Kontakt:{0}}

Wei Lin1, Jue Fan2, Long-Fei Hu2, Yan Zhang2, Joshua D. Ooi3, Ting Meng4, Peng Jin5, Xiang Ding5, Long-Kai Peng6, Lei Song6, Rong Tang6, Zhou Xiao4, Xiang Ao4, Xiang-Cheng Xiao Qiao-Ling Zhou4, Ping Xiao4, Yong Zhong4

1Oddelenie patológie, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Čína;

2Katedra bioinformatiky a dátovej vedy, Singleron Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu 210032, Čína;

3Centre for Inflammatory Diseases, Monash University Department of Medicine, Monash Medical Centre, Clayton, VIC 3168, Austrália;

4Katedra nefrológie, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Čína;

5Oddelenie orgánových transplantácií, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Čína;

6 OddelenieObličkyTransplantácia, Druhá nemocnica Xiangya Central South University, Changsha, Hunan 410011, Čína.

Cistanche môže zlepšiť funkciu obličiek

Abstraktné

Pozadie: Od roku 2019 románkoronavíruss názvom román 2019koronavírus(2019-nCoV) sa objavil na celom svete. Okrem toho

horúčka a respiračné komplikácie, akútobličkyporanenie bolo pozorované u niekoľkých pacientov skoronavíruschoroba 2019. Okrem toho bol podľa posledných zistení vírus zistený v moči. Angiotenzín konvertujúci enzým II (ACE2) bol navrhnutý tak, aby slúžil ako receptor pre vstup 2019-nCoV, ktorý je rovnaký ako pri ťažkom akútnom respiračnom syndróme. Cieľom tejto štúdie bolo preskúmať možnú príčinu poškodenia obličiek a potenciálnu cestu infekcie 2019-nCoV v močovom systéme.

Metódy: Použili sme obe publikovanéobličkya údaje atlasu buniek močového mechúra a nové nezávisléobličkyúdaje o sekvenovaní jednobunkovej RNA vytvorené interne na vyhodnotenie expresie génu ACE2 vo všetkých typoch buniek v zdravých obličkách a močovom mechúre. Najprv boli vytvorené Pearsonove korelačné koeficienty medzi ACE2 a všetkými ostatnými génmi. Potom sa gény s hodnotami r väčšími ako 0.1 a hodnotami P menšími ako 0.01 považovali za významné koexpresné gény s ACE2.

Výsledky: Naše výsledky ukázali obohatenú expresiu ACE2 vo všetkých podtypoch buniek proximálneho tubulu (PT)obličky. Expresia ACE2 sa zistila v 5,12 percentách, 5,80 percentách a 14,38 percentách buniek proximálneho stočeného tubulu, PT buniek a buniek proximálneho priameho tubulu v troch publikovanýchobličkymnožiny údajov bunkového atlasu. Okrem toho expresia ACE2 bola potvrdená aj v 12.{8}}5 percentách, 6,80 percentách a 10,20 percentách buniek proximálneho stočeného tubulu, PT a proximálneho rovného tubulu v našich dvoch vlastných vzorkách zdravých obličiek. Na analýzu verejných údajov z troch vzoriek močového mechúra bola expresia ACE2 nízka, ale detegovateľná v epiteliálnych bunkách močového mechúra. Iba 0,25 percenta a 1,28 percenta intermediárnych buniek a dáždnikových buniek malo expresiu ACE2. Záver: Táto štúdia poskytla bioinformatické dôkazy o potenciálnej ceste infekcie {{13}nCoV v močovom systéme. Kľúčové slová: 2019-nCoV; Akútne poškodenie obličiek; enzým konvertujúci angiotenzín 2; močového mechúra; COVID-19; obličky; analýza sekvencie RNA; Jednobunková analýza

