Kontakt: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 Xiao Qiao-Ling Zhou4, Ping Xiao4, Yong Zhong4

1Oddělení patologie, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Čína;

2Katedra bioinformatiky a datové vědy, Singleron Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu 210032, Čína;

3Centre for Inflammatory Diseases, Monash University Department of Medicine, Monash Medical Centre, Clayton, VIC 3168, Austrálie;

4Katedra nefrologie, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Čína;

5Katedra orgánových transplantací, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Čína;

6 OdděleníledvinyTransplantace, The Second Xiangya Hospital of Central South University, Changsha, Hunan 410011, Čína.

Cistanche může zlepšit funkci ledvin

Abstraktní

Pozadí: Od roku 2019 románkoronaviruss názvem román 2019koronavirus(2019-nCoV) se objevil po celém světě. Na rozdíl od

horečka a respirační komplikace, akutníledvinazranění bylo pozorováno u několika pacientů skoronavirusnemoc 2019. Dále byl podle posledních zjištění virus zjištěn v moči. Angiotensin-konvertující enzym II (ACE2) byl navržen jako receptor pro vstup 2019-nCoV, který je stejný jako u těžkého akutního respiračního syndromu. Cílem této studie bylo prozkoumat možnou příčinu poškození ledvin a potenciální cestu infekce 2019-nCoV v močovém systému.

Metody: Použili jsme obě publikovanéledvinaa data atlasu buněk močového měchýře a nové nezávisléledvinadata sekvenování jednobuněčné RNA vytvořená interně pro hodnocení exprese genu ACE2 ve všech typech buněk ve zdravých ledvinách a močovém měchýři. Nejprve byly vytvořeny Pearsonovy korelační koeficienty mezi ACE2 a všemi ostatními geny. Poté byly geny s hodnotami r většími než 0.1 a hodnotami P menšími než 0.01 považovány za signifikantní koexpresní geny s ACE2.

Výsledky: Naše výsledky ukázaly zvýšenou expresi ACE2 ve všech podtypech buněk proximálního tubulu (PT)ledvina. Exprese ACE2 byla nalezena u 5,12 procenta, 5,80 procenta a 14,38 procenta buněk proximálního stočeného tubulu, PT buněk a buněk proximálního přímého tubulu, v tomto pořadí, ve třech publikovanýchledvinadatové sady buněčného atlasu. Kromě toho byla exprese ACE2 potvrzena také u 12.05 procent, 6,80 procent a 10,20 procent buněk proximálního stočeného tubulu, PT a proximálního rovného tubulu v našich vlastních dvou vzorcích zdravých ledvin. Pro analýzu veřejných dat ze tří vzorků močového měchýře byla exprese ACE2 nízká, ale detekovatelná v epiteliálních buňkách močového měchýře. Pouze 0,25 procenta intermediálních buněk a 1,28 procenta deštníkových buněk mělo expresi ACE2. Závěr: Tato studie poskytla bioinformatické důkazy o potenciální cestě infekce 2019-nCoV v močovém systému. Klíčová slova: 2019-nCoV; Akutní poškození ledvin; angiotenzin konvertující enzym 2; Měchýř; COVID-19; ledviny; analýza sekvence RNA; Jednobuněčná analýza

Úvod V roce 2019 se objevily záhadné případy zápalu plic, které se rychle rozšířily po celém světě. Hluboká sekvenační analýza a etiologické výzkumy pak potvrdily, že patogen byl typem nově identifikovanéhokoronaviruskterý byl v roce 2019 označen jako nový koronavirus (2019-nCoV). Rychlé šíření 2019-nCoV způsobilo propuknutí zápalu plic po celém světě, což z něj v krátké době učinilo závažnou hrozbu pro mezinárodní bezpečnost veřejného zdraví.[1-3] Na základě bioinformatických analýz se ukázalo, že 2019-genom nCoV je z 88 procent identický se dvěma koronaviry podobnými těžkému akutnímu respiračnímu syndromu (SARS) pocházejícími z netopýrů (bat-SL-CoVZC45 a bat-SL CoVZXC21), ze 79 procent identický se SARS-CoV a z 50 procent identický s koronavirem respiračního syndromu z Blízkého východu (MERS-CoV).[4] Strukturální analýzy proteinů to odhalily

