Rozdiel medzi akútnym poškodením obličiek COVID-19 (AKl) so sepsou-AKI (S-AK)

ali.ma@wecistanche.com

ČASŤ II.: Akútne poškodenie obličiek pri závažnom ochorení COVID-19 má podobnosti s poškodením obličiek spojeným so sepsou: Multiomická štúdia

MUDr. Mariam P. Alexander; Kiran K. Mangalaparthi, PhD a kol.

ABSTRAKTNÝ

Cieľ: Porovnanie ochorenia spôsobeného koronavírusom 2019(COVID-19) akútne poškodenie obličiek (AKl)dosepsa-AKI(S-AKI). Analyzovali sa morfologické a transkriptomické a proteomické charakteristiky pitevných obličiek. Pacienti a metódy: Boli zahrnutí jednotlivci vo veku 18 rokov a starší, ktorí zomreli na COVID-19 a mali pitvu vykonanú na klinike Mayo od apríla 2020 do októbra 2020. Vykonalo sa morfologické hodnotenie obličiek 17individuálov s COVID-19. V podskupine siedmich prípadov COVID-19 s posmrtnými intervalmi kratšími alebo rovnými 20 hodinám. boli hodnotené ultraštrukturálne a molekulárne charakteristiky (cielené transkripómové a proteomické analýzy tubulointerstitium). Molekulárne charakteristiky boli porovnané s archivovanými prípadmi S-AKI(sepsa-AKI)a príčiny AKI bez sepsy (akútne poškodenie obličiek). Výsledky: Spektrum patológie obličiek COVID-19 zahŕňalo mikrovaskulárny zápal s dominanciou makrofágov (glomerulitída a peritubulárna kapillaritída), cievnu dysfunkciu (peritubulárne kapilárne preťaženie a endotelové poranenie) a tubulárne poranenie s ultraštrukturálnym dôkazom poškodenia mitochondrií. Skúmanie priestorovej architektúry pomocou novej zobrazovacej hmotnostnej cytometrie odhalilo obohatenie CD3fCD4 T buniek v tesnej blízkosti buniek prezentujúcich antigén a makrofágom obohatených glomerulárnych a intersticiálnych infiltrátov, čo naznačuje vrodenú a adaptívnu reakciu imunitného tkaniva. Ochorenie na koronavírus 2019 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)Napríklad S-AKI(sepsa-AKI), v porovnaní s neseptickým AKI, mal obohatenie transkripčných dráh podieľajúcich sa na zápale (apoptóza, autofágia, hlavný komplex histokompatibility triedy I a ll a diferenciácia buniek pomocníka typu I T). Analýza proteomickej dráhy ukázala, že COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)v menšej miere S-AKI(sepsa-AKI)boli obohatené o nekroptózu a signálne dráhy sirtuínu, ktoré sa podieľali na regulačnej reakcii na zápal. Zvýšenie regulácie dráhy ceramidovej signalizácie a zníženie regulácie oxidačnej fosforylácie v COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)boli zaznamenané.

Záver: Tieto údaje poukazujú na podobnosti medzi S-AKI (sepsa-AKI) a COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)a naznačuje, že mitochondriálna dysfunkcia môže hrať kľúčovú úlohu pri COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek), Tieto údaje môžu umožniť vypracovanie nových diagnostických a terapeutických cieľov.

Kliknite na Cistanche UK ochorenie obličiek

KLIKNITE SEM PRE ČASŤ I.

DISKUSIA

Naša štúdia skúmala morfologické a molekulárne charakteristiky obličiek získané počas pitvy pacientov, ktorí zomreli na COVID-19. Morfologický a molekulárny profil ťažkého poranenia obličiek COVID-19 pripomína S-AKI(sepsa-AKI). To zahŕňa mikrovaskulárnu dysfunkciu so zápalom, to znamená makrofágovo dominantný bunkový fenotyp a výraznú reakciu T buniek v tubulointerstíciu v tesnej blízkosti buniek prezentujúcich antigén zaznamenané v priestorovo architektonickej analýze. Znížená oxidačná fosforylácia a upregulácia dráh ceramidovej signalizácie s ultraštrukturálnymi dôkazmi poškodenia mitochondrií zaznamenanými v COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)indikuje metabolické preprogramovanie tubulárnych epitelových buniek, ktoré boli opísané v S-AKI(sepsa-AKI).

