Cum cauzează diabetul susceptibilitate la COVID-19 în rinichi: noi indicii oferite de organoizi

ELa începutul pandemiei, diabetul zaharat a fost recunoscut ca un factor de risc pentru un prognostic prost la pacienții cu boală coronavirus 2019 (COVID-19). Deși diabetul nu pare să crească riscul de infecție cu sindromul respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2), persoanele cu diabet sunt mai susceptibile la COVID sever-19.1 Studiile de cohortă retrospective ale pacienților spitalizați cu COVID-19 au oferit o linie separată de dovezi căleziuni renale acuteapare frecvent și este asociat cu o mortalitate crescută în spital la pacienții cu COVID-19.2 În ciuda importanței recunoscute a diabetului șicomorbiditate legată de rinichiîn COVID-19, elucidarea mecanismelor potențiale, inclusiv capacitatea SARS CoV-2 de a infecta rinichii, a fost împiedicată de disponibilitatea limitată a țesutului renal de la pacienții cuCOVID-19. Deși studiile anterioare au demonstrat că celulele stem pluripotente umane (hPSC)–organoizii renali derivati ​​și organoizii vasculari pot fi infectați direct cu SARS-CoV-2,3 abia recent Jansen a făcut-oet al.furniza dovezi convingătoare că SARS-CoV-2 este prezent înrinichii pacientilorcu COVID-19.4

CLICK AICI PENTRU A OBȚINE CISTANCHE DE FORMULAȚIE DE IRBURI PENTRUȚESUT RENICO

Organoizii renali umani s-au dovedit anterior a fi un model adecvat pentru investigarea interacțiunii directe dintre SARS-CoV-2 și țesutul renal uman3,4; cu toate acestea, modelele organoide renale consacrate nu au recapitulat fiziopatologia renală critică care este adesea observată la pacienții cu diabet. Pentru a aborda această problemă și pentru a investiga rolul infecției renale directe cu SARS-CoV-2 în severitatea crescută a bolii la pacienții cu diabet, Garreta și colab. a dezvoltat o nouă cultură organoide renale umane care imită țesutul renal uman expus la afecțiuni diabetice.5 Folosind acestmodel organoid de rinichi diabetic, autorii au explorat mecanismele potențiale care stau la baza creșterii severității bolii la pacienții cu COVID-19 și diabet.

Ce a arătat studiul?

Autorii au folosit tratament cu glucoză cu oscilație ridicată pentru a stimula fenotipurile diabetice timpurii în organoizii renali derivați de hPSC (Figura 1). Organoizii de control și rinichi diabetici au conținut structuri asemănătoare nefronului și au exprimat niveluri similare de ARNm ale genelor marker specifice segmentului de nefron, endoteliale și stromale.5 Deși starea diabetică nu a schimbat compoziția și integritatea membranelor bazale, depunerea de proteine ​​​​matricei extracelulare a fost crescută în zona tubulointerstițială în organoizii renali diabetici, amintind de fibroza renală în boala renală diabetică (DKD). Coactivatorul 1a al genei biogenezei mitocondriilor PPARG (PGC1a).5 Această „memorie metabolică” a fost păstrată în celulele epiteliale tubulare proximale (PT) izolate din organoizi renali diabetici chiar și după cultură pe termen lung. În concordanță cu constatările la organoizi renali, celulele tubulare proximale umane (HPTC) derivate de la pacienții cu diabet au demonstrat, de asemenea, o creștere a nivelurilor de ARNm LDHA și o scădere a nivelurilor de ARNm PGC1a, alături de fosforilarea oxidativă crescută, respirația bazală și sinteza ATP, în comparație cu HPTC-uri derivate de la pacienţii de control.5

