Ⅰ OSA: ägedal neerukahjustusel raske COVID{0}} korral on sarnasusi sepsisega seotud neerukahjustusega

lisateabe saamiseks:ali.ma@wecistanche.com

OSA Ⅰ:Raske COVID-i{0}} ägedal neerukahjustusel on sarnasusi sepsisega seotud neerukahjustusega: mitmekülgne uuring

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

SISSEJUHATUS

Raske ägeda respiratoorse sündroomi koroonaviirus 2 (SARS-CoV-2) nakatumine põhjustab koroonaviirushaigust 2019 (COVID. 19).ja on seotudäge neerukahjustus(AKI) enam kui kolmandikul hospitaliseeritud patsientidest. AKI (äge neerukahjustus) on sageli mõõdukas kuni raske ja on haiglasisese suremuse sõltumatu riskitegur. Ägedat torukujulist vigastust peetakse patoloogiliseks tunnuseksCOVID-19neeruhaigus, nagu on näidatud nii natiivsetes kui ka lahangu neeruuuringutes. Mikrotrombid, mida kirjeldatakse südames ja kopsudes", teatatakse harva neerudes. Samamoodi, kuigi raskeCOVID-19on seotud süsteemse põletikulise vastuse ja põletikuga nii kopsudes kui südames, on vähe teada immuunvastuse kohta neerudes.

Otsene viiruse toksilisus, hemodünaamiline ebastabiilsus, tsütokiinide torm. ja immuunvahendatud vigastused on kõik välja pakutud kui tõenäolised neerukahjustuse põhjusedCOVID-19.5,13,14 Hiljutised uuringud on toonud välja sarnasusi sepsisega seotud AKI vahel (äge neerukahjustus) (S-AKI (Sepsisega seotud neerukahjustus)) jaCOVID-19-seotud neerukahjustus.,e Praeguseks on aruanded, milles hinnatakse neerupatoloogiat aastalCOVID-19on suures osas keskendunud valgusmikroskoopiale ja ultrastruktuuriuuringutele; molekulaarsed uuringud on olnud piiratud.

Siin tutvustame mitmeidCOVID-19patsiendid, kellele tehti surmajärgne uuring, keskendudes neerupatoloogia leidudele. Meie uuringu eesmärk oli kirjeldada patoloogilist spektritCOVID-19-seotud neerukahjustusega ja iseloomustada selle molekulaarset profiiliCOVID-19-seotud AKI (äge neerukahjustus)võrreldes S-AKI-ga ((Sepsisega seotud neerukahjustus))ja sepsisega mitteseotud AKI (äge neerukahjustus)(NS. AKI (äge neerukahjustus)selgitada sarnasusi ja erinevusi aluseks olevas patofüsioloogias.

Klõpsake Cistanche ekstrakti kasulikkuse kohta neeruhaiguste korral

PATSIENTID JA MEETODID

Kliinilised andmed

Kõik juhtumidCOVID-19(nagu kinnitas surmaeelne SARS.CoV-2 nasofarüngeaalne või orofarüngeaalne polümeraasi ahelreaktsioon), kes läbisid 2. aprillist 9. septembrini 2020 Mayo kliinikus (Rochester, MN) uuringuga kooskõlastatud surmajärgset läbivaatust. Kõigi juhtumite silmapaistev teave võeti pärast tubulointerstitsiaalse sektsiooni laserpüüdmise mikrodissekteerimist, mis eritas glomeruleid ja/või interstitsiaalse fibroosi või tubulaarse atroofia piirkondi. Apoptoosi igas rühmas hinnati dUTP hüüdotsa märgistamise testi terminaalse desoksünukleotidüültransferaasiga.

