BÖLÜM Ⅰ: Şiddetli COVID'de Akut Böbrek Hasarı-19 Sepsisle İlişkili Böbrek Hasarıyla Benzerliklere Sahiptir

daha fazla bilgi için:ali.ma@wecistanche.com

BÖLÜM Ⅰ:Şiddetli COVID'de Akut Böbrek Hasarı-19 Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı ile Benzerliklere Sahiptir: Bir Multi-Omics Çalışması

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

GİRİİŞ

Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2(SARS-CoV-2) ile enfeksiyon koronavirüs hastalığına neden olur 2019 (KOVİD. 19) ve ile ilişkilidirAkut böbrek hasarı(AKI) hastanede yatan hastaların üçte birinden fazlasında. AKI (Akut böbrek hasarı) genellikle orta ila şiddetlidir ve hastane içi mortalite için bağımsız bir risk faktörüdür. Akut tübüler yaralanmanın patolojik özelliği olarak kabul edilir.COVID-19hem doğal hem de otopsi böbrek çalışmalarında gösterildiği gibi böbrek hastalığı. Kalp ve akciğerlerde tanımlanan mikro trombüs" böbreklerde nadiren rapor edilir. Benzer şekilde, şiddetli olmasına rağmenCOVID-19hem akciğerlerde hem de kalpte sistemik bir inflamatuar yanıt ve iltihaplanma ile ilişkilidir, böbreklerdeki bağışıklık yanıtı hakkında çok az şey bilinmektedir.

Doğrudan viral toksisite, hemodinamik kararsızlık, sitokin fırtınası. ve immün aracılı hasarın tümü böbrek hasarının olası nedenleri olarak öne sürülmüştür.COVID-19.5,13,14 Son çalışmalar sepsis ile ilişkili ABH arasında benzerlikler ortaya koymuştur. (Akut böbrek hasarı) (S-AKI (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)) veCOVID-19-ilişkili böbrek hasarı.,e Bugüne kadar böbrek patolojisini değerlendiren raporlarCOVID-19büyük ölçüde ışık mikroskobu ve ultrastrüktürel çalışmalara odaklanmış; moleküler çalışmalar sınırlıdır.

Burada, bir dizi sunuyoruzCOVID-19Renal patoloji bulgularına vurgu yapılarak postmortem muayene yapılan hastalar. Çalışmamız patolojik spektrumu tanımlamayı amaçladı.COVID-19-ilişkili böbrek hasarı ve moleküler profili karakterize etmekCOVID-19-ilişkili AKI (Akut böbrek hasarı)S-AKI ile karşılaştırıldığında ((Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı))ve sepsisle ilişkili olmayan AKI (Akut böbrek hasarı)(NS. AKI (Akut böbrek hasarı)altta yatan patofizyolojideki benzerlikleri ve farklılıkları aydınlatmak.

Cistanche özü böbrek hastalığı için faydaları için tıklayın

HASTALAR VE YÖNTEMLER

Klinik Veriler

Tüm vakalarCOVID-19(Antemortem SARS.CoV-2 nazofaringeal veya orofaringeal polimeraz zincir reaksiyonu tarafından onaylandığı gibi) 2 Nisan ve 9 Eylül 2020 tarihleri ​​arasında Mayo Clinic'te (Rochester, MN) araştırma onaylı ölüm sonrası incelemeye alındı. Tüm vakalar için göze çarpan bilgiler, herhangi bir glomerül ve/veya interstisyel fibroz veya tübüler atrofi bölgeleri eksüren tubulointerstisyel kompartmanın lazer yakalama mikrodiseksiyonunu takiben gerçekleştirilenden soyutlanmıştır. Her gruptaki apoptoz, dUTP nick end etiketleme deneyinin terminal deoksinükleotidil transferazı ile değerlendirildi.

