Kenalan: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

1Jabatan Patologi, Hospital Xiangya, Universiti Selatan Tengah, Changsha, Hunan 410008, China;

2Jabatan Bioinformatik dan Sains Data, Bioteknologi Singleron, Nanjing, Jiangsu 210032, China;

3Pusat Penyakit Radang, Jabatan Perubatan Universiti Monash, Pusat Perubatan Monash, Clayton, VIC 3168, Australia;

4Jabatan Nefrologi, Hospital Xiangya, Universiti Selatan Tengah, Changsha, Hunan 410008, China;

5Jabatan Pemindahan Organ, Hospital Xiangya, Universiti Selatan Tengah, Changsha, Hunan 410008, China;

6Jabatanbuah pinggangTransplantasi, Hospital Xiangya Kedua Universiti Selatan Selatan, Changsha, Hunan 410011, China.

Cistanche boleh meningkatkan fungsi buah pinggang

Abstrak

Latar Belakang: Sejak 2019, sebuah novelkoronavirusdinamakan novel 2019koronavirus(2019-nCoV) telah muncul di seluruh dunia. Selain daripada

demam dan komplikasi pernafasan, akutbuah pinggangkecederaan telah diperhatikan dalam beberapa pesakit dengankoronaviruspenyakit 2019. Tambahan pula, menurut penemuan baru-baru ini, virus itu telah dikesan dalam air kencing. Enzim penukar angiotensin II (ACE2) telah dicadangkan untuk berfungsi sebagai reseptor untuk kemasukan 2019-nCoV, yang sama seperti untuk sindrom pernafasan akut yang teruk. Kajian ini bertujuan untuk menyiasat kemungkinan punca kerosakan buah pinggang dan kemungkinan laluan jangkitan 2019-nCoV dalam sistem kencing.

Kaedah: Kami menggunakan kedua-duanya diterbitkanbuah pinggangdan data atlas sel pundi kencing dan bebas baharubuah pinggangdata penjujukan RNA sel tunggal yang dijana secara dalaman untuk menilai ekspresi gen ACE2 dalam semua jenis sel dalam buah pinggang dan pundi kencing yang sihat. Pekali korelasi Pearson antara ACE2 dan semua gen lain pertama kali dihasilkan. Kemudian, gen dengan nilai r lebih besar daripada 0.1 dan nilai P lebih kecil daripada 0.01 dianggap sebagai gen ekspresi bersama yang signifikan dengan ACE2.

Keputusan: Keputusan kami menunjukkan ekspresi diperkaya ACE2 dalam semua subtipe sel tubul proksimal (PT)buah pinggang. Ekspresi ACE2 ditemui dalam 5.12 peratus, 5.80 peratus dan 14.38 peratus daripada sel tubul berbelit proksimal, sel PT dan sel tubul lurus proksimal, masing-masing dalam tiga yang diterbitkan.buah pinggangset data atlas sel. Selain itu, ungkapan ACE2 juga telah disahkan dalam 12.05 peratus , 6.80 peratus dan 10.20 peratus sel tubul berbelit proksimal, PT, dan tubul lurus proksimal, masing-masing, dalam dua sampel buah pinggang yang sihat kita sendiri. Untuk analisis data awam daripada tiga sampel pundi kencing, ekspresi ACE2 adalah rendah tetapi boleh dikesan dalam sel epitelium pundi kencing. Hanya 0.25 peratus dan 1.28 peratus sel perantaraan dan sel payung, masing-masing, mempunyai ekspresi ACE2. Kesimpulan: Kajian ini telah menyediakan bukti bioinformatik tentang kemungkinan laluan jangkitan 2019-nCoV dalam sistem kencing. Kata kunci: 2019-nCoV; Kecederaan buah pinggang akut; Enzim penukar angiotensin 2; Pundi kencing; COVID-19; buah pinggang; analisis jujukan RNA; Analisis sel tunggal

