Contact: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

1Departamentul de Patologie, Spitalul Xiangya, Universitatea Central South, Changsha, Hunan 410008, China;

2Departamentul de Bioinformatică și Știința Datelor, Singleron Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu 210032, China;

3Centrul pentru Boli Inflamatorii, Departamentul de Medicină al Universității Monash, Centrul Medical Monash, Clayton, VIC 3168, Australia;

4Departamentul de Nefrologie, Spitalul Xiangya, Universitatea Central South, Changsha, Hunan 410008, China;

5Departamentul de Transplant de Organe, Spitalul Xiangya, Universitatea Central South, Changsha, Hunan 410008, China;

6 Departamentul deRinichiTransplant, Spitalul al doilea Xiangya al Universității Central South, Changsha, Hunan 410011, China.

Cistanche poate îmbunătăți funcția rinichilor

Abstract

Context: Din 2019, un romancoronavirusnumit roman 2019coronavirus(2019-nCoV) a apărut în întreaga lume. Inafara de

febră și complicații respiratorii, acuterinichirănirea a fost observată la câțiva pacienți cucoronavirusboala 2019. În plus, conform descoperirilor recente, virusul a fost detectat în urină. S-a propus ca enzima de conversie a angiotensinei II (ACE2) să servească drept receptor pentru intrarea 2019-nCoV, care este același cu cel pentru sindromul respirator acut sever. Acest studiu și-a propus să investigheze cauza posibilă a afectarii rinichilor și calea potențială a infecției cu 2019-nCoV în sistemul urinar.

Metode: Am folosit ambele publicaterinichiși date de atlas de celule ale vezicii urinare și noi independenterinichiDatele de secvențiere a ARN-ului unicelular generate interne pentru a evalua expresia genei ACE2 în toate tipurile de celule din rinichi și vezici urinare sănătoase. Coeficienții de corelație Pearson dintre ACE2 și toate celelalte gene au fost generați mai întâi. Apoi, genele cu valori r mai mari de 0.1 și valori P mai mici de 0.01 au fost considerate gene de co-expresie semnificative cu ACE2.

Rezultate: Rezultatele noastre au arătat expresia îmbogățită a ACE2 în toate subtipurile de celule tubulare proximale (PT) alerinichi. Expresia ACE2 a fost găsită în 5,12%, 5,80% și 14,38% dintre celulele tubulare contorte proximale, celulele PT și, respectiv, celulele tubulare drepte proximale, în trei publicate.rinichiseturi de date atlas de celule. În plus, expresia ACE2 a fost confirmată și în 12,05%, 6,80% și 10,20% din celulele tubului contort proximal, PT și, respectiv, tubului drept proximal, în propriile noastre două mostre de rinichi sănătoși. Pentru analiza datelor publice din trei probe de vezică urinară, expresia ACE2 a fost scăzută, dar detectabilă în celulele epiteliale ale vezicii urinare. Doar 0,25 la sută și, respectiv, 1,28 la sută dintre celulele intermediare și, respectiv, celulele umbrelă, au avut expresie ACE2. Concluzie: Acest studiu a furnizat dovezi bioinformatice cu privire la calea potențială a infecției cu 2019-nCoV în sistemul urinar. Cuvinte cheie: 2019-nCoV; Leziuni renale acute; enzima de conversie a angiotensinei 2; Vezica urinara; COVID-19; Rinichi; Analiza secvenței ARN; Analiza cu o singură celulă

Introducere În 2019, cazuri misterioase de pneumonie au apărut și s-au răspândit rapid pe tot globul. Analiza de secvențiere profundă și investigațiile etiologice au confirmat apoi că agentul patogen era un tip de nou identificatcoronaviruscare fusese etichetat cu noul coronavirus 2019 (2019-nCoV). Răspândirea rapidă a 2019-nCoV a provocat izbucnirea pneumoniei la nivel mondial, făcând-o o amenințare gravă la adresa securității sănătății publice internaționale într-o perioadă scurtă.[1-3] Pe baza analizelor bioinformatice, s-a demonstrat că genomul 2019-nCoV este identic în proporție de 88% cu două coronavirusuri asemănătoare sindromului respirator acut sever (SARS) derivate de lilieci (bat-SL-CoVZC45 și bat-SL CoVZXC21), 79% identic cu SARS-CoV și 50% identic cu coronavirusul sindromului respirator din Orientul Mijlociu (MERS-CoV).[4] Analizele structurale ale proteinelor au arătat că