İstatistiksel analiz

Normalleştirme sonrası gen ekspresyonu analizi, R versiyonu 3.6.3 (R Foundation for Statistical Computing, Viyana, Avusturya) kullanılarak yapıldı, Fonksiyonel açıklama gen setleri, NanoString tarafından sağlanan, literatüre dayalı açıklamalar kullanılarak türetildi.78 Fonksiyonel açıklama gen seti ifadesi kullanılarak belirlendi. oluşturan genlerin ortalama normal zed sayılarının z puanları. Gesetz puanları, Student t-testi kullanılarak numune grupları arasında karşılaştırıldı Her bir numune grubundaki (tüm diğer numune gruplarına kıyasla) göreli olarak en üst düzeyde düzenlenmiş ve aşağı düzenlenmiş bireysel genler, kat değişimi ve Student t-testi kullanılarak belirlendi. Nicel proteomik verileri durumunda, Python 3.6.5 kullanılarak istatistiksel analiz için tanımlanan proteinlerin tandem kütle etiketi kanal yoğunlukları kullanıldı. Kanal yoğunlukları, bağımsız Student t-testi uygulanmadan önce bir log, dönüştürülmüş ve medyan normalize edilmişti. Benjamini-Hochberg yöntemi kullanılarak çoklu hipotez testi için P değerleri düzeltildi. Diferansiyel olarak eksprese edilen proteinler (p<.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="">

SONUÇLAR

Klinik Özellikler

17'nin demografisiKOAH-19Otopsi vakaları Tablo 1'de verilmektedir. Kohortun medyan yaşı 78 (aralık, 29 ila 94) idi ve 14'ü (yüzde 82.4) 70 yaşından büyüktü. 15 adam vardı. ve kendini Beyaz olarak tanımlıyor (yüzde 64,7). Üç (yüzde 17.6) ek hasta kendilerini Asyalı olarak tanımladı, hiçbiri Siyah olarak tanımlanmadı. Hastanede geçirilen süre, ölümden önceki 12'si (yüzde 70,6) 5 veya daha fazla gün hastanede yatmış olmak üzere çok değişkenlik gösteriyordu. Sık ve dikkate değer komorbiditeler 9'unda (%52,9) hipertansiyon, 4'ünde diyabetes mellitus (yüzde 23,5), kardiyovasküler hastalıklar (koroner arter hastalığı gibi) veya 12'sinde (yüzde 70,6) serebrovasküler kaza ve 1'inde (yüzde 5,9) kronik böbrek hastalığı vardı. ). 17 hastanın sadece 1'inde (yüzde 5.9) hipertansiyon, diabetes mellitus, koroner arter hastalığı, kronik böbrek hastalığı veya obezite öyküsü yoktu. Yedi (yüzde 41,1) ölüm anında mekanik olarak ventile edildi.

Ölen 17 hastanın tamamıCOVID-19gelişmiş AKI (Akut böbrek hasarı). ABH hastaları arasında (Akut böbrek hasarı)Ölümden sonraki 24 saat içinde terminal serum kreatinin düzeyi olan sekizinde AKI vardı (Akut böbrek hasarı) Evre 1 (yüzde 47,1), ikisinde AKI vardı (Akut böbrek hasarı)evre 2(yüzde 1l.8) ve üçünde AKI vardı (Akut böbrek hasarı)aşama 3(yüzde l7.6). AKI'li bir hasta (Akut böbrek hasarı)evre 3 sürekli renal replasman tedavisi aldı. Proteinürinin idrar çubuğu değerlendirmesi dört hastada mevcut değildi, ancak geri kalan 13 hastanın tümünde (yüzde 76,5) 100 mg/dL veya daha azdı. 17 hastadan 6'sı tedavi gördüCOVID-19tek başına deksametazon (n=1), remdesivir (n=1), deksametazon ve remdesivir (n=2) ve remdesivir ve nekahet plazması (n{{) kombinasyonu dahil 3}}).

