DEL Ⅰ: Akutna poškodba ledvic pri hudi bolezni COVID{0}} ima podobnosti s poškodbo ledvic, povezano s sepso

za več informacij:ali.ma@wecistanche.com

DEL Ⅰ:Akutna poškodba ledvic pri hudi bolezni COVID-19 je podobna poškodbi ledvic, povezani s sepso: študija več omike

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

UVOD

Okužba s hudim akutnim respiratornim sindromom koronavirus 2 (SARS-CoV-2) povzroča koronavirusno bolezen 2019 (COVID. 19).in je povezan zakutna poškodba ledvic(AKI) pri več kot tretjini hospitaliziranih bolnikov. AKI (akutna poškodba ledvic) je pogosto zmerna do huda in je neodvisen dejavnik tveganja za umrljivost v bolnišnici. Akutna tubularna poškodba velja za patološki znakCOVID-19ledvična bolezen, kot so pokazale tako native kot obdukcijske študije ledvic. O mikrotrombih, opisanih v srcu in pljučih," redko poročajo v ledvicah. Podobno, čeprav hudoCOVID-19je povezan s sistemskim vnetnim odzivom in vnetjem v pljučih in srcu, je o imunskem odzivu v ledvicah malo znanega.

Neposredna virusna toksičnost, hemodinamska nestabilnost, citokinska nevihta. in imunsko posredovane poškodbe so bile predlagane kot verjetni vzroki za ledvične poškodbe priCOVID-19.5,13,14 Nedavne študije so pokazale podobnosti med AKI, povezano s sepso (akutna poškodba ledvic) (S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)) inCOVID-19-povezana poškodba ledvic,e Do danes so bila objavljena poročila o oceni ledvične patologije priCOVID-19so se v veliki meri osredotočili na svetlobno mikroskopijo in ultrastrukturne študije; molekularne študije so bile omejene.

Tukaj predstavljamo serijoCOVID-19bolniki, pri katerih je bila opravljena obdukcija s poudarkom na ugotovitvah ledvične patologije. Naša študija je želela opisati patološki spekterCOVID-19-povezano ledvično poškodbo in za opredelitev molekularnega profilaCOVID-19-povezan AKI (akutna poškodba ledvic)v primerjavi s S-AKI ((Poškodba ledvic, povezana s sepso))in AKI, ki ni povezana s sepso (akutna poškodba ledvic)(NS. AKI (akutna poškodba ledvic)razjasniti podobnosti in razlike v osnovni patofiziologiji.

Kliknite za koristi izvlečka Cistanche pri bolezni ledvic

BOLNIKI IN METODE

Klinični podatki

Vsi primeriCOVID-19(kot je bilo potrjeno z antemortem SARS.CoV-2 nazofaringealno ali orofaringealno verižno verižno reakcijo s polimerazo), ki so med 2. aprilom in 9. septembrom 2020 opravili posmrtni pregled s soglasjem raziskave na kliniki Mayo (Rochester, MN) med 2. aprilom in 9. septembrom 2020. Pomembne informacije za vse primere so bile povzete iz opravljene mikrodisekcije tubulointersticijskega predela z laserskim zajemanjem, ki izloča morebitne glomerule in/ali območja intersticijske fibroze ali tubularne atrofije. Apoptozo v vsaki skupini so ocenili s terminalno deoksinukleotidil transferazo dUTP nick end marking testa.

Statistična analiza

Analiza ekspresije genov po normalizaciji je bila izvedena z uporabo različice R 3.6.3 (Fundacija R za statistično računalništvo, Dunaj, Avstrija). Nabori genov za funkcionalne označbe so bili izpeljani z uporabo oznak, ki jih je zagotovil NanoString in temeljijo na literaturi.78 Ekspresija niza genov za funkcionalne označbe je bila določena z z-rezultati povprečnega normalnega števila sestavnih genov. Rezultati po Gesetzu so bili primerjani med vzorčnimi skupinami z uporabo Studentovega t-testa. Najvišji relativno regulirani in znižano regulirani posamezni geni znotraj vsake vzorčne skupine (v primerjavi z vsemi drugimi vzorčnimi skupinami) so bili določeni z uporabo pregibne spremembe in Studentovega t-testa. V primeru kvantitativnih proteomskih podatkov so bile za statistično analizo z uporabo Python 3.6.5 uporabljene intenzivnosti kanala tandemskih masnih oznak identificiranih proteinov. Intenzivnosti kanalov so bile log, transformirane in mediana normalizirana pred uporabo neodvisnega Studentovega t-testa. Vrednosti P so bile popravljene za testiranje več hipotez z uporabo Benjamini-Hochbergove metode. Diferencialno izražene beljakovine (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

