Sekvenovanie jednobunkovej RNA močových buniek odhaľuje výraznú bunkovú diverzitu v COVID-19 – AKI pridružená Ⅱ

Výsledky

Vykonali sme scRNAseq na močovom sedimente od ôsmich hospitalizovaných pacientov sCOVID-19, päť sAKIa tri bez AKI. Štyri ďalšie vzorky moču zhospitalizovaní pacienti bez COVID-19a s AKI boli tiež zhromaždené na porovnanie potenciálnych rozdielov v AKI v kontexte COVID{{0}}. Priemerná sCr u pacientov s AKI súvisiacou s COVID-19 bola 2,4 mg/dl v porovnaní s 0,83 mg/dl u kontrolných pacientov v čase odberu. Najmä dvaja z pacientov sCOVID-19-spojenéAKImal predtýmdiagnózy CKD, čo bolo preukázanézhoršiť následky ochorenia COVID-19(39,40). Komorbidity a iné premenné sa mierne líšili medzi kontrolnými populáciami AKI a žiadnou AKI (tabuľka 1).

V súlade s predchádzajúcimi správami (29) boli počty buniek medzi pacientmi veľmi heterogénne (doplnkový obrázok 1, A a B). Celkovo sa sekvenovalo 65 234 buniek a 30 076 buniek sa zachovalo prostredníctvom kontroly kvality. Integrovaná jednotná aproximácia a projekcie všetkých 12 vzoriek pacientov odhalili rôznorodú škálu obličkových, urotelových a imunitných buniek (obrázok 1, A, E a F). Podarilo sa nám detegovať väčšinu obličkových buniek, vrátane podocytov a obličkových buniek VCAM11, čo demonštruje schopnosť neinvazívne študovať obličky prostredníctvom analýzy moču. V populácii urotelových buniek je jasná heterogenita, ktorá nespadá do rozsahu tejto štúdie, ale vyžaduje si ďalšie skúmanie. Zachytené typy buniek sa medzi nimi líšiliAKI a non-AKI skupiny(Obrázok 1, B–D), ako aj medzi každým pacientom (doplnkový obrázok 1C). Ako sa očakávalo, vo vzorkách AKI spojených s COVID-19 sa zistil väčší počet imunitných buniek.

TRADIČNÉ ČÍNSKE BYLINKY AKO RENÁLNA DIÉTA

GSEA odhalila upreguláciuapoptotické gény, prvky odozvy IFN a rôzne ďalšie signálne dráhy v kontrolných vzorkách AKI spojených s COVID-19 a iných ako COVID-19 a iných ako AKI (obrázok 2C, doplnkový obrázok 2). Kvôli vysokým energetickým požiadavkám a obsahu mitochondrií je proximálny tubul jednou zo štruktúr, ktoré sú počas AKI najcitlivejšie na poškodenie (41) a závažnosť poranenia súvisí s celkovými výsledkami (42). Analýza dráhy buniek proximálneho tubulu od pacientov s AKI odhalila obohatenie dráh súvisiacich s apoptózou, opravou DNA a bunkovými odpoveďami na reaktívne formy kyslíka a stres na rozdiel od pacientov bez AKI (obrázok 2, A a B). Podobná upregulácia dráhy bola zistená v iných tubulárnych bunkách obličiek. Dráhy súvisiace s poškodením boli v prostredí AKI upregulované, ale obohatenie o reaktívne formy kyslíka, poškodenie DNA a apoptotické dráhy v proximálnych tubuloch, Henleho slučke a zbernom kanáliku bolo zreteľnejšie v súvislosti s COVID{8}} AKI v porovnaní so vzorkami AKI bez COVID{9}}. Máme podozrenie, že v AKI existuje veľa prekrývajúcich sa dráh v dôsledku kombinácie mechanizmov poškodenia, vrátane ischémie, zápalu alebo toxicity liekov. Ďalšie obohatenie dráh súvisiacich s poškodením v AKI spojenom s COVID–19 môže byť spôsobené inými zápalovými procesmi vyskytujúcimi sa v procese ochorenia COVID{12}}. To môže vysvetliť metabolické rozdiely pozorované v moči pacientov s AKI spojenou s COVID-19 (43)

