Urīna šūnu vienšūnu RNS sekvencēšana atklāj izteiktu šūnu daudzveidību COVID-19 — saistītajā AKI Ⅱ

Rezultāti

Mēs veicām scRNAseq urīna nogulsnēm no astoņiem hospitalizētiem pacientiem arCOVID{0}}, pieci arAKIun trīs bez AKI. Četri papildu urīna paraugi nohospitalizēti pacienti bez COVID-19un ar AKI tika apkopoti arī, lai salīdzinātu iespējamās AKI atšķirības COVID{{0}} kontekstā. Vidējais sCr pacientiem ar COVID-19 saistītu AKI bija 2,4 mg/dl, salīdzinot ar 0,83 mg/dl kontroles pacientiem savākšanas brīdī. Proti, divi no pacientiem arCOVID 19-saistītaAKIbija iepriekšHNS diagnozes, kas ir pierādītspasliktināt Covid izraisītos rezultātus-19(39,40). Blakusslimības un citi mainīgie lielumi nedaudz atšķīrās starp AKI un bez AKI kontroles populācijām (1. tabula).

Saskaņā ar iepriekšējiem ziņojumiem (29) šūnu skaits starp pacientiem bija ļoti neviendabīgs (papildu attēls 1, A un B). Kopumā tika sekvencētas 65 234 šūnas, un kvalitātes kontroles rezultātā tika saglabātas 30 076 šūnas. Integrēta vienota kolektora tuvināšana un visu 12 pacientu paraugu projekcijas atklāja daudzveidīgu nieru, urotēlija un imūno šūnu klāstu (1. attēls, A, E un F). Mēs varējām atklāt lielāko daļu nieru šūnu, tostarp podocītus un VCAM11 nieru šūnas, parādot spēju neinvazīvi pētīt nieres, analizējot urīnu. Urotēlija šūnu populācijā ir skaidra neviendabība, kas neietilpst šī pētījuma darbības jomā, bet prasa turpmāku izmeklēšanu. Uzņemtie šūnu veidi atšķirasAKI un ne-AKI grupas(1. attēls, B–D), kā arī starp katru pacientu (papildu attēls 1C). Kā gaidīts, ar COVID-19 saistītajos AKI paraugos tika atklāts lielāks imūnšūnu skaits.

TRADICIONĀLIE ĶĪNIEŠU AUGI KĀ NIeru DIĒTA

GSEA atklāja augšupregulācijuapoptotiskie gēni, IFN atbildes elementi un dažādi citi signalizācijas ceļi gan ar COVID-19 saistītajos, gan ar COVID-19 nesaistītos AKI un ne-AKI kontroles paraugos (2.C attēls, 2. papildu attēls). Augsto enerģijas prasību un mitohondriju satura dēļ proksimālie kanāliņi ir viena no struktūrām, kas ir visjutīgākās pret apvainojumiem AKI laikā (41), un traumas smagums ir saistīts ar vispārējiem rezultātiem (42). Proksimālo kanāliņu šūnu ceļu analīze pacientiem ar AKI atklāja ceļu bagātināšanos, kas saistīti ar apoptozi, DNS atjaunošanos un šūnu reakciju uz reaktīvām skābekļa sugām un stresu, atšķirībā no pacientiem bez AKI (2. attēls, A un B). Līdzīga ceļa augšupregulācija tika konstatēta arī citās nieru kanāliņu šūnās. Ar bojājumiem saistītie ceļi AKI apstākļos tika regulēti, bet reaktīvo skābekļa sugu bagātināšanās, DNS bojājumi un apoptozes ceļi proksimālajās kanāliņos, Henles cilpā un savākšanas kanālā bija vairāk pamanāmi ar COVID-19 saistītos gadījumos. AKI salīdzinājumā ar AKI paraugiem, kas nav COVID{9}}. Mums ir aizdomas, ka AKI ir daudzi ceļi, kas pārklājas traumu mehānismu kombinācijas dēļ, tostarp išēmijas, iekaisuma vai zāļu toksicitātes dēļ. Ar Covid-19 saistītā AKI ar bojājumiem saistīto ceļu papildu bagātināšana var būt saistīta ar citiem iekaisuma procesiem, kas notiek COVID{12}} slimības procesā. Tas var izskaidrot vielmaiņas atšķirības urīnā pacientiem ar COVID-19 saistītu AKI (43)

