بخش Ⅰ: آسیب حاد کلیه در کووید شدید-19 شباهت هایی به آسیب کلیه مرتبط با سپسیس دارد

برای اطلاعات بیشتر:ali.ma@wecistanche.com

قسمت Ⅰ:آسیب حاد کلیه در کووید شدید-19 شباهت هایی به آسیب کلیه مرتبط با سپسیس دارد: یک مطالعه چند اومیکس

مریم پی الکساندر، MD; Kiran K. Mangalaparthi، PhD & et al.

مقدمه

عفونت با سندرم حاد تنفسی شدید ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) باعث بیماری کروناویروس ۲۰۱۹ می‌شود (کووید. 19و مرتبط استآسیب حاد کلیه(AKI) در بیش از یک سوم بیماران بستری در بیمارستان. AKI (آسیب حاد کلیه) اغلب متوسط ​​تا شدید است و یک عامل خطر مستقل برای مرگ و میر در بیمارستان است. آسیب حاد لوله ای به عنوان نشانه پاتولوژیک در نظر گرفته می شودکووید-19بیماری کلیوی همانطور که در مطالعات کلیوی بومی و کالبد شکافی نشان داده شده است. میکرو ترومب، که در قلب و ریه ها توصیف می شود، به ندرت در کلیه ها گزارش می شود. به طور مشابه، اگرچه شدیدکووید-19با یک پاسخ التهابی سیستمیک و التهاب در هر دو ریه و قلب مرتبط است، اطلاعات کمی در مورد پاسخ ایمنی در کلیه ها وجود دارد.

سمیت مستقیم ویروسی، بی ثباتی همودینامیک، طوفان سیتوکین. و آسیب ناشی از سیستم ایمنی همگی به عنوان علل احتمالی آسیب کلیوی در پیشنهاد شده اندکووید-19.5،13،14 مطالعات اخیر شباهت هایی را بین AKI مرتبط با سپسیس نشان داده اند (آسیب حاد کلیه) (S-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)) وکووید-19آسیب کلیوی مرتبط.، e تا به امروز، گزارش هایی در مورد ارزیابی آسیب شناسی کلیه درکووید-19تا حد زیادی بر روی میکروسکوپ نوری و مطالعات فراساختاری متمرکز شده اند. مطالعات مولکولی محدود بوده است.

در اینجا، ما یک سری ازکووید-19بیمارانی که تحت معاینه پس از مرگ با تاکید بر یافته های پاتولوژی کلیه قرار گرفتند. مطالعه ما به دنبال توصیف طیف پاتولوژیک بودکووید-19آسیب کلیوی مرتبط و مشخص کردن مشخصات مولکولیکووید-19AKI مرتبط (آسیب حاد کلیه)در مقایسه با S-AKI ((آسیب کلیه مرتبط با سپسیس))و AKI غیر مرتبط با سپسیس (آسیب حاد کلیه)(NS. AKI (آسیب حاد کلیه)برای روشن کردن شباهت ها و تفاوت ها در پاتوفیزیولوژی زمینه ای.

روی فواید عصاره سیستانچ برای بیماری کلیوی کلیک کنید

بیماران و روش ها

داده های بالینی

همه موارد ازکووید-19(همانطور که توسط SARS.CoV قبل از مرگ تایید شده است، واکنش زنجیره ای پلیمراز نازوفارنکس یا اوروفارنکس) که بین 2 آوریل و 9 سپتامبر 2020 تحت معاینه پس از مرگ با موافقت تحقیقاتی در کلینیک مایو (روچستر، MN) قرار گرفتند، در این مطالعه گنجانده شدند. اطلاعات برجسته برای همه موارد از انجام میکرودیسکشن لیزری از محفظه توبولو بینابینی که هر گلومرول و یا مناطقی از فیبروز بینابینی یا آتروفی لوله را بیرون می‌دهد، استخراج شد. آپوپتوز در هر گروه با استفاده از روش برچسب‌گذاری انتهای نیکل dUTP مورد بررسی قرار گرفت.

