作者：童蒙
编辑：amethyst

进入秋冬季以来，新冠肺炎在各地有爆发的趋势。有研究表明，老年人一直是新冠病毒的易感人群，其感染率和死亡率都高于其他年龄段人群，但是原因是什么呢？今天我们分享一些最新的研究成果，探讨ACE2蛋白在新冠病毒感染中的作用，揭示造成不同年龄段感染率不同的原因。

不同年龄段的感染死亡率不同

截至到今天，全球新冠肺炎累计确诊人数接近1个亿，随着北半球进入秋冬季，一些国家地区的疫情再次严峻起来。然而各个年龄段的发病率和死亡率却不一样。

在最近一篇发表在顶尖科学期刊，自然杂志上的文章，来自英国剑桥大学和法国巴斯德研究所的科学家，综合45个国家地区的流行病学数据，做出推算。研究人员估算了感染死亡率（infection-to-fatality，IFR），即感染病毒的人中可能因此而死亡的比例。在不同国家/地区， 5-9岁年龄段因感染新冠而死亡的比例始终是最低的。从数据中可以 得到，年龄每增加5岁，感染死亡率增加0.59%。

那这个感染死亡率增加的原因是什么呢？当然，原因是多种多样的，比如英国养老院聚集性感染，以及老年人自身的基础病等因素，都会是引发老年人感染死亡率高的一个方面。然而，我们今天介绍的基因也会是导致老年人感染率高的一个原因。这个基因是新冠病毒进入细胞的关键性因素，是什么呢？我们来看看吧。

ACE2蛋白及其功能

我们今天给大家介绍的基因名称叫血管紧张素转化酶2，是一种编码805个氨基酸的金属蛋白酶，位于X染色体（Xp22.2）中，是具有单一胞外催化结构域的I型跨膜糖蛋白。他是许多冠状病毒进入细胞的受体，比如臭名昭著的SARS病毒就是通过这个基因进入细胞内。科学家在小鼠模型中发现，在一定范围内，hACE2的表达水平与SARS-CoV-2的感染程度呈正相关关系。可能大家有疑问了，这个基因是起什么作用，我们能不能想办法去除这个基因，是不是就可以不感染新冠了呢？

答案是否定的。因为这个基因很重要，下面我们先来看看它行使的功能吧。先给大家念一段书本的说明，ACE2在肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensin system, RAS）中发挥着重要的调节功能，ACE可将无活性的血管紧张素I（AngI）转化为调控血管收缩的血管紧张素II（AngII），AngII是RAS系统的核心效应分子，通过血管紧张素受体（AT1和AT2）介导很多生物学反应。而血管紧张素转化酶2（ACE2），是ACE的同源物，可将AngII裂解成Ang1-7多肽，从而对紧张的作用进行拮抗，具有保护心脏、舒张血管、抗生长和抗增殖的作用，还可以增强缓激肽的活性。简单来说，他的功能就是在血管过度紧张后，用来舒缓血管，保护心脏，维持平衡。

下面我们来看看这个蛋白到底在细胞的那个位置呢？这张图是科学家根据研究结果，绘制的蛋白在细胞整体上的分布。颜色越深，表明它分布的越多。从这个图上，可以看出这个蛋白广泛的存在于细胞的表面，是重要的表面膜蛋白。这也说明了冠状病毒很狡猾，选择了这么一个蛋白来作为进入细胞的把手。

那新冠病毒是如何进入细胞的呢？一个人体细胞的蛋白，怎么会与病毒发生联系？去年2月份，西湖大学率先报道新冠病毒表面S蛋白受体结合结构域与细胞表面受体ACE2全长蛋白的复合物冷冻电镜结构，揭开了新冠病毒入侵人体细胞的神秘面纱。研究者表明：“如果把人体想象成一间房屋，把新冠病毒想象成强盗，那么，ACE2就是这间房屋的‘门把手’；S蛋白抓住了它，病毒从而长驱直入闯进人体细胞。” 他们发现，在形态上，新冠病毒的S蛋白像一座桥横跨在ACE2表面，又像病毒的一只手，紧紧抓住ACE2，这一点与SARS病毒很相似。新冠病毒S蛋白的受体结合结构域与SARS病毒的序列也非常像，相似性达到82%。病毒通过ACE2，就可以进入细胞里面，造成了细胞的感染。

ACE2蛋白在不同年龄段中表达情况

回到我们本次的主题，为什么老人会比小孩的感染死亡率更高呢？2020年5月20日，纽约西奈山伊坎医学院在国际顶级医学期刊 JAMA 在线发表研究论文，该研究在鼻上皮中发现了年龄依赖性的ACE2基因表达。鼻上皮细胞是SARS-CoV-2与人体的第一个接触点。ACE2基因表达在年幼儿童中最低，并且随着年龄的增长而增加。使用多项式正交对比的趋势测试表明，随着年龄的增长，ACE2表达的变化呈线性趋势。相对于成人，儿童中ACE2表达的降低可能有助于解释为什么儿童中COVID-19的流行率较低。

ACE2蛋白在不同组织中表达情况

最后，我们来看看ACE2蛋白的组织分布特征。这个图是genecard总结了各个组织里ACE2的分布情况。在六大不同分类中，免疫系统的整体表达少，而在内脏中小肠中ACE2的表达较高，也说明了其存在粪便传播机制；而在肌肉系统中的心脏、生殖系统中睾丸、内脏中的肾脏的ACE2表达都比较高，所以也有相关新冠病毒造成该脏器功能损伤的报道。

好了，今天我们了解了新冠病毒是如何进入细胞的，也知道了为什么老年人感染发病率比小孩高，大家都清楚了吗？最近天气寒冷，大家依然要继续坚持戴口罩，保持良好生活习惯，祝大家都健健康康。

参考文献

1、O’Driscoll, M., Dos Santos, G.R., Wang, L. et al. Age-specific mortality and immunity patterns of SARS-CoV-2. Nature (2020).
2、Bunyavanich S, Do A, Vicencio A. Nasal Gene Expression of Angiotensin-Converting Enzyme 2 in Children and Adults. JAMA. 2020 Jun 16;323(23):2427-2429.