Vírusový vstupný receptor, ACE2, je hojne prítomný v rôznych tkanivách, vrátane obličiek. Transkripty ACE2 a TMPRSS2 boli detegované na rôznych epiteliálnych bunkách z obličiek a boli obzvlášť hojné v urotelových bunkách (obrázok 3A). Pretože SARS-CoV-2 je RNA vírus s poly-A chvostom (44), vytvorili sme prispôsobený genóm na zarovnanie, kde bol genóm SARS-CoV-2 pridaný ako exón k ľudskému hg38 genóm. Je zaujímavé, že hoci sme nezistili žiadne transkripty vírusu SARS-CoV-2 v obličkových bunkách u pacientov s AKI, zistili sme stopové transkripty v urotelových bunkách pacienta 7 (ktorý mal COVID-19 bez AKI ), čo naznačuje priamu infekciu týchto buniek močového mechúra (obrázok 3A). Individuálna analýza pacienta 7 odhalila niekoľko buniek derivovaných z obličiek. Väčšina izolovaných buniek boli imunitné a urotelové bunky. Vírusová RNA sa našla výlučne v urotelových bunkách s vysokou expresiou ACE2 (obrázok 3B, doplnkový obrázok 3). Analýza moču tohto pacienta ukázala leukocytúriu bez dôkazu bakteriálnej infekcie (negatívna leukocytárna esteráza a dusitany) (obrázok 3C). Analýza dráhy urotelových buniek odhalila obohatenie dráh zapojených do signalizácie IFN typu 1, akútnej zápalovej reakcie a leukocytových reakcií (obrázok 3D, doplnkový obrázok 2B), čo je v súlade s vírusovou infekciou týchto buniek.

Obrázok 2.|Obohatenie dráh súvisiacich s poškodením v bunkách od pacientov s AKI. Analýza obohatenia génovej sady každého zhluku buniek z integrovaného UMAP pre dráhy vrátane (A) charakteristických dráh reaktívnych foriem kyslíka, (B) charakteristických dráh apoptózy a (C) charakteristických dráh opravy DNA u pacientov s COVID-19 AKI (ľavé panely), ovládacie prvky COVID-19 bez AKI (stredné panely) a pacienti s AKI mimo COVID{4}} (pravé panely). Identifikácie zhlukov sú nasledovné: 1, uroteliálny; 2, uroteliálny; 3, uroteliálny; 4, makrofág; 5, MHC trieda 2 – pozitívny neutrofil; 6, slučka Henle; 7, neutrofil; 8, zberné potrubie; 9, uroteliálny; 10, dáždnik; 11, neutrofil; 12, zberné potrubie; 13, makrofág rezidentný v obličkách; 14, neutrofil; 15, uroteliálny; 16, cyklistika; 17, proximálny tubul; 18, proximálny tubul; 19, bunka hladkého svalstva; 20, interkalovaná bunka; 21, uroteliálny; 22, T bunka; 23, podocyt; 24, červené krvinky; 25, makrofág; 26, B bunka; 27, makrofág; 28, červené krvinky.dôkazy o priamej infekcii chýbajú. Mechanizmus vstupu by bol z bazálnej strany urotelubunky z krvi alebo z luminálnej strany z moču.

Predchádzajúca štúdia naznačila, že ACE2 je exprimovaný na bazálnom aj luminálnom povrchu močového mechúra (23). Detekcia vírusovej cystitídy pomocou scRNAseq je v súlade s klinickými charakteristikami pacienta 7 (obrázok 3C). Hoci bol vírus detegovaný iba v malom počte buniek, máme podozrenie, že väčšina vírusovo infikovaných buniek mohla byť odfiltrovaná počas krokov kontroly kvality spracovania moču a analýzy údajov, v ktorých sme odstránili mŕtve a umierajúce bunky.