Klinične značilnosti

Demografija 17COVD-19primeri obdukcije so navedeni v tabeli 1. Mediana starosti kohorte je bila 78 let (razpon od 29 do 94 let), 14 (82,4 odstotka) pa jih je bilo starejših od 70 let. Bilo je 15 mož. in sem se opredelil kot belec (64,7 odstotka). Trije (17,6 odstotka) dodatni bolniki so se opredelili kot Azijci, nobeden pa kot Črnec. Čas, preživet v bolnišnici, je bil zelo različen, 12 (70,6 odstotka) jih je bilo hospitaliziranih 5 ali več dni pred smrtjo. Pogoste in opazne sočasne bolezni so vključevale hipertenzijo pri 9 (52,9 odstotka), sladkorno bolezen pri 4 (23,5 odstotka), bolezni srca in ožilja (kot je bolezen koronarnih arterij) ali cerebrovaskularni dogodek pri 12 (70,6 odstotka) in kronično ledvično bolezen pri 1 (5,9 odstotka). ). Le 1 od 17 bolnikov (5,9 odstotka) v anamnezi ni imel hipertenzije, sladkorne bolezni, bolezni koronarnih arterij, kronične ledvične bolezni ali debelosti. Sedem (41,1 odstotka) jih je bilo ob smrti mehansko ventiliranih.

Vseh 17 bolnikov, ki so umrli zCOVID-19razvil AKI (akutna poškodba ledvic). Med bolniki z AKI (akutna poškodba ledvic)ki so imeli končno raven kreatinina v serumu v 24 urah po smrti, osem jih je imelo AKI (akutna poškodba ledvic) stadij 1 (47,1 odstotka), dva sta imela AKI (akutna poškodba ledvic)stadij 2 (11,8 odstotka), trije pa so imeli AKI (akutna poškodba ledvic)stopnja 3 (17,6 odstotka). En bolnik z AKI (akutna poškodba ledvic)stadiju 3 prejemali stalno nadomestno ledvično terapijo. Ocena proteinurije z urinsko merilno palico ni bila na voljo pri štirih bolnikih, pri preostalih pa je vseh 13 bolnikov (76,5 odstotka) imelo 100 mg/dL ali manj. Šest od 17 bolnikov je bilo zdravljenih zaradiCOVID-19vključno z deksametazonom samim (n=1), remdesivirjem (n=1), kombinacijo deksametazona in remdesivirja (n=2) ter kombinacijo remdesivirja in rekonvalescentne plazme (n{{ 3}}).

Vseh 17 bolnikov je imelo pozitivno verižno reakcijo s polimerazo SARS-CoV-2, ugotovljeno v medianem intervalu 12 dni pred obdukcijo. V času obdukcije so bili trije (17,6 odstotka) negativni na SARS-CoV-2. Mediani postmortalni interval je bil 18 ur in avtoliza je bila le blaga pri ll bolnikih (64,7 odstotka). Šestnajst (94,1 odstotka) jih je umrlo zaradi zapletovCOVID-19(vsi 16 so imeli hudo pljučno bolezen, vključno z akutno bronhopnevmonijo, ki se je pojavila na difuzni alveolarni poškodbi pri osmih [50.0 odstotkih), akutno in organizirano pljučnico pri štirih [25,0 odstotkov), organizirano pljučnico pri treh [ 18,8 odstotka ] in samo difuzna alveolarna poškodba pri enem [6,3 odstotka ]).

TABELA 1. Demografija kohorte in ustrezne klinične značilnosti

Značilnosti patologije

Ugotovitve obdukcije ledvic so opisane v tabeli 2. Za ledvično patologijo je bila pri vseh značilna zmerna do huda akutna tubularna poškodba (slika 1A). Večina je pokazala izrazito poenostavitev obloge epitelija in luminalno ektazijo. V dveh primerih so opazili mioglobinske odlitke, v enem pa osmotsko tubulopatijo. Tubulointersticijsko vnetje je bilo blago s prevlado makrofagov in CD3-pozitivnih T-celic. Peritubni kapilaritis z mešanim T-celičnim in makrofagnim imunofenotipom je bil opažen pri 13 (76,5 odstotka) (slika 1B-F). Podobno so glomerule z mešanim T-celičnim in makrofagnim imunofenotipom opazili pri istih 13 (76,5 odstotka). Štirje bolniki, pri katerih ni bilo mikrovaskularnega vnetja, so bili zdravljeni s kombinacijo remdesivirja in deksametazona (n=2) ali rekonvalescentne plazme (n=2). Bolniki, zdravljeni samo z deksametazonom ali samo z remdesivirjem, so imeli mikrovaskularno vnetje. Nevtrofilno mikrovaskularno vnetje in intersticijska infiltracija nista bila opazna značilnost v nobenem primeru. Neimunska glomerularna patologija je povzročila nodularno diabetično glomerulosklerozo pri 1 (5,9 odstotka); medtem ko kolapsirajoča fokalna segmentna glomeruloskleroza ali akutna trombotična mikroangiopatija ni bila identificirana. V vseh primerih so opazili izrazito peritubularno kapilarno kongestijo (sliki lB in C). Zmerno do hudo arteriosklerozo in arteriolno hialinozo so opazili pri l4 (82,4 odstotka) oziroma ll (64,7 odstotka). Samo blaga glomeruloskleroza (<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