2019-nCoV a avut un domeniu de legare la receptor similar cu cel al SARS-CoV, legându-se direct de enzima de conversie a angiotensinei II (ACE2), sugerând cu tărie că 2019-nCoV folosește ACE2 ca receptor, I

Cele mai frecvente simptome ale infecției cu 2019-nCoV sunt febra și tusea la majoritatea pacienților, cu simptome de disconfort toracic, dispnee progresivă sau sindrom de detresă respiratorie acută (ARDS) la pacienții severi. Acutrinichileziuni (AKI) au fost raportate la un număr mic de pacienți cu infecție confirmată cu {{0}}nCoV. Descoperirile de laborator a 99 de pacienți infectați cu 2019-nCoV au arătat că trei pacienți (3 la sută) au avut grade diferite de creștere a creatininei serice. PÎn alt studiu de observație clinică, patru (10 la sută) din 41 de pacienți, incluzând doi din 13 ( 15 la sută pacienți din unitatea de terapie intensivă (ICU) și doi din 28 (7 la sută) pacienți non-UTI au prezentat creatinine serice crescute. Un total de 3,7 la sută dintre pacienți au murit din cauzarenaleșec, așa cum se arată într-o analiză a 88 de decese legate de boala coronavirus 2019 (COVID-19),[iil În plus, cea mai recentă cercetare a confirmat că 27,06% (23/85) dintre pacienți au prezentat acutrenalinsuficiență și necroză tubulară acută severă a fost observată prin colorarea cu hematoxilină-eozină la șase pacienți post-mortem. Antigenul 2019-nCo V a fost detectat și în tubii renali prin imunohistochimie (IHC).12] În plus, {{4} }}nCoV a fost detectat în probele de urină prin reacția cantitativă în lanț a polimerazei în timp real a unui pacient cu o infecție cu 2019-nCoV.134I Cu toate acestea, de ce și cum 2019-nCoV induce AKI în urină rămâne în mare parte necunoscut. De asemenea, dacă 2019. nCoV poate fi transmis prin tractul urinar rămâne o întrebare în mare parte fără răspuns. Întrucât ACE2 joacă un rol important în 2019-nCoVinfection, ne-am propus să identificăm compoziția și proporția celulelor care exprimă ACE2-la om normal.rinichiși vezicii urinare prin transcriptoame unicelulare pentru a explora căile posibile de infectare cu 2019-nCoV și rolurile ACE2 în infecția sistemului tractului uninar.

Secvențierea ARN-ului unicelular (scRNA-Seq) a fost aplicată pe scară largă în cercetarea 2019-nCoV datorită capacității sale de a profila expresia genelor pentru toate tipurile de celule în mai multe țesuturi în mod imparțial la o rezoluție ridicată. Expresia ACE2 a fost investigată în binecunoscutele celule alveolare de tip 2 din plămâni, precum și în colangiocitele hepatice, celulele epiteliale esofagiene și enterocitele absorbante ale ileonului și colonului prin scRNA-Seq. Aceste rezultate au demonstrat utilitatea potențială a scRNA-Seq pentru a demasca potențialele tipuri de celule țintă ale 2019-nCoV. Deoarece infecția sistemului urinar și consecințele sale potențiale ar putea fi esențiale pentru îngrijirea pacientului în timpul și după infecție, am folosit două seturi de date de transcriptom scRNA-Seq înrinichiși un set de date în vezica sănătoasă pentru a investiga modelele de expresie ale tipurilor de celule din sistemul urinar.

Metode

Achiziția și prelucrarea setului de date publice

Matrice de expresie genică a datelor scRNA-Seq din normalrinichidin trei donatori sănătoși au fost descărcați din Gene Expression Omnibus (GSE131685). Am reprodus analiza din aval folosind codul furnizat de autor în lucrarea originală.

