Sazināties: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 Patoloģijas nodaļa, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Ķīna;

2Bioinformātikas un datu zinātnes departaments, Singleronas Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu 210032, Ķīna;

3. Iekaisuma slimību centrs, Monašas Universitātes Medicīnas nodaļa, Monašas Medicīnas centrs, Kleitona, VIC 3168, Austrālija;

4 Nefroloģijas nodaļa, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, Ķīna;

5. Orgānu transplantācijas nodaļa, Xiangya slimnīca, Centrālā Dienvidu universitāte, Čangša, Hunaņa 410008, Ķīna;

6. nodaļaNieresTransplantācija, Centrālā Dienvidu universitātes otrā Sjaņgjas slimnīca, Čangša, Hunaņa 410011, Ķīna.

Cistanche var uzlabot nieru darbību

Abstrakts

Priekšvēsture: Kopš 2019. gada romānskoronavīrussNosaukts 2019. gada romānskoronavīruss(2019-nCoV) ir parādījies visā pasaulē. Neatkarīgi no

drudzis un elpceļu komplikācijas, akūtasnieresdažiem pacientiem arkoronavīrussslimība 2019. Turklāt saskaņā ar jaunākajiem atklājumiem vīruss ir konstatēts urīnā. Ir ierosināts, ka angiotenzīnu konvertējošais enzīms II (ACE2) kalpo par receptoru 2019-nCoV iekļūšanai, kas ir tāds pats kā smaga akūta respiratorā sindroma gadījumā. Šī pētījuma mērķis bija izpētīt iespējamo nieru bojājumu cēloni un iespējamo 2019-nCoV infekcijas ceļu urīnceļu sistēmā.

Metodes: mēs izmantojām abas publicētāsnieresun urīnpūšļa šūnu atlasa dati un jauni neatkarīginieresvienas šūnas RNS sekvencēšanas dati, kas iegūti uzņēmumā, lai novērtētu ACE2 gēna ekspresiju visos šūnu veidos veselās nierēs un urīnpūslī. Vispirms tika ģenerēti Pīrsona korelācijas koeficienti starp ACE2 un visiem pārējiem gēniem. Pēc tam gēni, kuru r vērtības ir lielākas par 0.1 un P vērtības ir mazākas par 0.01, tika uzskatīti par nozīmīgiem koekspresijas gēniem ar ACE2.

Rezultāti: mūsu rezultāti parādīja bagātinātu ACE2 ekspresiju visos proksimālo kanāliņu (PT) šūnu apakštipos.nieres. ACE2 ekspresija tika konstatēta attiecīgi 5,12 procentos, 5,80 procentos un 14,38 procentos proksimālo vītņotu kanāliņu šūnu, PT šūnu un proksimālo taisno kanāliņu šūnu, attiecīgi trīs publicētos.nieresšūnu atlanta datu kopas. Turklāt ACE2 ekspresija tika apstiprināta arī 12.{8}}5 procentos , 6,80 procentos un 10,20 procentos proksimālā vītņotā kanāliņa, PT un proksimālā taisnā kanāliņa, attiecīgi mūsu divos veselos nieru paraugos. Lai analizētu publiskos datus no trim urīnpūšļa paraugiem, ACE2 ekspresija bija zema, bet nosakāma urīnpūšļa epitēlija šūnās. Tikai 0,25 procentiem un 1,28 procentiem starpposma šūnu un lietussargu šūnu bija attiecīgi ACE2 ekspresija. Secinājums: šis pētījums ir sniedzis bioinformātikas pierādījumus par iespējamo 2019-nCoV infekcijas ceļu urīnceļu sistēmā. Atslēgvārdi: 2019-nCoV; Akūts nieru bojājums; Angiotenzīnu konvertējošais enzīms 2; Urīnpūslis; COVID-19; Nieres; RNS sekvences analīze; Vienas šūnas analīze

