Razlika između COVID{0}} akutne ozljede bubrega (AKl) i sepse-AKI (S-AK)

ali.ma@wecistanche.com

DIO Ⅱ: Akutna ozljeda bubrega kod teške bolesti COVID-19{0}} ima sličnosti s ozljedom bubrega povezanom sa sepsom: Studija s više omika

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

SAŽETAK

Cilj: Usporediti koronavirusnu bolest 2019(COVID-19) akutna ozljeda bubrega (AKl)dosepsa-AKI(S-AKI). Analizirana je morfologija te transkriptomske i proteomske karakteristike autopsijskih bubrega. Pacijenti i metode: Uključene su osobe u dobi od 18 godina i starije koje su umrle od COVID-19 i kojima je izvršena obdukcija na klinici Mayo između travnja 2020. i listopada 2020. Izvršena je morfološka procjena bubrega 17 osoba s COVID-19. U podskupu od sedam slučajeva COVID-19 s postmortalnim intervalima manjim ili jednakim 20 sati. evaluirane su ultrastrukturne i molekularne karakteristike (ciljane transkriptomske i proteomske analize tubulointersticija). Molekularne karakteristike uspoređivane su s arhiviranim slučajevima S-AKI(sepsa-AKI)i uzroci AKI koji nisu povezani s sepsom (akutna ozljeda bubrega). Rezultati: Spektar COVID{0}} bubrežne patologije uključivao je mikrovaskularnu upalu dominantnu makrofagama (glomerulitis i peritubularni kapilaritis), vaskularnu disfunkciju (peritubularnu kapilarnu kongestiju i ozljedu endotela) i tubularnu ozljedu s ultrastrukturnim dokazima mitohondrijskog oštećenja. Istraživanje prostorne arhitekture korištenjem nove slikovne masovne citometrije otkrilo je obogaćivanje CD3fCD4 T stanica u neposrednoj blizini stanica koje prezentiraju antigen, te glomerularne i intersticijske infiltrate obogaćene makrofagima, što ukazuje na urođeni i adaptivni odgovor imunološkog tkiva. Koronavirusna bolest 2019 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)i S-AKI(sepsa-AKI), u usporedbi s neseptičkim AKI, imao je obogaćenje transkripcijskih putova uključenih u upalu (apoptoza, autofagija, glavni histokompatibilni kompleks klase I i ll, i tip IT pomoćne stanice diferencijacije). Analiza proteomskog puta pokazala je da COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)a manjim dijelom S-AKI(sepsa-AKI)bili su obogaćeni nekroptozom i signalnim putovima sirtuina, oba uključena u regulatorni odgovor na upalu. Poboljšanje signalnog puta ceramida i smanjenje oksidativne fosforilacije u COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)zabilježeni su.

Zaključak: Ovi podaci naglašavaju sličnosti između S-AKI (sepsa-AKI) i COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)i sugerira da mitohondrijska disfunkcija može igrati ključnu ulogu u COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)Ovi podaci mogu omogućiti razvoj novih dijagnostičkih i terapijskih ciljeva.

Kliknite na Cistanche UK bubrežna bolest

KLIKNITE OVDJE ZA DIO Ⅰ

RASPRAVA

Naša studija ispitivala je morfološke i molekularne karakteristike bubrega dobivenih tijekom autopsija pacijenata koji su umrli od COVID-a-19. Morfološki i molekularni profil teške COVID-19 ozljede bubrega podsjeća na S-AKI(sepsa-AKI). To uključuje mikrovaskularnu disfunkciju s upalom, to jest, stanični fenotip dominantan makrofagima i istaknuti T-stanični odgovor u tubulointersticiju u neposrednoj blizini stanica koje prezentiraju antigen zabilježene u analizi prostorne arhitekture. Smanjena oksidativna fosforilacija i regulacija ceramidnih signalnih putova s ​​ultrastrukturnim dokazima mitohondrijske ozljede zabilježene u COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)ukazuje na metaboličko reprogramiranje tubularnih epitelnih stanica koje su opisane u S-AKI(sepsa-AKI).

