Ota yhteyttä:jerry.he@wecistanche.com

Wei Lin1, Jue Fan2, Long-Fei Hu2, Yan Zhang2, Joshua D. Ooi3, Ting Meng4, Peng Jin5, Xiang Ding5, Long-Kai Peng6, Lei Song6, Rong Tang6, Zhou Xiao4, Xiang Ao4, Xiang-Cheng Xiao4, Qiao-Ling Zhou4, Ping Xiao4, Yong Zhong4

1 Patologian osasto, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Kiina;

2Department of Bioinformatics and Data Science, Singleron Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu 210032, Kiina;

3Inflammatoristen sairauksien keskus, Monash University Department of Medicine, Monash Medical Centre, Clayton, VIC 3168, Australia;

4 Nefrologian osasto, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Kiina;

5 Elinsiirtojen osasto, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Kiina;

6 osastoMunuainenTransplantation, The Second Xiangya Hospital of Central South University, Changsha, Hunan 410011, Kiina.

Cistanche voi parantaa munuaisten toimintaa

Abstrakti

Tausta: Vuodesta 2019 lähtien romaanikoronaviirusnimeltä 2019 romaanikoronaviirus(2019-nCoV) on ilmaantunut maailmanlaajuisesti. Paitsi

kuume ja hengityselinten komplikaatiot, akuutitmunuainenvammoja on havaittu muutamilla potilaillakoronaviirustauti 2019. Lisäksi viimeaikaisten löydösten mukaan virusta on löydetty virtsasta. Angiotensiinia konvertoivan entsyymin II:n (ACE2) on ehdotettu toimivan reseptorina 2019-nCoV:n sisäänpääsylle, mikä on sama kuin vakavan akuutin hengitystieoireyhtymän reseptori. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää munuaisvaurion mahdollista syytä ja 2019-nCoV-infektion mahdollista reittiä virtsatiejärjestelmässä.

Menetelmät: Käytimme molempia julkaistujamunuainenja virtsarakon solu atlas tiedot ja uusi riippumatonmunuainenyhden solun RNA-sekvensointitiedot, jotka on tuotettu talon sisällä arvioimaan ACE2-geenin ilmentymistä kaikissa solutyypeissä terveissä munuaisissa ja rakoissa. Pearson-korrelaatiokertoimet ACE2:n ja kaikkien muiden geenien välillä luotiin ensin. Sitten geenejä, joiden r-arvot ovat suuremmat kuin 0.1 ja P-arvot pienemmät kuin 0.01, pidettiin merkittävinä koekspressiogeeneinä ACE2:n kanssa.

Tulokset: Tuloksemme osoittivat ACE2:n rikastetun ilmentymisen kaikissa proksimaalisten tubulussolujen (PT) alatyypeissä.munuainen. ACE2-ilmentymistä havaittiin 5,12 prosentissa, 5,80 prosentissa ja 14,38 prosentissa proksimaalisista kierteisistä tubulussoluista, PT-soluista ja proksimaalisista suorista tubulussoluista kolmessa julkaistussa julkaisussa.munuainensolukartan tietojoukot. Lisäksi ACE2:n ilmentyminen vahvistettiin myös 12.{8}}5 prosentissa, 6,80 prosentissa ja 10,20 prosentissa proksimaalisen kierteisen tubuluksen (PT) ja proksimaalisen suoran tubuluksen soluista kahdessa omassa terveessä munuaisnäytteessämme. Kolmen virtsarakkonäytteen julkisten tietojen analysoinnissa ACE2:n ilmentyminen oli alhainen, mutta havaittavissa virtsarakon epiteelisoluissa. Vain 0,25 prosentilla ja 1,28 prosentilla välisoluista ja sateenvarjosoluista oli vastaavasti ACE2-ekspressio. Johtopäätös: Tämä tutkimus on antanut bioinformatiikan todisteita 2019-nCoV-infektion mahdollisesta reitistä virtsatiejärjestelmässä. Avainsanat: 2019-nCoV; Akuutti munuaisvaurio; angiotensiiniä konvertoiva entsyymi 2; Virtsarakko; COVID-19; Munuaiset; RNA-sekvenssianalyysi; Yksisoluinen analyysi