Am obținut datele scRNA-Seq ale țesuturilor sănătoase ale vezicii urinare a trei pacienți cu cancer de vezică urinară din Gene Expression Omnibus (GSE108097). Pentru a fi consecvent curinichiseturi de date, am aplicat Harmony (Metoda Harmony este un algoritm pentru realizarea integrării seturilor de date genomice unicelulare pentru corecția loturilor și meta-analiză, care este rapidă, sensibilă și precisă. De asemenea, poate elimina influența setului de date de origine de la încorporare.1]pentru a integra mostre și a efectua analize în aval folosind Seurat (versiunea 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/). Toată expresia genelor a fost normalizată și scalată folosind NormalizeData și ScaleData (NormalizeData este o funcție de Seurat, care poate normaliza datele de numărare prezente într-un anumit test. ScaleData este o funcție a Seurat care poate scala și centra genele în setul de date, standardiza intervalul de valori ale expresiei pentru toate genele.),Sup 20 00 de gene variabile au fost selectate de FindVariableFeautres pentru analiza componentelor principale Analiza grupării folosind FindClusters a fost efectuată prin reducerea mai întâi a matricei de expresie a genei la primele 20 de componente principale și apoi folosind o rezoluție de 0,3 f sau clustering bazat pe grafice.

Prelucrarea probelor de rinichi

Rinichiprobele au fost obținute la un singur loc prin biopsie cu pană și ac a rinichilor donatorului vii după îndepărtarea de la donator și înainte de implantare la primitor.Rinichiprobele au fost obținute la un singur loc prin biopsie cu pană și ac a donatorului viurinichidupă îndepărtarea de la donator și înainte de implantare în primitor. Toate procedurile care implică participanți umani au fost efectuate în conformitate cu standardele etice ale Comitetului de etică al Spitalului Xiangya al Universității Centrale de Sud (număr de aprobare IRB 201711836) și cu Declarația de la Helsinki din 1964 și modificările sale ulterioare sau standardele etice comparabile. Probele de biopsie de rinichi au fost purificate cu soluție salină tampon fosfat steril (PBS) după achiziție.

Disocierea țesuturilor

Proaspătrinichițesutul a fost transferat imediat în soluția de conservare a țesuturilor GEXSCOPE" (Singleton Biotechnologies, Nanjing, provincia Jiangsu, China) la 2 grade C până la 8 grade. Probele au fost digerate în 2 ml de soluție de disociere a țesuturilor GEXSCOPE (Singleron Biotechnologies) la 37C pentru 37C. min într-un tub de centrifugă de 15-mL cu agitare continuă după ce a fost spălat cu soluție de sare echilibrată Hanks de trei ori și tăiat în bucăți de aproximativ 1 până la 2 mm. Ulterior, resturile celulare și alte impurități au fost filtrate cu o sită sterilă 40-micron (Corning, NY, SUA). Celulele au fost centrifugate la 300 x g și 4 grade timp de 5 minute. Peletele celulare au fost resuspendate în 1 ml de PBS (HyClone, Marlborough, MA, SUA). Pentru a elimina celulele roșii din sânge.2mLGEXSCOPE Tampon de liză a celulelor roșii din sânge (Singleton Biotechnologies) a fost adăugat la suspensia de celule și incubat la 25 de grade timp de 10 minute. Amestecul a fost apoi centrifugat la 500 x g timp de 5 minute, iar peletul celular a fost resuspendat în PBS. Celulele au fost numărate cu un contor de celule automatizat TC20 (Bio-Rad, Hercules, CA, SUA).

Pregătirea bibliotecii și analiza datelor scRNA-Seq Suspensia unicelulară a fost supusă pregătirii și secvențierii bibliotecii unicelulare, așa cum s-a descris anterior.[19] Pentru a fi în concordanță cu datele publice utilizate mai sus, am aplicat un flux de lucru similar de analiză în aval.[18] Am modificat numărul de componente principale la 20 și am folosit o rezoluție de 0,6 pentru a obține rezultate comparabile de grupare a tipurilor de celule cu publiculrinichidate. Tipurile de celule au fost adnotate pe baza markerilor canonici din literatură.[18,20] Analize de co-exprimare, îmbogățire a căilor și interacțiuni cu proteine ​​Pentru fiecare set de date, am folosit toate celulele tipurilor de celule selectate și am calculat genele co-exprimate cu ACE2 (trei