Atât în ​​organele de control, cât și în cele ale rinichilor diabetici, expresia enzimei de conversie a angiotensinei 2 (ACE2) a fost detectată în principal în celulele epiteliale PT. Tratamentul oscilator cu glucoză a reglat în mod semnificativ expresia ACE2 în organoizii renali diabetici prin creșterea stabilității ARNm ACE2.5 Creșterea expresiei ACE2 în organoizii renali diabetici a fost asociată cu infecția sporită cu SARS CoV-2 în comparație cu organoizii de control. Analiza de secvențiere a ARN-ului unicelular a organoizilor de control și de rinichi diabetici cu infecție cu SARS-CoV- 2 a verificat în continuare că organoizii de rinichi diabetici conțineau mai multe celule care exprimă ARN viral în comparație cu organoizii de control5. De asemenea, HPTC-urile derivate de la pacienții cu diabet au exprimat niveluri mai mari de ACE2 decât HPTC-urile de control, conferind o susceptibilitate crescută la infecția cu SARS-CoV-2.5 Procesele inflamatorii au fost reglate în sus de infecția cu SARS-CoV-2 atât în ​​organoizii de control, cât și în cei diabetici, coroborând observațiile recente din rinichii pacienților cu COVID-19.4 În comparație cu organoizii de control, organoizii renali diabetici au arătat o reglare în jos mai semnificativă a căilor glicolitice și o reglare mai accentuată a inflamației și a căilor legate de diabet asupra infecției cu SARS CoV-2.5

Pentru a examina cerința pentru ACE2 și alți receptori presupuși pentru infecția cu SARS-CoV-2 a celulelor epiteliale renale, autorii au folosit instrumente de editare a genei CRISPR-Cas9 pentru a genera knockout ACE2, basigin (BSG) și neuropilin 1 (NRP1). hPSC-uri. Deficiența ACE2 a abrogat complet infecția cu SARS-CoV-2 în organoizii renali knockout ACE2 atât în ​​condiții de control, cât și în condiții diabetice, fără a afecta dezvoltarea structurilor renale.5 Reexprimarea ACE2 a restabilit susceptibilitatea la infecția cu SARS-CoV-2 . Nici BSG, nici NRP1 nu au fost necesare pentru infecția cu SARS-CoV-2 în organoizii renali, deși ștergerea BSG a redus nivelurile de ARNm SARS-CoV-2 în organoizii renali knockout BSG.5

De ce este important acest studiu?

Acest studiu a dezvoltat primul model organoid de rinichi diabetic, oferind o altă platformă potențială pentru a investiga patofiziologia DKD. Într-adevăr, organoizii renali diabetici au prezentat unele caracteristici patologice cheie care amintesc de rinichii în condiții diabetice, cum ar fi fibroza tubulointerstițială și reglarea exprimării ACE2, care, la rândul său, a conferit o susceptibilitate crescută la infecția cu SARS-CoV-2.5 Cu toate acestea, limitările dintre organoizii renali actuali fac dificilă recapitularea multor semne distinctive ale DKD, inclusiv defecte vasculare, expansiune mezangială și îngroșarea membranei bazale glomerulare. model organoid. Această performanță poate fi realizată prin multiplexarea organoizilor cu organoizi vasculari,3 cu facilitarea unui dispozitiv microfluidic.

Organoizii renali diabetici au demonstrat modificări metabolice la nivel transcriptomic. Mai important, celulele epiteliale PT izolate din organoizii renali diabetici au păstrat memoria metabolică după retragerea tratamentului oscilator cu glucoză, similar cu celulele epiteliale PT derivate de la pacienții cu diabet. Acest studiu a făcut o observație interesantă că tratamentul oscilator cu glucoză a reglat în jos expresia PGC1a, în timp ce a reglat în sens pozitiv respirația mitocondrială și producția de ATP în organoizii renali. îmbunătățirea oxidării acizilor grași.8 Probele de biopsie renală de la pacienții cu DKD au arătat o reducere puternică a regulatorilor transcripționali ai căii de oxidare a acizilor grași, în timp ce majoritatea modelelor de șoareci de DKD nici nu prezintă modificări ale nivelurilor PGC1a și nici nu dezvoltă fibroză renală progresivă.9 Organoizii renali umani pot ajuta la abordarea discrepanțelor cauzate de diferențele dintre specii, luând în considerare și impactul medicamentelor pentru diabet prescrise pacienților umani. De exemplu, studiile viitoare ar putea examina dacă inhibitorii de sodiu/glucoză cotransporter 2 (SGLT2) pot atenua unele dintre fenotipurile patologice din organoizii renali diabetici.