17 hastanın tamamında pozitif SARS-CoV-2 polimeraz zincir reaksiyonu vardı ve otopsiden ortalama 12 gün önce teşhis konuldu. Otopsi sırasında üç hasta (yüzde 17,6) SARS-CoV-2 için negatifti. Ortanca postmortem aralık 18 saatti ve otoliz, tüm hastalarda sadece hafifti (yüzde 64,7). On altı (yüzde 94,1) komplikasyonları nedeniyle öldüCOVID-19(tüm 16'sında şiddetli akciğer hastalığı, sekizinde [yüzde 50.0 yaygın alveolar hasar üzerine bindirilmiş akut bronkopnömoni dahil), dördünde akut ve organize pnömoni (yüzde [25.0 ), üçünde organize pnömoni vardı [ yüzde 18,8 ] ve tek başına yaygın alveolar hasar [yüzde 6,3 ]).

TABLO 1. Kohort Demografisi ve İlgili Klinik Özellikler

Patoloji Özellikleri

Böbrek otopsi bulguları Tablo 2'de karakterize edilmiştir. Renal patoloji, hepsinde orta-şiddetli akut tübüler yaralanma ile karakterize edildi (Şekil lA). Çoğu, astar epitelinde ve lümen ektazisinde belirgin basitleşme gösterdi. İki olguda miyoglobin döküntüleri ve bir olguda ozmotik tübülopati gözlendi. Tubulointerstisyel inflamasyon, makrofaj ve CD3-pozitif T-hücresi baskınlığı ile hafifti. Karışık bir T-hücresi ve makrofaj immünofenotipi olan peritub kapillarit, 13'ünde (yüzde 76.5) görüldü (Şekil lB-F). Benzer şekilde, glomerulus, karışık bir T-hücresi ve makrofaj immünofenotipi ile aynı 13'te (yüzde 76,5) görüldü. Mikrovasküler inflamasyon göstermeyen dört hasta, remdesivir ve deksametazon (n=2) veya nekahat plazması (n=2) kombinasyonu ile tedavi edildi. Tek başına deksametazon veya tek başına remdesivir ile tedavi edilen hastalarda mikrovasküler inflamasyon görülmüştür. Nötrofilik mikrovasküler inflamasyon ve interstisyel infiltrasyon olguların hiçbirinde belirgin özellik değildi. 1 hastada (yüzde 5,9) immün olmayan glomerüler patoloji kaynaklı nodüler diyabetik glomerüloskleroz; çöken fokal segmental glomerüloskleroz veya akut trombotik mikroanjiyopati tanımlanmadı. Tüm vakalarda belirgin peritübüler kapiller tıkanıklık kaydedildi (Şekil lB ve C). Orta ila şiddetli arterioskleroz ve arteriolar hiyalinoz sırasıyla l4(yüzde 82.4) ve ll(yüzde 64,7) olarak kaydedilmiştir. Sadece hafif glomerüloskleroz(<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

Mikrovasküler enflamasyon bulguları, şiddetli vakalarda immün aracılı yaralanmayı düşündürdü.COVID-19-ilişkili böbrek hastalığı. Ayrıca moleküler ve ultrastrüktürel profili karakterize etmeye çalıştık.COVID-19böbrekler. Sadece hafif otoliz gelişen ve ultrastrüktürel inceleme için glutaraldehit sabit dokusu bulunan yedi hastanın böbreklerinin ultrastrüktürel, transkriptomik ve proteomik profilleri değerlendirildi. Bulgular, iki yaş eşleşmesi olmayan hastayla karşılaştırıldı.COVID-19AKI ile kontrol grupları (Akut böbrek hasarı): S-AKI (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)(tümü bronko-pnömoni ile) ve NSAKI. Üç grubun klinik özellikleri Tablo 3'te gösterilmiştir. Grupların ortalama yaşı sırasıyla 78,7l ve 74 idi (P=.6). S-AKI'de daha fazla kadın vardı (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)grup, diğer iki gruptan herhangi birinden daha fazladır. Ortalama terminal serum kreatinin düzeyi sırasıyla 3.0 mg/dL,1.6 mg/dL ve 1.3 mgdL idi (P=.32). Her üç grubun da benzer sayıda komorbiditesi vardı ve böbrek parankimindeki kronik mikro-yapısal değişiklikler açısından karşılaştırılabilirdi.

