PART Ⅰ: La lesió renal aguda en COVID{0}} greu té similituds amb la lesió renal associada a la sèpsia

per a més informació:ali.ma@wecistanche.com

PART Ⅰ:La lesió renal aguda a la COVID{0}} greu té similituds amb la lesió renal associada a la sèpsia: un estudi multiòmic

Mariam P. Alexander, MD; Kiran K. Mangalaparthi, PhD & et al.

INTRODUCCIÓ

La infecció pel coronavirus 2 de la síndrome respiratòria aguda severa (SARS-CoV-2) causa la malaltia del coronavirus 2019 (COVID. 19).i s'associa amblesió renal aguda(AKI) en més d'un terç dels pacients hospitalitzats. L'AKI (lesió renal aguda) sovint és de moderada a greu i és un factor de risc independent de mortalitat hospitalària. La lesió tubular aguda es considera el distintiu patològicCOVID-19malaltia renal tal com es mostra en estudis renals natius i d'autòpsia. Els microtrombos, descrits al cor i als pulmons," es notifiquen amb poca freqüència als ronyons. De la mateixa manera, encara que greusCOVID-19s'associa amb una resposta inflamatòria sistèmica i una inflamació tant als pulmons com al cor, se sap poc sobre la resposta immune als ronyons.

Toxicitat viral directa, inestabilitat hemodinàmica, tempesta de citocines. i les lesions immunomediades s'han proposat com a causes probables de lesió renalCOVID-19.5,13,14 Estudis recents han dibuixat similituds entre l'IRA associada a la sèpsia (lesió renal aguda) (S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)) iCOVID-19-lesió renal relacionada.,e Fins ara, informes d'avaluació de la patologia renal enCOVID-19s'han centrat en gran mesura en la microscòpia de llum i els estudis ultraestructurals; els estudis moleculars han estat limitats.

Aquí us presentem una sèrie deCOVID-19pacients que es van sotmetre a una autopsia amb èmfasi en les troballes de patologia renal. El nostre estudi pretenia descriure l'espectre patològic deCOVID-19-lesió renal associada i caracteritzar el perfil molecular deCOVID-19-AKI associada (lesió renal aguda)en comparació amb S-AKI ((Lesió renal associada a sèpsia))i AKI no relacionada amb la sèpsia (lesió renal aguda)(NS. AKI (lesió renal aguda)per dilucidar semblances i diferències en la fisiopatologia subjacent.

Feu clic per extreure Cistanche beneficis per a la malaltia renal

PACIENTS I MÈTODES

Dades Clíniques

Tots els casos deCOVID-19(tal com va confirmar la reacció en cadena de la polimerasa nasofaríngia o orofaríngia del SARS.CoV-2 antemortem) sotmesos a un examen postmortem consentit per la investigació a la Clínica Mayo (Rochester, MN) entre el 2 d'abril i el 9 de setembre de 2020, es van incloure a l'estudi. La informació destacada de tots els casos es va extreure de la realització després de la microdissecció de captura amb làser del compartiment tubulointersticial que exhauria qualsevol glomèrul i/o regions de fibrosi intersticial o atròfia tubular. L'apoptosi de cada grup es va avaluar mitjançant la desoxinucleotidil transferasa terminal de l'assaig d'etiquetatge d'extrem de nick dUTP.

Anàlisi estadística

L'anàlisi de l'expressió gènica posterior a la normalització es va realitzar mitjançant la versió R 3.6.3 (R Foundation for Statistical Computing, Viena, Àustria), els conjunts de gens d'anotació funcional es van derivar mitjançant anotacions basades en la literatura proporcionades per NanoString.78 L'expressió del conjunt de gens d'anotació funcional es va determinar mitjançant les puntuacions z dels recomptes normals mitjans dels gens constitutius. Les puntuacions de Gesetz es van comparar entre grups de mostres mitjançant la prova t d'Student. Els gens individuals superiors relativament superiors i regulats a la baixa dins de cada grup de mostra (en comparació amb tots els altres grups de mostra) es van determinar mitjançant el canvi de plec i la prova t d'Student. En el cas de dades de proteòmica quantitativa, es van utilitzar les intensitats del canal d'etiquetes massives en tàndem de les proteïnes identificades per a l'anàlisi estadística mitjançant Python 3.6.5. Les intensitats del canal eren un registre, transformades i normalitzades mitjanes abans d'aplicar la prova t de Student independent. Els valors de P es van corregir per a la prova d'hipòtesis múltiples mitjançant el mètode Benjamini-Hochberg. Proteïnes expressades de manera diferent (pàg<.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="">

