Как коронавирусната болест 2019 (COVID-19) засяга пациенти с бъбречно заболяване?

Контакт: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Имейл:audrey.hu@wecistanche.com

Молекулярен анализ на бъбрек от пациент с колабираща гломерулопатия, свързана с COVID-19-

Kristin Meliambro, Xuezhu Li, Fadi Salem, Zhengzi Yi, Zeguo Sun, Lili Chan, Miriam Chung, Jorge Chancay, Ha My T. Vy, Girish Nadkarni, Jenny S. Wong, Jia Fu, Kyung Lee, Wejia Zhang, John C. Той и Кърк Н. Кембъл

Скорошни доклади за случаи показват, че коронавирусната болест 2019 (COVID-19) се свързва с колабираща гломерулопатия при афро-американци с рискови алели на аполипопротеин L1 ген (APOL1); въпреки това не е ясно дали патогенезата на заболяването е подобна на нефропатия, свързана с HIV. РНК секвениращ анализ на aбъбрекбиопсичен препарат от пациент сCOVID-19– асоциирана колапсираща гломерулопатия и APOL1 рискови алели (G1/G1) разкриват сходни нива на APOL1 и ангиотензин-конвертиращия ензим 2 (ACE2) информационни РНК транскрипти в сравнение с 12 контролнибъбрекпроби, изтеглени от портала GTEx (Genotype-Tissue Expression). Секвениране на целия геном наCOVID-19– асоциирана колабираща гломерулопатиябъбрекпроба идентифицира 4 варианта на indel ген, 3 от които са с неизвестно значение по отношение на хроничниябъбрекзаболяванеи/или фокална сегментна гломерулосклероза. Молекулярно профилиране набъбрекдемонстрирано активиране наCOVID-19– свързани пътища на клетъчно увреждане като възпаление и коагулация. Доказателство за директни инфекции с коронавирус 2 на тежък остър респираторен синдром набъбреклипсват клетки, което е в съответствие с констатациите от няколко скорошни проучвания. Интересното е, че имунооцветяването набъбрекбиопсични срезове разкриват повишена експресия на фосфо-STAT3 (сигнален трансдюсер и активатор на транскрипция 3) и в дветеCOVID-19– свързана колабираща гломерулопатия и свързана с ХИВ нефропатия в сравнение с контролатабъбректъкан. Важно е, че индуцираното от интерлевкин 6 активиране на STAT3 може да бъде целеви механизъм, управляващCOVID-19– асоциираностърбъбрекнараняване.

Полза от Cistanche: антибактериално и предотвратява увреждане на бъбреците

ВЪВЕДЕНИЕ

остърбъбрекнараняванее често срещано явление в условията на коронавирусна болест 2019 (COVID-19) инфекция сред хоспитализирани пациенти и е свързана с лоша обща прогноза.1 Точният механизъм набъбрек нараняванее неизвестен. По-ранни серии от аутопсии и биопсии предполагат възможността за директна инвазия на подоцитите и бъбречните тубулни епителни клетки от коронавирус 2 на тежък остър респираторен синдром (SARS-CoV-2),2-4 въпреки че по-скоро публикувани данни опровергават тази хипотеза. 5-9 Въпреки че увреждането на бъбречните тубули е почти универсална находка при аутопсии ибъбрекбиопсии, редица гломерулни патологични състояния също са описани.COVID-19 инфекция.7,11-13 Колабиращата гломерулопатия е свързана с няколко вирусни инфекции, включително HIV-1, парвовирус В19, цитомегаловирус и вирус на Epstein-Barr.14 Има доказателства за директна инфекция на подоцитите от HIV{{6 }} и вероятно парвовирус B19,15,16, но колабиращата гломерулопатия също е свързана с повишени нива на циркулиращи интерферони.17 Също така е добре установено, че индивиди с високорискови варианти на гена аполипопротеин L1 (APOL1), известен като G1 и G2 , имат значително повишен риск от развитие на ХИВ-асоциирана нефропатия (HIVAN) и вероятно свързана с парвовирус колапсираща гломерулопатия.16,18 In vitro и in vivo проучвания предполагат сложно взаимодействие между интерферон и възпалителни медиатори с протеин APOL1, което може да предизвика увреждане на подоцитите чрез дефекти в аутофагията, митохондриална дисфункция и изтичане на йонни канали, с усилване на възпалителната клетъчна смърт (пироптоза).19-22 Малко се знае обаче за експресията на APOL1 в света възникване на колабираща гломерулопатия при хора. Представяме случай наCOVID-19– асоциирана колапсираща гломерулопатия при пациент, хомозиготен за алела G1 APOL1. Използвахме секвениране на целия геном и технология за секвениране на РНК във връзка със стандартна микроскопия и имунооцветяване, за да идентифицираме генни варианти, свързани с фокална сегментна гломерулосклероза и хроничнабъбрекзаболяване, изследват нивата на експресия на генен транскрипт на APOL1 и ACE2 (ангиотензин-конвертиращ ензим 2), изследват молекулярните пътища, променени вCOVID-19 инфекцияи тест за директна инвазия набъбрекклетки от SARS-CoV-2. Освен това, ние оценихме нивата на протеинова експресия на фосфорилиран STAT3 (сигнален преобразувател и активатор на транскрипция 3), низходяща цел на интерлевкин 6 (IL-6) сигнализиране, което е доказано, че е важно за патогенезата на HIVAN. Подробни методи са дадени в елемент S1.