Ugotovitve mikrovaskularnega vnetja kažejo na imunsko posredovano poškodbo pri hudiCOVID-19- pridružena ledvična bolezen. Nadalje smo skušali opisati molekularni in ultrastrukturni profilCOVID-19ledvice. Ocenjeni so bili ultrastrukturni, transkriptomski in proteomski profili ledvic sedmih bolnikov, ki so imeli le blago avtolizo in za katere je bilo na voljo tkivo, fiksirano na glutaraldehid za ultrastrukturni pregled. Ugotovitve so primerjali z dvema starostno neujemajočima seCOVID-19kontrolne kohorte z AKI (akutna poškodba ledvic): S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)(vsi z bronho-pnevmonijo) in NSAKI. Klinične značilnosti treh skupin so prikazane v tabeli 3. Povprečna starost skupin je bila 78,7 l oziroma 74 let (P=,6). V S-AKI je bilo več žensk (Poškodba ledvic, povezana s sepso)skupini kot v kateri koli od drugih dveh skupin. Povprečna končna raven kreatinina v serumu je bila 3.0 mg/dL, 1,6 mg/dL oziroma 1,3 mgdL (P=,32). Vse tri skupine so imele podobno število sočasnih bolezni in so bile primerljive glede na kronične mikrostrukturne spremembe v ledvičnem parenhimu.

Morfološke značilnosti treh AKI (akutna poškodba ledvic)Kohorte

Mikrovaskularno vnetje (glomerulitis in peritubularni kapilaritis) je bilo izrazitejše pri bolnikih zCOVID-19(5 od 7 bolnikov) in S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)(7 od 7 bolnikov) v primerjavi z NS-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)kontrole (0 od 7 bolnikov). Mononuklearne vnetne celice so bile prevladujoča vrsta vnetnih celic pri obeh, medtem ko so nevtrofilce opazili le redko in le pri S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso). Parenhimsko tubulointersticijsko vnetje je bilo neenakomerno, blago (3 od 7 bolnikov) ali zmerno (4 od 7 bolnikov) in večinoma mononuklearno priCOVID-19in S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso), v primerjavi z minimalnim vnetjem pri NS-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)kontrole (7 od 7 bolnikov).

O ultrastrukturnem vrednotenjuCOVID-19AKI (akutna poškodba ledvic). obstajal je dokaz tubularne poškodbe s citoplazmatsko vakuolizacijo, izgubo ščetkastega roba in mitohondrijsko poškodbo. Za slednjo je značilno otekanje, vakuolizacija in distorzija krist. Ugotovljeni so bili zgoščeni mitohondriji in izkrivljeni krožni mitohondriji. Identificirane so bile tudi gostote kosmičev in veliki vezikli z obilnimi vezikli, obloženimi s klatrinom, ki spominjajo na virusne delce (slika 2A-C). Tubularetikularnih vključkov ni bilo opaziti v endotelijski citoplazmiCOVID-19primerih. Opažena je bila poškodba peritubularnega kapilarnega endotelija. Večplastnost glomerularnih in peritubularnih kapilarnih bazalnih membran, značilnosti bolj kronične endotelne poškodbe, ni bila cenjena. Apoptoza tubularnih epitelijskih celic je bila pogostejša priCOVID-19(3.1/hpf) in S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)(4,1/hpf) v primerjavi z NS-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)kontrolniki (0.7/hpf (str<.001)(figure>

SARS-CoV-2 HC in študije hibridizacije in situ na odsekih ledvic so bile negativne v vseh sedmihCOVID-19primerih. Dokončni virusni vključki niso bili identificirani pri ultrastrukturnih študijah podocitov, endotelija ali tubulov.