Johdanto Vuonna 2019 ilmaantui mystisiä keuhkokuumetapauksia, jotka levisivät nopeasti ympäri maailmaa. Syvä sekvensointianalyysi ja etiologiset tutkimukset vahvistivat sitten, että patogeeni oli äskettäin tunnistettu tyyppikoronaviirusjoka oli merkitty vuoden 2019 uudeksi koronavirukseksi (2019-nCoV). 2019-nCoV:n nopea leviäminen on aiheuttanut keuhkokuumeen puhkeamisen maailmanlaajuisesti, mikä tekee siitä lyhyessä ajassa vakavan uhan kansainväliselle kansanterveysturvallisuudelle.[1-3] Bioinformatiikan analyysien perusteella on osoitettu, että 2019-nCoV-genomi on 88-prosenttisesti identtinen kahden lepakosta peräisin olevan vakavan akuutin hengitystieoireyhtymän (SARS) kaltaisen koronaviruksen kanssa (bat-SL-CoVZC45 ja bat-SL CoVZXC21), 79-prosenttisesti identtinen SARS-CoV:n kanssa ja 50-prosenttisesti identtinen. identtinen Lähi-idän hengitystieoireyhtymän koronaviruksen (MERS-CoV) kanssa.[4] Proteiinin rakenneanalyysit paljastivat sen

2019-nCoV:lla oli SARS-CoV:n kaltainen reseptoria sitova domeeni, joka sitoutui suoraan angiotensiiniä konvertoivaan entsyymiin II (ACE2), mikä viittaa vahvasti siihen, että 2019-nCoV käyttää ACE2:ta reseptorinaan,

2019-nCoV-infektion yleisimmät oireet ovat kuume ja yskä useimmilla potilailla, ja vaikeilla potilailla oireita ovat rintakipu, progressiivinen hengenahdistus tai akuutti hengitysvaikeusoireyhtymä (ARDS). Akuuttimunuainenvamma (AKI) on raportoitu pienellä määrällä potilaita, joilla on vahvistettu {{0}}nCoV-infektio. Laboratoriolöydökset 99 potilaasta, joilla oli 2019-nCoV-infektio, osoittivat, että kolmella potilaalla (3 prosenttia) seerumin kreatiniinipitoisuus oli erilainen. Toisessa kliinisessä havainnointitutkimuksessa neljä (10 prosenttia) 41 potilaasta, joista kaksi 13:sta ( 15 prosentilla tehohoitoyksikön (ICU) potilaista ja kahdella 28:sta (7 prosenttia ) ei-intensiivisestä potilaasta oli kohonnut seerumin kreatiniini.i0lYhteensä 3,7 prosenttia potilaista kuolimunuaistenepäonnistuminen, kuten analyysi osoittaa 88 vuoden 2019 koronavirustautiin (COVID{2}}) liittyvän kuoleman,[iil Lisäksi uusin tutkimus vahvisti, että 27,06 prosentilla (23/85) potilaista oli akuuttimunuaistenepäonnistuminen ja vakava akuutti tubulusnekroosi havaittiin hematoksyliini-eosiinivärjäyksellä kuudella potilaalla post mortem. 2019-nCo V -antigeeni havaittiin myös munuaistiehyissä immunohistokemialla (IHC).12] Lisäksi {{4 }}nCoV havaittiin virtsanäytteistä kvantitatiivisella reaaliaikaisella polymeeri-aasiketjureaktiolla potilaan, jolla oli 2019-nCoV-infektio.134IKuitenkin miksi ja miten 2019-nCoV indusoi AKI:ta virtsassa, on suurelta osin tuntematon. Myös se, voiko 2019. nCoV tarttua virtsateiden kautta, jää suurelta osin vastaamatta. Koska ACE2:lla on tärkeä rooli 2019-nCoVinfektiossa, pyrimme tunnistamaan ACE{13}}, joka ilmaisee solukoostumusta ja -osuutta normaalilla ihmisellä.munuaisetja rakkot yksisoluisten transkriptien avulla tutkiakseen 2019-nCoV:n mahdollisia infektioreittejä ja ACE2:n rooleja uninaarisen järjestelmän infektiossa.