Лечение на бъбречни заболявания: Cistanche

ДОКЛАД ЗА СЛУЧАЙ

Афроамериканка в началото на 50-те години с анамнеза за хипертония, хипотиреоидизъм, депресия, обструктивна сънна апнея и затлъстяване (индекс на телесна маса, 31 kg/m2) беше хоспитализирана с неолигурияостърбъбрек нараняванеи протеинурия от нефротичен диапазон при потвърденоCOVID-19инфекция. Лабораторните тестове при приемане разкриват повишени нива на възпалителни маркери, включително IL-6, IL-8, фактор на туморна некроза, С-реактивен протеин и феритин. Серологичното изследване за алтернативни причини за гломерулонефрит е отрицателно (Таблица 1).

Маса 1.Лабораторни резултати при прием

Пациентът е лекуван с 5-дневен курс на хидроксихлорохин без стероиди и е започнато лечение с бъбречно дозиран апиксабан за антикоагулация. неябъбрек функцияпродължи да се влошава и тя беше започната на остра перитонеална диализа, но след това премина на хемодиализа поради нефункциониращ перитонеален катетър. Хемодиализното лечение беше усложнено от интрадиалитична хипотония и неправилно функциониращ диализен катетър, което наложи смяна на катетър и удължаване на хоспитализацията. На 31-ия болничен ден съотношението креатинин на протеин в урината остава повишено на 12,5 g/g, докато 2 повторни скрининг теста за SARS-CoV-2 са отрицателни. Пациентът е претърпял aбъбрекбиопсия на болничния ден 35. Нямаше усложнения след биопсията и пациентът беше изписан на следващия ден. По време на този доклад тя остава на амбулаторно лечение на хемодиализа. При светлинна микроскопия, 2 от общо 18 гломерули демонстрират колапс на капилярни бримки с пролиферация на надлежащи висцерални епителни клетки, в съответствие с колабираща гломерулопатия (Фигура 1A и B).

Фигура 1.Бъбречна биопсия на случай на колабираща гломерулопатия, свързана с коронавирусна болест 2019 (COVID-19). (A) Представителната светлинна микроскопия показва колапса на гломерулни снопчета с хиперплазия на епителните клетки (хематоксилин-еозин; оригинално увеличение, ×400). (B) Друг гломерул показва колапс на капилярни бримки с пролиферация на покриващи епителни клетки (оцветяване със сребърен метенамин на Jones; оригинално увеличение, ×200). (C) Тубулите показват широко разпространено затихване на епителните клетки с отпадащи ядра и отлепване на епителните клетки вътре в лумена на тубулите (стрелки) (хематоксилин-еозин; оригинално увеличение, ×100). (D) Електронната микроскопия разкрива дифузно изтриване на израстъците на краката (стрелка) и хипертрофия на подоцитите с тубуловилозна трансформация (трансмисионна електронна микроскопия [TEM]; оригинално увеличение, ×2, 000). (E) In situ хибридизация за коронавирус 2 на тежък остър респираторен синдром (SARS-CoV-2) РНК е отрицателна при колабираща гломерулопатия, свързана с COVID-19 (първоначално увеличение, ×200). (F) Обратно, in situ хибридизацията е положителна за SARS-CoV2 РНК в белодробния епител на друг пациент с COVID-19 инфекция (първоначално увеличение, ×200).

