Дані про розвиток епідемії COVID-19 свідчать, що вік і слабкий імунітет можуть виявитися не головними чинниками важкого перебігу захворювання [34]. Багато дослідників звернули увагу, що люди з артеріальною гіпертензією і ЦД значно важче переносять COVID-19-асоційовану інфекцію. Літній вік пов'язаний з дефектами функції Т- та В-клітин і надлишковою дисфункціональною продукцією маркерів запалення. Таким чином, ЦД 2 автономно або в поєднанні з літнім віком, гіпертонією і/або ССЗ може сприяти недостатньому контролю реплікації SARS-CoV-2 і більш тривалій прозапальній відповіді, що може призвести до фатальних наслідків [11, 13]. Протягом останніх місяців з'являлися повідомлення про небезпеку прийому пацієнтами з ССЗ АПФi та ARBs. На експериментальних моделях встановлено, що рецептори АПФ2 є "вхідними воротами" для коронавірусу при його проникненні в клітини людини. У зв'язку з цим з'явилися припущення, що прийом АПФi та ARBs може підвищувати ризик захворювання коронавірусною інфекцією. Щоб потрапити всередину клітини, вірус SARS-CoV-2 зв'язується через свій білок S з рецепторами АПФ2, розташованими на альвеолярних мембранах клітин легенів, нирок, міокарда, кишечника, тому саме ці органи здатний вражати новий коронавірус. Діти із гострими респіраторними захворюваннями завжди входять у групу ризику. Але на тепер показано, що діти хворіють набагато менше, а головне – летальність у групі майже нульова. Це викликало здивування у вірусологів, яке пізніше отримало своє пояснення. Коронавірус, як і віруси MERS (близькосхідний респіраторний синдром), SARS (атипова пневмонія) входить до підзагону родини Coronaviridae. Для всіх вірусів цього підзагону рецепторами на клітинах людини є АПФ2. У дітей кількість цих рецепторів і їхня активність мала, так як ренін-ангіотензинова система остаточно дозріває до 16-18 років. Тобто контагіозних мішеней для вірусу у дітей набагато менше. Це перешкоджає проникненню SARS-CoV-2 в клітини дитячого організму і може пояснювати, чому діти інфікуються і хворіють рідше і легше, а також у них значно рідше виникають ускладнення такі як пневмонії та фатальні наслідки. Проблема літніх людей, що контактують з COVID-19, в тому, що дуже багато з них вживають певний клас препаратів, що знижують тиск (АПФi та ARBs). У відповідь на це на поверхні клітин компенсаторно збільшується кількість рецепторів АПФ2. Тобто, в таких групах населення, а це, звичайно, не тільки літні люди, сприйнятливість до вірусу набагато більше. Крім того, літні люди, звичайно, мають цілий спектр хронічних захворювань: компенсовані або незначні зміни в серці, судинах, печінці, нирках, часто на тлі супутнього ЦД. Відповідно, різко зростаюче навантаження на ці органи в умовах вірусної інфекції небажане. У більш важкій формі хворіють – незалежно від віку – курці, пацієнти з хронічними захворюваннями верхніх дихальних шляхів та астмою. Але аналогічно COVID-19 впливає на стан організму і грип, а також інші респіраторні захворювання. ВООЗ попереджає, що групи населення, яким загрожує найвищий ризик інфікування, – це люди похилого віку та пацієнти з вже існуючими захворюваннями (такими як гіпертонічна хвороба, хвороби серця, захворювання легень, онкологія і ЦД). ВООЗ також стверджує, що люди з хронічними захворюваннями піддаються вищому ризику виникнення більш серйозних ускладнень від нового коронавірусу і мають більш високий ризик смерті. Три основних стани, які виділяє ВООЗ, – це