Vīrusa ievadīšanas receptors ACE2 ir bagātīgi sastopams dažādos audos, tostarp nierēs. ACE2 un TMPRSS2 transkripti tika atklāti dažādās nieru epitēlija šūnās, un tie bija īpaši daudz urotēlija šūnās (3.A attēls). Tā kā SARS-CoV-2 ir RNS vīruss ar poli-A asti (44), mēs izveidojām pielāgotu genomu pielīdzināšanai, kur SARS-CoV-2 genoms tika pievienots kā eksons cilvēka hg38. genoms. Interesanti, ka, lai gan mēs nekonstatējām nevienu SARS-CoV-2 vīrusa transkriptu nieru šūnās pacientiem ar AKI, mēs atklājām pēdas transkriptus 7. pacienta (kuram bija COVID-19 bez AKI) urotēlija šūnās. ), kas liecina par tiešu šo urīnpūšļa šūnu infekciju (3.A attēls). Individuālā pacienta 7 analīze atklāja dažas no nierēm iegūtas šūnas. Lielākā daļa izolēto šūnu bija imūnās un urotēlija šūnas. Vīrusu RNS tika atrasts tikai urotēlija šūnās ar augstu ACE2 ekspresiju (3.B attēls, 3. papildu attēls). Šī pacienta urīna analīze uzrādīja leikocitūriju bez bakteriālas infekcijas pazīmēm (negatīva leikocītu esterāze un nitrīts) (3.C attēls). Urotēlija šūnu ceļa analīze atklāja 1. tipa IFN signalizācijā iesaistīto ceļu bagātināšanos, akūtu iekaisuma reakciju un leikocītu atbildes reakciju (3.D attēls, papildu attēls 2B), kas atbilst šo šūnu vīrusu infekcijai.

2. attēls.|Ar bojājumiem saistīto ceļu bagātināšana šūnās no pacientiem ar AKI. Katras integrētā UMAP šūnu klastera gēnu kopas bagātināšanas analīze, lai noteiktu ceļus, tostarp (A) raksturīgos reaktīvo skābekļa sugu ceļus, (B) raksturīgos apoptozes ceļus un (C) raksturīgos DNS labošanas ceļus pacientiem ar COVID-19 AKI (kreisie paneļi), COVID-19 bez AKI vadības ierīcēm (centrālie paneļi) un pacienti ar AKI, kas nav COVID-19 (labie paneļi). Klasteru identifikācijas ir šādas: 1, urotēlija; 2, urotēlija; 3, urotēlija; 4, makrofāgi; 5, MHC 2. klases pozitīvs neitrofīls; 6, Henles cilpa; 7, neitrofīls; 8, savākšanas kanāls; 9, urotēlija; 10, lietussargs; 11, neitrofīli; 12, savākšanas kanāls; 13, nieru rezidenta makrofāgs; 14, neitrofīli; 15, urotēlija; 16, riteņbraukšana; 17, proksimālā kanāliņa; 18, proksimālā kanāliņa; 19, gludās muskulatūras šūna; 20, interkalēta šūna; 21, urotēlija; 22, T šūna; 23, podocīts; 24, sarkanās asins šūnas; 25, makrofāgi; 26, B šūna; 27, makrofāgi; 28, sarkanās asins šūnas.nav pierādījumu par tiešu infekciju. Mechaieejas nisms būtu no urotēlija bazālās pusesšūnas, ja no asinīm vai luminālās puses, ja no urīna.

Iepriekšējais pētījums liecināja, ka ACE2 izpaužas gan urīnpūšļa bazālajā, gan luminālajā virsmā (23). Vīrusu cistīta noteikšana, izmantojot scRNAseq, atbilst pacienta 7 klīniskajām īpašībām (3.C attēls). Lai gan vīruss tika atklāts tikai nelielā skaitā šūnu, mums ir aizdomas, ka lielāko daļu vīrusu inficēto šūnu varēja izfiltrēt urīna apstrādes un datu analīzes kvalitātes kontroles posmos, kuros mēs noņēmām mirušās un mirstošās šūnas.