Ievads 2019. gadā parādījās noslēpumaini pneimonijas gadījumi, kas strauji izplatījās visā pasaulē. Pēc tam dziļa sekvencēšanas analīze un etioloģiskie pētījumi apstiprināja, ka patogēns ir nesen identificēts veidskoronavīrusskas tika apzīmēts ar 2019. gada jauno koronavīrusu (2019-nCoV). Straujā 2019-nCoV izplatība ir izraisījusi pneimonijas uzliesmojumu visā pasaulē, padarot to par nopietnu draudu starptautiskajai sabiedrības veselības drošībai īsā laika periodā.[1-3] Pamatojoties uz bioinformātikas analīzēm, ir pierādīts, ka 2019-nCoV genoms ir par 88 procentiem identisks diviem no sikspārņiem atvasinātiem smagam akūtam respiratorajam sindromam (SARS) līdzīgiem koronavīrusiem (sikspārnis-SL-CoVZC45 un bat-SL CoVZXC21), 79 procenti ir identisks SARS-CoV un 50 procenti. identisks Tuvo Austrumu respiratorā sindroma koronavīrusam (MERS-CoV).[4] Olbaltumvielu strukturālās analīzes atklāja to

2019-nCoV bija receptorus saistošs domēns, kas līdzīgs SARS-CoV domēnam, kas tieši saistās ar angiotenzīnu konvertējošo enzīmu II (ACE2), kas liecina, ka 2019-nCoV kā receptoru izmanto ACE2, I.

Visbiežāk sastopamie 2019-nCoV infekcijas simptomi ir drudzis un klepus lielākajai daļai pacientu, kam ir diskomforta sajūta krūtīs, progresējoša aizdusa vai akūta respiratorā distresa sindroms (ARDS) smagiem pacientiem. Akūtsnieresir ziņots par traumu (AKI) nelielam skaitam pacientu ar apstiprinātu {{0}}nCoV infekciju. Laboratorijas atklājumi 99 pacientiem, kuri bija inficēti ar 2019-nCoV, parādīja, ka trim pacientiem (3 procentiem) bija dažādas pakāpes paaugstināts kreatinīna līmenis serumā.PI Citā klīnisko novērojumu pētījumā četri (10 procenti) no 41 pacienta, tostarp divi no 13 ( 15 procentiem intensīvās terapijas nodaļas (ICU) pacientu un diviem no 28 (7 procentiem) pacientiem, kas nesaņēma ICU, bija paaugstināts kreatinīna līmenis serumā.nieruneveiksme, kā parādīts 88 ar koronavīrusu slimību 2019 (COVID-19) saistītu nāves gadījumu analīzē,[iil Turklāt jaunākie pētījumi apstiprināja, ka 27,06 procentiem (23/85) pacientu bija akūta slimība.nieruNeveiksme un smaga akūta tubulārā nekroze tika novērota pēc hematoksilīna-eozīna krāsojuma sešiem pēcnāves pacientiem. 2019-nCo V antigēns tika noteikts nieru kanāliņos arī ar imūnhistoķīmiju (IHC).12] Turklāt {{4 }}nCoV tika atklāts urīna paraugos, izmantojot kvantitatīvu reāllaika polimēru ķēdes reakciju pacientam ar 2019-nCoV infekciju.134Tomēr, kāpēc un kā 2019-nCoV inducē AKI urīnā, joprojām nav zināms. Arī tas, vai 2019. nCoV var tikt pārnests caur urīnceļu, joprojām ir lielā mērā neatbildēts jautājums. Tā kā ACE2 ir svarīga loma 2019-nCoVinfekcijā, mūsu mērķis bija noteikt ACE,{13}}kas izsaka šūnu sastāvu un proporciju normāla cilvēka organismā.nieresun urīnpūšļus, izmantojot vienas šūnas transkriptus, lai izpētītu iespējamos 2019-nCoV infekcijas ceļus un ACE2 lomu uninārā trakta sistēmas infekcijā.

Vienas šūnas RNS sekvencēšana (scRNA-Seq) ir plaši izmantota 2019-nCoV pētījumos, jo tā spēj objektīvi un augstā izšķirtspējā profilēt gēnu ekspresiju visiem šūnu veidiem vairākos audos. ACE2 ekspresija ir pētīta labi zināmajās 2. tipa alveolārajās plaušu šūnās, kā arī aknu holangiocītos, barības vada epitēlija šūnās un ileuma un resnās zarnas absorbējošos [15-171enterocītos ar scRNA-Seq. Šie rezultāti parādīja scRNA-Seq potenciālo lietderību, lai atmaskotu potenciālos 2019-nCoV mērķa šūnu tipus. Tā kā urīnceļu sistēmas infekcija un tās iespējamās sekas varētu būt būtiskas pacientu aprūpei infekcijas laikā un pēc tās, mēs izmantojām divas scRNA-Seq transkripta datu kopas veseliem cilvēkiem.nieresun viena datu kopa veselos urīnpūšļos, lai izpētītu šūnu tipu ekspresijas modeļus urīnceļu sistēmā.