Yksisoluista RNA-sekvensointia (scRNA-Seq) on käytetty laajalti 2019-nCoV-tutkimuksessa, koska se pystyy profiloimaan geenien ilmentymistä kaikille solutyypeille useissa kudoksissa puolueettomasti korkealla resoluutiolla. ACE2:n ilmentymistä on tutkittu keuhkoissa tunnetuissa tyypin 2 alveolaarisissa soluissa sekä maksan kolangiosyyteissä, ruokatorven epiteelisoluissa ja sykkyräsuolen ja paksusuolen absorboivissa [15-171enterosyyteissä scRNA-Seq. Nämä tulokset osoittivat scRNA-Seq:n mahdollisen hyödyn 2019-nCoV:n mahdollisten kohdesolutyyppien paljastamisessa. Koska virtsatieinfektio ja sen mahdolliset jälkiseuraukset voivat olla olennaisia ​​potilaan hoidossa infektion aikana ja sen jälkeen, käytimme kahta scRNA-Seq-transkriptiotietojoukkoa terveillä.munuaisetja yksi tietojoukko terveistä rakoista solutyyppien ilmentymismallien tutkimiseksi virtsajärjestelmässä.

menetelmät

Julkisen aineiston hankinta ja käsittely

Normaalista scRNA-Seq-datan geeniekspressiomatriisitmunuaisetkolmesta terveestä luovuttajasta ladattiin Gene Expression Omnibusista (GSE131685). Toistimme loppupään analyysin käyttämällä tekijän alkuperäisessä asiakirjassa antamaa koodia.

Saimme kolmen virtsarakon syöpäpotilaan terveiden virtsarakkokudosten scRNA-Seq-tiedot Gene Expression Omnibusista (GSE108097). Ollakseen johdonmukainenmunuainentietojoukkoja sovellettiin Harmony(Harmony-menetelmä on algoritmi, jolla integroidaan yksisoluisia genomiikan tietojoukkoja eräkorjausta ja meta-analyysiä varten. Se on nopea, herkkä ja tarkka. Se voi myös poistaa alkuperätietojoukon vaikutuksen. upottamisesta.1]integroida näytteitä ja suorittaa alavirran analyysi käyttämällä Seurat (versio 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/). Kaikki geenien ilmentyminen normalisoitiin ja skaalattiin käyttämällä NormalizeData ja ScaleData (NormalizeData on funktio Seuratin, joka voi normalisoida tietyssä määrityksessä olevat laskentatiedot. ScaleData on Seuratin funktio, joka voi skaalata ja keskittää geenejä tietojoukossa, standardisoida ekspressioarvojen alueen kaikissa geeneissä.), Top 20 FindVariableFeautres valitsi 00 muuttuvaa geeniä pääkomponenttianalyysiä varten Klusterianalyysi FindClustereilla suoritettiin vähentämällä ensin geenin ilmentämismatriisi 20 ensimmäiseen pääkomponenttiin ja käyttämällä sitten 0,3 f:n resoluutiota tai graafiin perustuva klusterointi.

Munuaisnäytteen käsittely

Munuainennäytteet otettiin yhdestä paikasta elävän luovuttajan munuaisten kiila- ja neulabiopsialla luovuttajalta poistamisen jälkeen ja ennen vastaanottajaan istuttamista.Munuainennäytteet otettiin yhdestä paikasta elävän luovuttajan kiila- ja neulabiopsiallamunuaisetluovuttajalta poistamisen jälkeen ja ennen vastaanottajaan istuttamista. Kaikki toimenpiteet, joihin osallistui ihmisiä, suoritettiin Keski-Eteläyliopiston Xiangyan sairaalan eettisen komitean (IRB-hyväksyntänumero 201711836) eettisten standardien sekä vuoden 1964 Helsingin julistuksen ja sen myöhempien muutosten tai vastaavien eettisten standardien mukaisesti. Munuaisbiopsianäytteet poistettiin steriilillä fosfaattipuskurisuolaliuoksella (PBS) hankinnan jälkeen.

Kudosten dissosiaatio

Tuoremunuainenkudos siirrettiin välittömästi GEXSCOPE" Tissue Preservation Solution -liuokseen (Singleton Biotechnologies, Nanjing, Jiangsun maakunta, Kiina) 2 - 8 astetta. Näytteet pilkottiin 2 ml:ssa GEXSCOPE"-kudosdissosiaatioliuosta (Singleron Biotechnologies) 37 °C:ssa 15 °C:ssa. min 15-ml sentrifugiputkessa jatkuvasti sekoittaen sen jälkeen, kun se on pesty kolme kertaa Hanksin tasapainotetulla suolaliuoksella ja leikattu noin 1–2 mm:n paloiksi. Sen jälkeen solujätteet ja muut epäpuhtaudet suodatettiin 40-mikronin steriilillä siivilä (Corning, NY, USA). Soluja sentrifugoitiin nopeudella 300 x g ja 4 astetta 5 minuuttia. Solupelletit suspendoitiin uudelleen 1 ml:aan PBS:ää (HyClone, Marlborough, MA, USA). Punasolujen poistamiseksi. 2 mlLGEXSCOPE Red Blood Cell Lysis Buffer (Singleton Biotechnologies) lisättiin solususpensioon ja inkuboitiin 25 asteessa 10 minuuttia. Sitten seosta sentrifugoitiin 500 x g:llä 5 minuuttia, ja solupelletti suspensoitiin uudelleen PBS:ään. Solut laskettiin automaattisella TC20-solulaskurilla (Bio-Rad, Hercules, CA, USA).

