OSA Ⅰ: Akuutilla munuaisvauriolla vakavassa COVID{0}}:ssa on yhtäläisyyksiä sepsikseen liittyvän munuaisvaurion kanssa

lisätietoja:ali.ma@wecistanche.com

OSA Ⅰ:Akuutilla munuaisvauriolla vakavassa COVID-taudissa-19 on yhtäläisyyksiä sepsikseen liittyvän munuaisvaurion kanssa: Multi-Omics Study

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

JOHDANTO

Vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus 2 (SARS-CoV-2) aiheuttaa koronavirustaudin 2019 (COVID. 19).ja liittyyakuutti munuaisvaurio(AKI) yli kolmanneksella sairaalahoidossa olevista potilaista. AKI (akuutti munuaisvaurio) on usein kohtalainen tai vaikea ja on itsenäinen sairaalakuolleisuuden riskitekijä. Akuuttia tubulusvauriota pidetään patologisen tunnusmerkkinäCOVID-19munuaissairaus, kuten sekä natiivi- että ruumiinavaustutkimukset osoittavat. Sydämessä ja keuhkoissa kuvattuja mikrotrombeja" raportoidaan harvoin munuaisissa. Vastaavasti, vaikkakin vakaviaCOVID-19liittyy systeemiseen tulehdusvasteeseen ja tulehdukseen sekä keuhkoissa että sydämessä, munuaisten immuunivasteesta tiedetään vähän.

Suora virustoksisuus, hemodynaaminen epävakaus, sytokiinimyrsky. ja immuunivälitteistä vauriota on ehdotettu todennäköisiksi munuaisvaurion syiksiCOVID-19.5,13,14 Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet yhtäläisyyksiä sepsikseen liittyvän AKI:n välillä (akuutti munuaisvaurio) (S-AKI (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)) jaCOVID-19- liittyvä munuaisvaurio.,e Tähän mennessä raportit arvioivat munuaispatologiaa vuonnaCOVID-19ovat suurelta osin keskittyneet valomikroskopiaan ja ultrarakennetutkimuksiin; molekyylitutkimukset ovat olleet rajallisia.

Tässä esittelemme sarjanCOVID-19potilaat, joille tehtiin post mortem -tutkimus painottaen munuaisten patologisia löydöksiä. Tutkimuksemme pyrki kuvaamaan patologian kirjoaCOVID-19-liittyvää munuaisvauriota ja luonnehtia sen molekyyliprofiiliaCOVID-19-liittynyt AKI (akuutti munuaisvaurio)S-AKIin verrattuna ((Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio))ja ei-sepsikseen liittyvä AKI (akuutti munuaisvaurio)(NS. AKI (akuutti munuaisvaurio)Selvittääkseen yhtäläisyyksiä ja eroja taustalla olevan patofysiologian välillä.

Klikkaa nähdäksesi Cistanche-uutteen hyödyt munuaissairauteen

POTILAAT JA MENETELMÄT

Kliiniset tiedot

Kaikki tapauksetCOVID-19(kuten antemortem SARS.CoV-2 nenänielun tai suunnielun polymeraasiketjureaktio vahvisti), joille tehtiin tutkimushyväksytty kuolemanjälkeinen tutkimus Mayo Clinicissä (Rochester, MN) 2.4.–9.9.2020. Tärkeimmät tiedot kaikista tapauksista otettiin pois suoritetuista tubulointerstitiaalisen osan laserkaappausmikrodissektiosta, joka eritti glomeruluksia ja/tai interstitiaalisen fibroosin tai tubulaarisen atrofian alueita. Apoptoosi kussakin ryhmässä arvioitiin terminaalisella deoksinukleotidyylitransferaasilla dUTP:n nick-pään leimausmäärityksessä.