Figura 1: Analiza cu o singură celulă a publiculuirinichidate de la trei donatori. (A) Graficul UMAP care dezvăluie adnotările tipului de celule a trei probe. (B) Compoziția celulară a trei probe de rinichi sănătoși. Celulele tubulare contorte proximale au reprezentat 48,3 la suta, 52,6 la suta si 38,5 la suta; Celulele PT au reprezentat 26,3 la sută, 36,9 la sută și 43,7 la sută; iar celulele tubulare drepte proximale au reprezentat 7,6 la suta, 2,1 la suta si 5,8 la suta. (C) Grafic cu puncte care prezintă markeri canonici utilizați pentru clasificarea tipului de celule. Abscisa reprezintă fiecare tip de celulă, ordonata reprezintă genele marker, culoarea punctului din figură reprezintă nivelul de expresie, iar dimensiunea punctului reprezintă proporția expresiei genelor în celulă. (D) Modelele de expresie genetică ale ACE2 ale tuturor tipurilor de celule detectate înrinichi. Tipul de celulă este reprezentat orizontal, iar valoarea expresiei ACE2 este reprezentată vertical. Fiecare punct reprezintă o celulă. Celulele care au exprimat în principal ACE2 în probele de rinichi sunt celule PT. ACE2: Enzima II de conversie a angiotensinei; PT: tubul proximal; UMAP: Aproximare și proiecție uniformă a varietății.

Figura 2: Analiza unicelulară a celor două probe de biopsie de rinichi. (A) Adnotări de tip celular vizualizate de UMAP. Diferitele tipuri de celule sunt codificate cu culori și au fost adăugate nume de celule. (B) Vizualizarea UMAP specifică eșantionului a două mostre. Tipurile de celule se disting prin culori diferite. (C) Harta termică a markerilor canonici aplicați pentru atribuirea tipului de celule. Tipul de celulă este reprezentat orizontal, lista de gene este reprezentată vertical, iar nivelul de expresie este reprezentat prin culoare în figură. (D) Graficul de vioară care afișează semnalele de expresie ale tipurilor de celule renale. Tipul de celulă este reprezentat orizontal, iar valoarea expresiei ACE2 este reprezentată vertical. Fiecare punct de împrăștiere a reprezentat o celulă. Celulele care au exprimat în principal ACE2 în probele de rinichi sunt celule PT. ACE2: Enzima II de conversie a angiotensinei; PT: tubul proximal; UMAP: Aproximare și proiecție uniformă a varietății.

celule tubulare proximale [PT] pentru rinichi și celule umbrelă pentru vezică). Coeficienții de corelație Pearson dintre ACE2 și toate celelalte gene au fost generați mai întâi. Apoi, genele cu valori r mai mari de 0.1 și valori P mai mici decât 0.01 au fost considerate gene de co-expresie semnificative cu ACE2. Am eliminat genele mitocondriale pentru următoarele analize de îmbogățire a căilor și interacțiune proteină-proteină (PPI). Pentru seturile de date pentru rinichi, am folosit genele co-exprimate în cel puțin două din trei tipuri de celule ale PT, tubul drept proximal și celulele tubulare contorte proximale într-o diagramă Venn. Un total de 126 și 65 de gene au rămas pentru seturile de date publice și, respectiv, private. Pentru setul de date privind vezica urinară, setul final a conținut 372 de gene. Analizele de îmbogățire a căilor Ontologiei genelor (GO) și Enciclopediei de gene și genomi Kyoto (KEGG) au fost aplicate utilizând pachetul R ClusterProfiler (versiunea 3.8.1, Bioconductor, https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro filer.html). Căile cu valoarea P_adj mai mică de 0,05 au fost considerate ca fiind semnificativ îmbogățite. Pentru analiza PPI, două seturi finale de gene din două seturi de date de rinichi au fost combinate pentru a forma o 170-listă de gene. Analiza PPI a fost prezisă pe baza interacțiunilor cunoscute ale genelor cu termeni GO relevanți în pachetul R STRINGdb (versiunea 1.20.0, https://string-db.org/). Pe baza datelor rețelei de interacțiune a proteinelor genice reglate diferențiat, rețeaua PPI a fost exportată folosind software-ul Cytoscape (versiunea 3.4,https://cytoscape.org/).

Figura 3: Setul de date cu o singură celulă vezică publică. (A) Vizualizarea bidimensională a atlasului celulelor vezicii urinare prin UMAP. Diferitele tipuri de celule sunt codificate cu culori, iar numele celulelor au fost adăugate. (B) Modelul de expresie al markerilor canonici utilizați pentru identificarea tipurilor de celule ale vezicii urinare. Axa X reprezintă fiecare tip de celulă, axa Y reprezintă genele marker, culoarea punctului din figură reprezintă nivelul de expresie, iar dimensiunea punctului reprezintă proporția expresiei genei în celulă. (C) Expresia ACE2 în 12 subgrupuri de celule din setul de date vezicii urinare. Tipul de celulă este pe axa orizontală, iar valoarea expresiei ACE2 este reprezentată vertical. Fiecare punct de împrăștiere a reprezentat o celulă. ACE2 este exprimat în celule umbrelă din probele vezicii urinare.