Kirjaston valmistelu ja scRNA-Seq:n data-analyysi Yksisoluinen suspensio alistettiin yksisolukirjaston valmisteluun ja sekvensointiin, kuten aiemmin on kuvattu.[19] Ollaksemme johdonmukainen edellä käytettyjen julkisten tietojen kanssa, käytimme samanlaista loppupään analyysityönkulkua.[18] Muutimme pääkomponenttien lukumääräksi 20 ja käytimme resoluutiota 0,6 saadaksemme vertailukelpoisia solutyyppien klusterointituloksia julkisesti.munuainentiedot. Solutyypit merkittiin kirjallisuuden kanonisten markkerien perusteella.[18,20] Yhteisilmentymisen, reitin rikastamisen ja proteiinien vuorovaikutuksen analyysit Jokaisessa aineistossa käytimme kaikkia valittujen solutyyppien soluja ja laskettiin koekspressoidut geenit ACE2:n kanssa (kolme).

Kuva 1: Yleisön yksisoluinen analyysimunuainenkolmen luovuttajan tiedot. (A) UMAP-kaavio, joka paljastaa kolmen näytteen solutyyppimerkinnät. (B) Kolmen terveen munuaisnäytteen solukoostumus. Proksimaalisten kiertyneiden tubulussolujen osuus oli 48,3 prosenttia, 52,6 prosenttia ja 38,5 prosenttia; PT - solujen osuus oli 26,3 prosenttia , 36,9 prosenttia ja 43,7 prosenttia ; ja proksimaalisten suorien tubulussolujen osuus oli 7,6 prosenttia, 2,1 prosenttia ja 5,8 prosenttia. (C) Pistekaavio, jossa on kanonisia markkereita, joita käytetään solutyyppien luokitteluun. Abskissa edustaa kutakin solutyyppiä, ordinaatta edustaa markkerigeenejä, pisteen väri kuvassa edustaa ilmentymistasoa ja pisteen koko edustaa geenin ilmentymisen osuutta solussa. (D) Kaikkien havaittujen solutyyppien ACE2:n geeniekspressiomallitmunuainen. Solutyyppi esitetään vaakasuunnassa ja ACE2-ekspressioarvo on esitetty pystysuunnassa. Jokainen piste edustaa yhtä solua. Solut, jotka ilmensivät pääasiassa ACE2:ta munuaisnäytteissä, ovat PT-soluja. ACE2: angiotensiiniä konvertoiva entsyymi II; PT: Proksimaalinen tubulus; UMAP: Tasainen moniston approksimaatio ja projektio.

Kuva 2: Kahden munuaisbiopsianäytteen yksisoluanalyysi. (A) UMAP:n visualisoimat solutyyppimerkinnät. Eri solutyypit on värikoodattu, ja solujen nimet on lisätty. (B) Kahden näytteen näytekohtainen UMAP-visualisointi. Solutyypit erottuvat eri väreistä. (C) Solutyyppimääritykseen sovellettujen kanonisten markkerien lämpökartta. Solutyyppi on esitetty vaakasuunnassa, geenilista on esitetty pystysuunnassa ja ilmentymistaso on esitetty värillä kuvassa. (D) Viulukaavio, joka näyttää munuaissolutyyppien ilmentymissignaalit. Solutyyppi esitetään vaakasuunnassa ja ACE2-ekspressioarvo on esitetty pystysuunnassa. Jokainen sirontapiste edusti yhtä solua. Solut, jotka ilmensivät pääasiassa ACE2:ta munuaisnäytteissä, ovat PT-soluja. ACE2: angiotensiiniä konvertoiva entsyymi II; PT: Proksimaalinen tubulus; UMAP: Tasainen moniston approksimaatio ja projektio.