SLIKA 3. Hyperion imaging masovna citometrija koja prikazuje istovremenu imunofenotipizaciju upalnih stanica i bubrežnih strukturnih komponenti uz istraživanje njihovog prostornog odnosa.(A) Prisutnost T stanica (lijevo, gore) i makrofaga (desno) u tubulointersticijalnom odjeljku s vidljivom odsutnošću B stanica (lijevo, dolje). Glomerulitis je cijenjen na desnoj ploči s rubom makrofaga (strelice). Sve ćelije od interesa označene su crvenom bojom. (B) Računalna analiza susjedstva slike provedena je nakon označavanja tubula (Pank i E-kadherin), intertubularne strome (kolagen i alfa-glatki mišićni aktin) i glomerula (vimentin) (lijevo). Nakon što su stanice klasificirane korištenjem nadziranog pristupa (CD4þ T stanice, CD4-T stanice i ne-T stanice), generirana je mapa udaljenosti koja mjeri najbližu udaljenost od HLA-DRþ stanica do svake druge stanice. (u sredini, HLA-DR u žutoj boji, udaljenost od HLA-DR prikazana je sve jačim intenzitetom plave boje). Prikazan je postotak ćelija unutar svakog definiranog raspona udaljenosti (desno).

Upalni-19-povezani odgovor na COVID

Sveukupno, bubrezi zaraženi COVID-19 imali su znatno veću upalu u usporedbi s NS-AKI(sepsa-AKI)kontrole. Molekularni signali upale i imunološke aktivacije uočeni u bubrezima COVID-19 sugeriraju globalni antivirusni odgovor karakteriziran upalom bogatom makrofagima i T-stanicama, te proizvodnjom interferona tipa II, kao što naširoko sugeriraju testovi temeljeni na krvi.20.21 CD4 plus -dominantni odgovor T-stanica, kao što smo primijetili u bubrezima s COVID-19, povezan je s lošijim kliničkim ishodima.22 Teški akutni respiratorni sindrom koronavirus 2-specifične CD4 plus T stanice usmjerene na šiljak površinski glikoprotein otkriven je u bolesnika s teškim COVID-om-19 i može objasniti CD4 plus T stanice koje se nalaze u tubulointersticijskom odjeljku bubrega. Molekularni putovi, istraženi i na genomskoj i na proteomskoj razini, potvrdili su da je upala dominantni pokretač bubrežne ozljede viđene kod COVID-19, slično S-AKI(sepsa-AKI)U obje skupine pronašli smo povećanu ekspresiju skupova gena povezanih s proturegulacijskim mehanizmima koji se normalno vide u imunološkoj aktivaciji, uključujući Treg diferencijaciju i sirtuinsku signalizaciju. U teškim slučajevima COVID-19, povećanje učestalosti cirkulirajućeg Treg-a povezano je s lošijim ishodima, za koje se pretpostavlja da su posljedica supresije antivirusnih odgovora T-stanica.

COVID-19-povezani signalni putovi u COVID-19 bubrezima, kao i u S-AKI(sepsa-AKI), pronašli smo dokaze povećane apoptoze. Iako je apoptoza potencijalno virusno posredovana putem vanjskih puteva, regulirani put ceramida zabilježen je u našoj COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)kohorta zajedno sa smanjenim signalima oksidativne fosforilacije sugerira da apoptoza izazvana ceramidom preko mitohondrijskog poremećaja može igrati ulogu u smrti tubularnih stanica. Mitohondriji proksimalnih tubularnih epitelnih stanica COVID-19 bubrega pokazali su izraženu vakuolizaciju i iskrivljenje krista kao što je prethodno opisano.2 Pojačani put ceramida kod COVID-19 AKI naglašava ulogu disregulacije lipida u teški COVID-19 kao što su predložili drugi. Nekroptoza, put imunogene stanične smrti koji može eliminirati stanice zaražene virusom i mobilizirati i urođene i adaptivne imunološke odgovore za ograničavanje replikacije virusa, također je bila izraženija u bubrezima s COVID-19 u usporedbi s NS-AKI(sepsa-AKI). Nekroptoza igra glavnu ulogu u ozljedi pluća SARS-COV2 nakon infekcije.26,30,31

SLIKA 4. Transkriptomska analiza.Okvirni dijagrami pokazuju relativnu ekspresiju odabranih skupova gena funkcionalne anotacije između koronavirusne bolesti 2019 (COVID-19), akutne ozljede bubrega (AKI), AKI povezane sa sepsom (S-AKI) i AKI nepovezane sa sepsom (NS-AKI) . ENDAT, transkripti povezani s endotelnim stanicama; MHC, glavni histokompatibilni kompleks; Th1, tip 1 T pomoćna stanica; Treg, regulatorna T stanica.

