’ACE2 dans les tissus et des protéines (immunobuvardage) ont été effectuées.
Résultats: Les variants solubles ACE2-Fc ont montré une activité enzymatique significative, avec une cinétique comparable à celle de l’ACE2 recombinante humaine. Chez les souris hypertendues, l’injection i.v. d’une dose unique (10 mg/kg) du variant K ACE2-Fc a abaissé significativement la pression artérielle systolique après 24 heures—une réduction partielle s’étant prolongée jusqu’à 48 heures—et a montré une tendance à réduire l’albuminurie après 72 heures. En revanche, le variant I ACE2-Fc n’a eu aucun effet sur la pression artérielle ou l’albuminurie des souris hypertendues. Après 72 heures, le variant K ACE2-Fc a été détecté par immunobuvardage dans le plasma, ainsi que dans des lysats de reins, de cœur, de poumon, de foie et de rate, ce qui a été associé à une augmentation significative de l’activité de l’ACE2 dans tous les tissus sauf dans les reins et la rate. Le variant I ACE2-Fc n’a montré aucun effet sur l’activité de l’ACE2 dans le plasma.
Conclusion: Le variant soluble K ACE2-Fc abaisse la pression artérielle et tend à diminuer l’albuminurie chez les souris hypertendues. Il présente en outre une rétention tissulaire prolongée, laquelle est associée à une plus grande activité de l’ACE2 dans les tissus. Ces résultats appuient d’autres études portant sur le potentiel thérapeutique du variant soluble K ACE2-Fc dans la protection cardiovasculaire et rénale.
Keywords: ACE2; albuminuria; angiotensin; hypertension; kidney.
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