proksimaaliset tubulussolut [PT] munuaisille ja sateenvarjosolut virtsarakolle). Pearson-korrelaatiokertoimet ACE2:n ja kaikkien muiden geenien välillä luotiin ensin. Sitten geenejä, joiden r-arvot ovat suuremmat kuin 0.1 ja P-arvot pienemmät kuin 0.01, pidettiin merkittävinä koekspressiogeeneinä ACE2:n kanssa. Poistimme mitokondriaaliset geenit seuraavia polkurikastus- ja proteiini-proteiinivuorovaikutusanalyysejä (PPI) varten. Munuaistietosarjoissa käytimme koekspressoituja geenejä vähintään kahdessa kolmesta PT-solutyypistä, proksimaalisista suorista tubulussoluista ja proksimaalisista kierteisistä tubulussoluista Venn-kaaviossa. Yhteensä 126 ja 65 geeniä jäi julkiseen ja yksityiseen munuaistietoaineistoon. Virtsarakon tietojoukon lopullinen sarja sisälsi 372 geeniä. Gene Ontology (GO)- ja Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) -polun rikastusanalyysejä käytettiin käyttämällä R-pakettia ClusterProfiler (versio 3.8.1, Bioconductor, https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro) filer.html). Reittejä, joiden P_adj-arvo oli pienempi kuin 0,05, pidettiin merkittävästi rikastuneina. PPI-analyysiä varten kaksi lopullista geenisarjaa kahdesta munuaistietojoukosta yhdistettiin 170-geeniluetteloksi. PPI-analyysi ennustettiin perustuen tunnettuihin geenien vuorovaikutukseen asiaankuuluvien GO-termien kanssa R-paketissa STRINGdb (versio 1.20.0, https://string-db.org/). Differentiaalisesti ylössäänneltyjen geeniproteiinien vuorovaikutusverkkotietojen perusteella PPI-verkko vietiin Cytoscape-ohjelmistolla (versio 3.4,https://cytoscape.org/).

Kuva 3: Julkinen virtsarakon yksisoluinen tietojoukko. (A) Virtsarakon solukartan kaksiulotteinen visualisointi UMAP:lla. Eri solutyypit on värikoodattu, ja solujen nimet lisättiin. (B) Virtsarakon solutyyppien tunnistamiseen käytettyjen kanonisten markkerien ilmentymiskuvio. X-akseli edustaa kutakin solutyyppiä, Y-akseli edustaa markkerigeenejä, pisteen väri kuvassa edustaa ilmentymistasoa ja pisteen koko edustaa geenin ilmentymisen osuutta solussa. (C) ACE2:n ilmentyminen 12 solualaryhmässä virtsarakkotietojoukossa. Solutyyppi on vaaka-akselilla ja ACE2-ekspressioarvo on esitetty pystysuorassa. Jokainen sirontapiste edusti yhtä solua. ACE2 ilmentyy sateenvarjosoluissa virtsarakkonäytteissä.

ACE2: angiotensiiniä konvertoiva entsyymi II; UMAP: Tasainen moniston approksimaatio ja projektio.

Cistanche voi parantaa munuaisten toimintaa

Tilastollinen analyysi

Marker genes for each cluster were identified with the Wilcox likelihood-ratio test with default parameters via the FindAllMarkers function in Seurat v.3.1.2. Marker genes that are expressed in >10% of the cells in a cluster and average log (fold change) of >{0}}.25 valittiin. Pearson-korrelaatiota käytettiin analysoimaan merkitsevästi ko-ilmentyneitä geenejä ACE2:n kanssa, ja P-arvoa, joka oli pienempi kuin 0,01, käytettiin tunnistamaan merkittävästi koekspressoituneita geenejä ACE2:n kanssa. scRNA-Seq-dataa varten tilastollisen analyysin ja luvut täydensi R (versio 3.5.1, https://www.r-project.org/).

Tulokset

ACE2:n ilmentymismallit munuaisissa Analysoimalla kolmen luovuttajan normaalien ihmisen munuaissolujen julkista yksisoluista transkriptiotietoaineistoa havaitsimme, että ACE2:n ilmentyminen jakautui useisiin solutyyppeihin. Erityisesti ACE2 oli enimmäkseen rikastunut PT-soluissa, mukaan lukien sekä kierteiset tubulukset että suorat tubulukset [Kuva 1A–1D]. Muut nefronialatyypit, kuten keräystiehyet ja distaaliset tubulukset sekä immuunisolut, osoittivat kaikki erittäin alhaista geeniekspressiota.

