Разница между COVID-19 острым повреждением почек (AKl) и сепсисом-AKI (S-AK)

ali.ma@wecistanche.com

ЧАСТЬ Ⅱ: Острое повреждение почек при тяжелом течении COVID-19 имеет сходство с повреждением почек, связанным с сепсисом: мульти-омическое исследование

Мариам П. Александр, доктор медицины; Киран К. Мангалапарти, доктор философии и др.

АННОТАЦИЯ

Цель: сравнить коронавирусную болезнь 2019 г.(COVID-19) острая почечная недостаточность (AKl)ксепсис-ОПП(С-АКИ). Проанализированы морфология, транскриптомные и протеомные характеристики аутопсийных почек. Пациенты и методы. Были включены лица в возрасте 18 лет и старше, которые умерли от COVID-19 и которым было проведено вскрытие в клинике Майо в период с апреля по октябрь 2020 года. Проведена морфологическая оценка почек 17 человек с COVID-19. В подгруппе из семи случаев COVID-19 с посмертным интервалом менее или равным 20 часам. оценивались ультраструктурные и молекулярные характеристики (целевой транскриптомный и протеомный анализы тубулоинтерстиция). Молекулярные характеристики сравнивали с архивными случаями С-ОПП.(сепсис-ОПП)и несептические причины ОПП (острая почечная недостаточность). Результаты. Спектр почечной патологии при COVID-19 включал макрофагальное микрососудистое воспаление (гломерулит и перитубулярный капиллярит), сосудистую дисфункцию (застой перитубулярных капилляров и повреждение эндотелия) и канальцевое повреждение с ультраструктурными признаками митохондриального повреждения. Исследование пространственной архитектуры с использованием новой масс-цитометрии с визуализацией выявило обогащение Т-клеток CD3fCD4 в непосредственной близости от антигенпрезентирующих клеток, а также гломерулярные и интерстициальные инфильтраты, обогащенные макрофагами, что свидетельствует о врожденном и адаптивном ответе иммунной ткани. Коронавирусная болезнь 2019 ОПП(COVID-19 острая почечная недостаточность)и С-АКИ(сепсис-ОПП), по сравнению с несептическим ОПП, имело обогащение транскрипционных путей, участвующих в воспалении (апоптоз, аутофагия, главный комплекс гистосовместимости класса I и II и дифференцировка хелперных клеток типа IT). Анализ протеомного пути показал, что COVID-19 ОПП(COVID-19 острая почечная недостаточность)и в меньшей степени S-AKI(сепсис-ОПП)были обогащены некроптозом и сигнальными путями сиртуинов, оба вовлечены в регуляторный ответ на воспаление. Повышающая регуляция церамидного сигнального пути и понижающая регуляция окислительного фосфорилирования при COVID-19 ОПП(COVID-19 острая почечная недостаточность)были отмечены.

Вывод: эти данные подчеркивают сходство между S-AKI (сепсис-ОПП) и COVID-19 ОПП(COVID-19 острая почечная недостаточность)и предполагает, что митохондриальная дисфункция может играть ключевую роль в ОПП при COVID-19.(COVID-19 острая почечная недостаточность)Эти данные могут позволить разработать новые диагностические и терапевтические мишени.

Click to Цистанхе, Великобритания, болезнь почек

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ЧАСТЬ Ⅰ

ОБСУЖДЕНИЕ

В нашем исследовании изучались морфологические и молекулярные характеристики почек, полученных при вскрытии пациентов, умерших от COVID-19. Морфологический и молекулярный профиль тяжелого поражения почек при COVID-19 напоминает S-ОПП.(сепсис-ОПП). Это включает микрососудистую дисфункцию с воспалением, то есть клеточный фенотип с преобладанием макрофагов и заметный Т-клеточный ответ в тубулоинтерстиции в непосредственной близости от антигенпрезентирующих клеток, отмеченный при пространственном архитектурном анализе. Снижение окислительного фосфорилирования и активация церамидных сигнальных путей с ультраструктурными признаками митохондриального повреждения, отмеченные при ОПП при COVID-19(COVID-19 острая почечная недостаточность)указывает на метаболическое перепрограммирование эпителиальных клеток канальцев, описанное при S-ОПП(сепсис-ОПП).