хвороби серця, легенів і ЦД. У більшості медичних рекомендацій, що стосуються COVID-19, ЦД згадується як одна з категорій високого ризику захворювання, ймовірно, тому що більш ранні дані, що надходили з Китаю, де вперше було зареєстровано захворювання, вказують на підвищений рівень летальності для пацієнтів з COVID-19, у яких також був діабет. Вважають, що вірус потрапляє в клітину приєднанням до рецепторів АПФ2, чим можна пояснити високу інфікованість і смертність людей похилого віку з супутньою гіпертонічною хворобою, які знаходяться на гіпотензивній терапії з використанням препаратів АПФi, при застосуванні яких спостерігається висока проліферація рецепторів АПФ2, які є мішенями для СOVID-19. Поєднання гіпертонічної хвороби і ЦД багаторазово збільшує тяжкість перебігу коронавирусной хвороби. Після зараження вірус поширюється по дихальних шляхах, викликаючи великий викид цитокінів і генералізовану імунну відповідь. При цьому спостерігається зниження кількості лімфоцитів у крові, зокрема Т-лімфоцитів. У деяких дослідженнях висловлюють припущення, що на боротьбу з вірусом витрачається дуже велика кількість лімфоцитів. Зниження їхньої кількості закономірно знижує захисну здатність імунної системи і може призводити до тяжкої клінічної маніфестації захворювання. Вірусне проникнення в клітини господаря є фундаментальним компонентом міжвидової передачі, що особливо характерно для коронавірусів (CoV). При дії вірусу на клітини хазяїна всі CoV через білок Spike зв'язуються з клітинами, які експресують специфічні рецептори. Після зв'язування з клітинами-мішенями протеаза клітини господаря розщеплює шиподібний білок Spike, що дозволяє вірусу проникати в клітини і розмножуватися [35]. АПФ2 був ідентифікований як один з основних рецепторів як для SARS-CoV [36], так і для SARS-CoV-2 [35]. Інтерфейс між АПФ2 і вірусним спайк-білком був розшифрований, в результаті чого встановлено, що ефективність залучення АПФ2 є ключовим чинником вірулентності COVID-19 [37]. Хоча епідеміологічнтй зв'язок ще не вивчений, деякі дослідження підтверджують гіпотезу про зв'язок між АПФ2 і COVID-19 [38]. Зокрема, в експериментах на тваринах показано, що як інгібітор АПФ лізиноприл, так і блокатор рецепторів ангіотензину лозартан можуть значно підвищувати експресію генів та активність рецепторів АПФ-2 (у 5 і 3 рази відповідно) [39]. АПФ2 широко експресується в дихательних шляхах, серці, нирках, кишечнику, нейронах головного мозку, ендотелії артерій та вен, імунних клітинах і підшлунковій залозі [1, 40]. У китайському дослідженні порівнювали 39 пацієнтів з SARS-CoV без наявного раніше ЦД, які не отримували лікування стероїдами, із 39 здоровими братами і сестрами. У 20 з 39 пацієнтів з SARS-CoV розвинувся ЦД під час госпіталізації. Оскільки було виявлено присутність АПФ2 в острівцях підшлункової залози, було висловлено припущення, що SARS-CoV може пошкоджувати бета-клітини острівців Лангерганса і викликати маніфестацію автоімунного ЦД1 [41, 42]. Отже, хоча необхідні додаткові дослідження, пошкодження підшлункової залози також може мати місце у пацієнтів з COVID-19, що може, безумовно, сприяти погіршенню перебігу і прогнозу COVID-19 у пацієнтів з дебютом ЦД. H. Christopher et al. і E. M. Mortensen et al. у своїх допандемічних дослідженнях отримали дані про зниження як смертності, так і необхідності застосування ендотрахеальної інтубації у пацієнтів з вірусною пневмонією, які перебували на терапії із застосуванням АПФi і ARBs [43, 44].