Statistiline analüüs

Normaliseerimisjärgne geeniekspressiooni analüüs viidi läbi, kasutades R versiooni 3.6.3 (R Foundation for Statistical Computing, Viin, Austria). Funktsionaalsete annotatsioonide geenikomplektid tuletati NanoStringi pakutavate kirjanduspõhiste annotatsioonide abil.78 Funktsionaalsete annotatsioonide geenikomplekti ekspressioon määrati kasutades koostisosade geenide keskmiste normaal-zed-arvude z-skoorid. Gesetzi skoori võrreldi proovirühmade vahel, kasutades Studenti t-testi. Igas proovirühmas (võrreldes kõigi teiste proovirühmadega) määrati kõrgeimad suhteliselt üles- ja allareguleeritud individuaalsed geenid, kasutades kordade muutust ja Studenti t-testi. Kvantitatiivse proteoomika andmete puhul kasutati Python 3.6.5 abil statistiliseks analüüsiks tuvastatud valkude tandem-massmärgise kanali intensiivsust. Enne sõltumatu Studenti t-testi rakendamist olid kanali intensiivsused logitud, teisendati ja mediaan normaliseeriti. P väärtused korrigeeriti mitme hüpoteesi testimiseks, kasutades Benjamini-Hochbergi meetodit. Erinevalt ekspresseeritud valgud (lk<.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="">

TULEMUSED

Kliinilised omadused

17. aasta demograafiaCOVD-19Lahkamise juhtumid on toodud tabelis 1. Kohordi keskmine vanus oli 78 aastat (vahemikus 29 kuni 94 aastat) ja 14 (82,4 protsenti) olid vanemad kui 70 aastat. Seal oli 15 meest. ja ll tunnistas end valgeks (64,7 protsenti). Kolm (17,6 protsenti) täiendavat patsienti tunnistasid end aasialaseks, mitte ühtegi mustanahaliseks. Haiglas veedetud aeg oli väga erinev, 12 (70,6 protsenti) oli enne surma haiglaravil 5 või enam päeva. Sagedaste ja märkimisväärsete kaasuvate haiguste hulka kuulusid hüpertensioon 9-l (52,9%), suhkurtõbi 4-l (23,5%), südame-veresoonkonna haigused (nt koronaararterite haigus) või tserebrovaskulaarne õnnetus 12-l (70,6%) ja krooniline neeruhaigus 1-l (5,9%). ). Ainult ühel patsiendil 17-st (5,9 protsenti) ei olnud anamneesis hüpertensiooni, suhkurtõbe, koronaararterite haigust, kroonilist neeruhaigust ega rasvumist. Seitset (41,1 protsenti) ventileeriti surma hetkel mehaaniliselt.

Kõik 17 patsienti, kes surid koosCOVID-19välja töötanud AKI (äge neerukahjustus). AKI-ga patsientide hulgas (äge neerukahjustus)kellel oli seerumi kreatiniini tase lõplik 24 tunni jooksul pärast surma, kaheksal oli AKI (äge neerukahjustus) etapp (47,1 protsenti ), kahel oli AKI (äge neerukahjustus)etapp (1l,8 protsenti ) ja kolmel oli AKI (äge neerukahjustus)3. etapp (l7,6 protsenti ). Üks AKI-ga patsient (äge neerukahjustus)3. staadium sai pidevat neeruasendusravi. Uriinimõõtevardaga proteinuuria hindamine ei olnud neljal patsiendil kättesaadav, kuid ülejäänud 13 patsiendil (76,5 protsenti) oli 100 mg/dl või vähem. 17 patsiendist kuus olid saanud raviCOVID-19sealhulgas ainult deksametasoon (n=1), remdesivir (n=1), deksametasooni ja remdesiviiri kombinatsioon (n=2) ning remdesiviiri ja taastuva plasma kombinatsioon (n{{ 3}}).