2019-nCoV měl doménu vázající receptor podobnou jako SARS-CoV, přímo se váže na angiotenzin konvertující enzym II (ACE2), což silně naznačuje, že 2019-nCoV používá jako svůj receptor ACE2, I

Nejčastějšími příznaky 2019-infekce nCoV jsou u většiny pacientů horečka a kašel, u těžkých pacientů se objevují příznaky nepohodlí na hrudi, progresivní dušnost nebo syndrom akutní respirační tísně (ARDS). Akutníledvinaporanění (AKI) bylo hlášeno u malého počtu pacientů s potvrzenou infekcí {{0}}nCoV. Laboratorní nálezy 99 pacientů infikovaných 2019-nCoV ukázaly, že tři pacienti (3 procenta) měli různé stupně zvýšeného sérového kreatininu. V další klinické pozorovací studii čtyři (10 procent) ze 41 pacientů, včetně dvou ze 13 ( 15 procent pacientů na jednotce intenzivní péče (JIP) a dva z 28 (7 procent) pacientů bez JIP vykazovalo zvýšenou hladinu kreatininu v séru. Celkem 3,7 procent pacientů zemřelo naledvinovéselhání, jak ukazuje analýza 88 úmrtí souvisejících s koronavirovým onemocněním 2019 (COVID-19),[iil Nejnovější výzkum navíc potvrdil, že 27,06 procenta (23/85) pacientů vykazovalo akutníledvinovéselhání a těžká akutní tubulární nekróza byla pozorována při barvení hematoxylinem-eozinem u šesti pacientů po smrti. V ledvinových tubulech byl imunohistochemicky (IHC) také detekován antigen 2019-nCo V.12] Kromě toho {{4 }}nCoV byl detekován ve vzorcích moči kvantitativní polymerázovou řetězovou reakcí v reálném čase u pacienta s 2019-infekcí nCoV.134I Nicméně proč a jak 2019-nCoV indukuje AKI v moči, zůstává do značné míry neznámé. Také to, zda se 2019. nCoV může přenášet močovými cestami, zůstává do značné míry nezodpovězenou otázkou. Vzhledem k tomu, že ACE2 hraje důležitou roli v 2019-nCoVinfekci, zaměřili jsme se na identifikaci buněčného složení a podílu ACE2-u normálního člověkaledvinya močového měchýře pomocí jednobuněčných transkriptomů, abychom prozkoumali možné cesty infekce 2019-nCoV a roli ACE2 při infekci uninárního traktu.

Sekvenování jednobuněčné RNA (scRNA-Seq) bylo široce používáno ve výzkumu 2019-nCoV díky své schopnosti profilovat genovou expresi pro všechny typy buněk ve více tkáních nezaujatě ve vysokém rozlišení. Exprese ACE2 byla zkoumána ve známých alveolárních buňkách typu 2 v plicích, stejně jako v jaterních cholangiocytech, epiteliálních buňkách jícnu a absorpčních [15-171enterocytech ilea a tlustého střeva pomocí scRNA-Seq. Tyto výsledky prokázaly potenciální užitečnost scRNA-Seq k odhalení potenciálních typů cílových buněk 2019-nCoV. Vzhledem k tomu, že infekce močového systému a její potenciální následky by mohly být zásadní pro péči o pacienta během infekce a po ní, použili jsme dva soubory transkriptomů scRNA-Seq u zdravýchledvinya jeden soubor dat ve zdravých měchýřích ke zkoumání vzorců exprese buněčných typů v močovém systému.

Metody

Získávání a zpracování veřejných datových sad

Genové expresní matice dat scRNA-Seq z normáluledvinyze tří zdravých dárců bylo staženo z Gene Expression Omnibus (GSE131685). Následnou analýzu jsme reprodukovali pomocí kódu poskytnutého autorem v původním článku.