Metodes

Publisku datu kopu iegūšana un apstrāde

Gēnu ekspresijas matricas scRNA-Seq datiem no normālasnieresno trim veseliem donoriem tika lejupielādēti no Gene Expression Omnibus (GSE131685). Mēs reproducējām pakārtoto analīzi, izmantojot kodu, ko autors sniedza sākotnējā dokumentā.

Mēs ieguvām scRNA-Seq datus par veseliem urīnpūšļa audiem trīs urīnpūšļa vēža slimniekiem no Gene Expression Omnibus (GSE108097). Lai būtu saskaņā arnieresdatu kopas, mēs pielietojām Harmony (Metode Harmony ir algoritms vienas šūnas genomikas datu kopu integrēšanai pakešu korekcijai un metaanalīzei, kas ir ātra, jutīga un precīza. Tā var arī novērst datu kopas izcelsmes ietekmi no iegulšanas.1], lai integrētu paraugus un veiktu pakārtoto analīzi, izmantojot Seurat (versija 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/). Visa gēnu ekspresija tika normalizēta un mērogota, izmantojot NormalizeData un ScaleData (NormalizeData ir funkcija no Seurat, kas var normalizēt noteiktā testā esošos skaitīšanas datus. ScaleData ir Seurat funkcija, kas var mērogot un centrēt gēnus datu kopā, standartizēt ekspresijas vērtību diapazonu visos gēnos.), Top 20 00 mainīgie gēni tika atlasīti ar FindVariableFeautres galveno komponentu analīzei. Klasterizācijas analīze, izmantojot FindClusters, tika veikta, vispirms samazinot gēnu ekspresijas matricu līdz pirmajiem 20 galvenajiem komponentiem un pēc tam izmantojot izšķirtspēju 0,3 f vai uz grafiku balstīta klasterizācija.

Nieru paraugu apstrāde

Nieresparaugi tika iegūti vienā vietā ar dzīvu donoru nieru ķīļa un adatas biopsiju pēc izņemšanas no donora un pirms implantācijas saņēmējā.Nieresparaugi tika iegūti vienā vietā ar dzīvā donora ķīļa un adatas biopsijunierespēc izņemšanas no donora un pirms implantācijas recipientā. Visas procedūras, kurās iesaistīti cilvēki, tika veiktas saskaņā ar Centrālās Dienvidu universitātes Sjangyas slimnīcas ētikas komitejas (IRB apstiprinājuma numurs 201711836) ētikas standartiem un 1964. gada Helsinku deklarāciju un tās vēlākajiem grozījumiem vai salīdzināmiem ētikas standartiem. Pēc iegūšanas nieru biopsijas paraugi tika attīrīti ar sterilu fosfāta buferšķīdumu (PBS).

Audu disociācija

Svaiginieresaudi nekavējoties tika pārnesti uz GEXSCOPE" audu saglabāšanas šķīdumu (Singleton Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu Province, China) 2 ° C līdz 8 ° C temperatūrā. Paraugi tika sagremoti 2 ml GEXSCOPE" audu disociācijas šķīduma (Singleron Biotechnologies) 157 ° C temperatūrā 37 ° C temperatūrā. min 15-mL centrifūgas mēģenē ar nepārtrauktu maisīšanu pēc tam, kad tā trīs reizes mazgāta ar Henksa līdzsvarotu sāls šķīdumu un sagriezta apmēram 1 līdz 2 mm gabalos. Pēc tam šūnu atliekas un citus piemaisījumus filtrēja ar 40-mikronu sterilu sietiņu (Corning, NY, ASV). Šūnas tika centrifugētas ar ātrumu 300 × g un 4 grādiem 5 minūtes. Šūnu granulas tika atkārtoti suspendētas 1 ml PBS (HyClone, Marlborough, MA, ASV). Lai noņemtu sarkanās asins šūnas.2mLGEXSCOPE Sarkano asins šūnu līzes buferis (Singleton Biotechnologies) tika pievienots šūnu suspensijai un inkubēts 25 grādu temperatūrā 10 minūtes. Pēc tam maisījumu centrifugēja ar ātrumu 500 x g 5 minūtes, un šūnu granulas tika atkārtoti suspendētas PBS. Šūnas tika skaitītas ar TC20 automatizētu šūnu skaitītāju (Bio-Rad, Hercules, CA, ASV).

