Contactpersoon: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

1Afdeling Pathologie, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, China;

2Departement Bio-informatica en Data Science, Singleron Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu 210032, China;

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

4Afdeling Nefrologie, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, China;

5Afdeling Orgaantransplantatie, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, China;

6Afdeling vanNierTransplantatie, het tweede Xiangya-ziekenhuis van de Central South University, Changsha, Hunan 410011, China.

Cistanche kan de nierfunctie verbeteren

Abstract

Achtergrond: Sinds 2019 een romancoronavirusmet de naam roman 2019coronavirus(2019-nCoV) is wereldwijd ontstaan. Losstaand van

koorts en ademhalingscomplicaties, acuutnierletsel is waargenomen bij enkele patiënten met:coronavirusziekte 2019. Bovendien is volgens recente bevindingen het virus in de urine aangetroffen. Van angiotensine-converterend enzym II (ACE2) is voorgesteld dat het dient als de receptor voor het binnendringen van 2019-nCoV, wat hetzelfde is als dat voor ernstig acuut respiratoir syndroom. Deze studie had tot doel de mogelijke oorzaak van nierbeschadiging en de mogelijke route van 2019-nCoV-infectie in het urinestelsel te onderzoeken.

Methoden: We gebruikten beide gepubliceerdenieren blaascelatlasgegevens en nieuwe onafhankelijkeniereencellige RNA-sequencinggegevens die intern zijn gegenereerd om de ACE2-genexpressie in alle celtypen in gezonde nieren en blazen te evalueren. De Pearson-correlatiecoëfficiënten tussen ACE2 en alle andere genen werden eerst gegenereerd. Vervolgens werden genen met r-waarden groter dan 0.1 en P-waarden kleiner dan 0.01 als significante co-expressiegenen met ACE2 beschouwd.

Resultaten: Onze resultaten toonden de verrijkte expressie van ACE2 in alle subtypes van proximale tubulus (PT) cellen van denier. ACE2-expressie werd gevonden in respectievelijk 5,12 procent, 5,80 procent en 14,38 procent van de proximale ingewikkelde tubuluscellen, PT-cellen en proximale rechte tubuluscellen in drie gepubliceerdeniercelatlas datasets. Bovendien werd ACE2-expressie ook bevestigd in respectievelijk 12,05 procent, 6,80 procent en 10,20 procent van de cellen van de proximale gekronkelde tubulus, PT en proximale rechte tubulus in onze eigen twee gezonde niermonsters. Voor de analyse van openbare gegevens van drie blaasmonsters was de ACE2-expressie laag maar detecteerbaar in blaasepitheelcellen. Slechts 0,25 procent en 1,28 procent van de intermediaire cellen en paraplucellen had respectievelijk ACE2-expressie. Conclusie: Deze studie heeft bio-informatica bewijs geleverd van de mogelijke route van 2019-nCoV-infectie in het urinestelsel. Trefwoorden: 2019-nCoV; Acuut nierletsel; Angiotensine-converterend enzym 2; Blaas; COVID-19; Nier; RNA-sequentieanalyse; Eencellige analyse

Inleiding In 2019 doken er mysterieuze longontstekingen op die zich snel over de wereld verspreidden. Diepe sequentieanalyse en etiologisch onderzoek bevestigden vervolgens dat de ziekteverwekker een nieuw geïdentificeerd type wascoronavirusdie was bestempeld als 2019 nieuw coronavirus (2019-nCoV). De snelle verspreiding van 2019-nCoV heeft geleid tot de wereldwijde uitbraak van longontsteking, waardoor het in korte tijd een ernstige bedreiging vormt voor de internationale volksgezondheid.[1-3] Op basis van bio-informatica-analyses is aangetoond dat het 2019-nCoV-genoom is 88 procent identiek aan twee van vleermuizen afgeleide ernstige acute respiratoire syndroom (SARS)-achtige coronavirussen (bat-SL-CoVZC45 en bat-SL CoVZXC21), 79 procent identiek aan SARS-CoV en 50 procent identiek aan het Middle East Respiratory Syndrome coronavirus (MERS-CoV).[4] Uit eiwitstructurele analyses bleek dat:

2019-nCoV had een receptorbindend domein dat vergelijkbaar is met dat van SARS-CoV, dat direct bindt aan angiotensine-converterend enzym II(ACE2), wat sterk suggereert dat 2019-nCoV ACE2 gebruikt als zijn receptor,I