Ці препарати широко застосовують упацієнтів з ЦД і гіпертонією [45], тому їх вплив на клінічний перебіг COVID-19 широко дискутується в літературі. Деякі автори припускають, що ці препарати володіють значним імуномодулюючим ефектом [46] і знижують легеневу і системну запальну реакцію за рахунок різкого зменшення продукції цитокінів [43, 44]. Як зазначалося вище, роль АПФ2 в патогенезі ЦД в асоціації з COVID-19 широко обговорювалася у світовій науковій літературі, і на сьогоднішній день вже частково вивчена. Враховуючи, що АПФ2 є функціональним рецептором для SARS-CoV-2, і його експресійні рівні можуть бути підвищені АПФi і ARBs, деякі автори стверджують, що ці препарати можуть чинити негативний вплив на перебіг і фінал захворювання у пацієнтів з COVID-19 [47]. Навпаки, інші дослідники активно стверджують, що АПФi та ARBs можуть бути досить ефективними при терапії коронавірусної інфекції [46], оскільки SARS-CoV і його вірусний Spike білок після з'єднання з функціональним рецептором для SARS-CoV-2 – АПФ2, знижують експресію АПФ2 в наступні стадії захворювання після досягнення, ймовірно, вкрай високого рівня вірусемії [10]. АПФ2 – це інтегральний мембранний глікопротеїн, який конститутивно експресується епітеліальними клітинами легенів, нирок, кишечника і кровоносних судин. Існує дві форми білка АПФ2: клітинна (мембранозв'язана) і циркулююча (розчинна). Клітинний білок АПФ2 є повнорозмірним білком, який експресується в надлишку в пневмоцитах і ентероцитах тонкої кишки [48]. Однак, як виявлено в останніх дослідженнях, АПФ2 відсутній в селезінці, тимусі, лімфатичних вузлах, кістковому мозку і клітинах імунної системи (включаючи B- і T-лімфоцити і макрофаги) [49, 50]. Циркулюючий АПФ2 (з N-кінцевим пептидазним доменом) відщеплюється від повнорозмірного АПФ2 на клітинній мембрані за допомогою металопротеази ADAM17 і згодом вивільнюється в позаклітинне середовище [51]. Виявлено, що трансмембранна серінова протеаза II типу, TMPRSS2, конкурує з ADAM17 за розщеплення АПФ2, але вони розщеплюють АПФ2 по-різному. І ADAM17, і TMPRSS2 видаляють короткий C-кінцевий фрагмент з АПФ2. Залишки аргініну і лізину в амінокислотах з 652-ї по 659-у є критичними для виділення ADAM17, тоді як залишки аргініну і лізину в амінокислотах з 697-ї по 716-у необхідні для виділення TMPRSS2. Тільки розщеплення TMPRSS2 призводить до масштабнішого проникнення в клітину SARS-CoV, що робить протеазу TMPRSS2 однією з ключових ланок патогенезу COVID-19 [52, 53, 54, 55]. Нещодавно дві дослідні групи продемонстрували, що внутрішньоклітинне проникнення SARS-CoV-2 також залежить від TMPRSS2-депо АПФ2 [56, 57]. Ці дані вказують, що для "успішного" інфікування SARS-CoV-2 необхідні клітинні АПФ2 і TMPRSS2. АПФ2 є близьким гомологом людського АПФ [58, 59]. Як відомо, АПФ розщеплює ангіотензин I (Ang I) до Ang II. Ang II зв'язується з рецептором Ang II 1 (AT) і потім опосередковує численні системні ефекти, такі як стимулювання, забезпечення нормоволемії, регуляція імунної системи та місцеві ефекти в серцево-судинній системі. У системі ренін-ангіотензин-альдостерон АПФ2 виконує протилежну АПФ роль. АПФ2 каталізує перетворення Ang I в Ang-(1-9) і Ang II в Ang-(1-7). Ефективність перетворення АПФ2 на підкладці Ang II в 400 разів вища, ніж на Ang I [60]. Ang-(1-7) зв'язується з рецептором Mas, пов'язаним з G-білком, для опосередкування різних ефектів, що включають