ACE2: Enzima II de conversie a angiotensinei; UMAP: Aproximare și proiecție uniformă a varietății.

Cistanche poate îmbunătăți funcția rinichilor

analize statistice

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 >Au fost selectate {{0}}.25. Corelația Pearson a fost utilizată pentru a analiza genele semnificativ co-exprimate cu ACE2, iar o valoare P mai mică de 0,01 a fost utilizată pentru a identifica genele semnificativ co-exprimate cu ACE2. Pentru datele scRNA-Seq, analiza statistică și cifrele au fost completate de R (versiunea 3.5.1, https://www.r-project.org/).

Rezultate

Modele de exprimare a ACE2 în rinichi Prin analizarea setului de date public de transcriptom unicelular al celulelor renale umane normale de la trei donatori, am descoperit că expresia ACE2 a fost distribuită pe mai multe tipuri de celule. În special, ACE2 a fost îmbogățit în cea mai mare parte în celule PT, incluzând atât tubuli contorți, cât și tubuli drepti [Figura 1A-1D]. Celelalte subtipuri de nefron, cum ar fi ductul colector și tubul distal, precum și celulele imune, toate au prezentat o expresie genetică extrem de scăzută.

Pentru a valida acest rezultat, am analizat în continuare mostre de rinichi normale de la doi donatori sănătoși. Cele 4736 de celule au fost clasificate în nouă tipuri de celule, care s-au suprapus foarte mult cu datele publice, inclusiv șapte subtipuri specifice nefronului bazate pe gene marker canonice [Figura 2A]. PT (CUBN, SLC13A3 și SLC22A8) a fost clasificat în tubul contort proximal și tubul drept proximal pe baza diferitelor niveluri de expresie a markerului.[18,20] Colectarea celulelor principale ale ductului (AQP2), colectând celule intercalate ductului. (ATP6V0D2) și celulele epiteliale parietale glomerulare (KRT8 și KRT18) au fost, de asemenea, adnotate, iar aceste rezultate sunt în conformitate cu rezultatul anterior. În plus, am identificat un grup de bucle de celule Henle (UMOD, SLC12A1 și CLDN16), care a fost absent în setul de date public. În plus, au fost găsite stroma și celulele imune, compuse dintr-un număr mic de celule endoteliale (CD34 și PECAM1) și monocite (CD14, FCN1 și VCAN) [Figura 2B]. Genele marker reprezentative pentru toate subpopulațiile sunt reprezentate grafic în Figura 2C.

După cum sa observat în setul de date public, am observat o expresie ACE2 reglată în sus în toate celulele PT în comparație cu alte tipuri de celule [Figura 2D]. Cantitativ, expresia ACE2 a fost confirmată și în 12,05%, 6,79% și 10,20% din celulele tubului contort proximal, PT și, respectiv, tubului drept proximal, în propriile noastre două mostre de rinichi normali sănătoși. Analiza IHC anterioară[21] a indicat o distribuție spațială complexă a expresiei proteinei ACE2 concentrată în marginea perie a PT-urilor.

Modelul de expresie al ACE2 în vezică

Pe baza setului de date public al vezicii urinare a 12 tipuri de celule [Figura 3A și 3B], am găsit o expresie scăzută a ACE2 în toate tipurile de celule epiteliale. Concentrația de ACE2 părea să aibă o tendință de scădere de la stratul exterior al epiteliului vezicii urinare (celule umbrelă) la stratul interior (celule bazale), cu celulele intermediare între ele. Alte tipuri de celule, cum ar fi celulele endoteliale și imune, sunt în mare parte negative pentru ACE2 [Figura 3C]. Procentul de celule umbrelă din vezica urinară care exprimă ACE2 (1,3 la sută) a fost mai mic decât cel din epiteliul renal. O analiză anterioară a pacienților cu SARS a indicat că virusul SARS (SARS-CoV) a putut supraviețui în urină la niveluri detectabile.[22,23] Detectarea SARS-CoV în urină a implicat posibilitatea eliberării virusului din celulele epiteliale ale vezicii urinare infectate. , ceea ce este în acord cu analiza noastră de mai sus.