De meest voorkomende symptomen van 2019-nCoV-infectie zijn koorts en hoesten bij de meeste patiënten, met symptomen van ongemak op de borst, progressieve dyspneu of acuut respiratoir distress syndroom (ARDS) bij ernstige patiënten. acuutnierletsel (AKI) is gemeld bij een klein aantal patiënten met een bevestigde {{0}}nCoV-infectie. De laboratoriumbevindingen van 99 patiënten geïnfecteerd met 2019-nCoV toonden aan dat drie patiënten (3 procent) een verschillende mate van verhoogd serumcreatinine hadden. In een ander klinisch observatieonderzoek, vier (10 procent) van 41 patiënten, waaronder twee van de 13 ( 15 procent) Intensive Care (ICU)-patiënten en twee van de 28 (7 procent) niet-ICU-patiënten vertoonden een verhoogd serumcreatinine. In totaal stierf 3,7 procent van de patiënten aannierfalen zoals aangetoond in een analyse van 88 aan coronavirusziekte 2019 (COVID-19) gerelateerde sterfgevallen,[iil Bovendien bevestigde het laatste onderzoek dat 27,06 procent (23/85) van de patiënten acutenierfalen, en ernstige acute tubulaire necrose werd waargenomen door hematoxyline-eosinekleuring bij zes patiënten post-mortem. Het 2019-nCo V-antigeen werd ook gedetecteerd in niertubuli door immunohistochemie (IHC).12] Bovendien {{4 }}nCoV werd gedetecteerd in urinemonsters door kwantitatieve real-time polymeer-ase-kettingreactie van een patiënt met een 2019-nCoV-infectie.134IHet is echter grotendeels onbekend waarom en hoe 2019-nCoV AKI in urine induceert. Ook of 2019. nCoV via de urinewegen kan worden overgedragen, blijft een grotendeels onbeantwoorde vraag. Aangezien ACE2 een belangrijke rol speelt bij 2019-nCoVinfection, wilden we de celsamenstelling en het aandeel die ACE2-tot expressie brengen in normale menselijkenierenen blazen door eencellige transcriptomen om de mogelijke infectieroutes van 2019-nCoV en de rol van ACE2 bij infectie van het uninaire kanaalsysteem te onderzoeken.

Single-cell RNA-sequencing (scRNA-Seq) is uitgebreid toegepast in 2019-nCoV-onderzoek vanwege het vermogen om genexpressie voor alle celtypen in meerdere weefsels onbevooroordeeld en met een hoge resolutie te profileren. De expressie van ACE2 is onderzocht in de bekende alveolaire type 2-cellen in de long, evenals in levercholangiocyten, oesofageale epitheelcellen en absorberende [15-171enterocyten van het ileum en colon door scRNA-Seq. Deze resultaten demonstreerden het potentiële nut van scRNA-Seq om de potentiële doelwitceltypen van 2019-nCoV te ontmaskeren. Omdat urineweginfectie en de mogelijke nasleep ervan essentieel kunnen zijn voor de patiëntenzorg tijdens en na infectie, hebben we twee scRNA-Seq-transcriptoomdatasets gebruikt in gezondenierenen één dataset in gezonde blazen om de expressiepatronen van celtypen in het urinestelsel te onderzoeken.

Methoden:

Acquisitie en verwerking van openbare datasets

Genexpressiematrices van scRNA-Seq-gegevens van normaalnierenvan drie gezonde donoren werden gedownload van de Gene Expression Omnibus (GSE131685). We hebben de downstream-analyse gereproduceerd met behulp van de code die door de auteur in het originele artikel is verstrekt.