Tilastollinen analyysi

Normalisoinnin jälkeinen geeniekspressioanalyysi suoritettiin käyttämällä R-versiota 3.6.3 (R Foundation for Statistical Computing, Wien, Itävalta). Funktionaaliset annotaatiogeenisarjat johdettiin käyttämällä NanoStringin toimittamia kirjallisuuspohjaisia ​​huomautuksia.78 Funktionaalisen annotaatiogeenijoukon ilmentyminen määritettiin käyttämällä aineosien geenien keskimääräisten normaali-zed-lukujen z-pisteet. Gesetz-pisteitä verrattiin näyteryhmien välillä käyttäen Studentin t-testiä. Suhteellisen korkeammalla ja alasäädellyt yksittäiset geenit kussakin näyteryhmässä (verrattuna kaikkiin muihin näyteryhmiin) määritettiin käyttämällä kertamuutosta ja Studentin t-testiä. Kvantitatiivisen proteomiikan osalta tilastolliseen analyysiin käytettiin tunnistettujen proteiinien tandem-massamerkkikanavien intensiteettiä käyttäen Python 3.6.5 -ohjelmaa. Kanavien intensiteetit olivat logaritmia, muunnettu ja mediaani normalisoitu ennen itsenäisen Studentin t-testin soveltamista. P-arvot korjattiin useiden hypoteesien testaamiseksi käyttämällä Benjamini-Hochbergin menetelmää. Erilaisesti ilmentyvät proteiinit (s<.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="">

TULOKSET

Kliiniset ominaisuudet

Väestötiedot 17COVD-19Ruumiinavaustapaukset on esitetty taulukossa 1. Kohortin mediaani-ikä oli 78 vuotta (vaihteluväli 29-94 vuotta), ja 14 (82,4 prosenttia) oli yli 70 vuotta. Mukana oli 15 miestä. ja ll tunnistaa itsensä valkoiseksi (64,7 prosenttia). Kolme (17,6 prosenttia) ylimääräistä potilasta piti itseään aasialaisina, ei yksikään mustia. Sairaalassa vietetty aika vaihteli suuresti, 12 (70,6 prosenttia) oli ollut sairaalahoidossa vähintään 5 päivää ennen kuolemaa. Yleisiä ja merkittäviä liitännäissairauksia olivat verenpainetauti 9:llä (52,9 prosenttia), diabetes mellitus 4:llä (23,5 prosenttia), sydän- ja verisuonitaudit (kuten sepelvaltimotauti) tai aivoverenkiertohäiriö 12:lla (70,6 prosenttia) ja krooninen munuaissairaus 1:llä (5,9 prosenttia). ). Vain yhdellä 17 potilaasta (5,9 prosenttia) ei ollut kohonnutta verenpainetta, diabetes mellitusta, sepelvaltimotautia, kroonista munuaistautia tai liikalihavuutta. Seitsemän (41,1 prosenttia) oli koneellisesti tuuletettu kuolinhetkellä.

Kaikki 17 potilasta, jotka kuolivatCOVID-19kehitetty AKI (akuutti munuaisvaurio). AKI-potilaiden joukossa (akuutti munuaisvaurio)joilla oli terminaalinen seerumin kreatiniinitaso 24 tunnin sisällä kuolemasta, kahdeksalla oli AKI (akuutti munuaisvaurio) vaihe 1 (47,1 prosenttia), kahdella oli AKI (akuutti munuaisvaurio)vaihe 2 (1l,8 prosenttia ), ja kolmella oli AKI (akuutti munuaisvaurio)vaihe 3 (l7,6 prosenttia). Yksi AKI-potilas (akuutti munuaisvaurio)vaihe 3 sai jatkuvaa munuaiskorvaushoitoa. Proteinurian virtsan mittapuikkoarviointi ei ollut saatavilla neljällä potilaalla, mutta muilla kaikilla 13 potilaalla (76,5 prosenttia) oli 100 mg/dl tai vähemmän. Kuusi 17 potilaasta oli saanut hoitoaCOVID-19mukaan lukien pelkkä deksametasoni (n=1), remdesivir (n=1), deksametasonin ja remdesivirin yhdistelmä (n=2) sekä remdesiviirin ja toipilaan plasman yhdistelmä (n{{ 3}}).