вазорелаксацію, кардіозахист, антиоксидантну дію [61], протизапальну дію [62] і значне пригнічення індукованої Ang II передачі сигналів [63, 64]. Вісь АПФ2-Ang-(1-7) вважають важливою терапевтичною мішенню при ССЗ [65]. У великому когортному дослідженні показано, що циркулюючий АПФ2 був виявлений в сироватці тільки 40 534 випробовуваних, і його концентрація була приблизно в 100 разів нижчою, ніж циркулюючого ACE [66]. Додаткові дані показали, що циркулюючий АПФ2 підвищується у пацієнтів з ЦД1 або ЦД2, гіпертонією, серцевою недостатністю і хронічними захворюваннями нирок [67, 68, 69]. Причиною високого рівня АПФ2 у цих пацієнтів є те, що підвищення АПФ2 – це захисна відповідь для протидії несприятливому впливу Ang II. Так як експресії АТ II - АТ1 рецептора сигналізації також сприяє автоімунна відповідь, АПФ2 може контролювати імунні функції через Ang-(1-7)-Mas вісь [70, 71]. Генетичний дефіцит АПФ2 пов'язаний з активацією запальних медіаторів, підвищеною запальною реакцією на прозапальні стимули і посиленням ремоделювання серця і аорти, викликаного Ang II [72, 73]. Протизапальні ефекти АПФ2 здійснюються, головним чином, через АПФ2-Ang-(1-7) вісь на противагу Ang II-АТ1 осі [74]. АПФ2 також виконує незалежну від РААС функцію. У кишечнику клітинний АПФ2 (нециркулюючий АПФ2) регулює поглинання амінокислот і бактеріальний баланс кишечника для зменшення ступеня його запалення [75]. Кишкові клітинні АПФ2 можуть бути ще однією вірусною точкою входу для SARS-CoV-2. SARS-CoV-2 проникає в організм людини, головним чином, через дихальну систему, а також, очевидно, через кишечник і інші тканини. По всій імовірності, SARS-CoV-2 проникає в легені і кишечник за допомогою розщеплення протеази TMPRSS2 АПФ2 [76]. Якщо імунна система нездатна перемогти інфекцію, SARS-CoV-2 буде масово правильно, займати клітинний АПФ2 і руйнувати клітини пацієнта. Як наслідок, система Ang II-AT1 не може бути неактивною. Разом з цим, функція кишечника руйнується, а запалення загострюється. В результаті маніфестує цитокіновий шторм, і в кінцевому підсумку дихальна система, серцево-судинна система та інші органи втрачають свої функції. Клінічні дані показали, що серед стаціонарних хворих COVID-19 близько 30 % мають основні захворювання. Ці пацієнти мають підвищений ризик смерті. Найпоширенішою була гіпертонія, потім ЦД і ішемічна хвороба серця [11, 77]. Оскільки вісь Ang II-AT1 вже гіперактивна при цих захворюваннях [7, 78], SARS-CoV-2 ще більше знижує продукцію функціонального АПФ2. Отже, у пацієнтів з цими основними захворюваннями набагато легше розвивається важкий перебіг хвороби, швидко трансформується в критичний стан. Як описано вище, сигнальний шлях РААС включає в себе як АПФ, який метаболізує Ang I в Ang II, так і АПФ2, який перетворює Ang II в Ang-(1-7) [79]. За нормальної фізіології АПФ2 розщеплює Ang II і меншою мірою Ang I на дрібніші пептиди, Ang-(1-7) і Ang-(1-9) відповідно [79]. Ang II має як судинозвужувальні, так і запальні властивості, які врівноважуються судинорозширювальними і протизапальними властивостями Ang-(1-7) [79, 80]. Система АПФ2/Ang-(1-7) відіграє важливу протизапальну та антиоксидантну роль, захищаючи тканини легень від ГРДС. Показано, що співвідношення активності АПФ та АПФ2, які мають високу експресію у легенях, впливає на ступінь оксигенації легень і тяжкість їх пошкодження при ГРДС [79, 81, 82]. Експериментальні моделі показали, що зв'язування білка Spike призводить до зниження експресії рецепторів АПФ2 в легенях, що дозволяє припустити, що пошкодження легень може бути опосередковано вищим вмістом Ang II у порівнянні з Ang-(1-7) [83].