تحلیل آماری

تجزیه و تحلیل بیان ژن پس از نرمال‌سازی با استفاده از نسخه R نسخه 3.6.3 (بنیاد R برای محاسبات آماری، وین، اتریش) انجام شد، مجموعه‌های ژن حاشیه‌نویسی عملکردی با استفاده از حاشیه‌نویسی‌های مبتنی بر ادبیات ارائه‌شده توسط NanoString استخراج شد. z-score میانگین شمارش نرمال ژن های تشکیل دهنده. نمرات Gesetz بین گروه‌های نمونه با استفاده از آزمون t Student مقایسه شد. ژن‌های منفرد نسبتا بالاتنظیم‌شده و پایین‌تنظیم‌شده در هر گروه نمونه (در مقایسه با سایر گروه‌های نمونه) با استفاده از تغییر برابری و آزمون t Student تعیین شدند. در مورد داده های پروتئومیکس کمی، شدت کانال برچسب جرم پشت سر هم پروتئین های شناسایی شده برای تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از Python 3.6.5 استفاده شد. شدت کانال قبل از اعمال آزمون t مستقل دانشجویی یک لاگ، تبدیل و میانه نرمال شد. مقادیر P برای آزمون فرضیه های چندگانه با استفاده از روش بنجامینی-هوچبرگ تصحیح شد. پروتئین های بیان شده متفاوت (ص<.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="">

نتایج

ویژگی های بالینی

جمعیت 17کووید-19موارد کالبد شکافی در جدول 1 ارائه شده است. میانگین سنی گروه 78 سال (محدوده 29 تا 94 سال) و 14 (82.4 درصد) بیشتر از 70 سال بود. 15 مرد بودند. و خود را سفید معرفی می کنند (64.7 درصد). سه (17.6 درصد) بیمار دیگر خود را آسیایی معرفی کردند و هیچ کدام سیاه پوست بودند. زمان سپری شده در بیمارستان بسیار متفاوت بود، به طوری که 12 نفر (70.6 درصد) به مدت 5 روز یا بیشتر قبل از مرگ در بیمارستان بستری شده بودند. بیماری های شایع و قابل توجه شامل فشار خون بالا در 9 نفر (52.9 درصد)، دیابت شیرین در 4 نفر (23.5 درصد)، بیماری های قلبی عروقی (مانند بیماری عروق کرونر) یا تصادف عروق مغزی در 12 نفر (70.6 درصد) و بیماری مزمن کلیوی در 1 نفر (5.9 درصد). ). تنها 1 نفر از 17 بیمار (5.9 درصد) هیچ سابقه فشار خون، دیابت شیرین، بیماری عروق کرونر، بیماری مزمن کلیوی یا چاقی نداشتند. هفت نفر (41.1 درصد) در زمان مرگ تهویه مکانیکی شدند.

همه 17 بیمار که باکووید-19AKI را توسعه داده است (آسیب حاد کلیه). در میان بیماران مبتلا به AKI (آسیب حاد کلیه)کسانی که سطح کراتینین سرم نهایی را در 24 ساعت پس از مرگ داشتند، 8 نفر مبتلا به AKI بودند (آسیب حاد کلیه) مرحله 1 (47.1 درصد)، دو مورد AKI داشتند (آسیب حاد کلیه)مرحله 2 (1.8 درصد) و سه مرحله AKI داشتند (آسیب حاد کلیه)مرحله 3 (17.6 درصد). یک بیمار مبتلا به AKI (آسیب حاد کلیه)مرحله 3 درمان جایگزینی مداوم کلیه را دریافت کرد. ارزیابی پروتئینوری ادرار در چهار بیمار در دسترس نبود، اما در بقیه، تمام 13 بیمار (5/76 درصد) 100 میلی گرم در دسی لیتر یا کمتر داشتند. شش نفر از 17 بیمار تحت درمان قرار گرفته بودندکووید-19از جمله دگزامتازون به تنهایی (n=1)، رمدسیویر (n=1)، ترکیبی از دگزامتازون، و رمدسیویر (n=2)، و ترکیبی از رمدسیویر و پلاسمای دوران نقاهت (n{{{{ 3}}).

