DIO Ⅰ: Akutna ozljeda bubrega kod teške bolesti COVID-a-19 ima sličnosti s ozljedom bubrega povezanom sa sepsom

za više informacija:ali.ma@wecistanche.com

DIO Ⅰ:Akutna ozljeda bubrega kod teškog COVID-a-19 ima sličnosti s ozljedom bubrega povezanom sa sepsom: studija s više omika

Mariam P. Alexander, dr. med.; Kiran K. Mangalaparthi, PhD & et al.

UVOD

Infekcija s teškim akutnim respiratornim sindromom koronavirus 2 (SARS-CoV-2) uzrokuje koronavirusnu bolest 2019 (COVID. 19).i povezan je saakutna ozljeda bubrega(AKI) u više od jedne trećine hospitaliziranih pacijenata. AKI (akutna ozljeda bubrega) često je umjerena do teška i neovisni je čimbenik rizika za bolničku smrtnost. Akutna tubularna ozljeda smatra se patološkim obilježjemCOVID-19bolesti bubrega kako je prikazano iu nativnim i autopsijskim bubrežnim studijama. Mikrotrombi, opisani u srcu i plućima," rijetko se bilježe u bubrezima. Slično, iako ozbiljniCOVID-19povezan sa sustavnim upalnim odgovorom i upalom u plućima i srcu, malo se zna o imunološkom odgovoru u bubrezima.

Izravna virusna toksičnost, hemodinamska nestabilnost, citokinska oluja. i imunološki posredovane ozljede predložene su kao mogući uzroci oštećenja bubrega uCOVID-19.5,13,14 Nedavna istraživanja pokazala su sličnosti između AKI-a povezanog sa sepsom (akutna ozljeda bubrega) (S-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)) iCOVID-19-povezano s oštećenjem bubrega.,e Do danas, izvješća koja procjenjuju bubrežnu patologiju uCOVID-19uvelike su se usredotočili na svjetlosnu mikroskopiju i ultrastrukturne studije; molekularna istraživanja su ograničena.

Ovdje predstavljamo nizCOVID-19bolesnika koji su bili podvrgnuti postmortalnom pregledu s naglaskom na nalaz bubrežne patologije. Naša je studija nastojala opisati patološki spektarCOVID-19-povezano oštećenje bubrega i karakterizacija molekularnog profilaCOVID-19-povezani AKI (akutna ozljeda bubrega)u usporedbi sa S-AKI ((Ozljeda bubrega povezana sa sepsom))i AKI koji nije povezan sa sepsom (akutna ozljeda bubrega)(NS. AKI (akutna ozljeda bubrega)razjasniti sličnosti i razlike u temeljnoj patofiziologiji.

Kliknite za dobrobiti ekstrakta Cistanche kod bolesti bubrega

PACIJENTI I METODE

Klinički podaci

Svi slučajeviCOVID-19(kao što je potvrđeno antemortem SARS.CoV-2 nazofaringealnom ili orofaringealnom lančanom reakcijom polimeraze) koji su bili podvrgnuti postmortem pregledu uz odobrenje istraživanja na klinici Mayo (Rochester, MN) između 2. travnja i 9. rujna 2020., bili su uključeni u studiju. Istaknute informacije za sve slučajeve izvučene su iz mikrodisekcije mikrodisekcije tubulointersticijalnog odjeljka koja je izlučila sve glomerule i/ili regije intersticijske fibroze ili tubularne atrofije nakon laserskog snimanja. Apoptoza u svakoj skupini procijenjena je terminalnom deoksinukleotidil transferazom dUTP nick end označavanja.

Statistička analiza

Analiza ekspresije gena nakon normalizacije provedena je korištenjem R verzije 3.6.3 (R Foundation for Statistical Computing, Beč, Austrija). Skupovi gena za funkcionalne anotacije izvedeni su korištenjem komentara temeljenih na literaturi koje je pružio NanoString.78 Ekspresija skupa gena za funkcionalne anotacije određena je pomoću z-rezultati srednjih normalnih zbrojeva sastavnih gena. Gesetzovi rezultati uspoređeni su između skupina uzoraka korištenjem Student t-testa. Najviši relativno pojačano regulirani i smanjeno regulirani pojedinačni geni unutar svake skupine uzoraka (u odnosu na sve ostale skupine uzoraka) određeni su korištenjem promjene puta i Student t-testa. U slučaju kvantitativnih proteomskih podataka, intenziteti kanala tandemske oznake mase identificiranih proteina korišteni su za statističku analizu pomoću Pythona 3.6.5. Intenziteti kanala bili su log, transformirani i medijan normaliziran prije primjene nezavisnog Student t-testa. P vrijednosti su korigirane za testiranje više hipoteza korištenjem Benjamini-Hochberg metode. Diferencijalno izraženi proteini (str<.05) were="" analyzed="" using="" qiagen's="" ingenuity="" pathway="" analysis="" software(ipa,="" qiagen="" redwood="" city,="" ca,="" usa)to="" identify="" altered="" signaling="" pathways.="" the="" significance="" values="" (p-value="" of="" overlap)for="" the="" canonical="" pathways="" were="" calculated="" by="" the="" right-tailed="" fisher="" exact="" test.="" we="" used="" a="" nonparametric="" rank-sum="" test="" to="" compare="" the="" groups="" because="" of="" the="" small="" number="" of="" cases="" per="" group.="" all="" statistical="" analyses="" were="" perfomed="" using="" imp="" (sas="" institute.="" cary.="" nc:="" version="" 14.1).="" p="" values="" less="" than="" .05="" were="" considered="" to="" be="" statistically="">