Bibliotēkas sagatavošana un scRNA-Seq datu analīze Vienšūnu suspensija tika pakļauta vienas šūnas bibliotēkas sagatavošanai un sekvencēšanai, kā aprakstīts iepriekš.[19] Lai nodrošinātu atbilstību iepriekš izmantotajiem publiskajiem datiem, mēs izmantojām līdzīgu pakārtotās analīzes darbplūsmu[18]. Mēs mainījām galveno komponentu skaitu uz 20 un izmantojām izšķirtspēju 0,6, lai iegūtu salīdzināmus šūnu tipu klasterizācijas rezultātus ar publiku.nieresdatus. Šūnu tipi tika anotēti, pamatojoties uz kanoniskajiem marķieriem literatūrā.[18,20] Koekspresijas, ceļa bagātināšanas un proteīnu mijiedarbības analīzes Katrai datu kopai mēs izmantojām visas atlasīto šūnu tipu šūnas un aprēķinājām koekspresētos gēnus ar ACE2 (trīs).

1. attēls. Publiskās informācijas vienas šūnas analīzenieresdati no trim donoriem. (A) UMAP diagramma, kas atklāj trīs paraugu šūnu tipa anotācijas. (B) Trīs veselīgu nieru paraugu šūnu sastāvs. Proksimālās vītņotās kanāliņu šūnas veidoja 48,3 procentus, 52,6 procentus un 38,5 procentus; PT šūnas veidoja 26,3 procentus, 36,9 procentus un 43,7 procentus; un proksimālās taisnās kanāliņu šūnas veidoja 7,6 procentus, 2,1 procentus un 5,8 procentus. (C) Punktu diagramma ar kanoniskiem marķieriem, ko izmanto šūnu tipa klasifikācijai. Abscisa apzīmē katru šūnu tipu, ordināta apzīmē marķieru gēnus, punkta krāsa attēlā apzīmē ekspresijas līmeni, un punkta izmērs apzīmē gēnu ekspresijas proporciju šūnā. (D) visu atklāto šūnu tipu ACE2 gēnu ekspresijas modeļinieres. Šūnas tips ir attēlots horizontāli, un ACE2 izteiksmes vērtība ir attēlota vertikāli. Katrs punkts apzīmē vienu šūnu. Šūnas, kas galvenokārt ekspresēja ACE2 nieru paraugos, ir PT šūnas. ACE2: angiotenzīnu konvertējošais enzīms II; PT: proksimālais kanāliņos; UMAP: vienota kolektora tuvināšana un projekcija.

2. attēls. Divu nieru biopsijas paraugu vienas šūnas analīze. (A) Šūnu tipa anotācijas, ko vizualizē UMAP. Dažādi šūnu veidi ir apzīmēti ar krāsu kodiem, un tika pievienoti šūnu nosaukumi. (B) Divu paraugu paraugam specifiska UMAP vizualizācija. Šūnu veidi atšķiras ar dažādām krāsām. (C) Šūnu tipa piešķiršanai izmantoto kanonisko marķieru siltuma karte. Šūnu tips ir attēlots horizontāli, gēnu saraksts ir attēlots vertikāli, un izteiksmes līmenis attēlā ir attēlots ar krāsu. (D) Vijoles grafiks, kas parāda nieru šūnu tipu izteiksmes signālus. Šūnas tips ir attēlots horizontāli, un ACE2 izteiksmes vērtība ir attēlota vertikāli. Katrs izkliedes punkts apzīmēja vienu šūnu. Šūnas, kas galvenokārt ekspresēja ACE2 nieru paraugos, ir PT šūnas. ACE2: angiotenzīnu konvertējošais enzīms II; PT: proksimālais kanāliņos; UMAP: vienota kolektora tuvināšana un projekcija.