Üç AKI'nin Morfolojik Özellikleri (Akut böbrek hasarı)kohortlar

Mikrovasküler inflamasyon (glomerülit ve peritübüler kapillarit) olan hastalarda daha belirgindi.COVID-19(7 hastanın 5'i) ve S-AKI (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)(7 hastanın 7'si), NS-AKI ile karşılaştırıldığında (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)kontroller (7 hastadan 0). Mononükleer inflamatuar hücreler, her ikisinde de baskın inflamatuar hücre tipiyken, nötrofiller yalnızca seyrek olarak ve yalnızca S-AKI'de not edildi. (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı). Parankimal tubulointerstisyel inflamasyon yamalı, hafif (7 hastadan 3'ü) veya orta (7 hastadan 4'ü) ve büyük ölçüde mononükleerdi.COVID-19ve S-AKI (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)NS-AKI'deki minimal inflamasyonla karşılaştırıldığında (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)kontroller(7 hastanın 7'si).

ultrastrüktürel değerlendirmedeCOVID-19AKI (Akut böbrek hasarı). sitoplazmik vakuolizasyon, fırça sınırı kaybı ve mitokondriyal yaralanma ile tübüler yaralanma kanıtı vardı. İkincisi, cristae'nin şişmesi, vakuolizasyonu ve bozulması ile karakterize edildi. Yoğunlaştırılmış mitokondri ve çarpık dairesel mitokondri tespit edildi. Flokülent yoğunluklar ve viral partiküllere benzeyen bol klatrin kaplı veziküller içeren büyük veziküller de tanımlandı(Şekil 2A-C)COVID-19vakalar. Peritübüler kapiller endotel hasarı not edildi. Glomerüler ve peritübüler kapiller bazal membranların çok katmanlı olması, daha kronik endotel hasarının özellikleri, takdir edilmedi. Tübüler epitel hücrelerinin apoptozisi daha yaygındı.COVID-19(3.1/hpf) ve S-AKI (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)(4.1/hpf) NS-AKI ile karşılaştırıldığında (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)kontroller (0.7/hpf (P<.001)(figure>

SARS-CoV-2 HC ve böbrek kesitleri üzerinde in situ hibridizasyon çalışmaları yedi hastanın hepsinde negatifti.COVID-19vakalar. Podositler, endotelyum veya tübüllerin ultra yapısal çalışmalarında kesin viral kapanımlar tanımlanmadı.

TABLO 2. Renal Patolojiyi Vurgulayan Belirgin Otopsi Bulgularının Özeti

Üç AKI'nin Moleküler Özellikleri (Akut böbrek hasarı)kohortlar

Hücresel sızıntıların fenotipini ve AKI'nin uzamsal mimarisini tanımlamak (Akut böbrek hasarı)içindeCOVID-19böbrekler, 23 hücre yüzeyi işaretleyicisini tespit etmek için yüksek parametreli görüntüleme kütle sitometrisi, bir Helios uçuş süresi kütle sitometresine bağlı bir Hyperion görüntüleme sisteminde gerçekleştirildi (Ek Tablo Sl, çevrimiçi olarak http://www.mayoclinicprocess.org adresinde bulunabilir). ). Her durumda tübülointerstisyelde CD3 CD45RO artı hücrelerin kümelenmesiyle adaptif bir bağışıklık tepkisinin kanıtı önerildi. Baskın doğuştan gelen bağışıklık tepkisi, hem interstisyumda hem de glomerüler kılcal halkalarda zenginleştirilmiş bir makrofaj popülasyonu (CD68 artı) ile vurgulanmıştır (Şekil 3A). Hesaplamalı multipleks komşuluk analizi, genel olarak, CD3 artı CD4t hücrelerinin, CD3 CD4 T hücreleri ve T olmayan hücrelerle (Şekil 3B) karşılaştırıldığında antijen sunan hücrelere (HLA-DR) yakın olarak zenginleştiğini ortaya koydu.