Získali jsme scRNA-Seq data zdravých tkání močového měchýře tří pacientů s rakovinou močového měchýře z Gene Expression Omnibus (GSE108097). Abychom byli v souladu sledvinadatových sad, použili jsme Harmony (Metoda Harmony je algoritmus pro provádění integrace jednobuněčných genomických datových sad pro dávkovou korekci a metaanalýzu, která je rychlá, citlivá a přesná. Může také odstranit vliv datové sady původu z vložení.1]pro integraci vzorků a provádění následné analýzy pomocí Seurat (verze 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/). Veškerá genová exprese byla normalizována a škálována pomocí NormalizeData a ScaleData (NormalizeData je funkce of Seurat, který dokáže normalizovat početní data přítomná v daném testu. ScaleData je funkce Seuratu, která dokáže škálovat a centrovat geny v souboru dat, standardizovat rozsah hodnot exprese napříč všemi geny.),Top 20 Pro analýzu hlavních komponent bylo pomocí FindVariableFeautres vybráno 00 variabilních genů. Shluková analýza pomocí FindClusters byla provedena nejprve redukcí matice genové exprese na prvních 20 hlavních komponent a poté použitím rozlišení 0,3 f nebo shlukování založené na grafech.

Zpracování vzorků ledvin

ledvinyvzorky byly získány na jednom místě klínovou a jehlovou biopsií ledvin žijícího dárce po odebrání od dárce a před implantací příjemci.ledvinyvzorky byly získány na jednom místě klínovou a jehlovou biopsií žijícího dárceledvinypo odebrání od dárce a před implantací příjemci. Všechny postupy zahrnující lidské účastníky byly provedeny v souladu s etickými standardy Etického výboru nemocnice Xiangya Central South University (číslo schválení IRB 201711836) as Helsinskou deklarací z roku 1964 a jejími pozdějšími dodatky nebo srovnatelnými etickými standardy. Vzorky biopsie ledvin byly po akvizici zbaveny sterilního fosfátového pufru (PBS).

Disociace tkání

Čerstvýledvinatkáň byla okamžitě přenesena do GEXSCOPE" Tissue Preservation Solution (Singleton Biotechnologies, Nanjing, provincie Jiangsu, Čína) při 2 °C až 8 °C. Vzorky byly štěpeny ve 2 ml GEXSCOPE" tkáňového disociačního roztoku (Singleron Biotechnologies) při 37 °C po dobu 15 min v 15-ml centrifugační zkumavce za nepřetržitého míchání poté, co byl třikrát promyt Hanksovým vyváženým solným roztokem a nakrájen na přibližně 1 až 2 mm kousky. Následně byly buněčné zbytky a další nečistoty filtrovány 40-mikrometrovým sterilním sítkem (Corning, NY, USA). Buňky byly centrifugovány při 300 x g a 4 stupních po dobu 5 minut. Buněčné pelety byly resuspendovány v 1 ml PBS (HyClone, Marlborough, MA, USA). K odstranění červených krvinek. 2mLGEXSCOPE Red Blood Cell Lysis Buffer (Singleton Biotechnologies) byl přidán k buněčné suspenzi a inkubován při 25 stupních po dobu 10 minut. Směs byla poté centrifugována při 500 x g po dobu 5 minut a buněčná peleta byla resuspendována v PBS. Buňky byly počítány pomocí automatického počítadla buněk TC20 (Bio-Rad, Hercules, CA, USA).

Příprava knihovny a analýza dat scRNA-Seq Suspenze jednotlivých buněk byla podrobena přípravě a sekvenování jednobuněčné knihovny, jak bylo popsáno dříve.[19] Abychom byli konzistentní s veřejnými údaji použitými výše, použili jsme podobný pracovní postup následné analýzy.[18] Upravili jsme počet hlavních komponent na 20 a použili jsme rozlišení 0,6, abychom získali srovnatelné výsledky shlukování typu buněk s veřejnostíledvinadata. Buněčné typy byly anotovány na základě kanonických markerů v literatuře.[18,20] Analýza koexprese, obohacení dráhy a interakcí proteinů Pro každý soubor dat jsme použili všechny buňky vybraných buněčných typů a vypočítali společně exprimované geny s ACE2 (tři