Tämän tuloksen vahvistamiseksi analysoimme edelleen normaaleja munuaisnäytteitä kahdelta terveeltä luovuttajalta. 4736-solut luokiteltiin yhdeksään solutyyppiin, jotka olivat hyvin päällekkäisiä julkisten tietojen kanssa, mukaan lukien seitsemän nefronispesifistä alatyyppiä, jotka perustuvat kanonisiin markkerigeeneihin [kuvio 2A]. PT (CUBN, SLC13A3 ja SLC22A8) luokiteltiin proksimaalisiin kierteitettyihin tubuluksiin ja proksimaalisiin suoriin tubuluksiin erilaisten markkerien ilmentymistasojen perusteella.[18,20] Keräävät kanavan pääsoluja (AQP2), keräävät kanavan interkaloituneita soluja. (ATP6V0D2) ja glomerulaariset parietaaliset epiteelisolut (KRT8 ja KRT18) merkittiin myös, ja nämä tulokset ovat linjassa edellisen tuloksen kanssa. Lisäksi tunnistimme Henle-solujen silmukoiden klusterin (UMOD, SLC12A1 ja CLDN16), jota ei ollut julkisessa tietojoukossa. Lisäksi löydettiin stroma- ja immuunisoluja, jotka koostuivat pienestä määrästä endoteelisoluja (CD34 ja PECAM1) ja monosyyteistä (CD14, FCN1 ja VCAN) [kuvio 2B]. Kaikkien alapopulaatioiden edustavat markkerigeenit on piirretty kuvioon 2C.

Kuten julkisessa tietojoukossa havaittiin, havaitsimme ACE2:n lisääntyneen ilmentymisen kaikissa PT-soluissa verrattuna muihin solutyyppeihin [kuvio 2D]. Kvantitatiivisesti ACE2:n ilmentyminen vahvistettiin myös 12,05 prosentissa, 6,79 prosentissa ja 10,20 prosentissa proksimaalisen kierteisen tubuluksen, PT:n ja proksimaalisen suoran tubuluksen soluista, kahdessa omassa terveessä normaalissa munuaisnäytteessämme. Aiempi IHC-analyysi[21] osoitti ACE2-proteiinin ilmentymisen monimutkaisen avaruudellisen jakauman, joka keskittyi PT:iden siveltimen reunaan.

ACE2:n ilmentymiskuvio virtsarakossa

12 solutyypin julkisen virtsarakon tietojoukon [kuvio 3A ja 3B] perusteella havaitsimme ACE2:n vähäisen ilmentymisen kaikissa epiteelisolutyypeissä. ACE2:n pitoisuudella näytti olevan laskeva suuntaus virtsarakon epiteelin ulkokerroksesta (sateenvarjosolut) sisäkerrokseen (tyvisolut) välisolujen ollessa niiden välissä. Muut solutyypit, kuten endoteelisolut ja immuunisolut, ovat enimmäkseen negatiivisia ACE2:lle [kuvio 3C]. ACE2:ta ilmentävien sateenvarjosolujen prosenttiosuus virtsarakossa (1,3 prosenttia) oli pienempi kuin munuaisten epiteelissä. Aiempi SARS-potilaiden analyysi osoitti, että SARS-virus (SARS-CoV) pystyi selviytymään virtsassa havaittavissa olevina määrinä.[22,23] SARS-CoV:n havaitseminen virtsasta merkitsi mahdollisuutta viruksen vapautumiseen infektoituneista virtsarakon epiteelisoluista. , mikä on sopusoinnussa yllä olevan analyysimme kanssa.

ACE2:n kanssa yhdessä ilmentyneiden geenien toiminnallinen analyysi

Molemmista munuaisaineistoista löysimme suuren määrän geenejä, jotka ilmentyivät yhdessä ACE2:n kanssa, erityisesti proksimaalisissa suorissa tubulussoluissa [kuvio 4A ja 4D]. Yhdessä ilmennetyt geenit rikastuivat useilla kalvoon liittyvillä solukomponenteilla (CC) [kuvio 4B ja 4E]. Erityisesti siveltimen reuna- ja siveltimen reunakalvot olivat merkittävästi rikastettuja CC-termejä, mikä on hyvin linjassa immunohistokemiallisella analyysillä havaittujen ACE2-solujen sijaintien kanssa.[21] Rikastetut KEGG-termit sisälsivät ACE2:n normaalit toiminnot, kuten reniini-angiotensiinijärjestelmän, PT