همه 17 بیمار یک واکنش زنجیره ای پلیمراز SARS-CoV{2} مثبت داشتند که در فاصله متوسط ​​12 روز قبل از کالبد شکافی تشخیص داده شد. در زمان کالبد شکافی، سه نفر (17.6 درصد) برای SARS-CoV منفی بودند{8}}. میانگین فاصله پس از مرگ 18 ساعت و اتولیز فقط در همه بیماران خفیف بود (64.7 درصد). 16 نفر (94.1 درصد) بر اثر عوارض ناشی از این بیماری جان خود را از دست دادندکووید-19(همه 16 نفر بیماری ریوی شدید داشتند، از جمله برونکوپنومونی حاد که روی آسیب منتشر آلوئولی قرار گرفته بود در 8 [5{2}}.0 درصد)، پنومونی حاد و سازماندهی در چهار [25.0 درصد]، پنومونی سازماندهی شده در سه [ 18.8 درصد]، و آسیب آلوئولی منتشر به تنهایی در یک [6.3 درصد]).

جدول 1. جمعیت شناسی کوهورت و ویژگی های بالینی مربوطه

ویژگی های پاتولوژی

یافته های کالبد شکافی کلیه در جدول 2 مشخص شده است. آسیب شناسی کلیوی با آسیب لوله ای حاد متوسط ​​تا شدید در همه مشخص شد (شکل lA). اکثر آنها ساده سازی اپیتلیوم پوششی و اکتازی مجرا را نشان دادند. گچ گیری میوگلوبین در دو مورد و توبولوپاتی اسمزی در یک مورد مشاهده شد. التهاب توبولو بینابینی خفیف با ماکروفاژها و سی دی{3}}سلول T مثبت بود. کاپیلاریت پریتوب، با ایمونوفنوتیپ ترکیبی سلول T و ماکروفاژ، در 13 (76.5 درصد) مشاهده شد (شکل lB-F). به طور مشابه، گلومرول با ایمونوفنوتیپ ترکیبی سلول T و ماکروفاژ در همان 13 نفر (5/76 درصد) مشاهده شد. چهار بیمار که التهاب میکروواسکولار را نشان ندادند با ترکیبی از رمدسیویر و دگزامتازون (n=2) یا پلاسمای بهبود یافته (n=2) تحت درمان قرار گرفتند. بیمارانی که با دگزامتازون به تنهایی یا رمدسیویر به تنهایی درمان می شدند، التهاب میکروواسکولار داشتند. التهاب میکروواسکولار نوتروفیلیک و ارتشاح بینابینی در هیچ یک از موارد مشخص نبود. گلومرولواسکلروز دیابتی ندولار ناشی از آسیب شناسی گلومرولی غیر ایمنی در 1 (9/5 درصد) بود. در حالی که فروپاشی گلومرولواسکلروز سگمنتال کانونی یا میکروآنژیوپاتی ترومبوتیک حاد شناسایی نشد. احتقان مویرگی پرتوبولی مشخص در همه موارد مشاهده شد (شکل lB و C). تصلب شرایین متوسط ​​تا شدید و هیالینوز شریانی به ترتیب در l4 (82.4 درصد) و ll (64.7 درصد) مشاهده شد. فقط گلومرولواسکلروز خفیف (<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

یافته های التهاب میکروواسکولار آسیب ناشی از سیستم ایمنی را در موارد شدید نشان می دهدکووید-19-بیماری کلیوی مرتبط ما بیشتر به دنبال توصیف مشخصات مولکولی و فراساختاری بودیمکووید-19کلیه ها. پروفایل های فراساختاری، ترانسکریپتومی و پروتئومی کلیه های هفت بیمار که فقط اتولیز خفیف داشتند و برای آنها بافت ثابت گلوتارآلدئید برای معاینه فراساختاری در دسترس بود، مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها با دو غیر همسان سنی مقایسه شد.کووید-19گروه ها را با AKI کنترل کنید (آسیب حاد کلیه): S-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)(همه با برونکو پنومونی) و NSAKI. مشخصات بالینی سه گروه در جدول 3 نشان داده شده است. میانگین سنی گروه ها به ترتیب 78،7 لیتر و 74 سال بود (6/0{5}}). زنان بیشتری در S-AKI بودند (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)گروه نسبت به هر یک از دو گروه دیگر. میانگین سطح نهایی کراتینین سرم به ترتیب 3.0 mg/dL، 1.6 mg/dL و 1.3 mg/dL بود (P{6}}.32). هر سه گروه دارای تعداد مشابهی از بیماری های همراه بودند و با توجه به تغییرات میکروساختاری مزمن در پارانشیم کلیه قابل مقایسه بودند.