Kõigil 17 patsiendil oli positiivne SARS-CoV-2 polümeraasi ahelreaktsioon, mis diagnoositi keskmiselt 12 päeva enne lahkamist. Lahkamise ajal olid kolm (17,6 protsenti) SARS-CoV-2 suhtes negatiivsed. Keskmine surmajärgne intervall oli 18 tundi ja autolüüs oli vaid kerge 1 patsiendil (64,7 protsenti). Kuusteist (94,1 protsenti) suri tüsistuste tõttuCOVID-19(kõigil 16-l oli raske kopsuhaigus, sealhulgas äge bronhopneumoonia, mis katus hajusa alveolaarkahjustusega kaheksal [50.0 protsendil), äge ja organiseeritud kopsupõletik neljal [25,0 protsenti], organiseeritud kopsupõletik kolmel [ 18,8 protsenti] ja ainuüksi difuusne alveolaarkahjustus ühes [6,3 protsenti]).

TABEL 1. Kohordi demograafia ja asjakohased kliinilised omadused

Patoloogia omadused

Neerulahkamise tulemusi kirjeldatakse tabelis 2. Neerupatoloogiat iseloomustas mõõdukas kuni raske äge torukujuline vigastus (joonis lA). Enamik neist näitas vooderdise epiteeli ja luminaalse ektaasia märgatavat lihtsustumist. Müoglobiinivalusid täheldati kahel juhul ja osmootset tubulopaatiat ühel juhul. Tubulointerstitsiaalne põletik oli kerge makrofaagide ja CD{3}}positiivsete T-rakkude domineerimisega. T-rakkude ja makrofaagide segaimmunofenotüübiga perituubi kapillariiti täheldati 13-l (76,5 protsenti) (joonis 1B-F). Samamoodi täheldati samadel 13-l (76,5 protsenti) segatud T-rakkude ja makrofaagide immunofenotüübiga glomeruli. Nelja patsienti, kellel ei ilmnenud mikrovaskulaarset põletikku, raviti remdesiviiri ja kas deksametasooni (n=2) või taastuva plasma (n=2) kombinatsiooniga. Ainult deksametasooni või ainult remdesiviiriga ravitud patsientidel esines mikrovaskulaarne põletik. Neutrofiilne mikrovaskulaarne põletik ja interstitsiaalne infiltratsioon ei olnud ühelgi juhul silmatorkavad tunnused. Mitteimmuunne glomerulaarpatoloogia indutseeris nodulaarse diabeetilise glomeruloskleroosi ühel juhul (5,9 protsenti); arvestades, et kollapseerivat fokaalset segmentaalset glomeruloskleroosi või ägedat trombootilist mikroangiopaatiat ei tuvastatud. Kõigil juhtudel täheldati märgatavat peritubulaarset kapillaaride ummistumist (joonised lB ja C). Mõõdukas kuni raske arterioskleroos ja arteriolaarne hüalinoosi täheldati vastavalt 14 (82,4 protsenti) ja 11 (64,7 protsenti). Ainult kerge glomeruloskleroos (<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

Mikrovaskulaarse põletiku leiud viitasid tõsiste immuunvahendatud vigastusteleCOVID-19-seotud neeruhaigus. Lisaks püüdsime iseloomustada selle molekulaarset ja ultrastruktuurilist profiiliCOVID-19neerud. Hinnati seitsme patsiendi neerude ultrastruktuurseid, transkriptoomilisi ja proteoomilisi profiile, kellel oli ainult kerge autolüüs ja kelle jaoks oli ultrastrukturaalseks uurimiseks saadaval glutaaraldehüüdiga fikseeritud kude. Tulemusi võrreldi kahe vanuserühma mittekuuluvaCOVID-19kontrolli kohorte AKI-ga (äge neerukahjustus): S-AKI (Sepsisega seotud neerukahjustus)(kõik bronhopneumooniaga) ja NSAKI. Kolme rühma kliinilised tunnused on toodud tabelis 3. Rühmade keskmine vanus oli vastavalt 78,7l ja 74 aastat (P=.6). S-AKI-s oli rohkem naisi (Sepsisega seotud neerukahjustus)rühmas kui kummaski teises kahes rühmas. Keskmine terminaalne seerumi kreatiniinitase oli vastavalt 30 mg/dL, 1,6 mg/dL ja 1,3 mgdL (P=,32). Kõigil kolmel rühmal oli sarnane kaasuvate haiguste arv ja need olid võrreldavad krooniliste mikrostruktuuriliste muutustega neeru parenhüümis.