TABELA 2. Povzetek pomembnih ugotovitev obdukcije s poudarkom na ledvični patologiji

Molekularne značilnosti treh AKI (akutna poškodba ledvic)Kohorte

Opredelitev fenotipa celičnih infiltratov in prostorske arhitekture AKI (akutna poškodba ledvic)vCOVID-19ledvice, je bila visokoparametrska slikovna masna citometrija za odkrivanje 23 markerjev celične površine izvedena na slikovnem sistemu Hyperion, povezanem s Heliosovim masnim citometrom s časovnim preletom (dodatna tabela Sl, na voljo na spletu na http://www.mayoclinic proceedings.org ). Dokaz o prilagodljivem imunskem odzivu je bil predlagan z združevanjem celic CD3 CD45RO plus v tubulointersticiju v vsakem primeru. Prevladujoči prirojeni imunski odziv je bil poudarjen z obogateno populacijo makrofagov (CD68 plus) tako v intersticiju kot v glomerularnih kapilarnih zankah (slika 3A). Računalniška multipleksna analiza soseščine je pokazala, da so bile na splošno celice CD3 in CD4t obogatene v neposredni bližini celic, ki predstavljajo antigen (HLA-DR), v primerjavi s T-celicami CD3CD4 in celicami, ki niso T (slika 3B).

Vzorci ledvic izCOVID-19primere in kontrole je analizirala platforma NanoString z uporabo plošče za presaditev človeških organov nCounter, ki profilira izražanje 770 genov, povezanih z različnimi potmi, povezanimi z imunskim odzivom, poškodbo tkiva in mehanizmi delovanja za imunosupresivna zdravila.7

Analiza izražanja genov je pokazala, daCOVID-19ledvice so imele znatno obogatitev več sklopov transkriptov funkcionalnih opomb, vključno z apoptozo, avtofagijo, ekspresijo glavnega histokompatibilnega kompleksa razreda I in I ter diferenciacijo celic T pomočnic tipa 1 in regulatornih celic T (Treg). Vzorci izražanja genovCOVID-19primeri so bili podobni tistim pri S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)(slika 4).

Glede na opaženo vnetje priCOVID-19ledvic, tako morfološko kot na molekularni ravni, smo želeli identificirati spremembe v proteomu, ki bi lahko predlagale edinstvene mehanizme zaCOVID-19AKI (akutna poškodba ledvic). Zato smo izvedli kvantitativno proteomsko analizo iz odsekov ledvic, fiksiranih v formalinu, vgrajenih v parafinCOVID-19in oba kompleta kontrolnih vzorcev. Identificiranih je bilo skupno 3594 proteinov, od katerih jih je bilo 164 različno izraženih med skupinami (P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (Poškodba ledvic, povezana s sepso)(16 s pregibom > 1,2),81 med S-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso)in NS-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso) (8 with a fold-change >1.2) in 64 medCOVID-19in S-AKI (akutna poškodba ledvic)(6 with a fold-change >1.2). Izvedeno je bilo hierarhično združevanje v skupine za vse proteine, najdene v treh skupinah, in ustvarjen je bil toplotni zemljevid (slika 5A). Analiza poti iznajdljivosti je to pokazalaCOVID-19AKI (akutna poškodba ledvic)ledvice so bile obogatene z beljakovinami, vključenimi v signalne poti sirtuina in nekroptoze, ki sta vključeni v regulativni odziv na vnetje (dodatna tabela S2, na voljo na spletu na http://www.mayodinicproceedings.org). Regulacija ceramidne signalne poti je bila edinstvena vCOVID-19ledvic v primerjavi z NS-AKI (Poškodba ledvic, povezana s sepso), medtem ko je bila oksidativna fosforilacija zmanjšana vCOVID-19AKI (akutna poškodba ledvic)(Slika B).

SLIKA 1. Akutna tubularna poškodba in infiltracija imunskih celic v ledvicah zaradi koronavirusne bolezni 2019.(A) Ledvična skorja pri svetlobni mikroskopiji kaže akutno tubularno poškodbo z lumina ektazijo (barvanje s hematoksilinom in eozinom [HE], originalna povečava*20). (B) Opaženi so blaga mononuklearna intersticijska infiltracija in peritubularna kapilarna kongestija (HE madež, originalna povečava*40). (C in D) Peritubularni kapilaritis (puščica) je opazna značilnost znotraj zamašenih kapilar (C) Mikrovaskularno vnetje je sestavljeno iz CD3-pozitivnih celic T (E) in CD68-pozitivnih makrofagov (F ) (izvirna povečava*40 za E in F).