Полза от Cistanche: антибактериално и предотвратява увреждане на бъбреците

В допълнение, 3 гломерула показват изпъкналост на висцерални епителни клетки. Някои гломерули показват леки исхемични промени и умерена до тежка петниста интерстициална фиброза и тубулна атрофия се наблюдават навсякъде. Налице е дифузна остра тубулна некроза, характеризираща се с отслабване на епителните клетки, загуба на границата на четката и отделяне на епителните клетки в луминалните тубули (Фигура 1C). Не са наблюдавани интрануклеарни вирусни включвания. Имунофлуоресценцията не разкрива имунни отлагания. Електронната микроскопия показа дифузно изтриване на процесите на подоцитните крака, свързани с уголемени подоцити и тубуловилозна трансформация (Фигура 1D). Не са идентифицирани електронни плътни отлагания от имунен тип, тубулоретикуларни включвания или вирусни частици. In situ хибридизацията е отрицателна за SARS-CoV-2 РНК с помощта на РНКоскоп (ACD Bio) в пробата от биопсия (Фигура 1E и F). Генотипизирането на APOL1 разкрива, че пациентът е хомозиготен за алела G1 (G1/G1). След това извършихме секвениране на целия геном върху геномна ДНК от цели кръвни проби. Секвенирането на целия геном даде 123 266.00 Mb необработени бази. След премахване на четения с ниско качество, получихме средно 820 304 512 чисти четения (123 045,68 Mb). Чистите показания на всяка проба имат високи базови честоти на извикване (Q20 и Q30), което показва високо качество на последователността. Средното съдържание на гуанин-цитозин е 41,05 процента. След това използвахме списък с подбран ген/вариант23 и сканирахме всички варианти. Открихме 4 варианта на индел (Таблица S1), от които 3 (FOXC1, LFNG и RTTN) бяха анотирани като с несигурно значение и 1 (SALL1) беше анотиран като доброкачествен в ClinVar. Използване на данни от 12 нормалнибъбрекпроби, извлечени от GTEx (експресия на генотип-тъкан), за да служат като контроли, данните за секвениране на РНК разкриха, че вCOVID-19– свързана колабираща гломерулопатия, биологични процеси от регулирани нагоре гени са обогатени за клетъчен цикъл, хромозомна сегрегация, отговор на нараняване, хуморален имунен отговор и коагулация на кръвта, което предполага, че клетъчното увреждане/регенерация, възпалителният отговор и ендотелното увреждане са основните участващи болестни процеси (Фигура 2).

Фигура 2.Анализ на РНК секвениране на бъбречната кора при коронавирусна болест 2019 (COVID-19), свързана с колабираща гломерулопатия.

Биологичните процеси от понижено регулирани гени са обогатени за йонен транспорт, метаболитни процеси и окисление, вероятно вторично на тежко увреждане на тубулните клетки. Анализът на пътя както от регулирани нагоре, така и надолу гени показва обогатяване на трансмембранния транспорт, окисление и коагулация на кръвта в съответствие с обогатяването на термина на генната онтология. Повишено регулираните гени (Фигура 2; розово) бяха обогатени само за пътя FOXM1, за който наскоро беше съобщено, че насърчава тубулната клетъчна пролиферация по време на възстановяване на нараняване.24 Освен това, гените, свързани със системата ренин-ангиотензин, бяха регулирани надолу, но експресията на ACE2 не се различава от нормални контроли. Въпреки товаCOVID-19– инфектираните пациенти показват повишени нива на циркулиращи цитокини и интерферонът може да стимулира експресията на APOL1, 19, 25 няма разлики в нивата на информационната РНК на APOL1 между този пациент и нормалните контроли. Необработените показания за секвениране на РНК бяха подравнени към SARS-CoV-2, но не бяха намерени картографирани показания, което показва липсата на SARS-CoV-2 в тази проба от биопсия. Имунооцветяването разкрива, че експресията на фосфорилиран STAT3, цел надолу по веригата на IL-6 сигнализирането, е установено, че е значително повишена в гломерулите на свързаната с COVID-19 колабираща гломерулопатия и HIVAN в сравнение с нормалнотобъбректъкан (фиг. 3).