REZULTATI

Kliničke karakteristike

Demografija 17COVD-19slučajevi autopsije navedeni su u tablici 1. Kohorta je imala medijan dobi od 78 godina (raspon od 29 do 94 godine), a 14 (82,4 posto) bilo je starije od 70 godina. Bilo je 15 muškaraca. i ja sam se identificirao kao bijelac (64,7 posto). Tri (17,6 posto) dodatna pacijenta izjasnila su se kao Azijati, nijedan kao crnac. Vrijeme provedeno u bolnici uvelike je variralo, a 12 (70,6 posto) bilo je hospitalizirano 5 ili više dana prije smrti. Česti i značajni komorbiditeti uključivali su hipertenziju u 9 (52,9 posto), dijabetes melitus u 4 (23,5 posto), kardiovaskularne bolesti (kao što je bolest koronarne arterije) ili cerebrovaskularni inzult u 12 (70,6 posto) i kroničnu bolest bubrega u 1 (5,9 posto). ). Samo 1 od 17 pacijenata (5,9 posto) nije imao povijest hipertenzije, dijabetes melitusa, bolesti koronarnih arterija, kronične bolesti bubrega ili pretilosti. Sedam (41,1 posto) bilo je mehanički ventilirano u trenutku smrti.

Svih 17 pacijenata koji su umrli saCOVID-19razvio AKI (akutna ozljeda bubrega). Među bolesnicima s AKI (akutna ozljeda bubrega)koji su imali terminalnu razinu kreatinina u serumu unutar 24 sata od smrti, osam ih je imalo AKI (akutna ozljeda bubrega) stadij 1 (47,1 posto), dvoje je imalo AKI (akutna ozljeda bubrega)stadij 2 (11,8 posto), a tri su imale AKI (akutna ozljeda bubrega)stupanj 3 (17,6 posto). Jedan pacijent s AKI (akutna ozljeda bubrega)stadij 3 primao kontinuiranu nadomjesnu bubrežnu terapiju. Procjena proteinurije pomoću urina nije bila dostupna kod četiri pacijenta, ali kod preostalih je svih 13 pacijenata (76,5 posto) imalo 100 mg/dL ili manje. Šest od 17 pacijenata liječeno je zaCOVID-19uključujući samo deksametazon (n=1), remdesivir (n=1), kombinaciju deksametazona i remdesivira (n=2) i kombinaciju remdesivira i rekonvalescentne plazme (n{{ 3}}).

Svih 17 pacijenata imalo je pozitivnu lančanu reakciju polimeraze SARS-CoV-2, dijagnosticiranu u srednjem intervalu od 12 dana prije autopsije. U vrijeme obdukcije, troje (17,6 posto) bilo je negativno na SARS-CoV-2. Medijan postmortalnog intervala bio je 18 sati, a autoliza je bila blaga samo kod ll pacijenata (64,7 posto). Šesnaest (94,1 posto) umrlo je od komplikacijaCOVID-19(svi 16 su imali tešku plućnu bolest, uključujući akutnu bronhopneumoniju superponiranu na difuzno oštećenje alveola u osam [50.0 posto), akutnu i organiziranu upalu pluća u četiri [25,0 posto), organiziranu upalu pluća u tri [ 18,8 posto ], a samo difuzno oštećenje alveola u jednom [6,3 posto ]).