RESULTATS

Característiques clíniques

La demografia del 17COVID-19Els casos d'autòpsia es proporcionen a la taula 1. La cohort tenia una edat mitjana de 78 anys (rang, 29 a 94 anys) i 14 (82,4 per cent) tenien més de 70 anys. Hi havia 15 homes. i s'identifica com a blanc (64,7 per cent). Tres (17,6 per cent) pacients addicionals s'identifiquen com a asiàtics, cap com a negre. El temps passat a l'hospital va variar molt, amb 12 (70,6 per cent) que havien estat hospitalitzats durant 5 o més dies abans de la mort. Les comorbiditats freqüents i notables inclouen hipertensió en 9 (52,9 per cent), diabetis mellitus en 4 (23,5 per cent), malalties cardiovasculars (com la malaltia de l'artèria coronària) o accidents cerebrovasculars en 12 (70,6 per cent), i malaltia renal crònica en 1 (5,9 per cent). ). Només 1 de 17 pacients (5,9 per cent) no tenien antecedents d'hipertensió, diabetis mellitus, malaltia de l'artèria coronària, malaltia renal crònica o obesitat. Set (41,1 per cent) estaven ventilats mecànicament en el moment de la mort.

Els 17 pacients que van morir ambCOVID-19desenvolupat AKI (lesió renal aguda). Entre els pacients amb AKI (lesió renal aguda)que tenien un nivell de creatinina sèrica terminal en les 24 hores posteriors a la mort, vuit tenien AKI (lesió renal aguda) etapa 1 (47,1 per cent), dos tenien AKI (lesió renal aguda)l'etapa 2 (1l,8 per cent), i tres tenien AKI (lesió renal aguda)etapa 3 (l7,6 per cent). Un pacient amb AKI (lesió renal aguda)l'etapa 3 va rebre teràpia de substitució renal contínua. L'avaluació de la proteinúria amb tira reactiva d'orina no estava disponible en quatre pacients, però en la resta, els 13 pacients (76,5 per cent) tenien 100 mg/dL o menys. Sis de 17 pacients havien rebut tractamentCOVID-19incloent dexametasona sola (n=1), remdesivir (n=1), una combinació de dexametasona i remdesivir (n=2) i una combinació de remdesivir i plasma convalescent (n{{ 3}}).

Els 17 pacients van tenir una reacció en cadena de la polimerasa SARS-CoV-2 positiva, diagnosticada a un interval mitjà de 12 dies abans de l'autòpsia. En el moment de l'autòpsia, tres (17,6%) eren negatius per SARS-CoV-2. L'interval postmortem mitjà va ser de 18 hores i l'autòlisi només va ser lleu en pacients ll (64,7 per cent). Setze (94,1 per cent) van morir per complicacions deCOVID-19(tots els 16 tenien una malaltia pulmonar greu, inclosa la bronconeumònia aguda superposada al dany alveolar difús en vuit [50.{0 per cent), pneumònia aguda i organitzativa en quatre [25,0 per cent), pneumònia organitzativa en tres [ 18,8 per cent], i dany alveolar difús sol en un [6,3 per cent]).

TAULA 1. Demografia de la cohort i característiques clíniques rellevants

Característiques de la patologia

Els resultats de l'autòpsia renal es caracteritzen a la taula 2. La patologia renal es va caracteritzar per una lesió tubular aguda moderada a greu en tots (figura lA). La majoria van mostrar una simplificació marcada de l'epiteli de revestiment i l'ectàsia luminal. Es van observar motlles de mioglobina en dos casos i tubulopatia osmòtica en un. La inflamació tubulointersticial va ser lleu amb macròfags i domini de cèl·lules T CD3-positius. La capil·laritis peritub, amb un immunofenotip mixt de cèl·lules T i macròfags, es va observar en 13 (76,5 per cent) (figura lB-F). De la mateixa manera, el glomèrul, amb un immunofenotip mixt de cèl·lules T i macròfags es va veure en el mateix 13 (76,5 per cent). Els quatre pacients que no presentaven inflamació microvascular havien estat tractats amb una combinació de remdesivir i dexametasona (n=2) o plasma convalescent (n=2). Els pacients tractats amb dexametasona sola o remdesivir sol tenien inflamació microvascular. La inflamació microvascular neutrofílica i la infiltració intersticial no van ser una característica conspicua en cap dels casos. La patologia glomerular no immune va induir la glomeruloesclerosi diabètica nodular en 1 (5,9 per cent); mentre que no es va identificar la glomeruloesclerosi segmentària focal col·lapsant ni la microangiopatia trombòtica aguda. Es va observar una marcada congestió capil·lar peritubular en tots els casos (figures lB i C). Es van observar arteriosclerosis de moderada a severa i hialinosi arteriolar a l4 (82,4 per cent) i ll (64,7 per cent), respectivament. Només glomeruloesclerosi lleu (<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