Obrázek 1: Jednobuněčná analýza veřejnostiledvinaúdaje od tří dárců. (A) UMAP graf odhalující anotace typu buněk tří vzorků. (B) Buněčné složení tří vzorků zdravých ledvin. Buňky proximálního stočeného tubulu představovaly 48,3 procenta, 52,6 procenta a 38,5 procenta; PT buňky představovaly 26,3 procenta, 36,9 procenta a 43,7 procenta; a buňky proximálního přímého tubulu představovaly 7,6 procenta, 2,1 procenta a 5,8 procenta. (C) Bodový graf zobrazující kanonické markery používané pro klasifikaci typu buněk. Abscisa představuje každý buněčný typ, ordináta představuje markerové geny, barva tečky na obrázku představuje úroveň exprese a velikost tečky představuje podíl genové exprese v buňce. (D) Vzory genové exprese ACE2 všech detekovaných typů buněk vledvina. Typ buňky je znázorněn vodorovně a hodnota exprese ACE2 je znázorněna svisle. Každý bod představuje jednu buňku. Buňky, které převážně exprimovaly ACE2 ve vzorcích ledvin, jsou PT buňky. ACE2: Angiotensin-konvertující enzym II; PT: Proximální tubulus; UMAP: Jednotná aproximace a projekce různoběžek.

Obrázek 2: Jednobuněčná analýza dvou vzorků biopsie ledviny. (A) Anotace typu buněk vizualizované pomocí UMAP. Různé typy buněk jsou barevně odlišeny a byly přidány názvy buněk. (B) Vzorek-specifická vizualizace UMAP dvou vzorků. Typy buněk jsou odlišeny různými barvami. (C) Tepelná mapa kanonických markerů použitých pro přiřazení typu buněk. Typ buňky je znázorněn vodorovně, seznam genů svisle a úroveň exprese je na obrázku znázorněna barvou. (D) Houslový graf zobrazující expresní signály typů ledvinových buněk. Typ buňky je znázorněn vodorovně a hodnota exprese ACE2 je znázorněna svisle. Každý bod rozptylu představoval jednu buňku. Buňky, které převážně exprimovaly ACE2 ve vzorcích ledvin, jsou PT buňky. ACE2: Angiotensin-konvertující enzym II; PT: Proximální tubulus; UMAP: Jednotná aproximace a projekce různoběžek.

buňky proximálního tubulu [PT] pro ledviny a buňky deštníku pro močový měchýř). Nejprve byly vytvořeny Pearsonovy korelační koeficienty mezi ACE2 a všemi ostatními geny. Poté byly geny s hodnotami r většími než 0.1 a hodnotami P menšími než 0.{16}}1 považovány za signifikantní koexpresní geny s ACE2. Odstranili jsme mitochondriální geny pro následující analýzy obohacení dráhy a interakce protein-protein (PPI). Pro datové soubory ledvin jsme použili společně exprimované geny v alespoň dvou ze tří buněčných typů buněk PT, proximálního rovného tubulu a proximálního stočeného tubulu ve Vennově diagramu. Celkem 126 a 65 genů zůstalo pro veřejné a soukromé datové soubory ledvin. Pro soubor dat močového měchýře obsahoval konečný soubor 372 genů. Analýzy obohacení dráhy genové ontologie (GO) a Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) byly použity pomocí R balíčku ClusterProfiler (verze 3.8.1, Bioconductor, https:// bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro filer.html). Cesty s hodnotou P_adj menší než 0.05 byly považovány za významně obohacené. Pro analýzu PPI byly zkombinovány dvě konečné sady genů ze dvou datových souborů ledvin, aby se vytvořil 170-seznam genů. Analýza PPI byla předpovězena na základě známých interakcí genů s relevantními termíny GO v balíčku R STRINGdb (verze 1.20.0, https://string-db.org/). Na základě rozdílně upregulovaných dat sítě interakce genových proteinů byla síť PPI exportována pomocí softwaru Cytoscape (verze 3.4,https://cytoscape.org/).

Obrázek 3: Jednobuněčný datový soubor veřejného močového měchýře. (A) Dvourozměrná vizualizace atlasu buněk močového měchýře pomocí UMAP. Různé typy buněk jsou barevně odlišeny a byly přidány názvy buněk. (B) Vzor exprese kanonických markerů používaných pro identifikaci typů buněk močového měchýře. Osa X představuje každý typ buňky, osa Y představuje markerové geny, barva tečky na obrázku představuje úroveň exprese a velikost tečky představuje podíl genové exprese v buňce. (C) Exprese ACE2 ve 12 buněčných podskupinách v souboru dat močového měchýře. Typ buňky je na vodorovné ose a hodnota exprese ACE2 je znázorněna svisle. Každý bod rozptylu představoval jednu buňku. ACE2 je exprimován v deštníkových buňkách ve vzorcích močového měchýře.