РИСУНОК 3. Масс-цитометрия с визуализацией Hyperion, показывающая одновременное иммунофенотипирование воспалительных клеток и структурных компонентов почек с исследованием их пространственного соотношения.(A) Наличие Т-клеток (слева, вверху) и макрофагов (справа) в тубулоинтерстициальном компартменте с заметным отсутствием В-клеток (слева, внизу). Гломерулит оценивается на правой панели с краем макрофагов (стрелки). Все интересующие ячейки отмечены красным. (B) Анализ окрестности компьютерного изображения был выполнен после маркировки канальцев (Pank и E-кадгерин), межтрубчатой ​​стромы (коллаген и альфа-актин гладких мышц) и клубочков (виментин) (слева). После того, как клетки были классифицированы с использованием контролируемого подхода (CD4+ Т-клетки, CD4-Т-клетки и не-Т-клетки), была создана карта расстояний, измеряющая ближайшее расстояние от клеток HLA-DR+ до каждой из других клеток. (посередине, HLA-DR выделен желтым цветом, расстояние от HLA-DR показано возрастающей интенсивностью синего цвета). Отображается процент ячеек в каждом интервале заданного расстояния (справа).

COVID-19-Связанная воспалительная реакция

В целом, в почках пациентов с COVID-19 наблюдалось значительно большее воспаление по сравнению с НС-ОПП.(сепсис-ОПП)контролирует. Молекулярные сигналы воспаления и иммунной активации, наблюдаемые в почках при COVID-19, предполагают глобальный противовирусный ответ, характеризующийся воспалением с большим количеством макрофагов и Т-клеток, а также выработкой интерферона типа II, что широко подтверждается анализами крови.20.21 CD4 плюс -доминантный Т-клеточный ответ, как мы наблюдали в почках COVID-19, был связан с худшими клиническими исходами. Поверхностный гликопротеин был обнаружен у пациентов с тяжелым течением COVID-19 и может составлять CD4 плюс Т-клетки, обнаруженные в тубулоинтерстициальном компартменте почек. Молекулярные пути, исследованные как на геномном, так и на протеомном уровне, подтвердили, что воспаление является преобладающей причиной повреждения почек, наблюдаемого при COVID-19, аналогично S-AKI.(сепсис-ОПП)В обеих группах мы обнаружили повышенную экспрессию наборов генов, связанных с контррегуляторными механизмами, обычно наблюдаемыми при иммунной активации, включая дифференцировку Treg и передачу сигналов сиртуина. В тяжелых случаях COVID-19 увеличение частоты циркулирующих Treg связано с худшими исходами, предположительно вторичными по отношению к подавлению противовирусных Т-клеточных ответов.

COVID-19-Связанные сигнальные пути в почках COVID-19, а также при S-AKI(сепсис-ОПП), мы обнаружили доказательства повышенного апоптоза. Хотя апоптоз потенциально опосредован вирусами через внешние пути, усиленный церамидный путь, отмеченный в нашем ОПП COVID-19(COVID-19 острая почечная недостаточность)cohort в сочетании со сниженными сигналами окислительного фосфорилирования предполагает, что церамид-индуцированный апоптоз посредством разрушения митохондрий может играть роль в гибели канальцевых клеток. Митохондрии эпителиальных клеток проксимальных канальцев почек с COVID-19 показали заметную вакуолизацию и деформацию крист, как было описано ранее. тяжелая форма COVID-19, как было предложено другими. Некроптоз, иммуногенный путь гибели клеток, который может уничтожить инфицированные вирусом клетки и мобилизовать как врожденный, так и адаптивный иммунный ответ для ограничения репликации вируса, также был более выражен в почках COVID-19 по сравнению с НС-ОПП.(сепсис-ОПП). Некроптоз играет важную роль в поражении легких SARS-COV2 после инфекции.26,30,31

РИСУНОК 4. Транскриптомный анализ.На прямоугольных диаграммах показана относительная экспрессия отдельных наборов функциональных аннотированных генов при коронавирусной болезни 2019 (COVID-19), острой почечной недостаточности (ОПП), ОПП, связанном с сепсисом (С-ОПП), и ОПП, не связанном с сепсисом (НС-ОПП). . ENDAT, транскрипты, ассоциированные с эндотелиальными клетками; MHC, главный комплекс гистосовместимости; Th1, Т-хелперная клетка 1 типа; Treg, регуляторные Т-клетки.