We verkregen de scRNA-Seq-gegevens van gezonde blaasweefsels van drie blaaskankerpatiënten van de Gene Expression Omnibus (GSE108097). Om consistent te zijn met denierdatasets, hebben we Harmony toegepast (de Harmony-methode is een algoritme voor het uitvoeren van integratie van single-cell genomics-datasets voor batchcorrectie en meta-analyse, wat snel, gevoelig en nauwkeurig is. Het kan ook de invloed van dataset-van-oorsprong wegnemen van de embedding.1]om monsters te integreren en stroomafwaartse analyse uit te voeren met Seurat (versie 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/). Alle genexpressie werd genormaliseerd en geschaald met behulp van NormalizeData en ScaleData (NormalizeData is een functie van Seurat die de telgegevens in een bepaalde test kan normaliseren. ScaleData is een functie van Seurat die genen in de dataset kan schalen en centreren, het bereik van expressiewaarden over alle genen kan standaardiseren.), Top 20 00 variabele genen werden geselecteerd door FindVariableFeautres voor analyse van hoofdcomponenten. Clusteranalyse met behulp van FindClusters werd uitgevoerd door eerst de genexpressiematrix te reduceren tot de eerste 20 hoofdcomponenten en vervolgens een resolutie van 0,3 f te gebruiken. of op grafieken gebaseerde clustering.

Verwerking van niermonsters

Niermonsters werden op één enkele plaats verkregen door middel van een wig- en naaldbiopsie van levende donornieren na verwijdering van de donor en vóór implantatie in de ontvanger.Niermonsters werden op één locatie verkregen door middel van een wig- en naaldbiopsie van levende donornierenna verwijdering bij de donor en vóór implantatie in de ontvanger. Alle procedures waarbij menselijke deelnemers betrokken waren, werden uitgevoerd in overeenstemming met de ethische normen van de ethische commissie van het Xiangya-ziekenhuis van de Central South University (IRB-goedkeuringsnummer 201711836) en met de Verklaring van Helsinki van 1964 en de latere wijzigingen of vergelijkbare ethische normen. Nierbiopsiemonsters werden na de acquisitie ontdaan met steriele fosfaatbufferzoutoplossing (PBS).

Weefseldissociatie

Versnierweefsel werd onmiddellijk overgebracht naar GEXSCOPE "Tissue Preservation Solution (Singleton Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu Province, China) bij 2 ° C tot 8 graden. De monsters werden verteerd in 2 ml GEXSCOPE "weefseldissociatieoplossing (Singleron Biotechnologies) bij 37 ° C gedurende 15 min in een 15-mL centrifugebuis onder continu roeren na drie keer gewassen te zijn met Hanks uitgebalanceerde zoutoplossing en in stukjes van ongeveer 1 tot 2 mm gesneden. Vervolgens werden celresten en andere onzuiverheden gefilterd door een 40-micron steriele zeef (Corning, NY, VS). De cellen werden gedurende 5 minuten bij 300 x g en 4 graden gecentrifugeerd. Celpellets werden opnieuw gesuspendeerd in 1 ml PBS (HyClone, Marlborough, MA, VS). Om rode bloedcellen te verwijderen. 2 mlLGEXSCOPE Red Blood Cell Lysis Buffer (Singleton Biotechnologies) werd aan de celsuspensie toegevoegd en gedurende 10 minuten bij 25 graden geïncubeerd. Het mengsel werd vervolgens 5 minuten bij 500 x g gecentrifugeerd en de celpellet werd opnieuw gesuspendeerd in PBS. Cellen werden geteld met een TC20 geautomatiseerde celteller (Bio-Rad, Hercules, CA, VS).

Bibliotheekvoorbereiding en gegevensanalyse van scRNA-Seq De eencellige suspensie werd onderworpen aan eencellige bibliotheekvoorbereiding en sequencing, zoals eerder beschreven. Om consistent te zijn met de openbare gegevens die hierboven zijn gebruikt, hebben we een vergelijkbare stroomafwaartse analyse-workflow toegepast.[18] We hebben het aantal hoofdcomponenten aangepast naar 20 en een resolutie van 0,6 gebruikt om vergelijkbare celtypeclusteringsresultaten te verkrijgen met het publiekniergegevens. Celtypen werden geannoteerd op basis van canonieke markers in de literatuur. [18,20] Co-expressie, pathway-verrijking en eiwitinteractieanalyses Voor elke dataset gebruikten we alle cellen van geselecteerde celtypen en berekenden co-expressie genen met ACE2 (drie