ACE2: Angiotensin-konvertující enzym II; UMAP: Jednotná aproximace a projekce různoběžek.

Cistanche může zlepšit funkci ledvin

Statistická analýza

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 >Bylo vybráno {{0}}.25. Pearsonova korelace byla použita k analýze genů významně koexprimovaných s ACE2 a P-hodnota menší než 0,01 byla použita k identifikaci genů významně koexprimovaných s ACE2. Pro data scRNA-Seq provedl R (verze 3.5.1, https://www.r-project.org/) statistickou analýzu a obrázky.

Výsledek

Vzorce exprese ACE2 v ledvinách Analýzou veřejného datového souboru jednobuněčných transkriptomů normálních lidských ledvinových buněk od tří dárců jsme zjistili, že exprese ACE2 byla distribuována mezi více typy buněk. Je pozoruhodné, že ACE2 byl většinou obohacen v PT buňkách, včetně svinutých tubulů i přímých tubulů [obrázek 1A–1D]. Ostatní podtypy nefronů, jako je sběrný kanálek ​​a distální tubulus, stejně jako imunitní buňky, všechny vykazovaly extrémně nízkou genovou expresi.

Abychom tento výsledek potvrdili, dále jsme analyzovali normální vzorky ledvin od dvou zdravých dárců. Buňky 4736 byly klasifikovány do devíti buněčných typů, které se vysoce překrývaly s veřejnými údaji, včetně sedmi podtypů specifických pro nefron na základě kanonických markerových genů [obrázek 2A]. PT (CUBN, SLC13A3 a SLC22A8) byl klasifikován na proximální stočený tubul a proximální přímý tubul na základě různých úrovní exprese markerů.[18,20] Sběr hlavních buněk z kanálku (AQP2), sběr buněk vložených do kanálku (ATP6V0D2) a glomerulární parietální epiteliální buňky (KRT8 a KRT18) byly také anotovány a tyto výsledky jsou v souladu s předchozím výsledkem. Dále jsme identifikovali shluk smyček Henleho buněk (UMOD, SLC12A1 a CLDN16), který ve veřejném datovém souboru chyběl. Kromě toho byly nalezeny stroma a imunitní buňky složené z malého počtu endoteliálních buněk (CD34 a PECAM1) a monocytů (CD14, FCN1 a VCAN) [obrázek 2B]. Reprezentativní markerové geny pro všechny subpopulace jsou vyneseny na obrázku 2C.

Jak bylo pozorováno ve veřejném souboru dat, pozorovali jsme upregulovanou expresi ACE2 ve všech PT buňkách ve srovnání s jinými typy buněk [obrázek 2D]. Kvantitativně byla exprese ACE2 potvrzena také u 12,05 procenta, 6,79 procenta a 10,20 procenta buněk proximálního stočeného tubulu, PT a proximálního rovného tubulu v našich vlastních dvou vzorcích zdravých normálních ledvin. Předchozí IHC analýza[21] ukázala komplexní prostorovou distribuci exprese proteinu ACE2 koncentrované v kartáčovém lemu PT.

Vzorec exprese ACE2 v močovém měchýři

Na základě veřejného souboru údajů z močového měchýře o 12 buněčných typech [obrázek 3A a 3B] jsme zjistili nízkou expresi ACE2 ve všech typech epiteliálních buněk. Zdálo se, že koncentrace ACE2 má klesající tendenci od vnější vrstvy epitelu močového měchýře (buňky deštníku) k vnitřní vrstvě (bazální buňky) se středními buňkami mezi nimi. Jiné typy buněk, jako jsou endoteliální a imunitní buňky, jsou většinou negativní na ACE2 (obrázek 3C). Procento deštníkových buněk v močovém měchýři exprimujících ACE2 (1,3 procenta) bylo nižší než v renálním epitelu. Předchozí analýza pacientů se SARS ukázala, že virus SARS (SARS-CoV) byl schopen přežít v moči v detekovatelných hladinách.[22,23] Detekce SARS-CoV v moči znamenala možnost uvolnění viru z infikovaných epiteliálních buněk močového měchýře. , což je v souladu s naší analýzou výše.

