在新冠疫情暴发之初，科学家们就迅速确定了，新冠病*（SARS-CoV-2）通过刺突蛋白（S蛋白）与人体肺内一小群II型肺泡上皮细胞（AT2）表面的ACE2结合进入人体细胞造成感染。因此，新冠肺炎一直被认为是呼吸系统疾病，部分病例出现心肌损伤、心律失常、脑卒中、腹泻、呕吐等并发症往往用炎症风暴、ACE2失衡来解释。目前研究认为SARS-CoV-2会影响血管系统，但具体作用方式尚不明确。因此很多人怀疑SARS-CoV-2S蛋白会损害血管内皮细胞，进而影响血管系统。该研究为此猜测提供了明确的证据，并详细揭示了其可能的机制。首先，研究人员构建了表达S蛋白的假病*(Pseu-Spike)。之后分别在动物和细胞水平检验Pseu-Spike的影响。将Pseu-Spike注入叙利亚仓鼠气管后，动物肺损伤明显（图A），且肺组织中pAMPK、pACE2和ACE2水平下降，而MDM2水平上升(图Bi)。人肺动脉内皮细胞（PAEC）感染Pseu-Spike后pAMPK、pACE2和ACE2水平下降，而MDM2水平上升，活性氧抑制剂（NAC）可挽救Pseu-Spike造成的损伤（图Bii）。图1SARS-CoV-2S蛋白可使内皮细胞ACE2水平和活性下调。A：使用过表达S蛋白（Pseu-Spike）或模拟病*的伪病*后5天，对8至12周大的叙利亚仓鼠的肺标本进行H＆E组织病理学检查。肺泡间隔增厚（红色三角）和单核细胞浸润增加（红色箭头）。B：使用WB对感染了Pseu-Spike或模拟病*仓鼠肺组织的pAMPK，AMPK，pACE2，ACE2，MDM2，peNOS，eNOS进行分析（i）；用Pseu-Spike或模拟病*将人肺动脉内皮细胞（PAEC）感染24h，并使用或不使用N-acetyl-L-cysteine（NAC）预处理2h。通过WB检测相关蛋白表达（ii）。接下来研究人员研究了S蛋白对线粒体功能的影响。共聚焦结果显示经S1蛋白处理后ECs线粒体碎片增加，表明线粒体动力学改变（图Ci）。为了研究线粒体碎片增加是否部分归因于ACE2减少，研究人员在ECs中过度表达了ACE2SD（ACE2-D，稳定性增强的pACE2）或SL（ACE2-L，去磷酸化模拟物，稳定性降低）。结果显示：与ACE2-D组相比，ACE2-L组线粒体碎片数量更多（图Cii）；进一步研究发现，ACE2-L组ECs基础线粒体呼吸、ATP产生和最大呼吸降低（图Di），基础酸化率、葡萄糖诱导的糖酵解、最大糖酵解能力和糖酵解储备增加(图Dii)。此外，与IgG处理的对照组细胞相比，经S1蛋白孵育的ECs线粒体功能减弱（图Diii），但糖酵解增加(图Div)。图2SARS-CoV-2S蛋白影响ECs线粒体功能，增加糖酵解部分归因于ACE2减少。C：人重组S1蛋白或IgG处理24h后ECs线粒体形态的代表性共聚焦图像（i）或感染人类腺病*ACE2SD(ACE2-D)或ACE2SL(ACE2-L)(ii)使用TOM20抗体观察线粒体。D：检测被ACE2-DvsACE2-L感染48h或被IgGvsS1蛋白处理24h的ECs的耗氧速率(OCR,D,i和iii)和细胞外酸化速率(ECAR,D,ii和iv)。该研究结果证实仅SARS-CoV-2病*S蛋白即可能通过降低ACE2水平和活性影响血管内皮细胞功能。由此可知，虽然COVID-19通过呼吸道传播，但其是一种血管疾病，这也为部分患者出现脑卒中、人体其他部位并发症的出现提供理论依据，因为它们有共同的血管基础。小结：该研究结果证实单独的S蛋白可以损害内皮，表现为线粒体功能受损和糖酵解增加。S蛋白也可使ACE2水平和活性下降，可能的原因是S蛋白致使ECs氧化应激增强，这可能导致AMPK失活、MDM2上调，最终导致ACE2失衡。附注：
AMPK：AMP激活的蛋白激酶，可使ACE2Ser-磷酸化
MDM2：murinedoubleminute2，泛素化ACE2Lys-（AMPK和MDM2之间的串扰决定了ACE2水平）
pAMPK：磷酸化的AMPK
pACE2：磷酸化的ACE2，具有生物学活性
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