Figuur 1: Eencellige analyse van publiekniergegevens van drie donoren. (A) UMAP-plot die de annotaties van het celtype van drie monsters onthult. (B) De cellulaire samenstelling van drie gezonde niermonsters. Proximale ingewikkelde tubuluscellen waren goed voor 48,3 procent, 52,6 procent en 38,5 procent; PT-cellen waren goed voor 26,3 procent, 36,9 procent en 43,7 procent; en proximale rechte tubuluscellen waren goed voor 7,6 procent, 2,1 procent en 5,8 procent. (C) Dot-plot met canonieke markers die worden gebruikt voor classificatie van het celtype. De abscis vertegenwoordigt elk celtype, de ordinaat vertegenwoordigt markergenen, de kleur van de stip in de figuur vertegenwoordigt het expressieniveau en de grootte van de stip vertegenwoordigt het aandeel van genexpressie in de cel. (D) De genexpressiepatronen van ACE2 van alle gedetecteerde celtypen in denier. Het celtype wordt horizontaal weergegeven en de ACE2-expressiewaarde wordt verticaal weergegeven. Elk punt vertegenwoordigt één cel. De cellen die voornamelijk ACE2 tot expressie brachten in de niermonsters zijn PT-cellen. ACE2: Angiotensine-converterend enzym II; PT: proximale tubulus; UMAP: Uniforme spruitstukbenadering en projectie.

Figuur 2: eencellige analyse van de twee nierbiopsiemonsters. (A) Annotaties van het celtype gevisualiseerd door UMAP. De verschillende celtypen hebben een kleurcode en er zijn celnamen toegevoegd. (B) Monsterspecifieke UMAP-visualisatie van twee monsters. Celtypen worden onderscheiden door verschillende kleuren. (C) Heatmap van canonieke markeringen toegepast voor celtypetoewijzing. Het celtype wordt horizontaal weergegeven, de genenlijst wordt verticaal weergegeven en het expressieniveau wordt weergegeven door kleur in de figuur. (D) Vioolplot die de expressiesignalen van nierceltypes weergeeft. Het celtype wordt horizontaal weergegeven en de ACE2-expressiewaarde wordt verticaal weergegeven. Elk verstrooiingspunt vertegenwoordigde één cel. De cellen die voornamelijk ACE2 tot expressie brachten in de niermonsters zijn PT-cellen. ACE2: Angiotensine-converterend enzym II; PT: proximale tubulus; UMAP: Uniforme spruitstukbenadering en projectie.

proximale tubulus [PT]-cellen voor de nieren en paraplucellen voor de blaas). De Pearson-correlatiecoëfficiënten tussen ACE2 en alle andere genen werden eerst gegenereerd. Vervolgens werden genen met r-waarden groter dan 0.1 en P-waarden kleiner dan 0.01 als significante co-expressiegenen met ACE2 beschouwd. We hebben mitochondriale genen verwijderd voor de volgende analyses van routeverrijking en eiwit-eiwitinteractie (PPI). Voor nierdatasets gebruikten we de gezamenlijk tot expressie gebrachte genen in ten minste twee van de drie celtypen van de PT, proximale rechte tubulus en proximale ingewikkelde tubuluscellen in een Venn-diagram. In totaal bleven er 126 en 65 genen over voor respectievelijk de publieke en private nierdatasets. Voor de blaasdataset bevatte de laatste set 372 genen. Gene Ontology (GO) en Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway-verrijkingsanalyses werden toegepast met behulp van het R-pakket ClusterProfiler (versie 3.8.1, Bioconductor, https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro filer.html). Paden met een P_adj-waarde kleiner dan 0.05 werden als aanzienlijk verrijkt beschouwd. Voor PPI-analyse werden twee laatste sets genen uit twee nierdatasets gecombineerd om een ​​170-genenlijst te vormen. PPI-analyse werd voorspeld op basis van bekende interacties van genen met relevante GO-termen in het R-pakket STRINGdb (versie 1.20.0, https://string-db.org/). Op basis van de differentieel opgereguleerde gen-eiwitinteractienetwerkgegevens, werd het PPI-netwerk geëxporteerd met behulp van Cytoscape-software (versie 3.4,https://cytoscape.org/).

Figuur 3: openbare blaas eencellige dataset. (A) Tweedimensionale visualisatie van de blaascelatlas door UMAP. De verschillende celtypen hebben een kleurcode en de celnamen zijn toegevoegd. (B) Expressiepatroon van canonieke markers die worden gebruikt voor het identificeren van blaasceltypen. De X-as vertegenwoordigt elk celtype, de Y-as vertegenwoordigt markergenen, de kleur van de stip in de figuur vertegenwoordigt het expressieniveau en de grootte van de stip vertegenwoordigt het aandeel van genexpressie in de cel. (C) ACE2-expressie over 12 celsubgroepen in de blaasgegevensset. Het celtype staat op de horizontale as en de ACE2-expressiewaarde wordt verticaal weergegeven. Elk verstrooiingspunt vertegenwoordigde één cel. ACE2 wordt tot expressie gebracht in paraplucellen in blaasmonsters.