proksimālās kanāliņu [PT] šūnas nierēm un lietussarga šūnas urīnpūslim). Vispirms tika ģenerēti Pīrsona korelācijas koeficienti starp ACE2 un visiem pārējiem gēniem. Pēc tam gēni, kuru r vērtības ir lielākas par 0.1 un P vērtības ir mazākas par 0.01, tika uzskatīti par nozīmīgiem koekspresijas gēniem ar ACE2. Mēs noņēmām mitohondriju gēnus šādām ceļa bagātināšanas un proteīna-olbaltumvielu mijiedarbības (PPI) analīzēm. Nieru datu kopām mēs izmantojām koekspresētos gēnus vismaz divos no trim PT šūnu tipiem, proksimālajām taisnajām kanāliņu šūnām un proksimālajām izliektajām kanāliņu šūnām Venna diagrammā. Publiskajā un privātajā nieru datu kopās palika attiecīgi 126 un 65 gēni. Urīnpūšļa datu kopai galīgajā komplektā bija 372 gēni. Gēnu ontoloģijas (GO) un Kioto gēnu un genomu enciklopēdijas (KEGG) ceļa bagātināšanas analīzes tika izmantotas, izmantojot R pakotni ClusterProfiler (versija 3.8.1, Bioconductor, https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro filer.html). Ceļi, kuru P_adj vērtība ir mazāka par 0,05, tika uzskatīti par ievērojami bagātinātiem. PPI analīzei tika apvienotas divas galīgās gēnu kopas no divām nieru datu kopām, lai izveidotu 170-gēnu sarakstu. PPI analīze tika prognozēta, pamatojoties uz zināmo gēnu mijiedarbību ar attiecīgajiem GO terminiem R pakotnē STRINGdb (versija 1.20.0, https://string-db.org/). Pamatojoties uz atšķirīgi regulētiem gēnu proteīnu mijiedarbības tīkla datiem, PPI tīkls tika eksportēts, izmantojot programmatūru Cytoscape (versija 3.4,https://cytoscape.org/).

3. attēls. Publiskā urīnpūšļa vienas šūnas datu kopa. (A) Urīnpūšļa šūnu atlanta divdimensiju vizualizācija, izmantojot UMAP. Dažādi šūnu veidi ir apzīmēti ar krāsu kodiem, un tika pievienoti šūnu nosaukumi. (B) Urīnpūšļa šūnu tipu identificēšanai izmantoto kanonisko marķieru ekspresijas modelis. X ass apzīmē katru šūnu tipu, Y ass apzīmē marķieru gēnus, punkta krāsa attēlā apzīmē ekspresijas līmeni, un punkta izmērs apzīmē gēnu ekspresijas proporciju šūnā. (C) ACE2 ekspresija 12 šūnu apakšgrupās urīnpūšļa datu kopā. Šūnas tips atrodas uz horizontālās ass, un ACE2 izteiksmes vērtība ir attēlota vertikāli. Katrs izkliedes punkts apzīmēja vienu šūnu. ACE2 tiek ekspresēts lietussargu šūnās urīnpūšļa paraugos.

ACE2: angiotenzīnu konvertējošais enzīms II; UMAP: vienota kolektora tuvināšana un projekcija.

Cistanche var uzlabot nieru darbību

Statistiskā analīze

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 >Tika atlasīti {0}}.25. Pīrsona korelācija tika izmantota, lai analizētu nozīmīgi koekspresētus gēnus ar ACE2, un P vērtība, kas ir mazāka par 0, 01, tika izmantota, lai identificētu ievērojami koekspresētus gēnus ar ACE2. ScRNA-Seq datiem statistisko analīzi un skaitļus aizpildīja R (versija 3.5.1, https://www.r-project.org/).

Rezultāti

ACE2 ekspresijas modeļi nierēs Analizējot publisko vienas šūnas transkripta datu kopu par normālām cilvēka nieru šūnām no trim donoriem, mēs noskaidrojām, ka ACE2 ekspresija tika sadalīta vairākos šūnu tipos. Proti, ACE2 galvenokārt tika bagātināts ar PT šūnām, ieskaitot gan izliektās kanāliņos, gan taisnās kanāliņos [Attēls 1A–1D]. Pārējiem nefronu apakštipiem, piemēram, savākšanas kanāliem un distālajiem kanāliņiem, kā arī imūnšūnām, visiem bija ārkārtīgi zema gēnu ekspresija.