Úvod V roku 2019 sa objavili záhadné prípady zápalu pľúc, ktoré sa rýchlo rozšírili po celom svete. Hlboká sekvenčná analýza a etiologické výskumy potom potvrdili, že patogén bol typ novo identifikovanéhokoronavírusktorý bol v roku 2019 označený ako nový koronavírus (2019-nCoV). Rýchle šírenie 2019-nCoV spôsobilo celosvetové prepuknutie zápalu pľúc, čo z neho v krátkom čase urobilo vážnu hrozbu pre medzinárodnú bezpečnosť verejného zdravia.[1-3] Na základe bioinformatických analýz sa ukázalo, že 2019-genóm nCoV je na 88 percent identický s dvoma koronavírusmi podobnými ťažkému akútnemu respiračnému syndrómu (SARS) pochádzajúcim z netopierov (bat-SL-CoVZC45 a bat-SL CoVZXC21), na 79 percent identický so SARS-CoV a na 50 percent identický s koronavírusom respiračného syndrómu na Blízkom východe (MERS-CoV).[4] Štrukturálne analýzy proteínov to odhalili

2019-nCoV mal receptor viažucu doménu podobnú doméne SARS-CoV, ktorá sa priamo viaže na angiotenzín konvertujúci enzým II (ACE2), čo silne naznačuje, že 2019-nCoV používa ACE2 ako svoj receptor, I

Najčastejšími príznakmi 2019-infekcie nCoV sú u väčšiny pacientov horúčka a kašeľ s príznakmi nepohodlia na hrudníku, progresívnej dyspnoe alebo syndrómu akútnej respiračnej tiesne (ARDS) u ťažkých pacientov. Akútnaobličkyporanenie (AKI) bolo hlásené u malého počtu pacientov s potvrdenou infekciou {{0}}nCoV. Laboratórne nálezy 99 pacientov infikovaných 2019-nCoV ukázali, že traja pacienti (3 percentá) mali rôzne stupne zvýšeného sérového kreatinínu. V ďalšej klinickej pozorovacej štúdii štyria (10 percent) zo 41 pacientov, vrátane dvoch z 13 ( 15 percent pacientov na jednotke intenzívnej starostlivosti (JIS) a dvoch z 28 (7 percent) pacientov bez JIS vykazovalo zvýšený kreatinín v sére.obličkovézlyhanie, ako sa ukázalo v analýze 88 úmrtí súvisiacich s koronavírusovým ochorením 2019 (COVID-19),[iil Okrem toho najnovší výskum potvrdil, že 27,06 percenta (23/85) pacientov malo akútnuobličkovézlyhanie a závažná akútna tubulárna nekróza bola pozorovaná farbením hematoxylínom-eozínom u šiestich pacientov post-mortem. 2019-nCo V antigén bol detegovaný aj v obličkových tubuloch imunohistochémiou (IHC).12] Okrem toho {{4 }}nCoV sa zistil vo vzorkách moču kvantitatívnou polymerázovou reťazovou reakciou v reálnom čase u pacienta s 2019-infekciou nCoV.134IPrečo a ako 2019-nCoV indukuje AKI v moči však zostáva do značnej miery neznáme. Tiež to, či sa 2019. nCoV môže prenášať močovými cestami, zostáva do značnej miery nezodpovedanou otázkou. Keďže ACE2 hrá dôležitú úlohu pri 2019-nCoVinfekcii, zamerali sme sa na identifikáciu zloženia a pomeru buniek exprimujúcich ACE2- u normálneho človekaobličkya močového mechúra pomocou jednobunkových transkriptómov, aby sa preskúmali možné cesty infekcie 2019-nCoV a úlohy ACE2 pri infekcii systému uninárneho traktu.