Analiza funcțională a genelor co-exprimate cu ACE2

În ambele seturi de date despre rinichi, am găsit un număr mare de gene co-exprimate cu ACE2, în special în celulele tubulare drepte proximale [Figura 4A și 4D]. Genele co-exprimate au fost îmbogățite în mai multe componente celulare legate de membrană (CC) [Figura 4B și 4E]. În special, marginile periei și membranele marginile periei au fost termeni CC îmbogățiți în mod semnificativ, ceea ce se aliniază bine cu locațiile celulare ale ACE2 detectate prin analiza imunohistochimică.[21] Termenii KEGG îmbogățiți au inclus funcțiile normale ale ACE2, cum ar fi sistemul renină-angiotensină, PT

Figura 4: Analiza funcțională a genelor legate de ACE în rinichi. (A, D) Diagrama Venn a genelor de co-expresie ACE2 din trei celule PT în publicrinichidataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 tipuri de celule) pentru îmbogățirea termenului GO CC în Datele 1 și Datele 2. Axa X reprezintă valorile P transformate în log. (C, F) Analiza genelor de co-expresie ACE2 pentru îmbogățirea termenului KEGG în Datele 1 și Datele 2. Termenul în roșu este calea comună între seturile de date. ACE2: Enzima II de conversie a angiotensinei; CC: Componente celulare; GO: Ontologie genetică; KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PT: tubul proximal.

Figura 5: Analiza funcțională a genelor ACE2-în vezică urinară. (A) Analiza genelor de co-expresie ACE2 în celulele umbrelă ale vezicii urinare pentru îmbogățirea termenului GO CC. Axa X reprezintă valorile P transformate în log. (B) Analiza genelor de co-expresie ACE2 în celulele umbrelă ale vezicii urinare pentru îmbogățirea termenului KEGG. (C, D) Rețele PPI care afișează relațiile dintre ACE2 și genele sale înrudite în rinichi și vezici urinare. Mărimea nodului (genei) reprezintă numărul de parteneri de interacțiune (vecini). Lățimea liniei și culoarea (îngust la lat, corespunzând albastrului cu roșu) sunt proporționale cu puterea de interacțiune din baza de date STRING. ACE2: Enzima II de conversie a angiotensinei; CC: Componente celulare; GO: Ontologie genetică;

KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PPI: interacțiune proteină-proteină.

recuperarea bicarbonatului, absorbția mineralelor și căile multiple legate de metabolism [Figura 4C și 4F]. Rezultatele au confirmat că ACE2 și genele înrudite sunt esențiale pentru menținerea funcționalității rinichilor.[24] Pentru setul de date privind vezica urinară, rezultatele îmbogățirii CC și KEGG au fost în general în concordanță cu cele ale rinichilor, unde au fost implicate proteinele membranei și funcțiile renale, cum ar fi absorbția și metabolismul [Figura 5A și 5B]. Am efectuat analiza PPI pentru ACE2 și genele sale co-exprimate în ambelerinichiși vezică urinară, așa cum se arată în Figura 5C și 5D. Dacă aceste proteine ​​care interacționează sunt implicate în modificările patogene ale PT și infecțiile cu celule umbrelă nu este clar și trebuie investigat în continuare. Discuție AKI în infecția cu 2019-nCoV și SARS-CoV COVID-19 este o nouă boală infecțioasă cu o viteză de transmitere formidabilă. În timp ce majoritatea acestor pacienți prezintă simptome respiratorii, au fost raportate și o gamă largă de simptome non-respiratorii, demonstrând că alte organe sunt afectate în timpul bolii. În analiza caracteristicilor clinice ale pacienților infectați cu 2019- nCoV, afectarea funcției renale a fost confirmată,[9,10] și continuă.rinichitratamentul de substituție a fost necesar la aproximativ 9% din toți cei 99 de pacienți infectați.[9] Gabarre et al[25] au revizuit sistematic AKI la pacienții critici cu COVID-19. În plus, leziuni renale și disfuncție renală au fost observate și în alte cazuricoronavirusuriasociate cu infecții respiratorii, în special două betacoronavirusuri(SARS-CoV și MERS-CoV),[26] care sunt similare genetic cu 2019-nCoV.[4,8] Un studiu anterior a raportat că 36 (6,7 la sută) din 536 de pacienți cu SARS au dezvoltat AKI și 33 din toți cei 36 de pacienți (91,7 la sută) cu disfuncție renală au murit.[27] Foarte important, fragmentele SARS-CoV au fost detectate printr-o reacție în lanț a polimerazei în probele de urină ale unor pacienți.[28] În plus, infecția și replicarea persistentă cu SARS-CoV au fost observate înrinichiîn special în celulele epiteliale tubulare in vitro, [29] indicând că afectarea rinichilor la pacienții cu SARS ar putea fi datorată infecției virale directe în celulele țintă, cu excepția altor factori declanșatori, cum ar fi răspunsul imun al gazdei, pneumonia severă și SDRA. Deși este foarte similar patogen cu SARS-CoV, mecanismul detaliat al implicării renale a 2019-nCoV rămâne neclar.