Фигура 3.Експресия на Phospho-STAT3 (сигнален трансдюсер и активатор на транскрипция 3) при коронавирусна болест 2019 (COVID-19) – свързана колабираща гломерулопатия (CG) и свързана с ХИВ нефропатия (HIVAN).

ДИСКУСИЯ

Представяме случай на колабираща гломерулопатия при пациент от африкански произход с остраCOVID-19инфекция, който впоследствие беше идентифициран като хомозиготен за високорисковия алел APOL1 G1.11-13 Тези открития подкрепят нарастващ набор от доказателства за силна връзка на рисковите алели APOL1 сCOVID-19– асоциирана колабираща гломерулопатия. Въпреки че проучванията in vitro показват, че интерферонът и други вирусно медиирани възпалителни фактори индуцират експресия на APOL1 в подоцитите,19,20 ние демонстрираме сравними нива на APOL1 генен транскрипт междуCOVID- 19– асоциирана колабираща гломерулопатия и контроли. Има противоречиви доказателства за това дали SARS-CoV-2 може директно да зарази подоцитите и бъбречните тубулни епителни клетки, както може HIV-1.15,26,27 Две публикувани серии от аутопсии демонстрират положително имунооцветяване за SARS и CoV-2 в подоцити и 1 от тях допълнително съобщава за изолиране на SARS-CoV-2 РНК отбъбрекгломерули.2,4 Въпреки това, публикуваните in situ хибридизационни проучвания, включително нашите, не успяха да открият SARS-CoV-2 РНК в гломерулите.5-7,9,12 Освен това потвърдихме, че вирусната РНК е отсъства от пробата от биопсия на нашия пациент чрез секвениране на РНК. Сериите от аутопсии и биопсии също съобщават за коронавирусоподобни частици с характерни шипове в подоцитите и тубулните епителни клетки с помощта на електронна микроскопия, въпреки че е изразено безпокойство, че тези частици всъщност могат да бъдат малки клетъчни везикули вместо вирусни частици.2,3,11,28 Нашето проучване също демонстрира повишено фосфорилиране на STAT3 вCOVID-19– асоциирана колабираща гломерулопатия. По-рано показахме, че активирането на STAT3 е важно в патогенезата на HIVAN и диабетабъбрекзаболяване.29,30 Добре известно е, че повишаването на плазмените нива на IL-6 играе ключова роля в патогенезата на индуцираното от COVID- 19 органно увреждане25 и също така, че индуцираното от IL-6 активиране на STAT3 регулира възпалителните пътища. Нашите данни предполагат, че STAT3 фосфорилирането може да бъде основен механизъм, включен вCOVID-19– асоцииранбъбрекнараняванеи по този начин насочването към STAT3 с налични лекарствени инхибитори31 може да бъде потенциална терапевтична стратегия за пациенти с това заболяване. Доколкото ни е известно, това е първият доклад за секвениране на целия геном и данни за секвениране на РНК от пациент сCOVID-19– асоцииранбъбрекзаболяване. Въпреки че клиничното значение и потенциалното взаимодействие с APOL1 на генните варианти, идентифицирани чрез секвениране на целия геном, остават неясни, известно е, че Foxc1 и Sall1 регулират целостта на бариерата за гломерулна филтрация в експериментални модели. 32,33 Нашите резултати от секвенирането на РНК също разкриват няколко интересни открития: (1) потвърдихме, че РНК на SARS-CoV-2 отсъства в бъбрека, (2) открихме, че генната експресия на ACE2 и APOL1 не се различава междуCOVID-19– инфектирани и нормални бъбреци и (3) идентифицирахме няколко пътя на нараняване вCOVID-19-заразенбъбреккоето е свързано с предизвикано от SARS-CoV-2-клетъчно увреждане. Нашите открития в допълнение към скорошен NanoString анализ на 6COVID-19Случаи на биопсия, свързана с колабираща гломерулопатия, показваща повишена регулация на експресията на хемокин ген и променена експресия на гени, свързани с тубулно увреждане, добавят към нарастващия обем от литература, която се стреми да изясни патогенните механизми наCOVID-19- асоцииранбъбрек нараняване.