Rămâne de elucidat cât de des SARS-CoV-2 infectează direct rinichii pacienților cu COVID{-19 și dacă diabetul exacerbează COVID{-19 în mod specific prin infecția mediată de ACE2-. Jansen și colab.4 au detectat SARS-CoV-2 în toate probele de rinichi de la 62 de pacienți cu COVID-19; cu toate acestea, un alt studiu cu probe de rinichi de la 284 de pacienți cu COVID-19 a detectat numai proteina nucleocapsidă SARS CoV-2 prin imunohistochimie în 3,7% din cazuri.2 Analiza de secvențiere a ARN-ului unic a țesutului de autopsie renală dintr-un singur studiu. pacientul a arătat că aproape toate cele 14 grupuri de celule identificate au exprimat SARS-CoV-2.4 În mod interesant, nu toate tipurile de celule dinorganoizi renalia exprimat SARS-CoV-2 asupra infecției. Deși Jansen și colab.4 au detectat SARS-CoV-2 în celulele PT, podocite, bucla de celule Henle și unele celule stromale, Garreta și colab. a demonstrat expresia PT predominantă a SARS-CoV-2.5 Pe de o parte, diferențele observate între diferitele modele de organoide renale ar putea fi explicate prin diferitele protocoale de diferențiere și schemele de infecție virală utilizate în fiecare dintre studii. Pe de altă parte, diferențele dintre studiile pe probele de pacienți și cele din organoizi sugerează că modelele actuale de organoide renale pot să nu mimeze cu exactitate interacțiunea reciprocă dintre SARS-CoV-2 și rinichiul uman in vivo, din cauza lipsei circulației funcționale. și sistemele imunitare.

În ciuda acestor limitări, modelele organoide oferă o oportunitate valoroasă de a evalua eficacitatea compușilor candidați în suprimarea infecției cu SARS-CoV-2. Jansen et al.4 au demonstrat că cotratamentul cu un inhibitor de protează a suprimat în mod eficient nivelurile de ARN SARS-CoV- 2 în organoizii renali, iar Garreta și colab.5 au arătat că pretratarea inhibitorului de piruvat dehidrogenază kinazei DCA a redus SARS-CoV{{7 }} infecție în HPTC derivate de la pacienții cu diabet. Studiile viitoare ar putea rafina și mai mult modelul organoid al rinichilor diabetici pentru a-și spori relevanța fiziopatologică, făcându-l o platformă versatilă pentru modelarea fenotipurilor bolii specifice pacientului, evaluarea noilor loci de risc pentru diabet și evaluarea eficacității medicamentelor.

DEZVĂLUIRE

Toți autorii au declarat că nu există interese concurente.MULȚUMIRIYX este susținut de Ministerul Educației din Singapore(MOE2019-T2-1-072, MOE-T2EP30220-0008 șiMOE-MOET32020-0004) și Nanyang TechnologicalUniversitate.REFERINȚE

1. Apicella M, Campopiano MC, Mantuano M, et al. COVID-19la persoanele cu diabet: înțelegerea cauzelorpentru rezultate mai rele.Lancet Diabet Endocrinol. 2020;8: 782–792. 

2. May RM, Cassol C, Hannoudi A, et al. Un multicentricstudiu de cohortă retrospectiv defines spectrul depatologia renală în boala coronavirus 2019 (COVID-19). Rinichi Int. 2021;100:1303–1315. 

3. Monteil V, Kwon H, Prado P, et al. Inhibarea SARSInfecții cu CoV-2 în țesuturile umane modificate folosindACE2 uman solubil de grad clinic.Celulă. 2020;181:905– 913.e7. 

4. Jansen J, Reimer KC, Nagai JS, et al. SARS-CoV-2 infecteazărinichiul uman și moșiifibrosis în rinichiorganoizi.Celulă stem celulară. 2022;29:217–231.e8. 

5. Garreta E, Prado P, Stanifer ML, et al. Un mediu diabeticcrește expresia ACE2 și susceptibilitatea celulară laInfecții cu SARS-CoV-2 în organoizi renali umani șicelulele pacientului.Cell Metab. 2022;34:857–873.e9.

6. Thomas MC, Brownlee M, Susztak K și colab. Diabeticboală de rinichi.Nat Rev Dis Primers. 2015;1:15018.

Serviciul de asistență al Wecistanche-Cel mai mare exportator de cistanche din China:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

Magazin:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop

CLICK AICI PENTRU A OBȚINE EXTRACT NATURAL ORGANIC DE CISTANCĂ CU 25% ECHINACOSIDE ȘI 9% ACTEOSIDE PENTRU INFECȚIA RINCHILOR