TABLICA 1. Demografija skupine i relevantne kliničke karakteristike

Karakteristike patologije

Nalazi autopsije bubrega karakterizirani su u tablici 2. Patologiju bubrega karakterizirala je umjerena do teška akutna tubularna ozljeda kod svih (Slika 1A). Većina je pokazala izrazito pojednostavljenje obložnog epitela i ektaziju lumena. Mioglobinski odljevci uočeni su u dva slučaja, a osmotska tubulopatija u jednom. Tubulointersticijska upala bila je blaga s dominacijom makrofaga i CD3-pozitivnih T-stanica. Peritubni kapilaritis, s mješovitim imunofenotipom T-stanica i makrofaga, uočen je u 13 (76,5 posto) (Slika 1B-F). Slično, glomerul s mješovitim imunofenotipom T-stanica i makrofaga viđen je u istih 13 (76,5 posto). Četiri pacijenta koji nisu pokazali mikrovaskularnu upalu liječeni su kombinacijom remdesivira i deksametazona (n=2) ili rekonvalescentne plazme (n=2). Bolesnici liječeni samo deksametazonom ili samo remdesivirom imali su mikrovaskularnu upalu. Neutrofilna mikrovaskularna upala i intersticijska infiltracija nisu bile uočljive značajke ni u jednom slučaju. Neimuna glomerularna patologija izazvala je nodularnu dijabetičku glomerulosklerozu u 1 (5,9 posto); dok kolabirajuća fokalna segmentalna glomeruloskleroza ili akutna trombotička mikroangiopatija nije identificirana. Izrazita peritubularna kapilarna kongestija primijećena je u svim slučajevima (slike 1B i C). Umjerena do teška arterioskleroza i arteriolarna hialinoza zabilježene su u l4 (82,4 posto) odnosno ll (64,7 posto). Samo blaga glomeruloskleroza (<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

Nalazi mikrovaskularne upale upućuju na imunološki posredovanu ozljedu u teškim slučajevimaCOVID-19-povezana bolest bubrega. Nadalje smo nastojali okarakterizirati molekularni i ultrastrukturni profilCOVID-19bubrega. Procijenjeni su ultrastrukturni, transkriptomski i proteomski profili bubrega sedam pacijenata koji su imali samo blagu autolizu i za koje je bilo dostupno tkivo fiksirano glutaraldehidom za ultrastrukturno ispitivanje. Nalazi su uspoređeni s dva dobno neusklađenaCOVID-19kontrolne skupine s AKI (akutna ozljeda bubrega): S-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)(svi s bronho-pneumonijom) i NSAKI. Kliničke karakteristike triju skupina prikazane su u tablici 3. Prosječna dob skupina bila je 78,7l, odnosno 74 godine (P=.6). U S-AKI je bilo više žena (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)skupini nego u bilo kojoj od druge dvije skupine. Prosječna terminalna razina kreatinina u serumu bila je 3.0 mg/dL, 1,6 mg/dL, odnosno 1,3 mgdL (P=.32). Sve tri skupine imale su sličan broj komorbiditeta i bile su usporedive s obzirom na kronične mikrostrukturne promjene u bubrežnom parenhimu.

Morfološke karakteristike tri AKI (akutna ozljeda bubrega)Kohorte

Mikrovaskularna upala (glomerulitis i peritubularni kapilaritis) bila je izraženija u bolesnika sCOVID-19(5 od 7 bolesnika) i S-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)(7 od 7 pacijenata), u usporedbi s NS-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)kontrole (0 od 7 pacijenata). Mononuklearne upalne stanice bile su dominantna vrsta upalnih stanica u oba, dok su neutrofili primijećeni samo rijetko, i to samo u S-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom). Parenhimska tubulointersticijska upala bila je mrljasta, blaga (3 od 7 pacijenata) ili umjerena (4 od 7 pacijenata) i uglavnom mononuklearna uCOVID-19i S-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom), u usporedbi s minimalnom upalom u NS-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)kontrole (7 od 7 pacijenata).

O ultrastrukturnoj procjeniCOVID-19AKI (akutna ozljeda bubrega). bilo je dokaza o tubularnoj ozljedi s citoplazmatskom vakuolizacijom, gubitkom ruba četke i mitohondrijskom ozljedom. Potonji je karakteriziran oticanjem, vakuolizacijom i iskrivljenjem krista. Identificirani su kondenzirani mitohondriji i iskrivljeni kružni mitohondriji. Također su identificirane flokulentne gustoće i velike vezikule s obilnim vezikulama obloženim klatrinom koje nalikuju virusnim česticama (Slika 2A-C). Tubularetikularne inkluzije nisu viđene u endotelnoj citoplazmiCOVID-19slučajeva. Uočeno je oštećenje endotela peritubularnih kapilara. Višeslojnost glomerularnih i peritubularnih kapilarnih bazalnih membrana, obilježja kroničnije endotelne ozljede, nije uvažena. Apoptoza tubularnih epitelnih stanica bila je češća uCOVID-19(3.1/hpf) i S-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)(4,1/hpf) u usporedbi s NS-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)kontrole (0.7/hpf (str<.001)(figure>

Studije SARS-CoV-2 HC i in situ hibridizacije na dijelovima bubrega bile su negativne u svih sedamCOVID-19slučajeva. Konačne virusne inkluzije nisu identificirane u ultrastrukturnim studijama podocita, endotela ili tubula.