Нашето проучване и свързаният с него анализ имат ограничения. Първо, докладвахме само за 1 случай на свързана с COVD-19-колабираща гломерулопатия и сме в състояние да опишем само промени в гънките без официален статистически анализ. Второ, набъбрекбиопсията на нашата пациентка беше отложена до 35 дни след първоначалното й представяне на остърCOVID-19 инфекцияи по този начин заснетият профил на генна експресия може да не представлява точно индуциран-19-остър COVIDбъбрекнараняванепътеки. Освен това е възможно експресията на APOL1 генен транскрипт да е модулирана от противовъзпалителните ефекти на прилагания хидроксихлорохин. Освен това не успяхме да отделим гломерулите от тубулоинтерстициалните отделения преди секвенирането на РНК. Все пак тези констатации предлагат важен допълнителен поглед върху сложното взаимодействие между генетичната чувствителност, вирусната инфекция и прогресирането на гломерулното заболяване, свързано сCOVID-19 инфекция. Ще трябва да се проведат допълнителни проучвания, включващи допълнителни пациенти със свързана с COVD-19-колабираща гломерулопатия, които се подлагат на биопсия по-рано в хода на заболяването.

cistanche лекува бъбречно заболяване и срещу COVID-19

ПРЕПРАТКИ

1. Chan L, Chaudhary K, Saha A и др. AKI при хоспитализирани пациенти сCOVID-19. J Am Soc Nephrol. 2021;32(1):151-160.

2. Su H, Yang M, Wan C и др. Бъбречно-хистопатологичен анализ на 26 постмортални находки на пациенти сCOVID-19в Китай.БъбрекВътр. 2020;98(1):219-227.

3. Farkash EA, Wilson AM, Jentzen JM. Ултраструктурни доказателства за директна бъбречна инфекция със SARS-CoV-2. J Am Soc Nephrol. 2020;31(8):1683-1687.

4. Puelles VG, Lutgehetmann M, Lindenmeyer MT, et al. Мултиорганен и бъбречен тропизъм на SARS-CoV-2. N Engl J Med. 2020;383(6):590-592.

5. Sharma P, Uppal NN, Wanchoo R, et al.COVID-19- асоцииранбъбрекнараняване: серия от случаибъбрекнаходки от биопсия. J Am Soc Nephrol. 2020;31(9):1948-1958.

6. Kudose S, Batal I, Santoriello D, et al.Бъбрекнаходки от биопсия при пациенти сCOVID-19. J Am Soc Nephrol. 2020; 31 (9): 1959-1968.

7. Wu H, Larsen CP, Hernandez-Arroyo CF и др. AKI и колабираща гломерулопатия, свързана сCOVID-19и APOL 1 високорисков генотип. J Am Soc Nephrol. 2020; 31 (8): 1688-1695.

8. Golmai P, Larsen CP, DeVita MV и др. Хистопатологични и ултраструктурни находки след смърттабъбрекбиопсичен материал при 12 пациенти с AKI иCOVID-19. J Am Soc Nephrol. 2020;31(9):1944-1947.

9. Santoriello D, Khairallah P, Bomback AS, et al. Посмъртнобъбрекпатологични находки при пациенти сCOVID-19. J Am Soc Nephrol. 2020;31(9):2158-2167.

10. Jhaveri KD, Meir LR, Flores Chang BS и др. Тромботична микроангиопатия при пациент сCOVID-19. БъбрекВътр. 2020;98:509-512.

11. Kissling S, Rotman S, Gerber C, et al. Колабираща гломерулопатия при aCOVID-19търпелив.БъбрекВътр. 2020;98(1):228- 231.

12. Peleg Y, Kudose S, D'Agati V, et al. остърбъбрекнараняванепоради последваща колабираща гломерулопатияCOVID-19инфекция.БъбрекInt Rep. 2020; 5 (6): 940-945.

13. Larsen CP, Bourne TD, Wilson JD, Saqqa O, Sharshir MA. Колабираща гломерулопатия при пациент с коронавирусна болест 2019 г(COVID-19). bInt Rep. 2020; 5 (6): 935-939.