Kaikilla 17 potilaalla oli positiivinen SARS-CoV-2-polymeraasiketjureaktio, joka diagnosoitiin mediaanivälillä 12 päivää ennen ruumiinavausta. Ruumiinavaushetkellä kolme (17,6 prosenttia) oli negatiivinen SARS-CoV-2 suhteen. Mediaani kuolemanjälkeinen aika oli 18 tuntia ja autolyysi oli vain lievä 1 potilaalla (64,7 prosenttia). Kuusitoista (94,1 prosenttia) kuoli komplikaatioihinCOVID-19(kaikilla 16:lla oli vaikea keuhkosairaus, mukaan lukien akuutti keuhkokeuhkokuume, joka liittyi diffuusiin keuhkorakkuloiden vaurioihin kahdeksalla [50.0 prosentilla), akuutti ja organisoituva keuhkokuume neljällä [25,0 prosentilla), organisoituva keuhkokuume kolmella [ 18,8 prosenttia ] ja yksinään diffuusi alveolivaurio yhdessä [6,3 prosenttia ]).

TAULUKKO 1. Kohortin demografiset tiedot ja asiaankuuluvat kliiniset ominaisuudet

Patologian ominaisuudet

Munuaisten ruumiinavauslöydökset on karakterisoitu taulukossa 2. Munuaispatologialle oli tunnusomaista keskivaikea tai vaikea akuutti tubulusvaurio kaikissa (kuvio lA). Useimmat osoittivat limakalvon epiteelin ja luminaalisen ektasian huomattavaa yksinkertaistumista. Myoglobiinikipsiä havaittiin kahdessa tapauksessa ja osmoottista tubulopatiaa yhdessä. Tubulointerstitiaalinen tulehdus oli lievä ja makrofagi- ja CD{3}}positiivinen T-soludominanssi. Peritub capillaritis, jossa oli sekoitettu T-solu- ja makrofagi-immunofenotyyppi, havaittiin 13:lla (76,5 prosenttia) (kuvio 1B-F). Samoin glomerulus, jossa oli sekoitettu T-solu- ja makrofagi-immunofenotyyppi, nähtiin samassa 13:ssa (76,5 prosenttia). Neljää potilasta, joilla ei ollut mikrovaskulaarista tulehdusta, oli hoidettu remdesivirin ja joko deksametasonin (n=2) tai toipuvan plasman (n=2) yhdistelmällä. Potilailla, joita hoidettiin pelkällä deksametasonilla tai pelkällä remdesivirillä, oli mikrovaskulaarinen tulehdus. Neutrofiilinen mikrovaskulaarinen tulehdus ja interstitiaalinen infiltraatio eivät olleet havaittavissa missään tapauksessa. Ei-immuuninen glomeruluspatologia aiheutti nodulaarisen diabeettisen glomeruloskleroosin 1:ssä (5,9 prosenttia); kun taas romahtavaa fokaalista segmentaalista glomeruloskleroosia tai akuuttia tromboottista mikroangiopatiaa ei tunnistettu. Merkittävää peritubulaarista kapillaarien tukkoisuutta havaittiin kaikissa tapauksissa (kuvat 1B ja C). Kohtalainen tai vaikea arterioskleroosi ja arteriolaarinen hyalinoosi havaittiin 14:ssä (82,4 prosenttia) ja II:ssa (64,7 prosenttia). Vain lievä glomeruloskleroosi (<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

Mikrovaskulaarisen tulehduksen löydökset viittasivat immuunivälitteiseen vammaan vakavissa tapauksissaCOVID-19- liittyvä munuaissairaus. Pyrimme edelleen karakterisoimaan sen molekyyli- ja ultrarakenneprofiiliaCOVID-19munuaiset. Seitsemän potilaan, joilla oli vain lievä autolyysi ja joille oli saatavilla glutaraldehydillä kiinnitetty kudos ultrarakenteellista tutkimusta varten, munuaisten ultrastrukturaaliset, transkriptominen ja proteominen profiilit arvioitiin. Löydöksiä verrattiin kahteen ikään sopivaan ei-COVID-19kontrolli kohortteja AKI:lla (akuutti munuaisvaurio): S-AKI (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)(kaikki keuhkoputkentulehdus) ja NSAKI. Kolmen ryhmän kliiniset ominaisuudet on esitetty taulukossa 3. Ryhmien keski-ikä oli 78,7 l ja 74 vuotta (P=,6). S-AKI:ssa oli enemmän naisia (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)ryhmässä kuin kummassakaan muussa ryhmässä. Seerumin keskimääräinen terminaalinen kreatiniinitaso oli 3.0 mg/dL, 1,6 mg/dL ja 1,3 mgdL (P=.32). Kaikilla kolmella ryhmällä oli samanlainen määrä rinnakkaissairauksia, ja ne olivat vertailukelpoisia munuaisparenkyymin kroonisten mikrorakennemuutosten suhteen.