Kolme AKI morfoloogilised omadused (äge neerukahjustus)Kohordid

Mikrovaskulaarne põletik (glomeruliit ja peritubulaarne kapillariit) oli silmatorkavam patsientidel, kellel oliCOVID-19(5 patsienti 7-st) ja S-AKI (Sepsisega seotud neerukahjustus)(7 patsienti 7-st), võrreldes NS-AKI-ga (Sepsisega seotud neerukahjustus)kontrollrühmad (0 patsiendist 7-st). Mononukleaarsed põletikulised rakud olid mõlemas põletikulises rakutüübis domineerivad, samas kui neutrofiile täheldati harva ja ainult S-AKI-s (Sepsisega seotud neerukahjustus). Parenhümaalne tubulointerstitsiaalne põletik oli laiguline, kerge (3 patsiendil 7-st) või mõõdukas (4 patsiendil 7-st) ja suures osas mononukleaarne.COVID-19ja S-AKI (Sepsisega seotud neerukahjustus), võrreldes NS-AKI minimaalse põletikuga (Sepsisega seotud neerukahjustus)kontrollid (7 patsienti 7-st).

Ultrastrukturaalse hindamise kohtaCOVID-19AKI (äge neerukahjustus). esines tõendeid torukujulise vigastuse kohta tsütoplasmaatilise vakuolisatsiooniga, harja piiride kaotuse ja mitokondriaalse vigastusega. Viimast iseloomustas kristallide paistetus, vakuolisatsioon ja moondumine. Tuvastati kondenseerunud mitokondrid ja moonutatud ringikujulised mitokondrid. Samuti tuvastati flokulentsed tihedused ja suured vesiikulid koos rohkete klatriiniga kaetud vesiikulitega, mis meenutasid viirusosakesi (joonis 2A–C).COVID-19juhtudel. Täheldati peritubulaarse kapillaari endoteeli kahjustust. Glomerulaarsete ja peritubulaarsete kapillaaride alusmembraanide mitmekihilisust, mis on kroonilisema endoteelikahjustuse tunnused, ei hinnatud. Tubulaarsete epiteelirakkude apoptoos oli tavalisem aastalCOVID-19(3,1/hpf) ja S-AKI (Sepsisega seotud neerukahjustus)(4,1/hpf) võrreldes NS-AKI-ga (Sepsisega seotud neerukahjustus)juhtnupud (0.7/hpf (lk<.001)(figure>

SARS-CoV-2 HC ja in situ hübridisatsiooniuuringud neerulõikudega olid negatiivsed kõigis seitsmesCOVID-19juhtudel. Podotsüütide, endoteeli või tuubulite ultrastruktuuriuuringutes ei tuvastatud lõplikke viiruse lisandeid.

TABEL 2. Lahkamise silmapaistvate leidude kokkuvõte, rõhuasetusega neerupatoloogial

Kolme AKI molekulaarsed omadused (äge neerukahjustus)Kohordid

Määratleda rakuliste infiltraatide fenotüüp ja AKI ruumiline arhitektuur (äge neerukahjustus)sisseCOVID-19neerude puhul viidi läbi kõrge parameetriga kujutise massitsütomeetria 23 rakupinna markeri tuvastamiseks Hyperioni pildisüsteemiga, mis oli ühendatud Heliose lennuaja massitsütomeetriga (täiendav tabel Sl, saadaval veebis aadressil http://www.mayoclinic processing.org ). Adaptiivse immuunvastuse tõendeid näitas CD3 CD45RO pluss rakkude rühmitamine tubulointerstitsiaalis. Domineerivat kaasasündinud immuunvastust rõhutas makrofaagide (CD68 pluss) rikastatud populatsioon nii interstitsiumis kui ka glomerulaarsetes kapillaarsilmustes (joonis 3A). Arvutuslik multipleksne naabrusanalüüs näitas, et üldiselt olid CD3 pluss CD4t-rakud rikastatud antigeeni esitlevate rakkude (HLA-DR) vahetus läheduses, võrreldes CD3 CD4 T-rakkude ja mitte-T-rakkudega (joonis 3B).