Böbrek örnekleriCOVID-19vakalar ve kontroller, bağışıklık tepkisi, doku yaralanması ve bağışıklık bastırıcı ilaçlar için etki mekanizmaları ile ilgili farklı yollarla ilişkili 770 genin ifadesini profilleyen nCounter İnsan Organ Nakli Paneli kullanılarak NanoString platformu tarafından analiz edildi.7

Gen ekspresyonu analizi şunu ortaya çıkardı:COVID-19böbrekler, apoptoz, otofaji, majör histo-uyumluluk kompleksi sınıf I ve I ekspresyonu ve tip1 T yardımcı hücre ve düzenleyici T hücresi (Treg) farklılaşması dahil olmak üzere çoklu fonksiyonel açıklama transkript setlerinde önemli bir zenginleşmeye sahipti. gen ekspresyon paternleriCOVID-19vakalar S-AKI vakalarına benziyordu (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)(Şekil 4).

Gözlenen iltihaplanma ışığındaCOVID-19Hem morfolojik hem de moleküler düzeyde böbrekler için benzersiz mekanizmalar önerebilecek proteomdaki değişiklikleri belirlemek istedik.COVID-19AKI (Akut böbrek hasarı). Bu nedenle, formalinle sabitlenmiş parafine gömülü böbrek bölümlerinden kantitatif proteomik analizi gerçekleştirdik.COVID-19ve her iki kontrol numunesi seti. 164'ü gruplar arasında diferansiyel olarak eksprese edilen toplam 3594 protein tanımlandı(P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)(16 kat değişimi > 1.2 ile),81 S-AKI arasında (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı)ve NS-AKI (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı) (8 with a fold-change >1.2) ve 64 arasındaCOVID-19ve S-AKI (Akut böbrek hasarı)(6 with a fold-change >1.2). Üç grupta bulunan tüm proteinler için hiyerarşik kümeleme yapıldı ve bir ısı haritası oluşturuldu(Şekil 5A). Yaratıcılık Yolu Analizi göstermiştir kiCOVID-19AKI (Akut böbrek hasarı)böbrekler, her ikisi de iltihaplanmaya düzenleyici yanıtta yer alan sirtuin ve nekroptoz sinyal yollarında yer alan proteinlerde zenginleştirildi (Ek Tablo S2, çevrimiçi olarak http://www.mayodinicproceedings.org adresinde mevcuttur). Seramid sinyal yolu yukarı regülasyonu benzersizdiCOVID-19NS-AKI ile karşılaştırıldığında böbrekler (Sepsis İlişkili Böbrek Hasarı), oksidatif fosforilasyon ise aşağı regüle edildiCOVID-19AKI (Akut böbrek hasarı)(Şekil B).

ŞEKİL 1. Koronavirüs hastalığı 2019 böbreklerinde akut tübüler hasar ve immün hücre infiltrasyonu.(A) Işık mikroskobunda renal korteks, lümina ektazisi ile birlikte akut tübüler hasarı gösteriyor (hematoksilen ve eozin[HE] boyası, orijinal büyütme*20). (B) Hafif mononükleer interstisyel infiltrasyon ve peritübüler kapiller tıkanıklık not edildi (HE boyası, orijinal büyütme*40). (C ve D) Peritübüler kapillerit (ok) tıkanmış kılcal damarlarda dikkate değer bir özelliktir (C)İnflamasyondaki mikrovasküler, CD3-pozitif T hücreleri (E) ve CD68-pozitif makrofajlardan (F) oluşur. ) (E ve F için orijinal büyütme*40).