Sekvenovanie jednobunkovej RNA (scRNA-Seq) sa vo veľkej miere používa vo výskume 2019-nCoV vďaka svojej schopnosti nezaujate profilovať génovú expresiu pre všetky typy buniek vo viacerých tkanivách vo vysokom rozlíšení. Expresia ACE2 bola skúmaná v dobre známych alveolárnych bunkách typu 2 v pľúcach, ako aj v pečeňových cholangiocytoch, epiteliálnych bunkách pažeráka a absorpčných [15-171enterocytoch ilea a hrubého čreva pomocou scRNA-Seq. Tieto výsledky ukázali potenciálnu užitočnosť scRNA-Seq na odhalenie potenciálnych cieľových bunkových typov 2019-nCoV. Keďže infekcia močového systému a jej potenciálne následky by mohli byť nevyhnutné pre starostlivosť o pacienta počas infekcie a po nej, použili sme dva súbory transkriptómových údajov scRNA-Seq v zdravýchobličkya jeden súbor údajov v zdravých močových mechúroch na skúmanie vzorcov expresie bunkových typov v močovom systéme.

Metódy

Verejné získavanie a spracovanie dátových súborov

Matrice génovej expresie údajov scRNA-Seq z normáluobličkytroch zdravých darcov bolo stiahnutých z Gene Expression Omnibus (GSE131685). Následnú analýzu sme reprodukovali pomocou kódu poskytnutého autorom v pôvodnom článku.

Získali sme údaje scRNA-Seq zdravých tkanív močového mechúra troch pacientov s rakovinou močového mechúra z Gene Expression Omnibus (GSE108097). Aby sme boli v súlade sobličkydatasety, použili sme Harmony (metóda Harmony je algoritmus na integráciu jednobunkových genomických súborov údajov pre dávkovú korekciu a metaanalýzu, ktorý je rýchly, citlivý a presný. Môže tiež odstrániť vplyv súboru údajov pôvodu od vloženia.1]na integráciu vzoriek a vykonanie následnej analýzy pomocou Seurat (verzia 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/).Všetka génová expresia bola normalizovaná a škálovaná pomocou NormalizeData a ScaleData(NormalizeData je funkcia Seurat, ktorý dokáže normalizovať údaje o počte prítomných v danom teste. ScaleData je funkcia Seuratu, ktorá dokáže škálovať a centrovať gény v súbore údajov, štandardizovať rozsah hodnôt expresie vo všetkých génoch.), Top 20 00 variabilných génov bolo vybraných pomocou FindVariableFeautres na analýzu hlavných komponentov. Klastrovacia analýza pomocou FindClusters sa uskutočnila najprv redukciou matice génovej expresie na prvých 20 hlavných komponentov a potom použitím rozlíšenia 0,3 f alebo zhlukovanie založené na grafe.

Spracovanie vzorky obličiek

Obličkyvzorky boli získané na jednom mieste klinovou a ihlovou biopsiou obličiek od živého darcu po odstránení od darcu a pred implantáciou príjemcovi.Obličkyvzorky boli získané na jednom mieste klinovou a ihlovou biopsiou živého darcuobličkypo odstránení od darcu a pred implantáciou príjemcovi. Všetky postupy zahŕňajúce ľudských účastníkov boli vykonané v súlade s etickými štandardmi Etického výboru nemocnice Xiangya Central South University (číslo schválenia IRB 201711836) a Helsinskou deklaráciou z roku 1964 a jej neskoršími dodatkami alebo porovnateľnými etickými štandardmi. Vzorky biopsie obličiek boli po akvizícii zbavené sterilného fosfátového tlmivého roztoku (PBS).

Disociácia tkaniva

Čerstvéobličkytkanivo sa okamžite prenieslo do GEXSCOPE" Tissue Preservation Solution (Singleton Biotechnologies, Nanjing, provincia Jiangsu, Čína) pri 2 °C až 8 °C. Vzorky sa štiepili v 2 ml GEXSCOPE" tkanivového disociačného roztoku (Singleron Biotechnologies) pri 37 °C počas 15 °C. min v 15-ml centrifugačnej skúmavke za stáleho miešania po trojnásobnom premytí Hanksovým vyváženým soľným roztokom a narezaní na kúsky približne 1 až 2 mm. Následne boli zvyšky buniek a iné nečistoty filtrované pomocou 40-mikrónového sterilného sitka (Corning, NY, USA). Bunky sa centrifugovali pri 300 x g a 4 stupňoch počas 5 minút. Bunkové pelety sa resuspendovali v 1 ml PBS (HyClone, Marlborough, MA, USA). Na odstránenie červených krviniek. Zmes sa potom centrifugovala pri 500 x g počas 5 minút a bunková peleta sa resuspendovala v PBS. Bunky sa spočítali pomocou automatického počítadla buniek TC20 (Bio-Rad, Hercules, CA, USA).