14. Chandra P, Kopp JB. Вируси и колабираща гломерулопатия: кратък критичен преглед. ClinБъбрекJ. 2013;6:1-5.

15. Cohen AH, Sun NC, Shapshak P, Imagawa DT. Доказване на човешки имунодефицитен вирус в бъбречния епител при HIV-свързана нефропатия. Мод Патол. 1989; 2: 125- 128.

16. Besse W, Mansour S, Jatwan K, Nast CC, Brewster UC. Колабираща гломерулопатия при млада жена с рискови алели на APOL1 след остра инфекция с парвовирус В19: разследване на доклад за случай. BMC Nephrol. 2016; 17: 125.

17. Марковиц GS, Nasr SH, Stokes MB, D'Agati VD. Лечението с IFN-{алфа}, -{бета} или -{гама} е свързано с колабираща фокална сегментна гломерулосклероза. Clin J Am Soc Nephrol. 2010;5:607-615.

18. Kopp JB, Nelson GW, Sampath K, et al. Генетични варианти на APOL1 при фокална сегментна гломерулосклероза и свързана с HIV нефропатия. J Am Soc Nephrol. 2011; 22: 2129-2137.

19. Nichols B, Jog P, Lee JH, et al. Пътищата на вродения имунитет регулират аполипопротеин L1 на гена за нефропатия.БъбрекВътр. 2015;87:332-342.

20. Beckerman P, Bi-Karchin J, Park AS, et al. Индуцира трансгенна експресия на рискови варианти на човешки APOL1 в подоцитибъбрекзаболяванепри мишки. Nat Med. 2017;23:429-438.

21. Olabisi OA, Zhang JY, Verplank L, et al. APOL1бъбрекзаболяванерисковите варианти причиняват цитотоксичност чрез изчерпване на клетъчния калий и индуциране на активирани от стрес протеин кинази. Proc Natl Acad Sci US A. 2016;113:830-837.

22. Ma L, Chou JW, Snipes JA и др. Вариантите на APOL1 с бъбречен риск предизвикват митохондриална дисфункция. J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 1093-1105. 23. Steers NJ, Li Y, Drace Z, et al. Геномно несъответствие при LIMS1 локус ибъбрекотхвърляне на алографта. N Engl J Med. 2019;380: 1918-1928.

23. Chang-Panesso M, Kadyrov FF, Lalli M, et al. FOXM1 задвижва пролиферацията на проксималните тубули по време на възстановяване от остра исхемиябъбрекнараняване. J Clin Invest. 2019;129:5501-5517.

24. McGonagle D, Sharif K, O'Regan A, Bridgewood C. Re: Търпеливо чакане на резултатите от анти-IL 6 терапията при тежкиCOVID-19инфекция [писмо]. Autoimmun Rev. 2020; 19: 102560.

25. Lu TC, He JC, Wang ZH и др. HIV-1 Nef разрушава актиновия цитоскелет на подоцитите, като взаимодейства с диафанозния взаимодействащ протеин. J Biol Chem. 2008;283:8173-8182.

26. Winston JA, Bruggeman LA, Ross MD, et al. Нефропатия и установяване на бъбречен резервоар на HIV тип 1 по време на първична инфекция. N Engl J Med. 2001;344:1979- 1984.

27. Smith KD, Akilesh S, Alpers CE, Никозия RF. Коронавирус ли съм?БъбрекВътр. 2020;98(2):506-507.

28. He JC, Husain M, Sunamoto M, et al. Nef стимулира пролиферацията на гломерулни подоцити чрез активиране на Src-зависими Stat 3 и MAPK1,2 пътища. J Clin Invest. 2004;114:643-651.

29. Lu TC, Wang ZH, Feng X и др. Нокдаунът на активността на Stat3 in vivo предотвратява диабетна гломерулопатия.БъбрекВътр. 2009;76: 63-71.

30. Brosius FC, Tuttle KR, Kretzler M. JAK инхибиране при лечението на диабетбъбрекзаболяване. Диабетология. 2016; 59: 1624-1627.

31. Motojima M, Kume T, Matsusaka T. Foxc1 и Foxc2 са необходими за поддържане на гломерулни подоцити. Exp Cell Res. 2017; 352: 265-272.

32. Hosoe-Nagai Y, Hidaka T, Sonoda A и др. Повторната експресия на Sall1 в подоцитите предпазва от индуцирана от адриамицин нефроза. Лаб Инвест. 2017;97:1306-1320.