Lai apstiprinātu šo rezultātu, mēs tālāk analizējām normālus nieru paraugus no diviem veseliem donoriem. 4736 šūnas tika klasificētas deviņos šūnu tipos, kas lielā mērā pārklājās ar publiskajiem datiem, tostarp septiņiem nefronam specifiskiem apakštipiem, kuru pamatā ir kanoniskie marķiera gēni [2.A attēls]. PT (CUBN, SLC13A3 un SLC22A8) tika klasificēts proksimālā vītņotā kanāliņā un proksimālā taisnā kanāliņā, pamatojoties uz dažādiem marķiera ekspresijas līmeņiem.[18,20] Savāc kanāla galvenās šūnas (AQP2), savācot kanāla interkalētās šūnas. (ATP6V0D2) un glomerulārās parietālās epitēlija šūnas (KRT8 un KRT18) tika arī anotētas, un šie rezultāti atbilst iepriekšējam rezultātam. Turklāt mēs identificējām Henles šūnu cilpu kopu (UMOD, SLC12A1 un CLDN16), kuras publiskajā datu kopā nebija. Turklāt tika atrastas stromas un imūnās šūnas, kas sastāv no neliela skaita endotēlija šūnu (CD34 un PECAM1) un monocītiem (CD14, FCN1 un VCAN) [2.B attēls]. Reprezentatīvie marķieru gēni visām apakšpopulācijām ir attēloti 2C attēlā.

Kā novērots publiskajā datu kopā, mēs novērojām paaugstinātu ACE2 ekspresiju visās PT šūnās, salīdzinot ar citiem šūnu veidiem [attēls 2D]. Kvantitatīvi ACE2 ekspresija tika apstiprināta arī attiecīgi 12,05 procentos, 6,79 procentos un 10,20 procentos proksimālo vītņoto kanāliņu, PT un proksimālo taisno kanāliņu šūnu, mūsu pašu divos veselos, normālos nieru paraugos. Iepriekšējā IHC analīze[21] norādīja uz sarežģītu ACE2 proteīna ekspresijas telpisko sadalījumu, kas koncentrēts PT sukas malās.

ACE2 ekspresijas modelis urīnpūslī

Pamatojoties uz publisko urīnpūšļa datu kopu par 12 šūnu veidiem [3.A un 3.B attēls], mēs atklājām zemu ACE2 ekspresiju visos epitēlija šūnu veidos. Šķita, ka ACE2 koncentrācijai ir tendence samazināties no urīnpūšļa epitēlija ārējā slāņa (jumta šūnas) uz iekšējo slāni (bazālajām šūnām) ar starpposma šūnām pa vidu. Citi šūnu veidi, piemēram, endotēlija un imūnās šūnas, lielākoties ir negatīvi attiecībā uz ACE2 [attēls 3C]. Lietussargu šūnu procentuālais daudzums urīnpūslī, kas ekspresē ACE2 (1,3 procenti), bija mazāks nekā nieru epitēlijā. Iepriekšējā SARS pacientu analīze liecināja, ka SARS vīruss (SARS-CoV) spēja izdzīvot urīnā nosakāmā līmenī.[22,23] SARS-CoV noteikšana urīnā liecināja par vīrusa izdalīšanās iespējamību no inficētām urīnpūšļa epitēlija šūnām. , kas atbilst mūsu iepriekšminētajai analīzei.

Koekspresēto gēnu funkcionālā analīze ar ACE2

Abās nieru datu kopās mēs atradām lielu skaitu gēnu, kas ekspresēti kopā ar ACE2, īpaši proksimālajās taisnās kanāliņu šūnās [4A un 4D attēls]. Līdzekspresētie gēni tika bagātināti ar vairākiem ar membrānu saistītiem šūnu komponentiem (CC) [attēls 4B un 4E]. Konkrēti, otu apmales un otu apmaļu membrānas bija ievērojami bagātināti CC termini, kas labi sakrīt ar ACE2 atrašanās vietām šūnās, kas noteiktas ar imūnhistoķīmisko analīzi.[21] Bagātinātie KEGG termini ietvēra parastās ACE2 funkcijas, piemēram, renīna-angiotenzīna sistēmu, PT