Príprava knižnice a analýza údajov scRNA-Seq Suspenzia jednotlivých buniek bola podrobená príprave a sekvenovaniu jednobunkovej knižnice, ako už bolo opísané.[19] Aby sme boli v súlade s vyššie použitými verejnými údajmi, použili sme podobný pracovný postup analýzy smerom nadol.[18] Upravili sme počet hlavných komponentov na 20 a použili sme rozlíšenie 0,6, aby sme získali porovnateľné výsledky zhlukovania typu buniek s verejnosťouobličkyúdajov. Bunkové typy boli anotované na základe kanonických markerov v literatúre.[18,20] Koexpresia, obohatenie dráhy a analýzy interakcie proteínov Pre každý súbor údajov sme použili všetky bunky vybraných typov buniek a vypočítali sme koexprimované gény s ACE2 (tri

Obrázok 1: Jednobunková analýza verejnostiobličkyúdaje od troch darcov. (A) Graf UMAP odhaľujúci anotácie typu buniek troch vzoriek. (B) Bunkové zloženie troch vzoriek zdravých obličiek. Bunky proximálneho stočeného tubulu predstavovali 48,3 percenta, 52,6 percenta a 38,5 percenta; PT bunky predstavovali 26,3 percenta, 36,9 percenta a 43,7 percenta; a bunky proximálneho rovného tubulu predstavovali 7,6 percenta, 2,1 percenta a 5,8 percenta. (C) Bodový graf zobrazujúci kanonické markery používané na klasifikáciu bunkového typu. Os x predstavuje každý typ bunky, zvislá osa predstavuje markerové gény, farba bodky na obrázku predstavuje úroveň expresie a veľkosť bodky predstavuje podiel génovej expresie v bunke. (D) Vzorce génovej expresie ACE2 všetkých detegovaných typov buniek vobličky. Typ bunky je znázornený horizontálne a hodnota expresie ACE2 je znázornená vertikálne. Každý bod predstavuje jednu bunku. Bunky, ktoré hlavne exprimovali ACE2 vo vzorkách obličiek, sú PT bunky. ACE2: Angiotenzín-konvertujúci enzým II; PT: Proximálny tubulus; UMAP: Rovnomerná aproximácia a projekcia.

Obrázok 2: Jednobunková analýza dvoch vzoriek obličkovej biopsie. (A) Anotácie typu buniek vizualizované pomocou UMAP. Rôzne typy buniek sú farebne odlíšené a boli pridané názvy buniek. (B) Vizualizácia dvoch vzoriek UMAP špecifická pre vzorku. Typy buniek sú odlíšené rôznymi farbami. (C) Tepelná mapa kanonických markerov použitých na priradenie typu buniek. Typ bunky je znázornený horizontálne, zoznam génov je znázornený vertikálne a úroveň expresie je na obrázku znázornená farbou. (D) Husľový graf zobrazujúci expresné signály typov obličkových buniek. Typ bunky je znázornený horizontálne a hodnota expresie ACE2 je znázornená vertikálne. Každý bod rozptylu predstavoval jednu bunku. Bunky, ktoré hlavne exprimovali ACE2 vo vzorkách obličiek, sú PT bunky. ACE2: Angiotenzín-konvertujúci enzým II; PT: Proximálny tubulus; UMAP: Rovnomerná aproximácia a projekcia.