COVID-19 ОПП напоминает ОПП, связанный с сепсисом

Kellum et al6 и другие предположили, что ОПП при COVID-19 очень похожа на С-ОПП.(сепсис-ОПП). Наши наблюдения микрососудистой дисфункции, воспаления и метаболического перепрограммирования (снижение окислительного фосфорилирования и усиление передачи сигналов церамидов) при COVID-19 ОПП(COVID-19 острая почечная недостаточность)аналогичны фундаментальным патофизиологическим механизмам, описанным при S-ОПП(сепсис-ОПП).1933,3 Мы обобщаем основные результаты нашего исследования и проводим сравнение с опубликованной литературой по COVID-ОПП.(COVID-19 острая почечная недостаточность)и С-АКИ(сепсис-ОПП)в таблице 4.19,26,29,31,3-38 Эти патологии показывают потенциальные терапевтические мишени для COVID-19.

Ограничения исследования

Основным ограничением текущего исследования является то, что, хотя у нас была возможность сравнить молекулярные характеристики патологии, связанной с COVID, с S-ОПП,(сепсис-ОПП)аутопсий, мы не смогли сравнить их с аутопсиями пациентов, умерших от других вирусно-опосредованных ОПП. Это требует планирования и проспективных исследований для получения оптимальной сохранности аутопсийной ткани для исследований омики. Артефакты консервации, отмеченные при ультраструктурных исследованиях архивных фиксированных формалином не-COVID{3}} аутопсийных тканей предыдущих пациентов, не позволяют проводить сравнение. Кроме того, статистический анализ не адаптировался к многократному тестированию, и больший размер выборки мог бы обеспечить более надежный анализ экспрессии генов. Сила нашего исследования заключается в том, что мы смогли провести подробный морфологический анализ и подход с использованием нескольких омических платформ для изучения тяжелого поражения почек, вызванного COVID-19, и провести параллели с повреждением, связанным с сепсисом.

РИСУНОК 5. Протеомный анализ.(A) Тепловая карта дает глобальный обзор дифференциальной экспрессии уровней белка для каждого отдельного гена в трех когортах острого повреждения почек (ОПП). Белки, которые были значительно избыточно (красные) или недостаточно экспрессированы (синие) на 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="">

ВЫВОД

Эта серия посвящена гистопатологическим, ультраструктурным и молекулярным исследованиям почек у пациентов с инфекцией SARS-CoV-2, которые доказывают врожденный и выраженный Т-клеточный иммунный ответ. Морфологические и молекулярные характеристики COVID-19 ОПП(COVID-19 острая почечная недостаточность)напоминают S-AKI(сепсис-ОПП). Митохондриальная дисфункция может играть центральную роль в ОПП при COVID-19(COVID-19 острая почечная недостаточность).

ТАБЛИЦА 4. Морфологическое и молекулярное сравнение ОПП COVID-19 с ОПП сепсиса

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Hirsch JS, Ng JH, Ross DW, et al.Острое повреждение почеку пациентов, госпитализированных с COVID-19.Kidney Int 2020;98(I):209-218.

2. Pei G.Zhang Z, Peng et al. Поражение почек и ранний прогноз у пациентов с COVID--19 пневмонией. JAm Soc Nephrol. 2020;3I(6):1 I57-1I65.

3. Cheng Y, Luo R, WangK et al Болезнь почек связана с внутрибольничной смертью пациентов с COVID-19. Kidney Int 2020;97(5):829-838.

4. Kudos S.Batal lSantoiello D, et al Биопсия почки, обнаруживающая стационарных пациентов с COVD-19.JAm Soc Nephral.202031(9):1959-1968.

5. Su H Yang M, Wan C и др. Гистопатологический анализ почек 26 посмертных находок пациентов с COMD.19 в Китае. почки инт. 2020;98(I):219-227.

6. Santoriello D, Khairallah P, BombadkAS и др. Результаты патологоанатомического исследования почек у пациентов с COVID.19.I'm Soc Nephrol.20203I9)2158-2167.