TABLICA 2. Sažetak istaknutih nalaza autopsije s naglaskom na bubrežnu patologiju

Molekularne karakteristike tri AKI (akutna ozljeda bubrega)Kohorte

Definirati fenotip staničnih infiltrata i prostornu arhitekturu AKI (akutna ozljeda bubrega)uCOVID-19bubrega, masovna citometrija s visokim parametrima za otkrivanje 23 markera stanične površine provedena je na Hyperion sustavu za oslikavanje spojenom s Helios time-of-flight masovnim citometrom (dodatna tablica Sl, dostupna online na http://www.mayoclinic procedures.org ). Dokazi adaptivnog imunološkog odgovora sugerirani su grupiranjem CD3 CD45RO plus stanica u tubulointersticiju u svakom slučaju. Prevladavajući urođeni imunološki odgovor naglašen je obogaćenom populacijom makrofaga (CD68 plus) kako u intersticiju tako i u glomerularnim kapilarnim petljama (Slika 3A). Računalna multipleks analiza susjedstva otkrila je da su sveukupno CD3 plus CD4t stanice bile obogaćene u neposrednoj blizini stanica koje predstavljaju antigen (HLA-DR), u usporedbi s CD3CD4 T stanicama i ne-T stanicama (Slika 3B).

Uzorci bubrega izCOVID-19slučajeve i kontrole analizirala je platforma NanoString koristeći nCounter Panel za transplantaciju ljudskih organa koji profilira ekspresiju 770 gena povezanih s različitim putovima povezanim s imunološkim odgovorom, ozljedom tkiva i mehanizmima djelovanja imunosupresivnih lijekova.7

To je otkrila analiza ekspresije genaCOVID-19bubrezi su imali značajno obogaćenje višestrukih skupova prijepisa funkcionalnih napomena, uključujući apoptozu, autofagiju, ekspresiju glavnog histokompatibilnog kompleksa klase I i I i diferencijaciju T pomoćnih stanica tipa 1 i regulatornih T stanica (Treg). Obrasci ekspresije genaCOVID-19slučajevi su nalikovali onima S-AKI-ja (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)(Slika 4).

U svjetlu upale uočene uCOVID-19bubrega, i morfološki i na molekularnoj razini, htjeli smo identificirati promjene u proteomu koje bi mogle sugerirati jedinstvene mehanizme zaCOVID-19AKI (akutna ozljeda bubrega). Stoga smo izvršili kvantitativnu proteomičku analizu iz rezova bubrega fiksiranih u formalinu i parafinaCOVID-19i oba seta kontrolnih uzoraka. Identificirano je ukupno 3594 proteina, od kojih su 164 bila različito eksprimirana između skupina (P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)(16 s promjenom pregiba > 1,2),81 između S-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom)i NS-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom) (8 with a fold-change >1.2) i 64 izmeđuCOVID-19i S-AKI (akutna ozljeda bubrega)(6 with a fold-change >1.2). Provedeno je hijerarhijsko grupiranje za sve proteine ​​pronađene u tri skupine i generirana je toplinska karta (Slika 5A). Analiza puta domišljatosti je to pokazalaCOVID-19AKI (akutna ozljeda bubrega)bubrezi su bili obogaćeni proteinima uključenim u signalne putove sirtuina i nekroptoze, oba uključena u regulatorni odgovor na upalu (dodatna tablica S2, dostupna online na http://www.mayodinicproceedings.org). Regulacija signalnog puta ceramida bila je jedinstvena uCOVID-19bubrega u usporedbi s NS-AKI (Ozljeda bubrega povezana sa sepsom), dok je oksidativna fosforilacija smanjena uCOVID-19AKI (akutna ozljeda bubrega)(Slika B).

SLIKA 1. Akutna tubularna ozljeda i infiltracija imunoloških stanica u bubrezima uzrokovanim koronavirusom 2019.(A) Bubrežni korteks na svjetlosnoj mikroskopiji pokazuje akutnu tubularnu ozljedu s lumina ektazijom (bojanje hematoksilinom i eozinom [HE], originalno povećanje*20). (B) Primijećena je blaga mononuklearna intersticijska infiltracija i peritubularna kapilarna kongestija (HE boja, izvorno povećanje*40). (C i D) Peritubularni kapilaritis (strelica) značajna je značajka unutar začepljenih kapilara (C) Mikrovaskularno tkivo u upali sastoji se od CD3-pozitivnih T stanica (E) i CD68-pozitivnih makrofaga (F ) (izvorno povećanje*40 za E i F).