ویژگی های مورفولوژیکی سه AKI (آسیب حاد کلیه)گروه ها

التهاب میکروواسکولار (گلومرولیت و موی لوله‌ای اطراف لوله) در بیماران مبتلا بهکووید-19(5 نفر از 7 بیمار) و S-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)(7 نفر از 7 بیمار)، در مقایسه با NS-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)کنترل (0 از 7 بیمار). سلول های التهابی تک هسته ای نوع سلول التهابی غالب در هر دو بودند، در حالی که نوتروفیل ها به ندرت و فقط در S-AKI مشاهده شدند. (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس). التهاب توبولو بینابینی پارانشیمی تکه تکه، خفیف (3 از 7 بیمار) یا متوسط ​​(4 نفر از 7 بیمار) و تا حد زیادی تک هسته ای بود.کووید-19و S-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)در مقایسه با حداقل التهاب در NS-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)کنترل (7 نفر از 7 بیمار).

در ارزیابی فراساختاری ازکووید-19AKI (آسیب حاد کلیه). شواهدی از آسیب لوله‌ای همراه با واکوئل شدن سیتوپلاسمی، از دست دادن مرز برس، و آسیب میتوکندری وجود دارد. دومی با تورم، واکوئل شدن و اعوجاج کریستا مشخص شد. میتوکندری متراکم و میتوکندری حلقوی تحریف شده شناسایی شد. تراکم لخته‌ها و وزیکول‌های بزرگ با وزیکول‌های فراوان پوشیده شده با کلاترین شبیه ذرات ویروسی نیز شناسایی شد (شکل 2A-C) انکلوزیون‌های لوله‌ای در سیتوپلاسم اندوتلیال دیده نشد.کووید-19موارد آسیب اندوتلیال مویرگی دور لوله ای مشخص شد. چندلایه بودن غشای پایه مویرگی گلومرولی و اطراف لوله‌ای، ویژگی‌های آسیب مزمن اندوتلیال، مورد توجه قرار نگرفت. آپوپتوز سلول‌های اپیتلیال لوله‌ای شایع‌تر بودکووید-19(3.1/hpf) و S-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)(4.1/hpf) در مقایسه با NS-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)کنترل‌ها (0.7/hpf (ص<.001)(figure>

SARS-CoV-2 HC و مطالعات هیبریداسیون درجا در بخش کلیه در هر هفت مورد منفی بود.کووید-19موارد اجزاء ویروسی قطعی در مطالعات فوق ساختاری پودوسیت ها، اندوتلیوم یا توبول ها شناسایی نشد.

جدول 2. خلاصه یافته های کالبد شکافی برجسته با تاکید بر آسیب شناسی کلیه

ویژگی های مولکولی سه AKI (آسیب حاد کلیه)گروه ها

برای تعریف فنوتیپ نفوذ سلولی و معماری فضایی AKI (آسیب حاد کلیه)که درکووید-19کلیه ها، سیتومتری جرمی تصویربرداری با پارامتر بالا برای شناسایی 23 نشانگر سطح سلولی بر روی یک سیستم تصویربرداری Hyperion همراه با یک سیتومتر جرمی زمان پرواز هلیوس انجام شد (جدول تکمیلی Sl، در دسترس آنلاین در http://www.mayoclinic procedureings.org ). شواهدی از پاسخ ایمنی تطبیقی ​​با خوشه‌بندی سلول‌های CD3 CD45RO به علاوه در توبولو بینابینی در هر مورد پیشنهاد شد. پاسخ ایمنی ذاتی غالب توسط جمعیت غنی از ماکروفاژها (CD68 به علاوه) در حلقه‌های مویرگی بینابینی و گلومرولی تأکید شد (شکل 3A). تجزیه و تحلیل همسایگی مولتی پلکس محاسباتی نشان داد که به طور کلی، سلول‌های CD3 به علاوه CD4t در نزدیکی سلول‌های ارائه‌دهنده آنتی‌ژن (HLA-DR)، در مقایسه با سلول‌های T CD3CD4 و سلول‌های غیرT غنی شده‌اند (شکل 3B).