COVID-19 AKI Sliči AKI-u povezanom sa sepsom

Kellum et al6 i drugi sugeriraju da je COVID-19 AKI vrlo sličan S-AKI(sepsa-AKI). Naša opažanja mikrovaskularne disfunkcije, upale i metaboličkog reprogramiranja (smanjena oksidativna fosforilacija i povećana signalizacija ceramida) u COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)slični su temeljnim patofiziološkim mehanizmima opisanim u S-AKI(sepsa-AKI).1933,3 Sažimamo ključne nalaze u našoj studiji i pravimo usporedbe s objavljenom literaturom u COVID-AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)i S-AKI(sepsa-AKI)u tablici 4.19,26,29,31,3-38 Ove patologije pokazuju potencijalne terapijske ciljeve za COVID-19.

Ograničenja studija

Glavno ograničenje trenutne studije je da, iako smo imali mogućnost usporediti molekularne karakteristike patologije-19-povezane s COVID-om i S-AKI(sepsa-AKI)obdukcije, nismo bili u mogućnosti usporediti s obdukcijama pacijenata koji su umrli od drugih virusno-posredovanih AKI. To zahtijeva planiranje i prospektivne studije kako bi se postiglo optimalno očuvanje obdukcijskog tkiva za studije omike. Artefakti očuvanja primijećeni na ultrastrukturnim studijama arhiviranog u formalinu fiksiranog ne-COVID-19 autopsijskog tkiva prethodnih pacijenata nisu dopuštali usporedbu. Osim toga, statistička analiza nije prilagođena za višestruko testiranje i veća veličina uzorka mogla je pružiti robusniju analizu ekspresije gena. Snaga naše studije je u tome što smo bili u mogućnosti izvršiti detaljnu morfološku analizu i pristup multi-omičke platforme za proučavanje teške ozljede bubrega od COVID-19 i povući paralele s ozljedom povezanom sa sepsom.

SLIKA 5. Proteomska analiza.(A) Toplinska karta daje globalni pregled diferencijalne ekspresije razina proteina za svaki pojedinačni gen u tri skupine s akutnom ozljedom bubrega (AKI). Proteini koji su bili značajno prekomjerno (crveno) ili nedovoljno eksprimirani (plavo) na 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="">

ZAKLJUČAK

Ova serija posvećena je bubrežnim histopatološkim, ultrastrukturnim i molekularnim nalazima kod pacijenata koji su imali infekciju SARS-CoV-2, što pruža dokaze o urođenom i istaknutom imunološkom odgovoru T stanica. Morfološke i molekularne karakteristike COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega)nalikuju onima S-AKI(sepsa-AKI). Mitohondrijska disfunkcija može igrati središnju ulogu u COVID-19 AKI(COVID-19 akutna ozljeda bubrega).

TABLICA 4. Morfološka i molekularna usporedba COVID-19 AKI s AKI sepse

REFERENCE

1. Hirsch JS, Ng JH, Ross DW, et al.Akutna ozljeda bubregau bolesnika hospitaliziranih s COVID-om-19.Kidney Int 2020;98(I):209-218.

2. Pei G.Zhang Z, Peng et al. Zahvaćenost bubrega i rana prognoza kod bolesnika s COVID{0}} pneumonijom.JAm Soc Nephrol. 2020;3I(6):1 I57-1I65.

3. Cheng Y, Luo R, WangK i dr. Bolest bubrega povezana je s bolničkom smrću pacijenata s COVID-om-19. Kidney Int 2020;97(5):829-838.

4. Svaka čast S.Batal lSantoiello D, et al Biopsija bubrega nalaz pacijenata s COVD-19.JAm Soc Nephral.202031(9):1959-1968.

5. Su H Yang M, Wan C, et al Renalna histopatološka analiza 26 postmortalnih nalaza pacijenata s COMD.19 u Kini. Kidney Int. 2020;98(I):219-227.

6. Santoriello D, Khairallah P, BombadkAS, et al. Postmortem nalazi patologije bubrega kod pacijenata s COVID-om.19. Ja sam Soc Nephrol.20203I9)2158-2167.