bunky proximálneho tubulu [PT] pre obličky a dáždnikové bunky pre močový mechúr). Najprv boli vytvorené Pearsonove korelačné koeficienty medzi ACE2 a všetkými ostatnými génmi. Potom sa gény s hodnotami r väčšími ako 0.1 a hodnotami P menšími ako 0.{16}}1 považovali za významné koexpresné gény s ACE2. Odstránili sme mitochondriálne gény pre nasledujúce analýzy obohatenia dráhy a interakcie proteín-proteín (PPI). Pre súbory údajov obličiek sme použili spoločne exprimované gény v najmenej dvoch z troch bunkových typov buniek PT, proximálneho rovného tubulu a proximálneho stočeného tubulu vo Vennovom diagrame. Celkovo zostalo 126 a 65 génov pre verejné a súkromné ​​súbory údajov obličiek. Pokiaľ ide o súbor údajov močového mechúra, konečný súbor obsahoval 372 génov. Analýzy obohatenia dráhy génovej ontológie (GO) a Kjótskej encyklopédie génov a genómov (KEGG) sa použili pomocou balíka R ClusterProfiler (verzia 3.8.1, Bioconductor, https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro filer.html). Cesty s hodnotou P_adj menšou ako 0.05 sa považovali za výrazne obohatené. Na analýzu PPI sa spojili dva konečné súbory génov z dvoch súborov údajov obličiek, aby sa vytvoril 170-zoznam génov. Analýza PPI bola predpovedaná na základe známych interakcií génov s relevantnými termínmi GO v balíku R STRINGdb (verzia 1.20.0, https://string-db.org/). Na základe rozdielne upregulovaných údajov siete interakcie génových proteínov bola sieť PPI exportovaná pomocou softvéru Cytoscape (verzia 3.4,https://cytoscape.org/).

Obrázok 3: Jednobunkový súbor údajov z verejného močového mechúra. (A) Dvojrozmerná vizualizácia atlasu buniek močového mechúra pomocou UMAP. Rôzne typy buniek sú farebne odlíšené a boli pridané názvy buniek. (B) Vzor expresie kanonických markerov používaných na identifikáciu typov buniek močového mechúra. Os X predstavuje každý typ bunky, os Y predstavuje markerové gény, farba bodky na obrázku predstavuje úroveň expresie a veľkosť bodky predstavuje podiel génovej expresie v bunke. (C) Expresia ACE2 v 12 bunkových podskupinách v súbore údajov močového mechúra. Typ bunky je na horizontálnej osi a hodnota expresie ACE2 je znázornená vertikálne. Každý bod rozptylu predstavoval jednu bunku. ACE2 je exprimovaný v dáždnikových bunkách vo vzorkách močového mechúra.

ACE2: Angiotenzín-konvertujúci enzým II; UMAP: Rovnomerná aproximácia a projekcia.

Cistanche môže zlepšiť funkciu obličiek

Štatistická analýza

Marker genes for each cluster were identified with the Wilcox likelihood-ratio test with default parameters via the FindAllMarkers function in Seurat v.3.1.2. Marker genes that are expressed in >10% of the cells in a cluster and average log (fold change) of >{{0}} bolo vybratých 0,25. Na analýzu významne koexprimovaných génov s ACE2 sa použila Pearsonova korelácia a na identifikáciu významne koexprimovaných génov s ACE2 sa použila P-hodnota menšia ako 0,01. Pre údaje scRNA-Seq, štatistickú analýzu a údaje dokončil R (verzia 3.5.1, https://www.r-project.org/).

Výsledky

Vzorce expresie ACE2 v obličkách Analýzou verejného súboru údajov o transkriptóme jednej bunky normálnych ľudských obličkových buniek od troch darcov sme zistili, že expresia ACE2 bola distribuovaná medzi viaceré typy buniek. Najmä ACE2 bol väčšinou obohatený o PT bunky, vrátane stočených tubulov a rovných tubulov (obrázok 1A–1D). Ostatné podtypy nefrónov, ako je zberný kanálik a distálny tubul, ako aj imunitné bunky, všetky vykazovali extrémne nízku génovú expresiu.