4. attēls. Ar AKE saistīto gēnu funkcionālā analīze nierēs. (A, D) Venna diagramma par ACE2 koekspresijas gēniem no trim PT šūnām sabiedrībānieresdataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 šūnu tipi) GO CC terminu bagātināšanai 1. un 2. datos. X ass attēlo logaritmiski pārveidotās P vērtības. (C, F) ACE2 koekspresijas gēnu analīze KEGG termiņa bagātināšanai 1. un 2. datos. Sarkanais termins ir kopīgs ceļš starp datu kopām. ACE2: angiotenzīnu konvertējošais enzīms II; CC: šūnu komponenti; GO: Gēnu ontoloģija; KEGG: Kioto gēnu un genomu enciklopēdija; PT: proksimālais kanāliņos.

5. attēls. AKE2-saistīto gēnu funkcionālā analīze urīnpūslī. (A) ACE2 koekspresijas gēnu analīze urīnpūšļa jumta šūnās GO CC termiņa bagātināšanai. X ass attēlo logaritmiski pārveidotās P vērtības. (B) ACE2 koekspresijas gēnu analīze urīnpūšļa jumta šūnās KEGG termiņa bagātināšanai. (C, D) PPI tīkli, kas parāda attiecības starp ACE2 un ar to saistītajiem gēniem nierēs un urīnpūslī. Mezgla (gēna) lielums atspoguļo mijiedarbības partneru (kaimiņu) skaitu. Līnijas platums un krāsa (no šaura līdz plata, kas atbilst zilai līdz sarkanai) ir proporcionāla mijiedarbības stiprumam datu bāzē STRING. ACE2: angiotenzīnu konvertējošais enzīms II; CC: šūnu komponenti; GO: Gēnu ontoloģija;

KEGG: Kioto gēnu un genomu enciklopēdija; PPI: proteīna-olbaltumvielu mijiedarbība.

bikarbonāta reģenerācija, minerālu uzsūkšanās un vairāki ar metabolismu saistīti ceļi [4C un 4F attēls]. Rezultāti apstiprināja, ka ACE2 un ar to saistītie gēni ir būtiski nieru funkcionalitātes uzturēšanai.[24] Urīnpūšļa datu kopai CC un KEGG bagātināšanas rezultāti kopumā atbilda nierēm, kur bija iesaistīti membrānas proteīni un nieru funkcijas, piemēram, absorbcija un metabolisms [5A un 5B attēls]. Mēs veicām PPI analīzi ACE2 un tā koekspresētajiem gēniem abāsnieresun urīnpūsli, kā parādīts 5C un 5D attēlā. Nav skaidrs, vai šie mijiedarbīgie proteīni ir iesaistīti PT un lietussargu šūnu infekciju patogēnajās izmaiņās, un tas ir jāturpina pētīt. Diskusija AKI 2019-nCoV un SARS-CoV infekcijas gadījumā COVID-19 ir jauna infekcijas slimība ar milzīgu pārnešanas ātrumu. Lai gan lielākajai daļai šo pacientu ir elpceļu simptomi, ir ziņots arī par dažādiem neelpojošiem simptomiem, kas liecina, ka slimības laikā tiek ietekmēti citi orgāni. Ar 2019- nCoV inficētu pacientu klīnisko pazīmju analīzē ir apstiprināts nieru darbības bojājums[9,10] un nepārtraukts.nieresaizvietotājterapija bija nepieciešama aptuveni 9 procentiem no visiem 99 inficētajiem pacientiem.[9] Gabarre et al[25] sistemātiski pārskatīja AKI kritiski slimiem pacientiem ar COVID-19. Turklāt nieru bojājumi un nieru darbības traucējumi ir novēroti citoskoronavīrusisaistīta ar elpceļu infekcijām, īpaši divām beta infekcijāmkoronavīrusi(SARS-CoV un MERS-CoV),[26] kas ir ģenētiski līdzīgi 2019-nCoV.[4,8] Iepriekšējā pētījumā ziņots, ka 36 (6,7 procenti) no 536 pacientiem ar SARS attīstījās AKI un 33. no visiem 36 pacientiem (91,7 procenti) ar nieru darbības traucējumiem nomira.[27] Svarīgi, ka dažu pacientu urīna paraugos ar polimerāzes ķēdes reakciju ir konstatēti SARS-CoV fragmenti.[28] Turklāt ir novērota pastāvīga SARS-CoV infekcija un replikācijanieresīpaši cauruļveida epitēlija šūnās in vitro, [29] norādot, ka nieru bojājumus pacientiem ar SARS var izraisīt tieša vīrusu infekcija mērķa šūnās, izņemot citus izraisītājus, piemēram, saimniekorganisma imūnreakciju, smagu pneimoniju un ARDS. Lai gan tas ir ļoti līdzīgs SARS-CoV patogēnam, detalizēts nieru iesaistīšanās mehānisms 2019-nCoV joprojām nav skaidrs.