Neeruproovid alatesCOVID-19juhtumeid ja kontrolle analüüsis platvorm NanoString, kasutades nCounter Human Organ Transplant Panel, mis kirjeldab 770 geeni ekspressiooni, mis on seotud immuunvastuse, koekahjustuse ja immunosupressiivsete ravimite toimemehhanismidega seotud erinevate radadega.7

Geeniekspressiooni analüüs näitas sedaCOVID-19neerudes oli märkimisväärselt rikastatud mitu funktsionaalset annotatsiooni transkriptsioonikomplekti, sealhulgas apoptoos, autofagia, peamise histo-ühilduvuse kompleksi I ja I klassi ekspressioon ning 1. tüüpi T-abistajarakud ja regulatiivsed T-rakud (Treg) diferentseerumine. The geeniekspressiooni mustridCOVID-19juhtumid sarnanesid S-AKI omadega (Sepsisega seotud neerukahjustus)(Joonis 4).

aastal täheldatud põletiku valgusesCOVID-19neerud nii morfoloogiliselt kui ka molekulaarsel tasandil, tahtsime tuvastada proteoomi muutusi, mis võiksid viidata ainulaadsetele mehhanismideleCOVID-19AKI (äge neerukahjustus). Seetõttu teostasime formaliiniga fikseeritud parafiiniga manustatud neeruosadest kvantitatiivse proteoomika analüüsi.COVID-19ja mõlemad kontrollproovide komplektid. Kokku tuvastati 3594 valku, millest 164 ekspresseerusid rühmade vahel erinevalt (P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (Sepsisega seotud neerukahjustus)(16 voltimismuutusega > 1,2),81 S-AKI vahel (Sepsisega seotud neerukahjustus)ja NS-AKI (Sepsisega seotud neerukahjustus) (8 with a fold-change >1.2) ja 64 vahelCOVID-19ja S-AKI (äge neerukahjustus)(6 with a fold-change >1.2). Kõigi kolmes rühmas leitud valkude jaoks viidi läbi hierarhiline rühmitus ja koostati soojuskaart (joonis 5A). Leidlikkuse raja analüüs näitas sedaCOVID-19AKI (äge neerukahjustus)neerud olid rikastatud valkudega, mis osalevad sirtuiini ja nekroptoosi signaaliradades, mõlemad osalevad regulatiivses vastuses põletikule (täiendav tabel S2, saadaval veebis aadressil //www.mayodinicproceedings.org). Keramiidi signaaliraja ülesreguleerimine oli ainulaadneCOVID-19neerud võrreldes NS-AKI-ga (Sepsisega seotud neerukahjustus), samas kui oksüdatiivne fosforüülimine oli alla reguleeritudCOVID-19AKI (äge neerukahjustus)(Joonis B).

JOONIS 1. Äge torukujuline vigastus ja immuunrakkude infiltratsioon 2019. aasta koronaviirushaiguse neerudes.(A) Neerukoores on valgusmikroskoopias näha ägedat tubulaarset vigastust koos lumina ektaasiaga (hematoksüliini ja eosiini [HE] plekk, algne suurendus*20). (B) Märgitakse kerget mononukleaarset interstitsiaalset infiltratsiooni ja peritubulaarset kapillaaride ummistust (HE plekk, algne suurendus*40). (C ja D) Peritubulaarne kapillariit (nool) on ülekoormatud kapillaaride märkimisväärne tunnus (C) Põletiku mikroveresoonkond koosneb CD3-positiivsetest T-rakkudest (E) ja CD68-positiivsetest makrofaagidest (F). ) (E ja F jaoks algne suurendus*40).