ACE2: Angiotensine-converterend enzym II; UMAP: Uniforme spruitstukbenadering en projectie.

Cistanche kan de nierfunctie verbeteren

statistische analyse

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 >{{0}}.25 zijn geselecteerd. Pearson-correlatie werd gebruikt om significant samen tot expressie gebrachte genen met ACE2 te analyseren, en een P-waarde kleiner dan 0,01 werd gebruikt om significant samen tot expressie gebrachte genen met ACE2 te identificeren. Voor de scRNA-Seq-gegevens werden statistische analyse en cijfers voltooid door R (versie 3.5.1, https://www.r-project.org/).

Resultaten

Expressiepatronen van ACE2 in nieren Door de openbare eencellige transcriptoomdataset van normale menselijke niercellen van drie donoren te analyseren, ontdekten we dat ACE2-expressie was verdeeld over meerdere celtypen. Met name was ACE2 meestal verrijkt in PT-cellen, waaronder zowel ingewikkelde tubuli als rechte tubuli [Figuur 1A-1D]. De andere nefron-subtypes, zoals verzamelbuis en distale tubulus, evenals immuuncellen, vertoonden allemaal een extreem lage genexpressie.

Om dit resultaat te valideren, analyseerden we verder normale niermonsters van twee gezonde donoren. De 4736 cellen werden geclassificeerd in negen celtypen, die sterk overlapten met openbare gegevens, waaronder zeven nefron-specifieke subtypen op basis van canonieke markergenen [Figuur 2A]. De PT (CUBN, SLC13A3 en SLC22A8) werd geclassificeerd in proximale ingewikkelde tubulus en proximale rechte tubulus op basis van verschillende markerexpressieniveaus. (ATP6V0D2) en glomerulaire pariëtale epitheelcellen (KRT8 en KRT18) werden ook geannoteerd, en deze resultaten zijn in lijn met het vorige resultaat. Verder identificeerden we een cluster van lussen van Henle-cellen (UMOD, SLC12A1 en CLDN16), die afwezig was in de openbare dataset. Bovendien werden de stroma- en immuuncellen, bestaande uit een klein aantal endotheelcellen (CD34 en PECAM1) en monocyten (CD14, FCN1 en VCAN), gevonden [Figuur 2B]. De representatieve markergenen voor alle subpopulaties zijn uitgezet in figuur 2C.

Zoals waargenomen in de openbare dataset, observeerden we opgereguleerde ACE2-expressie in alle PT-cellen in vergelijking met andere celtypen [Figuur 2D]. Kwantitatief werd ACE2-expressie ook bevestigd in respectievelijk 12,05 procent, 6,79 procent en 10,20 procent van de cellen van de proximale ingewikkelde tubulus, PT en proximale rechte tubulus in onze eigen twee gezonde normale niermonsters. Eerdere IHC-analyse [21] duidde op een complexe ruimtelijke verdeling van ACE2-eiwitexpressie geconcentreerd in de borstelrand van de PT's.

Expressiepatroon van ACE2 in de blaas

Op basis van de openbare blaasgegevensset van 12 celtypen [Figuur 3A en 3B], vonden we lage expressie van ACE2 in alle epitheelceltypen. De concentratie van ACE2 leek een dalende trend te hebben van de buitenste laag van het blaasepitheel (paraplucellen) naar de binnenste laag (basale cellen) met de tussenliggende cellen ertussen. Andere celtypes, zoals endotheel- en immuuncellen, zijn meestal negatief voor ACE2 [Figuur 3C]. Het percentage paraplucellen in de blaas dat ACE2 tot expressie brengt (1,3 procent) was lager dan dat in het nierepitheel. Een eerdere analyse van SARS-patiënten gaf aan dat het SARS-virus (SARS-CoV) in staat was om op detecteerbare niveaus in urine te overleven. [22,23] De detectie van SARS-CoV in urine impliceerde de mogelijkheid van virusafgifte uit geïnfecteerde blaasepitheelcellen. , wat in overeenstemming is met onze analyse hierboven.