Cistanche var uzlabot nieru darbību

ACE2 ekspresijas analīze urīnceļu sistēmā

AKI etioloģija SARS gadījumā šķiet daudzfaktorāla un joprojām neskaidra, un tika uzskatīts, ka tai ir zināma korelācija ar augsto ACE2 ekspresiju nierēs.[29,30] scRNA-seq, jauna pieeja, ko arvien biežāk izmanto nierēs. bioloģijas un medicīnas jomā, var analizēt šūnu tipus un ekspresijas gēnus šūnu līmenī. Pamatojoties uz mūsu vienas šūnas analīzi abos normālosnieres(gan sabiedrībai, gan mūsu datiem) un urīnpūšļiem, mēs atklājām nosakāmu ACE2 līmeni gan nierēs, gan urīnpūslī. Līdzīgi kā mūsu dati, Dengs un kolēģi[31] analizēja publiskinieresdatiem un ierosināja, ka nierēm ir augsts riskskoronavīrussinfekcija. Turklāt savos datos mēs atklājām, ka PT šūnām ir augstāks ekspresijas procents nekā urīnpūšļa epitēlija šūnām, kas var norādīt, ka nieres ir jutīgākas pret 2019-nCoV infekciju nekā urīnpūslis. Salīdzinot ar ACE2 ekspresijas līmeņiem gremošanas sistēmā[15], zemāka ACE2 ekspresija urīnceļu sistēmā varētu liecināt par mazāku pacientu skaitu ar ar nierēm saistītiem simptomiem, kas pozitīvi korelē ar novērojumiem SARS pacientiem. Koekspresijas un ceļu analīze atklāja kritiskās ACE2 funkcijas urīnceļu sistēmā, kas var izskaidrot nieru darbības traucējumus, ko izraisa AKE2-saistošie vīrusi. Turklāt ACE2 ekspresija ārējās šūnās (PT šūnas nieru kanāliņos un lietussarga šūnas urīnpūšļa epitēlijā) var būt arī viens no vīrusu klātbūtnes cēloņiem urīnā.

Pētījuma nozīme

AKI, kas ir pierādīts kā augstas mirstības rādītājs SARS pacientiem[27], var arī apgrūtināt ārstēšanu, pasliktināt stāvokli un pat būt negatīvs prognostiskais rādītājs 2019-nCoV inficētu pacientu izdzīvošanai. . Šis pētījums sniedza tiešus pierādījumus par iespējamu nieru epitēlija šūnu inficēšanos ar 2019-nCoV, kas prasa lielāku uzmanību COVID-19 pacientiem ar AKI, īpaši plaša uzliesmojuma laikā un globālā epidēmija turpina saasināties. . Turklāt ACE2 izplatība urīnceļu sistēmā un tā noteikšana[32] urīna paraugos liecināja par nepieciešamību veikt vīrusu testēšanu COVID-19 pacientu urīna paraugos, kas zināmā mērā varētu samazināt pārnešanas risku. Mūsu rezultāti ir jāaplūko arī to ierobežojumu kontekstā. Pirmkārt, mēs analizējām ACE2 ekspresiju tikai veselos atsevišķos paraugos, un paraugu trūkums no pacientiem ar COVID{8}} ir galvenais ierobežojums. Turklāt mēs neiekļāvām validācijas kohortu, lai apstiprinātu savus konstatējumus. Nepieciešami tiešāki pierādījumi no in vitro eksperimentiem un pacientu paraugiem.

Finansējums Šo darbu atbalstīja Hunaņas provinces Veselības komisijas projekts (Nr. C2019184) un Ķīnas Nacionālais dabaszinātņu fonds (Nr. 81800641).

Interešu konflikti Nav.