Na potvrdenie tohto výsledku sme ďalej analyzovali normálne vzorky obličiek od dvoch zdravých darcov. Bunky 4736 boli klasifikované do deviatich typov buniek, ktoré sa vysoko prekrývali s verejnými údajmi, vrátane siedmich podtypov špecifických pre nefróny na základe kanonických markerových génov [obrázok 2A]. PT (CUBN, SLC13A3 a SLC22A8) bol klasifikovaný do proximálneho stočeného tubulu a proximálneho rovného tubulu na základe rôznych hladín expresie markerov.[18,20] Odber hlavných buniek z kanálika (AQP2), zber buniek vložených do kanálika (ATP6V0D2) a glomerulárne parietálne epitelové bunky (KRT8 a KRT18) boli tiež anotované a tieto výsledky sú v súlade s predchádzajúcim výsledkom. Ďalej sme identifikovali zhluk slučiek Henleho buniek (UMOD, SLC12A1 a CLDN16), ktorý vo verejnom súbore údajov chýbal. Okrem toho sa našli stróma a imunitné bunky zložené z malého počtu endotelových buniek (CD34 a PECAM1) a monocytov (CD14, FCN1 a VCAN) [obrázok 2B]. Reprezentatívne markerové gény pre všetky subpopulácie sú znázornené na obrázku 2C.

Ako bolo pozorované vo verejnom súbore údajov, pozorovali sme upregulovanú expresiu ACE2 vo všetkých PT bunkách v porovnaní s inými typmi buniek [obrázok 2D]. Kvantitatívne bola expresia ACE2 potvrdená aj v 12,05 percentách, 6,79 percentách a 10,20 percentách buniek proximálneho stočeného tubulu, PT a proximálneho rovného tubulu v našich dvoch vlastných zdravých normálnych obličkových vzorkách. Predchádzajúca analýza IHC[21] naznačila komplexnú priestorovú distribúciu expresie proteínu ACE2 koncentrovanú v kefovom lemu PT.

Vzor expresie ACE2 v močovom mechúre

Na základe verejného súboru údajov močového mechúra 12 typov buniek [obrázok 3A a 3B] sme zistili nízku expresiu ACE2 vo všetkých typoch epitelových buniek. Zdá sa, že koncentrácia ACE2 má klesajúci trend od vonkajšej vrstvy epitelu močového mechúra (dáždnikové bunky) k vnútornej vrstve (bazálne bunky) so strednými bunkami medzi nimi. Iné typy buniek, ako sú endotelové a imunitné bunky, sú väčšinou negatívne na ACE2 (obrázok 3C). Percento dáždnikových buniek v močovom mechúre exprimujúcich ACE2 (1,3 percenta) bolo nižšie ako v obličkovom epiteli. Predchádzajúca analýza pacientov so SARS naznačila, že vírus SARS (SARS-CoV) bol schopný prežiť v moči v detegovateľných hladinách.[22,23] Detekcia SARS-CoV v moči znamenala možnosť uvoľnenia vírusu z infikovaných epiteliálnych buniek močového mechúra. , čo je v súlade s našou analýzou vyššie.

Funkčná analýza koexprimovaných génov s ACE2

V oboch súboroch údajov obličiek sme našli veľký počet génov koexprimovaných s ACE2, najmä v bunkách proximálnych priamych tubulov [obrázok 4A a 4D]. Spoločne exprimované gény boli obohatené o viaceré bunkové zložky súvisiace s membránou (CC) [obrázok 4B a 4E]. Je pozoruhodné, že membrány kefového lemu a kefového lemu boli významne obohatené CC termínmi, čo sa dobre zhoduje s bunkovými polohami ACE2 zistenými imunohistochemickou analýzou.[21] Obohatené termíny KEGG zahŕňali normálne funkcie ACE2, ako je systém renín-angiotenzín, PT

Obrázok 4: Funkčná analýza génov súvisiacich s ACE v obličkách. (A, D) Venn diagram génov koexpresie ACE2 z troch PT buniek na verejnostiobličkydataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 bunkové typy) pre obohatenie GO CC termínom v údajoch 1 a údajoch 2. Os X predstavuje logaritmicky transformované P hodnoty. (C, F) Analýza koexpresných génov ACE2 na obohatenie termínu KEGG v údajoch 1 a údajoch 2. Červený výraz predstavuje spoločnú cestu medzi súbormi údajov. ACE2: Angiotenzín-konvertujúci enzým II; CC: Bunkové komponenty; GO: Gene Ontology; KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PT: Proximálny tubulus.