Kuva 4: ACE:hen liittyvien geenien toiminnallinen analyysi munuaisissa. (A, D) Venn-kaavio ACE2:n yhteisilmentymisgeeneistä kolmesta PT-solusta julkisestimunuainendataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 solutyyppiä) GO CC -termin rikastamista varten tiedoissa 1 ja tiedoissa 2. X-akseli edustaa log-muunnettuja P-arvoja. (C, F) ACE2-koekspressiogeenien analyysi KEGG-termin rikastamiseen tiedoissa 1 ja tiedoissa 2. Punainen termi on yhteinen polku tietojoukkojen välillä. ACE2: angiotensiiniä konvertoiva entsyymi II; CC: solukomponentit; GO: Gene Ontology; KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PT: Proksimaalinen tubulus.

Kuva 5: ACE2-sukuisten geenien toiminnallinen analyysi virtsarakossa. (A) ACE2:n yhteisilmentymisgeenien analyysi virtsarakon sateenvarjosoluissa GO CC -termirikastumista varten. X-akseli edustaa log-muunnettuja P-arvoja. (B) ACE2:n yhteisilmentymisgeenien analyysi virtsarakon sateenvarjosoluissa KEGG-termikon rikastamista varten. (C, D) PPI-verkot, jotka näyttävät ACE2:n ja siihen liittyvien geenien välisiä suhteita munuaisissa ja virtsarakoissa. Solmun (geenin) koko edustaa vuorovaikutuskumppanien (naapureiden) määrää. Viivan leveys ja väri (kapeasta leveään, mikä vastaa sinistä punaiseen) ovat verrannollisia vuorovaikutuksen voimakkuuteen STRING-tietokannassa. ACE2: angiotensiiniä konvertoiva entsyymi II; CC: solukomponentit; GO: Gene Ontology;

KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PPI: Proteiini-proteiini vuorovaikutus.

bikarbonaatin talteenotto, mineraalien imeytyminen ja monet aineenvaihduntaan liittyvät reitit [kuvio 4C ja 4F]. Tulokset vahvistivat, että ACE2 ja siihen liittyvät geenit ovat välttämättömiä munuaisten toiminnan ylläpitämiselle.[24] Virtsarakon tietojoukon osalta CC- ja KEGG-rikastustulokset olivat yleensä yhdenmukaisia ​​munuaisten tulosten kanssa, joissa kalvoproteiinit ja munuaisten toiminnot, kuten imeytyminen ja aineenvaihdunta, osallistuivat [kuviot 5A ja 5B]. Suoritimme PPI-analyysin ACE2:lle ja sen yhteisilmentyneille geeneille molemmissamunuainenja virtsarakko, kuten on esitetty kuvioissa 5C ja 5D. Ovatko nämä vuorovaikutuksessa olevat proteiinit mukana PT- ja sateenvarjosoluinfektioiden patogeenisissa muutoksissa, on epäselvää ja sitä on tutkittava lisää. Keskustelu AKI 2019-nCoV- ja SARS-CoV-infektiossa COVID-19 on uusi tartuntatauti, jonka leviämisnopeus on valtava. Vaikka useimmilla näistä potilaista on hengitystieoireita, on raportoitu myös monenlaisia ​​ei-hengitysoireita, mikä osoittaa, että muut elimet ovat vaikuttaneet taudin aikana. 2019- nCoV-tartunnan saaneiden potilaiden kliinisten piirteiden analysoinnissa on vahvistettu munuaisten toimintavaurio[9,10] ja jatkuvamunuainenKorvaushoitoa tarvittiin noin 9 prosentilla kaikista 99 tartunnan saaneesta potilaasta.[9] Gabarre et al[25] arvioivat systemaattisesti AKI:ta kriittisesti sairailla COVID-potilailla-19. Lisäksi munuaisvaurioita ja munuaisten vajaatoimintaa on havaittu muissakoronaviruksetliittyy hengitystieinfektioihin, erityisesti kahteen beetaankoronavirukset(SARS-CoV ja MERS-CoV),[26] jotka ovat geneettisesti samanlaisia ​​kuin 2019-nCoV.[4,8] Aiemmassa tutkimuksessa kerrottiin, että 36:lle (6,7 prosentille) 536 SARS-potilaasta kehittyi AKI ja 33:lle. kaikista 36 potilaasta (91,7 prosenttia), joilla oli munuaisten vajaatoiminta, kuoli.[27] Tärkeää on, että SARS-CoV-fragmentteja on havaittu polymeraasiketjureaktiolla joidenkin potilaiden virtsanäytteistä.[28] Lisäksi on havaittu jatkuvaa SARS-CoV-infektiota ja replikaatiotamunuainenerityisesti tubulaarisissa epiteelisoluissa in vitro, [29] mikä osoittaa, että SARS-potilaiden munuaisvaurio voi johtua suorasta virusinfektiosta kohdesoluissa paitsi muita laukaisimia, kuten isännän immuunivaste, vaikea keuhkokuume ja ARDS. Vaikka patogeenisesti hyvin samankaltainen kuin SARS-CoV, 2019-nCoV:n munuaisten osallisuuden yksityiskohtainen mekanismi on edelleen epäselvä.