Таким чином, рецептор АПФ2, мабуть, виконує суперечливі ролі, пов'язані з особливостями патофізіології інфекції SARS-CoV-2: одну, де АПФ2 полегшує захворювання в якості сайту зв'язування SARS-CoV-2, і іншу, де знижена експресія АПФ2 може сприяти важкому травматичному ураженню легень після інфікування [80]. Також показано, що АПФ2 захищає і від смертельної інфекції пташиного грипу А H5N1 [84]. На думку деяких авторів, експресія АПФ2 знижується у пацієнтів з ЦД, можливо, внаслідок глікозування, чим може бути пояснена підвищена схильність до важких пошкоджень легень і маніфестації ГРДС у хворих на ЦД на тлі COVID-19 [79, 85]. Як не дивно, навіть надекспресія АПФ2 буде контрпродуктивною y пацієнтів з COVID-19, оскільки, як встановлено на поточний момент, SARS-CoV-2 використовує АПФ2 як рецептор для проникнення в пневмоцити господаря [86]. У цьому полягає суперечлива роль АПФi та ARBs, які широко застосовуються при терапії ускладнень ЦД. Експресія АПФ2 помітно підвищена у пацієнтів з ЦД і гіпертонією, які отримують АПФi або ARBs, як адаптивна відповідь для протидії підвищеним рівнями Ang II і Ang I. Таким чином, використання АПФ2-стимулюючих препаратів буде сприяти проникненню SARS-CoV-2 в пневмоцити і, отже, може призвести до важчих і смертельних захворювань [14]. Вірус зв'язується з клітинами через свій тримерний шипоподібний глікопротеїн, що робить цей білок ключовою потенційною мішенню для терапії та діагностики COVID-19 [86]. В експериментальних дослідженнях на мишах, яким вводили SARS-CoV Spike, відзначалося загострення легеневої недостатності, яка могла бути ослаблена завдяки блокуванню ренін-ангиотензинового шляху [83, 87]. Проте, ретроспективний аналіз 112 клінічних випадка пацієнтів з COVID-19 і ССЗ, не виявив суттєвої різниці в добових дозах застосовуваних лікарських препаратів АПФI/ARB між ними і хворими, що померли [88]. Подібно АПФi і ARBs, ібупрофен [87] і тіазолідиндіони [89] також можуть призводити до підвищення рівня АПФ2, що викликає певні побоювання щодо безпеки цих препаратів у пацієнтів з COVID-19. В той же час, у дослідженнях на тваринах показано, що піоглітазон і ліраглутид також пов'язані з активацією АПФ2 [14, 90]. Таким чином, надмірна експресія АПФ2, хоча і сприяє проникненню SARS-CoV-2, не здатна захистити від пошкодження не тільки тканини легень, але й інші органи та системи, оскільки фермент деструктурується вірусом, що запускає патологічний каскад системних реакцій, зумовлених поломкою РААС, яка призводить до поліорганної дисфункції. Хоча ЦД був пов'язаний з гіршими наслідками у пацієнтів з COVID-19, сприйнятливість до інфекції SARS-CoV-2, очевидно, не підвищена у людей з ЦД. Згідно з декількома дослідженнями, поширеність ЦД серед інфікованих вірусом COVID-19, приблизно така ж, як у загальній популяції [91, 92].