OBRÁZOK 3. Hyperionická zobrazovacia hmotnostná cytometria ukazujúca simultánnu imunofenotypizáciu zápalových buniek a renálnych štrukturálnych zložiek s skúmaním ich priestorového vzťahu.A) Prítomnosť T buniek (vľavo, hore) a makrofágov (vpravo) v tubulointersticiálnom oddelení s nápadnou absenciou B buniek (vľavo, dole). Glomerulitída sa oceňuje v pravom paneli s okrajom makrofágov (šípok). Všetky bunky záujmu boli označené červenou farbou. (B) Výpočtová analýza susedstva obrazu sa vykonala po označení tubulov (Pank a E-kadherín), intertubulárneho stromu (kolagén a alfa-hladký svalový aktín) a glomeruli (vimentín) (vľavo). Po klasifikácii buniek pomocou prístupu pod dohľadom (CD4þ T bunky, CD4-T bunky a non-T bunky) bola vygenerovaná mapa vzdialenosti merajúca najbližšiu vzdialenosť od buniek HLA-DRþ ku každej z ostatných buniek (stredná, HLA-DR v žltej farbe, vzdialenosť od HLA-DR zobrazená vo zvyšujúcej sa intenzite modrej farby). Zobrazí sa percento buniek v každej chybne definovanej priehradke vzdialenosti (vpravo).

Zápalová reakcia spojená s COVID-19

Celkovo mali obličky COVID-19 výrazne viac zápalu v porovnaní s NS-AKI(sepsa-AKI)Ovládacie prvky. Molekulárne signály zápalu a aktivácie imunity pozorované v obličkách COVID-19 naznačujú globálnu antivírusovú odpoveď charakterizovanú makrofágom a zápalom bohatým na T-bunky a produkciu interferónu typu II, ako to široko naznačujú testy na báze krvi.20.21 Cd4+dominantná T-bunková odpoveď, ako sme pozorovali v obličkách COVID-19, bola spojená s horšími klinickými výsledkami.22Severe akútny respiračný syndróm koronavírus 2-špecifické CD4+ T bunky nasmerované na povrch hrotu. glykoproteín bol zistený u pacientov so závažným ochorením COVID-19 a môže predstavovať CD4+ T bunky nachádzajúce sa v tubulointersticiálnom oddelení obličiek. Molekulárne dráhy, skúmané na genomickej aj proteomickej úrovni, potvrdili, že zápal je prevládajúcou hnacou silou poškodenia obličiek pozorovaného pri COVID-19, podobne ako S-AKI.(sepsa-AKI). V oboch skupinách sme zistili zvýšenú expresiu génových súborov spojenú s protiregulačnými mechanizmami, ktoré sa bežne vyskytujú pri imunitnej aktivácii, vrátane diferenciácie Treg a signalizácie sirtuínu. V závažných prípadoch COVID-19 je zvýšenie cirkulujúcej frekvencie Treg spojené s horšími výsledkami, ktoré sa považujú za sekundárne k potlačeniu antivírusových reakcií T-buniek.

Signálne dráhy spojené s COVID-19 v obličkách COVID-19, ako aj v S-AKI(sepsa-AKI), našli sme dôkazy o zvýšenej apoptóze. Hoci apoptóza je potenciálne vírusovo sprostredkovaná prostredníctvom vonkajších ciest, regulovaná ceramidová cesta zaznamenaná v našom COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)Kohorta spojená so zníženými oxidačnými fosforylačnými signálmi naznačuje, že apoptóza vyvolaná ceramidom prostredníctvom mitochondriálneho narušenia by mohla hrať úlohu pri smrti tubulárnych buniek. Mitochondrie proximálnych tubulárnych epitelových buniek obličiek COVID-19 vykazovali výraznú vakuolizáciu a skreslenie cristae, ako už bolo opísané.2 Regulovaná ceramidová dráha v COVID-19 AKI podčiarkuje úlohu lipidovej dysregulácie pri závažnom ochorení COVID-19, ako to naznačujú iní. Nekroptóza, imunogénna bunková cesta smrti, ktorá dokáže eliminovať bunky infikované vírusom a mobilizovať vrodené aj adaptívne imunitné reakcie na obmedzenie replikácie vírusu, bola v porovnaní s NS-AKI v porovnaní s NS-AKI hlbšia aj v obličkách COVID-19.(sepsa-AKI). Nekroptóza hrá hlavnú úlohu pri poškodení pľúc SARS-COV2 po infekcii.26,30,31

OBRÁZOK 4. Transkriptomická analýza.Rámčekové zápletky ukazujú relatívnu expresiu vybraných funkčných anotačných génových súborov medzi akútnym poškodením obličiek (COVID-19) koronavírusovým ochorením 2019 (COVID-19), AKI (S-AKI) súvisiacim so sepsou a AKI (NS-AKI) súvisiacim s neseptózou. ENDAT, prepisy súvisiace s endotelovými bunkami; MHC, hlavný komplex histokompatibility; Th1, pomocná bunka typu 1 T; Treg, regulačná T bunka.