Cistanche voi parantaa munuaisten toimintaa

ACE2:n ilmentymisen analyysi virtsajärjestelmässä

AKI:n etiologia SARSissa näyttää olevan monitekijäinen ja edelleen epävarma, jolla uskottiin olevan tietty korrelaatio ACE2:n korkean ilmentymisen kanssa munuaisissa.[29,30] scRNA-seq, uusi lähestymistapa, jota käytetään yhä enemmän biologian ja lääketieteen alalla, osaa analysoida solutyyppejä ja ekspressiogeenejä solutasolla. Perustuu yksisoluanalyysiimme molemmissa normaaleissamunuaiset(sekä yleisö että tietomme) ja virtsarakoista, löysimme havaittavissa olevia ACE2-tasoja sekä munuaisissa että virtsarakossa. Tietojemme tapaan Deng ja työtoverit[31] analysoivat julkisestimunuainentietoja ja ehdotti, että munuaisilla on suuri riskikoronaviirusinfektio. Lisäksi tiedoissamme havaitsimme, että PT-soluilla on korkeammat ekspressioprosentit kuin virtsarakon epiteelisoluilla, mikä saattaa viitata siihen, että munuainen on herkempi 2019-nCoV-infektiolle kuin virtsarakko. Verrattuna ACE2:n ilmentymistasoihin ruuansulatusjärjestelmässä[15] ACE2:n alhainen ilmentyminen virtsateissä saattaa viitata harvempaan munuaisoireista kärsiviin potilaisiin, mikä korreloi positiivisesti SARS-potilaiden havaintojen kanssa. Yhteisilmentymis- ja reittianalyysi paljasti ACE2:n kriittisiä toimintoja virtsajärjestelmässä, mikä saattaa selittää ACE{7}}sitovien virusten aiheuttaman munuaisten toimintahäiriön. Lisäksi ACE2:n ilmentyminen ulkoisissa soluissa (PT-solut munuaistiehyissä ja sateenvarjosolut virtsarakon epiteelissä) voi myös olla yksi syy virusten esiintymiseen virtsassa.

Tutkimuksen merkitys

AKI, jonka on osoitettu ennustavan korkeaa kuolleisuutta SARS-potilailla[27], voi myös johtaa hoidon vaikeuksiin, sairauksien pahenemiseen ja jopa negatiivinen ennusteindikaattori 2019-nCoV-tartunnan saaneiden potilaiden eloonjäämiselle. . Tämä tutkimus tarjosi suoria todisteita munuaisten epiteelisolujen mahdollisesta 2019-nCoV-tartunnasta, mikä vaatii enemmän huomiota COVID-19-potilaisiin, joilla on AKI, erityisesti laajan taudinpurkauksen aikana ja maailmanlaajuisen epidemian paheneminen jatkuu. . Lisäksi ACE2:n jakautuminen virtsajärjestelmässä ja sen havaitseminen[32] virtsanäytteistä viittasi virustestauksen tarpeeseen COVID-19-potilaiden virtsanäytteissä, mikä voisi jossain määrin vähentää tartuntariskiä. Tuloksiamme on myös tarkasteltava niiden rajoitusten perusteella. Ensinnäkin analysoimme ACE2:n ilmentymistä vain terveissä yksittäisissä näytteissä, ja näytteiden puute potilaista, joilla on COVID-19, on suurin rajoitus. Emme myöskään sisällyttäneet validointikohorttia vahvistamaan havaintojamme. Tarvitaan enemmän suoria todisteita in vitro -kokeista ja potilasnäytteistä.

Rahoitus Tätä työtä tukivat Hunanin maakunnan terveyskomissio (nro C2019184) ja Kiinan kansallinen luonnontieteellinen säätiö (nro 81800641).

Eturistiriidat Ei mitään.