Як раніше було встановлено, АПФ2 і діпептіділпептідаза-4 (DPP-4) є рецепторами для проникнення коронавирусу. У публікаціях останніх місяців велася широка дискусія щодо можливості DPP-4 бути рецептором для COVID-19 [93]. У серії досліджень висловлено припущення, що DPP-4 є основним рецептором MERS-CoV, але не SARS-CoV-2, тобто не рецептором COVID-19 [1]. Фермент DPP4 – це трансмембранний глікопротеїн II типу, що експресується в багатьох тканинах, включаючи імунні клітини. DPP-4 також відома як CD26, білок клітинної поверхні лімфоцитів, який відіграє важливу роль у функціонуванні Т-клітин [94]. J. Liu et al. в дослідженні імунних характеристик COVID-19 показали, що у пацієнтів з важким перебігом захворювання сироваткові рівні ІЛ-6, ІЛ-10, ІЛ-2 і ІФП-γ були вищими і кількість нейтрофілів і Т-клітин (особливо CD8 + Т-клітин) була меншою, ніж у пацієнтів з легким перебігом захворювання, що свідчить про масштабний цитокіновий шторм в цілому і Т-клітинному аспекті зокрема [95]. Підвищена активність Т-клітин проявляється в підвищенні рівня Th17 і високій цитотоксичності CD8+ Т-клітин, що частково пояснює важке імунне ушкодження легенів, пов'язане з інфекцією COVID-19. DPP-4 / CD26 присутня і активна в легенях і конститутивно експресується фібробластами легенів, де вона діє проліферативно [96]. DPP-4/CD26 також є маркером міграції та функціональної активації фібробластів, включаючи синтез колагену і секрецію запальних цитокінів [96]. Запальні захворювання легенів характеризуються високими рівнями експресії DPP-4 / CD26, які можуть посилювати запальну відповідь і тяжкість ушкодження легенів [97, 98].
Хоча її функції ще не повністю вивчені, DPP-4 відіграє основну роль у метаболізмі глюкози та інсуліну. DPP-4 руйнує інкретіни, такі як глюкагоноподобний пептид 1 (GLP-1) і глюкозозалежний інсулінотропний поліпептид, що в кінцевому підсумку призводить до зниження секреції інсуліну й порушення метаболізму вісцеральної жирової тканини. DPP-4 регулює постпрандіальну глікемію за допомогою деградації GLP-1. Експресія DPP-4 вища в вісцеральній жировій тканині і безпосередньо корелює з запаленням адипоцитів і резистентністю до інсуліну. DPP-4 також відіграє важливу роль в імунній регуляції внаслідок активації Т-клітин, експресії CD86 і шляху NF-κB. У своєму аналітичному березневому огляді 2020 року Gianluca Iacobellis дотримується точки зору, що DPP-4 підсилює запалення при ЦД2 за допомогою каталітичного та некаталітичного механізмів, підтверджуючи також, що ферментативна активність DPP-4 може впливати на функцію деяких цитокінів, хемокінів і факторів росту [99]. Оскільки інгібітори DPP-4 зазвичай застосовуються при лікуванні ЦД у всьому світі, в низці досліджень прозвучало припущення про можливе використання DPP-4 в якості рецептора для SARS-CoV-2 і, відповідно, гіпотетичній можливості потенціювання ресурсної захисної дії інгібіторів DPP проти COVID-19 [100]. D.J. Drucker в квітневій публікації 2020 року постулює, що рівні GLP-1 і активність DPP-4 регулюються інфекцією та запаленням, і, в свою чергу, інгібітори DPP-4 і агоністи рецептора GLP-1 також можуть модулювати запалення. Два рецепторних білка коронавирусу, АПФ2 і DPP-4, є встановленими перетворювачами метаболічних сигналів і шляхів, що регулюють запалення, фізіологію нирок, серцево-судинної системи і гомеостаз глюкози. Автор підсумовує, що наявні дані наразі не підтверджують клінічно значущих змін маркерів імунної функції після введення інгібіторів DPP-4 людям з ЦД2 або без нього, на підставі чого автор робить висновок, що DPP-4 не є рецептором SARS-CoV-2 і, відповідно, не може слугувати стартовим майданчиком для захворювання COVID-19 і, очевидно, DPP-4 є основним рецептором MERS-CoV. Також, автор робить висновок про недостатність на сьогоднішній день достатніх доказів, щоб рекомендувати лікування інгібіторами DPP-4 пацієнтів з ЦД2 і COVID-19 [101].