Kolmen AKI:n morfologiset ominaisuudet (akuutti munuaisvaurio)Kohortit

Mikrovaskulaarinen tulehdus (glomeruliitti ja peritubulaarinen kapillariitti) oli näkyvämpi potilailla, joilla oliCOVID-19(5/7 potilasta) ja S-AKI (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)(7 potilaasta 7:stä) verrattuna NS-AKI:hen (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)kontrollit (0 7 potilaasta). Mononukleaariset tulehdussolut olivat vallitseva tulehduksellinen solutyyppi molemmissa, kun taas neutrofiilejä havaittiin vain harvoin ja vain S-AKI:ssa (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio). Parenkymaalinen tubulointerstitiaalinen tulehdus oli hajanainen, lievä (3 potilaalla 7:stä) tai kohtalainen (4 7 potilaasta) ja suurelta osin mononukleaaristaCOVID-19ja S-AKI (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)verrattuna minimaaliseen tulehdukseen NS-AKI:ssa (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)kontrollit (7/7 potilasta).

On ultrastrukturaalinen arviointiCOVID-19AKI (akuutti munuaisvaurio). oli todisteita tubulusvauriosta sytoplasman vakuolisaatiolla, harjan reunan katoamisesta ja mitokondriovauriosta. Jälkimmäiselle oli tunnusomaista risteiden turvotus, vakuolisaatio ja vääristymät. Kondensoituneita mitokondrioita ja vääristyneitä pyöreitä mitokondrioita tunnistettiin. Flokkulenttiheydet ja suuria rakkuloita, joissa oli runsaasti klatriinilla päällystettyjä viruspartikkeleita muistuttavia vesikkelejä, tunnistettiin myös (kuvio 2A-C).COVID-19tapauksia. Peritubulaarisen kapillaarin endoteelivaurio havaittiin. Kerästen ja peritubulaaristen kapillaarien tyvikalvojen monikerroksisuutta, kroonisemman endoteelivaurion piirteitä, ei arvostettu. Tubulaaristen epiteelisolujen apoptoosi oli yleisempää vuonnaCOVID-19(3,1/hpf) ja S-AKI (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)(4,1/hpf) verrattuna NS-AKI:hen (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)säätimet (0.7/hpf (s<.001)(figure>

SARS-CoV-2 HC ja in situ -hybridisaatiotutkimukset munuaisleikkeillä olivat negatiivisia kaikissa seitsemässäCOVID-19tapauksia. Podosyyttien, endoteelin tai tubulusten ultrarakennetutkimuksissa ei tunnistettu lopullisia virussulkeumia.

TAULUKKO 2. Yhteenveto merkittävistä ruumiinavauslöydöksistä painottaen munuaispatologiaa

Kolmen AKI:n molekyyliominaisuudet (akuutti munuaisvaurio)Kohortit

Määritellä solutunkeutumisen fenotyyppi ja AKI:n spatiaalinen arkkitehtuuri (akuutti munuaisvaurio)sisäänCOVID-19munuaiset, suuriparametrinen kuvantamismassasytometria 23 solun pintamarkkerin havaitsemiseksi suoritettiin Hyperion-kuvausjärjestelmällä, joka oli kytketty Helios-lentoaikamassasytometriin (lisätaulukko Sl, saatavilla verkossa osoitteessa http://www.mayoclinic actions.org ). Todisteita adaptiivisesta immuunivasteesta ehdotti CD3 CD45RO plus -solujen klusteroituminen tubulointerstitiaaliin kussakin tapauksessa. Vallitsevaa synnynnäistä immuunivastetta korosti makrofagien (CD68 plus) rikastunut populaatio sekä interstitiumissa että glomerulaarisissa kapillaarisilmukaissa (kuvio 3A). Laskennallinen multipleksinen naapurianalyysi paljasti, että kaiken kaikkiaan CD3 plus CD4t-solut rikastuivat antigeeniä esittelevien solujen (HLA-DR) välittömässä läheisyydessä verrattuna CD3 CD4 T-soluihin ja ei-T-soluihin (kuvio 3B).