Les troballes de la inflamació microvascular van suggerir una lesió mediada per la immunitat en greusCOVID-19-malaltia renal associada. A més, hem intentat caracteritzar el perfil molecular i ultraestructural deCOVID-19ronyons. Es van avaluar els perfils ultraestructurals, transcriptòmics i proteòmics dels ronyons de set pacients que només tenien una autòlisi lleu i per als quals es disposava de teixit fixat amb glutaraldehid per a l'examen ultraestructural. Les troballes es van comparar amb dos no coincidents per edat.COVID-19control de cohorts amb AKI (lesió renal aguda): S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)(tots amb bronco-pneumònia) i NSAKI. Les característiques clíniques dels tres grups es mostren a la taula 3. L'edat mitjana dels grups va ser de 78,7l i 74 anys, respectivament (P=.6). Hi havia més dones a l'S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)grup que en qualsevol dels altres dos grups. El nivell mitjà de creatinina sèrica terminal va ser de 3,0 mg/dL, 1,6 mg/dL i 1,3 mgdL, respectivament (P=,32). Els tres grups tenien un nombre similar de comorbiditats i eren comparables pel que fa als canvis microestructurals crònics del parènquima renal.

Característiques morfològiques dels tres AKI (lesió renal aguda)Cohorts

La inflamació microvascular (glomerulitis i capil·laritis peritubular) va ser més destacada en pacients ambCOVID-19(5 de 7 pacients) i S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)(7 de 7 pacients), en comparació amb NS-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)controls (0 de 7 pacients). Les cèl·lules inflamatòries mononuclears eren el tipus de cèl·lules inflamatòries predominants en ambdues, mentre que els neutròfils només es van observar amb poca freqüència i només en S-AKI. (Lesió renal associada a sèpsia). La inflamació tubulointersticial del parènquima era irregular, lleu (3 de 7 pacients) o moderada (4 de 7 pacients) i en gran part mononuclear enCOVID-19i S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia), en comparació amb una inflamació mínima a l'NS-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)controls (7 de 7 pacients).

Sobre l'avaluació ultraestructural deCOVID-19AKI (lesió renal aguda). hi va haver evidències de lesió tubular amb vacuolització citoplasmàtica, pèrdua de la vora del raspall i lesió mitocondrial. Aquest últim es va caracteritzar per la inflor, la vacuolització i la distorsió de les crestas. Es van identificar mitocondris condensats i mitocondris circulars distorsionats. També es van identificar densitats floculents i vesícules grans amb abundants vesícules recobertes de clatrina semblants a partícules víriques (Figura 2A-C) Les inclusions tubulareticulars no es van veure al citoplasma endotelial deCOVID-19casos. Es va observar la lesió endotelial capil·lar peritubular. No es va apreciar la multicapa de les membranes basals capil·lars glomerulars i peritubulars, característiques de lesió endotelial més crònica. L'apoptosi de les cèl·lules epitelials tubulars era més freqüentCOVID-19(3,1/hpf) i S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)(4,1/hpf) en comparació amb NS-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)controls (0,7/hpf (pàg<.001)(figure>

SARS-CoV-2 HC i estudis d'hibridació in situ en seccions de ronyó van ser negatius en els setCOVID-19casos. Les inclusions víriques definitives no es van identificar en estudis ultraestructurals de podòcits, endoteli o túbuls.