Functionele analyse van mede tot expressie gebrachte genen met ACE2

In beide nierdatasets vonden we een groot aantal genen die samen met ACE2 tot expressie werden gebracht, vooral in proximale rechte tubuluscellen [Figuur 4A en 4D]. De gezamenlijk tot expressie gebrachte genen waren verrijkt in meerdere membraangerelateerde cellulaire componenten (CC) [Figuur 4B en 4E]. Met name borstelrand en borstelrandmembranen waren aanzienlijk verrijkte CC-termen, wat goed aansluit bij de cellulaire locaties van ACE2 die zijn gedetecteerd door immunohistochemische analyse. De verrijkte KEGG-termen omvatten de normale functies van ACE2, zoals het renine-angiotensinesysteem, PT

Figuur 4: Functionele analyse van ACE-gerelateerde genen in de nier. (A, D) Venn-diagram van genen voor co-expressie van ACE2 van drie PT-cellen in het publieknierdataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 celtypen) voor GO CC-termverrijking in Data 1 en Data 2. De X-as vertegenwoordigt de log-getransformeerde P-waarden. (C, F) Analyse van ACE2-co-expressiegenen voor KEGG-termverrijking in Data 1 en Data 2. De term in rood is het gemeenschappelijke pad tussen de datasets. ACE2: Angiotensine-converterend enzym II; CC: Mobiele componenten; GO: Genontologie; KEGG: Kyoto-encyclopedie van genen en genomen; PT: Proximale tubulus.

Figuur 5: Functionele analyse van ACE2-gerelateerde genen in de blaas. (A) Analyse van genen voor co-expressie van ACE2 in paraplucellen van de blaas voor verrijking van de GO CC-term. De X-as vertegenwoordigt de log-getransformeerde P-waarden. (B) Analyse van genen voor co-expressie van ACE2 in paraplucellen van de blaas voor verrijking van de KEGG-term. (C, D) PPI-netwerken die de relaties tussen ACE2 en de verwante genen in nieren en blazen weergeven. De grootte van het knooppunt (gen) vertegenwoordigt het aantal interactiepartners (buren). De lijndikte en de kleur (smal tot breed komt overeen met blauw met rood) zijn evenredig met de interactiesterkte in de STRING-database. ACE2: Angiotensine-converterend enzym II; CC: Mobiele componenten; GO: Genontologie;

KEGG: Kyoto-encyclopedie van genen en genomen; PPI: Eiwit-eiwit interactie.

bicarbonaatterugwinning, minerale absorptie en meerdere metabolismegerelateerde routes [Figuur 4C en 4F]. De resultaten bevestigden dat ACE2 en zijn verwante genen essentieel zijn om de functionaliteit van de nier te behouden.[24] Voor de blaasdataset waren de CC- en KEGG-verrijkingsresultaten over het algemeen consistent met die van de nieren, waarbij membraaneiwitten en nierfuncties zoals absorptie en metabolisme betrokken waren [Figuur 5A en 5B]. We hebben PPI-analyse uitgevoerd voor ACE2 en zijn mede tot expressie gebrachte genen in zowel denieren blaas, zoals weergegeven in figuur 5C en 5D. Of deze interagerende eiwitten betrokken zijn bij de pathogene veranderingen van PT- en paraplucelinfecties is onduidelijk en moet verder worden onderzocht. Discussie AKI bij 2019-nCoV- en SARS-CoV-infectie COVID-19 is een nieuwe infectieziekte met een formidabele overdrachtssnelheid. Hoewel de meeste van deze patiënten ademhalingssymptomen vertonen, is er ook een breed scala aan niet-respiratoire symptomen gemeld, wat aantoont dat andere organen tijdens de ziekte worden aangetast. Bij de analyse van de klinische kenmerken van patiënten die zijn geïnfecteerd met 2019- nCoV, is nierfunctiebeschadiging bevestigd [9,10] en continuniersubstitutiebehandeling was nodig bij ongeveer 9 procent van alle 99 geïnfecteerde patiënten.[9] Gabarre et al.[25] hebben systematisch AKI beoordeeld bij ernstig zieke patiënten met COVID-19. Bovendien zijn nierbeschadiging en nierdisfunctie waargenomen in anderecoronavirussengeassocieerd met luchtweginfecties, vooral twee bètacoronavirussen(SARS-CoV en MERS-CoV),[26] die genetisch vergelijkbaar zijn met 2019-nCoV.[4,8] Een eerdere studie meldde dat 36 (6,7 procent) van de 536 patiënten met SARS AKI ontwikkelden, en 33 van alle 36 patiënten (91,7 procent) met nierfunctiestoornissen stierf. Belangrijk is dat SARS-CoV-fragmenten zijn gedetecteerd door een polymerasekettingreactie in urinemonsters van sommige patiënten.[28] Bovendien zijn aanhoudende SARS-CoV-infectie en -replicatie waargenomen in deniermet name in tubulaire epitheelcellen in vitro, [29] wat aangeeft dat nierbeschadiging bij patiënten met SARS te wijten kan zijn aan directe virale infectie in doelcellen, behalve andere triggers, zoals de immuunrespons van de gastheer, ernstige pneumonie en ARDS. Hoewel pathogeen zeer vergelijkbaar met SARS-CoV, blijft het gedetailleerde mechanisme van nierbetrokkenheid van 2019-nCoV onduidelijk.