Cistanche poate îmbunătăți funcția rinichilor

Analiza expresiei ACE2 în sistemul urinar

Etiologia AKI în SARS pare să fie multifactorială și încă incertă, despre care se credea că are o anumită corelație cu expresia ridicată a ACE2 în rinichi.[29,30] scRNA-seq, o nouă abordare care este din ce în ce mai utilizată în domeniul biologiei și medicinei, poate analiza tipurile de celule și genele de expresie la nivel celular. Pe baza analizei noastre unicelulare în ambele normalerinichi(atât publicul, cât și datele noastre) și vezicii urinare, am găsit niveluri detectabile de ACE2 atât în ​​rinichi, cât și în vezică. Similar datelor noastre, Deng și colegii[31] au analizat publiculrinichidate și a sugerat că rinichiul prezintă un risc ridicat decoronavirusinfecţie. În plus, în datele noastre, am descoperit că celulele PT au procente de expresie mai mari decât celulele epiteliale ale vezicii urinare, ceea ce poate indica faptul că rinichiul este mai susceptibil la infecția cu 2019-nCoV decât vezica urinară. În comparație cu nivelurile de expresie ale ACE2 în sistemul de digestie,[15] expresia mai scăzută a ACE2 în sistemul urinar ar putea sugera mai puțini pacienți cu simptome legate de rinichi, ceea ce se corelează pozitiv cu observațiile pentru pacienții cu SARS. Co-expresia și analiza căii au evidențiat funcții critice ale ACE2 în sistemul urinar, ceea ce poate explica disfuncția rinichilor cauzată de virusurile care leagă ACE2-. Mai mult decât atât, expresia ACE2 în celulele exterioare (celule PT în tubii renali și celule umbrelă în epiteliul vezicii urinare) poate fi, de asemenea, una dintre cauzele prezenței virusurilor în urină.

Semnificația studiului

AKI, care s-a dovedit a fi un predictor al mortalității ridicate la pacienții cu SARS,[27] poate duce, de asemenea, la dificultăți de tratament, agravarea condițiilor și chiar poate fi un indicator de prognostic negativ pentru supraviețuirea pacienților infectați cu 2019-nCoV. . Prezentul studiu a oferit dovezi directe pentru posibila infecție a celulelor epiteliale renale cu 2019-nCoV, ceea ce necesită mai multă atenție pacienților cu COVID-19 cu AKI, în special în timpul unui focar extins și epidemia globală continuă să se deterioreze . În plus, distribuția ACE2 în sistemul urinar și detectarea acestuia[32] în probele de urină a sugerat necesitatea testării virusului în probele de urină ale pacienților cu COVID-19, ceea ce ar putea reduce riscul de transmitere într-o oarecare măsură. Rezultatele noastre trebuie privite și în termeni de limitări. În primul rând, am analizat expresia ACE2 numai în probe individuale sănătoase, iar lipsa de mostre de la pacienții cu COVID-19 este limitarea majoră. În plus, nu am inclus o cohortă de validare pentru a confirma constatările noastre. Sunt necesare dovezi mai directe din experimente in vitro și mostre de pacienți.

Finanțare Această lucrare a fost susținută de Proiectul Comisiei de Sănătate din provincia Hunan (nr. C2019184) și de Fundația Națională de Științe Naturale din China (nr. 81800641).

Conflicte de interese Nici unul.