نمونه های کلیه ازکووید-19موارد و کنترل‌ها توسط پلتفرم NanoString با استفاده از پانل پیوند عضو انسانی nCounter که بیان 770 ژن مرتبط با مسیرهای مختلف مربوط به پاسخ ایمنی، آسیب بافتی و مکانیسم‌های عمل داروهای سرکوب‌کننده ایمنی را نمایه می‌کند، تجزیه و تحلیل شدند.

تجزیه و تحلیل بیان ژن نشان داد کهکووید-19کلیه‌ها غنی‌سازی قابل‌توجهی از مجموعه‌های رونوشت حاشیه‌نویسی عملکردی متعدد، از جمله آپوپتوز، اتوفاژی، بیان کمپلکس اصلی سازگاری بافتی کلاس I و I، و تمایز سلول‌های کمکی T نوع 1 و سلول‌های T تنظیمی (Treg) داشتند. الگوهای بیان ژن ازکووید-19موارد مشابه موارد S-AKI بود (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)(شکل 4).

با توجه به التهاب مشاهده شده درکووید-19کلیه ها هم از نظر مورفولوژیکی و هم در سطح مولکولی، ما می خواستیم تغییراتی را در پروتئوم شناسایی کنیم که می تواند مکانیسم های منحصر به فردی را برایکووید-19AKI (آسیب حاد کلیه). بنابراین، ما آنالیز پروتئومیکس کمی را از بخش‌های کلیه تعبیه‌شده با پارافین ثابت شده با فرمالین انجام دادیم.کووید-19و هر دو مجموعه از نمونه های کنترل. در مجموع 3594 پروتئین شناسایی شد که 164 پروتئین به طور متفاوت بین گروه ها بیان شد (P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)(16 با تغییر فولد > 1.2)، 81 بین S-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)و NS-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس) (8 with a fold-change >1.2) و 64 بینکووید-19و S-AKI (آسیب حاد کلیه)(6 with a fold-change >1.2). خوشه بندی سلسله مراتبی برای تمام پروتئین های موجود در سه گروه انجام شد و یک نقشه حرارتی ایجاد شد (شکل 5A). تجزیه و تحلیل مسیر هوشمندی نشان داد کهکووید-19AKI (آسیب حاد کلیه)کلیه ها با پروتئین های دخیل در مسیرهای سیگنال دهی سیرتوئین و نکروپتوز غنی شدند که هر دو در پاسخ تنظیمی به التهاب نقش دارند (جدول تکمیلی S2، در دسترس آنلاین در http://www.mayodinicproceedings.org). دخیل در مسیر سیگنالینگ سرامید منحصر به فرد بودکووید-19کلیه ها در مقایسه با NS-AKI (آسیب کلیه مرتبط با سپسیس)در حالی که فسفوریلاسیون اکسیداتیو در آن کاهش یافتکووید-19AKI (آسیب حاد کلیه)(شکل B).

شکل 1. آسیب حاد لوله ای و نفوذ سلول های ایمنی در کلیه های بیماری کروناویروس 2019.(الف) قشر کلیه در میکروسکوپ نوری آسیب لوله‌ای حاد را با لومینا اکتازی نشان می‌دهد (رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین[HE]، بزرگ‌نمایی اصلی*20). (ب) انفیلتراسیون بینابینی تک هسته ای خفیف و احتقان مویرگی اطراف لوله ای مشاهده می شود (رنگ HE، بزرگنمایی اصلی*40). (C و D) مویرگ‌های دور لوله‌ای (پیکان) یک ویژگی قابل توجه در مویرگ‌های متراکم است (C) میکروواسکولار در التهاب از CD3-سلول‌های T مثبت (E) و CD{3}}ماکروفاژهای مثبت (F) تشکیل شده است. ) (بزرگنمایی اصلی*40 برای E و F).