Funkční analýza koexprimovaných genů s ACE2

V obou souborech dat ledvin jsme našli velký počet genů koexprimovaných s ACE2, zejména v buňkách proximálního přímého tubulu [obrázek 4A a 4D]. Koexprimované geny byly obohaceny o mnohočetné membránově související buněčné složky (CC) [obrázek 4B a 4E]. Je pozoruhodné, že membrány kartáčového lemu a kartáčového lemu byly významně obohacené CC termíny, což dobře odpovídá buněčným lokalizacím ACE2 detekovaným imunohistochemickou analýzou.[21] Obohacené termíny KEGG zahrnovaly normální funkce ACE2, jako je systém renin-angiotenzin, PT

Obrázek 4: Funkční analýza genů souvisejících s ACE v ledvinách. (A, D) Vennův diagram koexpresních genů ACE2 ze tří PT buněk na veřejnostiledvinadataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 typy buněk) pro obohacení termínu GO CC v datech 1 a datech 2. Osa X představuje logaritmicky transformované P hodnoty. (C, F) Analýza koexpresních genů ACE2 pro obohacení termínu KEGG v datech 1 a datech 2. Termín červeně je běžná cesta mezi soubory dat. ACE2: Angiotensin-konvertující enzym II; CC: Buněčné komponenty; GO: Gene Ontology; KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PT: Proximální tubulus.

Obrázek 5: Funkční analýza genů souvisejících s ACE2-v močovém měchýři. (A) Analýza koexpresních genů ACE2 v deštníkových buňkách močového měchýře pro obohacení termínem GO CC. Osa X představuje logaritmicky transformované hodnoty P. (B) Analýza koexpresních genů ACE2 v deštníkových buňkách močového měchýře pro obohacení termínem KEGG. (C, D) PPI sítě zobrazující vztahy mezi ACE2 a jeho příbuznými geny v ledvinách a močovém měchýři. Velikost uzlu (genu) představuje počet interakčních partnerů (sousedů). Šířka čáry a barva (úzká až široká odpovídá modré až červené) jsou úměrné síle interakce v databázi STRING. ACE2: Angiotensin-konvertující enzym II; CC: Buněčné komponenty; GO: Gene Ontology;

KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PPI: Interakce protein-protein.

regenerace bikarbonátu, absorpce minerálů a mnohočetné metabolické dráhy [obrázek 4C a 4F]. Výsledky potvrdily, že ACE2 a jeho příbuzné geny jsou nezbytné pro udržení funkčnosti ledvin.[24] Pro soubor dat močového měchýře byly výsledky obohacení CC a KEGG obecně konzistentní s výsledky ledvin, kde byly zahrnuty membránové proteiny a renální funkce, jako je absorpce a metabolismus [obrázek 5A a 5B]. Provedli jsme PPI analýzu pro ACE2 a jeho koexprimované geny v obouledvinaa měchýř, jak je znázorněno na obrázku 5C a 5D. Zda se tyto interagující proteiny podílejí na patogenních změnách infekcí PT a deštníkových buněk, není jasné a je třeba to dále prozkoumat. Diskuse AKI u 2019-infekce nCoV a SARS-CoV COVID-19 je nové infekční onemocnění s impozantní rychlostí přenosu. Zatímco většina těchto pacientů vykazuje respirační symptomy, byla hlášena také široká škála nerespiračních symptomů, což dokazuje, že během onemocnění jsou postiženy i jiné orgány. Při analýze klinických příznaků pacientů infikovaných 2019- nCoV bylo potvrzeno poškození funkce ledvin[9,10] a kontinuálníledvinasubstituční léčba byla potřebná u přibližně 9 procent ze všech 99 infikovaných pacientů.[9] Gabarre et al[25] systematicky zkoumali AKI u kriticky nemocných pacientů s COVID-19. Kromě toho bylo u jiných pozorováno poškození ledvin a renální dysfunkcekoronaviryspojené s respiračními infekcemi, zejména dvěma betakoronaviry(SARS-CoV a MERS-CoV),[26] které jsou geneticky podobné 2019-nCoV.[4,8] Předchozí studie uvedla, že 36 (6,7 procenta) z 536 pacientů se SARS vyvinulo AKI a 33 ze všech 36 pacientů (91,7 procenta) s renální dysfunkcí zemřelo.[27] Důležité je, že fragmenty SARS-CoV byly detekovány polymerázovou řetězovou reakcí ve vzorcích moči některých pacientů.[28] Kromě toho byla pozorována perzistentní infekce SARS-CoV a replikaceledvinazejména v tubulárních epiteliálních buňkách in vitro [29], což naznačuje, že poškození ledvin u pacientů se SARS by mohlo být způsobeno přímou virovou infekcí v cílových buňkách s výjimkou jiných spouštěčů, jako je imunitní odpověď hostitele, těžká pneumonie a ARDS. Přestože je patogenně velmi podobný SARS-CoV, detailní mechanismus renálního postižení 2019-nCoV zůstává nejasný.