COVID-19 AKI pripomína AKI spojenú so sepsou

Kellum et al6 a ďalší navrhli, že COVID-19 AKIis je veľmi podobný S-AKI(sepsa-AKI). Naše pozorovania mikrovaskulárnej dysfunkcie, zápalu a metabolického preprogramovania (znížená oxidačná fosforylácia a zvýšená signalizácia ceramidu) pri COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)sú podobné základným patofyziologickým mechanizmom opísaným v S-AKI(sepsa-AKI).1933,3 Zhrnieme kľúčové zistenia v našej štúdii a porovnávame s publikovanou literatúrou v COVID-AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)Napríklad S-AKI(sepsa-AKI)v tabuľke 4.19,26,29,31,3-38 Tieto patológie ukazujú potenciálne terapeutické ciele pre COVID-19.

Obmedzenia štúdia

Hlavným obmedzením súčasnej štúdie je, že hoci sme mali schopnosť porovnať molekulárne charakteristiky patológie súvisiacej s COVID-19 proti S-AKI(sepsa-AKI)Pitva, neboli sme schopní porovnať s pitvami pacientov, ktorí zomreli na iné vírusom sprostredkované AKI. To si vyžaduje plánovanie a prospektívne štúdie na získanie optimálneho zachovania pitevného tkaniva pre štúdie omiky. Konzervačné artefakty zaznamenané na ultraštrukturálnych štúdiách archivovaného formalínom fixovaného pitevného tkaniva bez COVID-19 od predchádzajúcich pacientov neumožňovali porovnanie. Okrem toho sa štatistická analýza neprispôsobila viacnásobnému testovaniu a väčšia veľkosť vzorky mohla poskytnúť robustnejšiu analýzu génovej expresie. Silnou stránkou našej štúdie je, že sme boli schopní vykonať podrobnú morfologickú analýzu a prístup k multiomickej platforme na štúdium závažného poškodenia obličiek COVID-19 a vyvodiť paralely s poškodením spojeným so sepsou.

OBRÁZOK 5. Proteomická analýza.(A) Tepelná mapa poskytuje globálny prehľad o diferenciálnej expresii hladín bielkovín pre každý jednotlivý gén v troch kohortách akútneho poškodenia obličiek (AKI). Proteíny, ktoré boli výrazne nad- (červené) alebo nedostatočne vyjadrené (modré) pri P<.05 are="" shown.="" (b)="" the="" ingenuity="" pathway="" analysis="" of="" differential="" protein="" expression="" in="" coronavirus="" disease="" 2019="" (covid-19)="" aki,="" sepsis-associated="" aki,="" and="" other="" aki="" controls="" is="" shown.="" eif2,="" eukaryotic="" initiation="" factor="" 2;="" mtor,="" mammalian="" target="" of="" rapamycin;="" nrf2,="" nuclear="" factor="" erythroid="" 2erelated="" factor="">

ZÁVER

Táto séria je venovaná renálnym histopatologickým, ultraštrukturálnym a molekulárnym nálezom u pacientov, ktorí mali infekciu SARS-CoV-2, čo poskytuje dôkazy o vrodenej a prominentnej imunitnej odpovedi T buniek. Morfologické a molekulárne charakteristiky COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek)Podobné ako S-AKI(sepsa-AKI). Mitochondriálna dysfunkcia môže hrať ústrednú úlohu pri COVID-19 AKI(COVID-19 akútne poškodenie obličiek).

TABUĽKA 4. Morfologické a molekulárne porovnanie COVID-19 AKI so sepsou AKI

REFERENCIE

1. Hirsch JS, Ng JH, Ross DW a kol.Akútne poškodenie obličieku pacientov hospitalizovaných s ochorením COVID-19. Obličkový int 2020;98(I):209-218.

2. Pei G.Zhang Z, Peng et al Renal involvement a včasná prognóza u pacientov so zápalom covid-19. JAm Soc Nefrol. 2020;3I(6):1 I57-1I65.

3. Cheng Y, Luo R, WangK a kol Ochorenie obličiek je spojené so smrťou pacientov s COVID-19 v nemocnici. Obličkový int 2020;97(5):829-838.

4. Kudos S.Batal lSantoiello D, et al Biopsia obličiek zistenie pacientov s COVD-19. JAm Soc Nefral.202031(9):1959-1968.

5. Su H Yang M, Wan C, et al Renal histopatologická analýza 26 posmrtných nálezov pacientov s COMD.19 v Číne. Oblička Int. 2020;98(I):219-227.

6. Santoriello D, Khairallah P, BombadkAS, et al Postmortem zistenia patológie obličiek u pacientov s COVID.19.Som Soc Nephrol.20203I9)2158-2167.