TAULA 2. Resum dels resultats destacats de l'autòpsia amb èmfasi en la patologia renal

Característiques moleculars dels tres AKI (lesió renal aguda)Cohorts

Definir el fenotip dels infiltrats cel·lulars i l'arquitectura espacial de l'AKI (lesió renal aguda)enCOVID-19ronyons, es va realitzar una citometria de massa d'imatge d'alt paràmetre per detectar 23 marcadors de superfície cel·lular en un sistema d'imatge Hyperion acoblat a un citòmetre de massa de temps de vol Helios (taula suplementària Sl, disponible en línia a http://www.mayoclinic procedures.org). ). L'evidència d'una resposta immune adaptativa es va suggerir per l'agrupació de cèl·lules CD3 CD45RO més al tubulointersticial en cada cas. La resposta immune innata predominant va ser subratllada per una població enriquida de macròfags (CD68 plus) tant a l'interstici com als bucles capil·lars glomerulars (figura 3A). L'anàlisi de barris multiplex computacional va revelar que, en general, les cèl·lules CD3 més CD4t es van enriquir molt a prop de les cèl·lules presentadores d'antigen (HLA-DR), en comparació amb les cèl·lules T CD3CD4 i les no T (figura 3B).

Mostres de ronyó deCOVID-19Els casos i els controls van ser analitzats per la plataforma NanoString mitjançant el panell de trasplantament d'òrgans humans nCounter que perfila l'expressió de 770 gens associats a diferents vies relacionades amb la resposta immune, les lesions tissulars i els mecanismes d'acció dels fàrmacs immunosupressors.7

L'anàlisi de l'expressió gènica ho va revelarCOVID-19els ronyons tenien un enriquiment significatiu de múltiples conjunts de transcripcions d'anotacions funcionals, incloent apoptosi, autofàgia, expressió del complex d'histocompatibilitat principal de classe I i I i diferenciació de cèl·lules auxiliars T tipus 1 i cèl·lules T reguladores (Treg). Els patrons d'expressió gènica delCOVID-19casos s'assemblaven als de S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)(Figura 4).

A la vista de la inflamació observada aCOVID-19ronyons, tant morfològicament com a nivell molecular, hem volgut identificar alteracions en el proteoma que poguessin suggerir mecanismes únics perCOVID-19AKI (lesió renal aguda). Per tant, vam realitzar una anàlisi proteòmica quantitativa a partir de seccions de ronyó incrustades en parafina fixades en formalina deCOVID-19i ambdós conjunts de mostres de control. Es van identificar un total de 3594 proteïnes, de les quals 164 es van expressar de manera diferencial entre els grups (P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (Lesió renal associada a sèpsia)(16 amb un canvi de plec > 1,2), 81 entre S-AKI (Lesió renal associada a sèpsia)i NS-AKI (Lesió renal associada a sèpsia) (8 with a fold-change >1.2), i 64 entreCOVID-19i S-AKI (lesió renal aguda)(6 with a fold-change >1.2). Es va realitzar un agrupament jeràrquic per a totes les proteïnes trobades en els tres grups i es va generar un mapa de calor (Figura 5A). L'anàlisi de la via de l'enginy ho va demostrarCOVID-19AKI (lesió renal aguda)els ronyons es van enriquir en proteïnes implicades en les vies de senyalització de la sirtuïna i la necroptosi, ambdues implicades en la resposta reguladora a la inflamació (taula suplementària S2, disponible en línia a http://www.mayodinicproceedings.org). La regulació de la via de senyalització de la ceramida era únicaCOVID-19ronyons en comparació amb NS-AKI (Lesió renal associada a sèpsia), mentre que la fosforilació oxidativa es va regular a la baixaCOVID-19AKI (lesió renal aguda)(Figura B).

FIGURA 1. Lesió tubular aguda i infiltració de cèl·lules immunitàries en ronyons de malaltia coronavirus 2019.(A) L'escorça renal a la microscòpia óptica mostra una lesió tubular aguda amb ectàsia de llum (tinció d'hematoxilina i eosina [HE], ampliació original * 20). (B) S'observa una infiltració intersticial mononuclear lleu i una congestió capil·lar peritubular (tinció HE, augment original * 40). (C i D) La capil·laritis peritubular (fletxa) és una característica notable dins dels capil·lars congestionats (C) El microvascular en la inflamació està format per cèl·lules T CD3-positives (E) i macròfags CD68-positius (F). ) (augment original*40 per a E i F).