Obrázok 5: Funkčná analýza génov súvisiacich s ACE2-v močovom mechúre. (A) Analýza koexpresných génov ACE2 v dáždnikových bunkách močového mechúra na obohatenie termínu GO CC. Os X predstavuje logaritmicky transformované hodnoty P. (B) Analýza koexpresných génov ACE2 v dáždnikových bunkách močového mechúra na obohatenie termínom KEGG. (C, D) Siete PPI zobrazujúce vzťahy medzi ACE2 a jeho príbuznými génmi v obličkách a močovom mechúre. Veľkosť uzla (génu) predstavuje počet interakčných partnerov (susedov). Šírka čiary a farba (úzka až široká zodpovedajúca modrej až červenej) sú úmerné sile interakcie v databáze STRING. ACE2: Angiotenzín-konvertujúci enzým II; CC: Bunkové komponenty; GO: Gene Ontology;

KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PPI: Interakcia proteín-proteín.

regenerácia bikarbonátu, absorpcia minerálov a viaceré dráhy súvisiace s metabolizmom [obrázok 4C a 4F]. Výsledky potvrdili, že ACE2 a jeho príbuzné gény sú nevyhnutné na udržanie funkčnosti obličiek.[24] Pre súbor údajov močového mechúra boli výsledky obohatenia CC a KEGG vo všeobecnosti konzistentné s výsledkami obličiek, kde boli zahrnuté membránové proteíny a renálne funkcie, ako je absorpcia a metabolizmus [obrázok 5A a 5B]. Vykonali sme analýzu PPI pre ACE2 a jeho koexprimované gény v obochobličkya močového mechúra, ako je znázornené na obrázku 5C a 5D. Či sa tieto interagujúce proteíny podieľajú na patogénnych zmenách infekcií PT a dáždnikových buniek, nie je jasné a je potrebné to ďalej skúmať. Diskusia AKI pri 2019-infekcii nCoV a SARS-CoV COVID-19 je nové infekčné ochorenie s impozantnou rýchlosťou prenosu. Zatiaľ čo väčšina týchto pacientov vykazuje respiračné symptómy, bola hlásená aj široká škála nerespiračných symptómov, čo dokazuje, že počas ochorenia sú postihnuté aj iné orgány. Pri analýze klinických príznakov u pacientov infikovaných 2019- nCoV sa potvrdilo poškodenie funkcie obličiek[9,10] a pretrvávaobličkysubstitučná liečba bola potrebná u približne 9 percent zo všetkých 99 infikovaných pacientov.[9] Gabarre et al[25] systematicky skúmali AKI u kriticky chorých pacientov s COVID-19. Okrem toho sa u iných pozorovalo poškodenie obličiek a renálna dysfunkciakoronavírusyspojené s respiračnými infekciami, najmä dvoma betakoronavírusy(SARS-CoV a MERS-CoV),[26] ktoré sú geneticky podobné 2019-nCoV.[4,8] Predchádzajúca štúdia uvádza, že 36 (6,7 percenta) z 536 pacientov so SARS vyvinulo AKI a 33 zo všetkých 36 pacientov (91,7 percenta) s renálnou dysfunkciou zomrelo.[27] Dôležité je, že fragmenty SARS-CoV boli detekované polymerázovou reťazovou reakciou vo vzorkách moču niektorých pacientov.[28] Okrem toho bola pozorovaná pretrvávajúca infekcia SARS-CoV a replikáciaobličkynajmä v tubulárnych epiteliálnych bunkách in vitro [29], čo naznačuje, že poškodenie obličiek u pacientov so SARS by mohlo byť spôsobené priamou vírusovou infekciou v cieľových bunkách s výnimkou iných spúšťačov, ako je imunitná odpoveď hostiteľa, ťažká pneumónia a ARDS. Hoci je patogénne veľmi podobný SARS-CoV, detailný mechanizmus renálneho postihnutia 2019-nCoV zostáva nejasný.