Munuaisnäytteet osoitteestaCOVID-19tapaukset ja kontrollit analysoitiin NanoString-alustalla käyttämällä nCounter Human Organ Transplant Panel -paneelia, joka profiloi 770 geenin ilmentymistä, jotka liittyvät immuunivasteeseen, kudosvaurioon ja immunosuppressiivisten lääkkeiden toimintamekanismeihin liittyviin eri reitteihin.7

Geeniekspressio-analyysi paljasti senCOVID-19munuaisissa oli merkittävää useiden funktionaalisten annotaatiotranskriptisarjajen rikastumista, mukaan lukien apoptoosi, autofagia, tärkeä histoyhteensopivuuskompleksin luokan I ja I ilmentyminen ja tyypin 1 T-auttajasolujen ja säätelevien T-solujen (Treg) erilaistuminen. Geenien ilmentymismallitCOVID-19tapaukset muistuttivat S-AKI:n tapauksia (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)(Kuva 4).

Vuonna havaitun tulehduksen valossaCOVID-19munuaisissa sekä morfologisesti että molekyylitasolla halusimme tunnistaa proteomissa muutoksia, jotka voisivat ehdottaa ainutlaatuisia mekanismejaCOVID-19AKI (akuutti munuaisvaurio). Siksi suoritimme kvantitatiivisen proteomiikka-analyysin formaliinilla kiinnitetyistä parafiiniin upotetuista munuaisleikkeistäCOVID-19ja molemmat kontrollinäytesarjat. Kaikkiaan tunnistettiin 3594 proteiinia, joista 164 ekspressoitui erilailla ryhmien välillä (P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)(16, kun taittomuutos > 1,2),81 S-AKI:n välillä (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio)ja NS-AKI (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio) (8 with a fold-change >1.2) ja 64 välilläCOVID-19ja S-AKI (akuutti munuaisvaurio)(6 with a fold-change >1.2). Hierarkkinen klusterointi suoritettiin kaikille kolmesta ryhmästä löydetyille proteiineille ja lämpökartta luotiin (kuvio 5A). Nerokkuuspolkuanalyysi osoitti senCOVID-19AKI (akuutti munuaisvaurio)munuaiset rikastuivat proteiineilla, jotka osallistuivat sirtuiinin ja nekroptoosin signalointireitteihin, jotka molemmat osallistuvat tulehduksen säätelyvasteeseen (lisätaulukko S2, saatavana verkossa osoitteessa http://www.mayodinicproceedings.org). Keramidin signalointireitin ylössäätely oli ainutlaatuinenCOVID-19munuaiset verrattuna NS-AKI:hen (Sepsikseen liittyvä munuaisvaurio), kun taas oksidatiivinen fosforylaatio säädeltiin alaspäinCOVID-19AKI (akuutti munuaisvaurio)(Kuva B).

KUVA 1. Akuutti tubulusvaurio ja immuunisolujen infiltraatio koronavirustaudin 2019 munuaisissa.(A) Munuaiskuoressa valomikroskopiassa näkyy akuutti tubulusvaurio, jossa on lumina ectasia (hematoksyliini- ja eosiini[HE]-värjäys, alkuperäinen suurennus*20). (B) Lievää mononukleaarista interstitiaalista infiltraatiota ja peritubulaarista kapillaarin tukkoisuutta havaitaan (HE-värjäys, alkuperäinen suurennus*40). (C ja D) Peritubulaarinen kapillariitti (nuoli) on merkittävä ominaisuus ruuhkautuneissa kapillaareissa (C) Tulehduksen mikroverisuonit koostuvat CD3-positiivisista T-soluista (E) ja CD68-positiivisista makrofageista (F) ) (alkuperäinen suurennus*40 E:lle ja F:lle).