Cistanche může zlepšit funkci ledvin

Analýza exprese ACE2 v močovém systému

Etiologie AKI u SARS se zdá být multifaktoriální a stále nejistá, o čemž se předpokládalo, že má určitou korelaci s vysokou expresí ACE2 v ledvinách.[29,30] scRNA-seq, nový přístup, který se stále více používá v v oboru biologie a medicíny, může analyzovat typy buněk a expresní geny na buněčné úrovni. Na základě naší jednobuněčné analýzy v obou normálníchledviny(veřejnost i naše data) a močového měchýře jsme zjistili detekovatelné hladiny ACE2 v ledvinách i močovém měchýři. Podobně jako naše data, Deng a spolupracovníci[31] analyzovali veřejnostledvinaa naznačují, že ledviny jsou vystaveny vysokému rizikukoronavirusinfekce. V našich datech jsme navíc zjistili, že PT buňky mají vyšší procento exprese než epiteliální buňky močového měchýře, což může naznačovat, že ledviny jsou náchylnější k infekci 2019-nCoV než močový měchýř. Ve srovnání s hladinami exprese ACE2 v trávicím systému[15] by nižší exprese ACE2 v močovém systému mohla naznačovat menší počet pacientů s renálními symptomy, což pozitivně koreluje s pozorováním u pacientů se SARS. Analýza společné exprese a dráhy odhalila kritické funkce ACE2 v močovém systému, což může vysvětlit dysfunkci ledvin způsobenou viry vázajícími ACE2-. Kromě toho exprese ACE2 ve vnějších buňkách (PT buňky v renálních tubulech a deštníkové buňky v epitelu močového měchýře) může být také jednou z příčin přítomnosti virů v moči.

Význam studie

AKI, u kterého se prokázalo, že je prediktorem vysoké úmrtnosti u pacientů se SARS,[27] může také vést k obtížnosti léčby, zhoršovat se podmínky a být dokonce negativním prognostickým ukazatelem přežití pacientů infikovaných 2019-nCoV . Tato studie poskytla přímé důkazy o možné infekci renálních epiteliálních buněk 2019-nCoV, což vyžaduje větší pozornost pacientům s COVID-19 s AKI, zejména během rozsáhlé epidemie a globální epidemie se stále zhoršuje . Distribuce ACE2 v močovém systému a jeho detekce[32] ve vzorcích moči navíc naznačovaly nutnost testování na viry ve vzorcích moči pacientů s COVID-19, což by mohlo do určité míry snížit riziko přenosu. Na naše výsledky je třeba pohlížet také z hlediska jejich omezení. Nejprve jsme analyzovali expresi ACE2 pouze ve zdravých individuálních vzorcích a hlavním omezením je nedostatek vzorků od pacientů s COVID-19. Dále jsme nezahrnuli validační kohortu, abychom potvrdili naše zjištění. Je zapotřebí více přímých důkazů z experimentů in vitro a vzorků pacientů.

Financování Tato práce byla podpořena Projektem zdravotní komise provincie Hunan (č. C2019184) a Čínskou národní nadací pro přírodní vědy (č. 81800641).

Střet zájmů Žádný.