Cistanche kan de nierfunctie verbeteren

Analyse van ACE2-expressie in het urinestelsel

De etiologie van AKI bij SARS lijkt multifactorieel en nog steeds onzeker, waarvan werd gedacht dat het een zekere correlatie had met de hoge expressie van ACE2 in de nier. [29,30] scRNA-seq, een nieuwe benadering die steeds vaker wordt gebruikt bij op het gebied van biologie en geneeskunde, kunnen celtypes en expressiegenen op celniveau analyseren. Gebaseerd op onze eencellige analyse in beide normalenieren(zowel het publiek als onze gegevens) en blazen, vonden we detecteerbare niveaus van ACE2 in zowel de nier als de blaas. Net als onze gegevens, analyseerden Deng en collega's[31] openbareniergegevens en suggereerde dat de nier een hoog risico loopt op:coronavirusinfectie. Bovendien vonden we in onze gegevens dat PT-cellen hogere expressiepercentages hebben dan blaasepitheelcellen, wat erop kan wijzen dat de nier vatbaarder is voor 2019-nCoV-infectie dan de blaas. Vergeleken met de expressieniveaus van ACE2 in het spijsverteringssysteem [15], zou de lagere expressie van ACE2 in het urinestelsel kunnen wijzen op minder patiënten met niergerelateerde symptomen, wat positief correleert met de waarnemingen voor SARS-patiënten. De co-expressie- en pathway-analyse onthulde kritieke functies van ACE2 in het urinestelsel, wat de disfunctie van de nier veroorzaakt door ACE2-bindende virussen kan verklaren. Bovendien kan ACE2-expressie in uitwendige cellen (PT-cellen in niertubuli en paraplucellen in blaasepitheel) ook een van de oorzaken zijn van de aanwezigheid van virussen in de urine.

Belang van de studie

AKI, waarvan is bewezen dat het een voorspeller is van een hoge mortaliteit bij SARS-patiënten,[27] kan ook leiden tot problemen met de behandeling, verslechterende omstandigheden en zelfs een negatieve prognostische indicator zijn voor de overleving van met 2019-nCoV geïnfecteerde patiënten . De huidige studie leverde direct bewijs voor de mogelijke infectie van nierepitheelcellen met 2019-nCoV, wat meer aandacht vraagt ​​voor COVID-19-patiënten met AKI, vooral tijdens een uitgebreide uitbraak en de wereldwijde epidemie blijft verslechteren . Bovendien duidde de verspreiding van ACE2 in het urinestelsel en de detectie ervan[32] in urinemonsters op de noodzaak van virustests in urinemonsters van COVID-19-patiënten, wat het risico van overdracht tot op zekere hoogte zou kunnen verminderen. Onze resultaten moeten ook worden bekeken in het licht van hun beperkingen. Eerst analyseerden we de ACE2-expressie alleen in gezonde individuele monsters, en het gebrek aan monsters van patiënten met COVID-19 is de belangrijkste beperking. Bovendien hebben we geen validatiecohort opgenomen om onze bevindingen te bevestigen. Er is meer direct bewijs nodig van in-vitro-experimenten en patiëntenmonsters.

Financiering Dit werk werd ondersteund door de Project of Health Commission van de provincie Hunan (nr. C2019184) en de National Natural Science Foundation of China (nr. 81800641).

Belangenconflicten Geen.