Cistanche môže zlepšiť funkciu obličiek

Analýza expresie ACE2 v močovom systéme

Etiológia AKI pri SARS sa zdá byť multifaktoriálna a stále neistá, o čom sa predpokladalo, že má určitú koreláciu s vysokou expresiou ACE2 v obličkách.[29,30] scRNA-seq, nový prístup, ktorý sa čoraz viac používa v v oblasti biológie a medicíny dokáže analyzovať typy buniek a expresné gény na bunkovej úrovni. Na základe našej jednobunkovej analýzy v oboch normálnychobličky(verejnosť aj naše údaje) a močového mechúra sme našli detekovateľné hladiny ACE2 v obličkách aj močovom mechúre. Podobne ako naše údaje, Deng a spolupracovníci[31] analyzovali verejnosťobličkya naznačujú, že obličky sú vystavené vysokému rizikukoronavírusinfekcia. Okrem toho sme v našich údajoch zistili, že PT bunky majú vyššie percentá expresie ako bunky epitelu močového mechúra, čo môže naznačovať, že oblička je náchylnejšia na infekciu 2019-nCoV ako močový mechúr. V porovnaní s hladinami expresie ACE2 v tráviacom systéme[15] by nižšia expresia ACE2 v močovom systéme mohla naznačovať menší počet pacientov so symptómami súvisiacimi s obličkami, čo pozitívne koreluje s pozorovaniami u pacientov so SARS. Analýza koexpresie a dráhy odhalila kritické funkcie ACE2 v močovom systéme, čo môže vysvetliť dysfunkciu obličiek spôsobenú vírusmi viažucimi ACE2-. Navyše expresia ACE2 vo vonkajších bunkách (PT bunky v obličkových tubuloch a dáždnikové bunky v epiteli močového mechúra) môže byť tiež jednou z príčin prítomnosti vírusov v moči.

Význam štúdie

AKI, o ktorej sa dokázalo, že je prediktorom vysokej úmrtnosti u pacientov so SARS,[27] môže tiež viesť k ťažkostiam s liečbou, zhoršujúcim sa stavom a dokonca môže byť negatívnym prognostickým ukazovateľom prežitia pacientov infikovaných 2019-nCoV . Táto štúdia poskytla priamy dôkaz o možnej infekcii obličkových epiteliálnych buniek 2019-nCoV, čo si vyžaduje väčšiu pozornosť u pacientov s COVID-19 s AKI, najmä počas rozsiahleho prepuknutia choroby a globálna epidémia sa naďalej zhoršuje . Okrem toho distribúcia ACE2 v močovom systéme a jeho detekcia[32] vo vzorkách moču naznačili potrebu testovania vírusov vo vzorkách moču pacientov s COVID-19, čo by mohlo do určitej miery znížiť riziko prenosu. Naše výsledky treba vnímať aj z hľadiska ich obmedzení. Najprv sme analyzovali expresiu ACE2 iba v zdravých individuálnych vzorkách a hlavným obmedzením je nedostatok vzoriek od pacientov s COVID-19. Okrem toho sme nezahrnuli validačnú kohortu na potvrdenie našich zistení. Sú potrebné priamejšie dôkazy z experimentov in vitro a vzoriek pacientov.

Financovanie Táto práca bola podporená Projektom zdravotníckej komisie provincie Hunan (č. C2019184) a Národnou nadáciou pre prírodné vedy Číny (č. 81800641).

Konflikty záujmov Žiadne.