Pengenalan Pada tahun 2019, kes radang paru-paru misteri telah muncul dan merebak dengan cepat ke seluruh dunia. Analisis penjujukan mendalam dan penyiasatan etiologi kemudian mengesahkan bahawa patogen itu adalah sejenis yang baru dikenal pastikoronavirusyang telah dilabelkan 2019 novel coronavirus (2019-nCoV). Penyebaran pantas 2019-nCoV telah menyebabkan wabak radang paru-paru di seluruh dunia, menjadikannya ancaman teruk kepada keselamatan kesihatan awam antarabangsa dalam tempoh yang singkat.[1-3] Berdasarkan analisis bioinformatik, telah ditunjukkan bahawa 2019-genom nCoV adalah 88 peratus sama dengan dua coronavirus seperti sindrom pernafasan akut teruk (SARS) kelawar (kelawar-SL-CoVZC45 dan kelawar-SL CoVZXC21), 79 peratus sama dengan SARS-CoV dan 50 peratus sama dengan coronavirus sindrom pernafasan Timur Tengah (MERS-CoV).[4] Analisis struktur protein mendedahkannya

2019-nCoV mempunyai domain pengikat reseptor yang serupa dengan SARS-CoV, mengikat secara langsung kepada enzim penukar angiotensin II(ACE2), dengan tegas mencadangkan bahawa 2019-nCoV menggunakan ACE2 sebagai reseptornya,I

Simptom 2019-jangkitan nCoV yang paling biasa ialah demam dan batuk dalam kebanyakan pesakit, dengan gejala ketidakselesaan dada, dyspnea progresif atau sindrom gangguan pernafasan akut (ARDS) dalam pesakit yang teruk. Akutbuah pinggangkecederaan (AKI) telah dilaporkan dalam sebilangan kecil pesakit dengan jangkitan {{0}}nCoV yang disahkan. Penemuan makmal 99 pesakit yang dijangkiti 2019-nCoV menunjukkan bahawa tiga pesakit(3 peratus ) mempunyai tahap peningkatan kreatinin serum yang berbeza. Dalam kajian pemerhatian klinikal lain, empat (10 peratus ) daripada 41 pesakit, menyebabkan dua daripada 13 ( 15 peratus pesakit unit rawatan rapi (ICU) dan dua daripada 28 (7 peratus ) pesakit bukan ICU, menunjukkan peningkatan kreatinin serum.i0lSejumlah 3.7 peratus pesakit meninggal dunia akibatbuah pinggangkegagalan seperti yang ditunjukkan dalam analisis 88 kematian berkaitan penyakit koronavirus 2019 (COVID-19),[iil Selain itu, penyelidikan terkini mengesahkan bahawa 27.06 peratus (23/85) pesakit menunjukkan akutbuah pinggangkegagalan, dan nekrosis tubular akut yang teruk telah diperhatikan oleh pewarnaan hematoxylin-eosin dalam enam pesakit selepas bedah siasat. Antigen 2019-nCo V telah dikesan dalam tubul buah pinggang oleh imunohistokimia (IHC) juga.12] Selain itu, {{4 }}nCoV telah dikesan dalam sampel air kencing melalui tindak balas rantai polimer-ase masa nyata kuantitatif pesakit dengan 2019-jangkitan nCoV.134IWalau bagaimanapun, mengapa dan bagaimana 2019-nCoV mendorong AKI dalam air kencing masih tidak diketahui. Juga, sama ada 2019. nCoV boleh berjangkit melalui saluran kencing masih menjadi persoalan yang tidak terjawab. Memandangkan ACE2 memainkan peranan penting dalam 2019-nCoVinfection, kami berhasrat untuk mengenal pasti ACE2-yang menyatakan komposisi dan perkadaran sel dalam manusia normalbuah pinggangdan pundi kencing oleh transkriptom sel tunggal untuk meneroka kemungkinan laluan jangkitan 2019-nCoV dan peranan ACE2 dalam jangkitan sistem saluran uninari.

Penjujukan RNA sel tunggal (scRNA-Seq) telah digunakan secara meluas dalam 2019-penyelidikan nCoV kerana keupayaannya untuk memprofil ekspresi gen untuk semua jenis sel dalam berbilang tisu tanpa berat sebelah pada resolusi tinggi. Ekspresi ACE2 telah disiasat dalam sel alveolar jenis 2 yang terkenal dalam paru-paru serta dalam kolangiosit hati, sel epitelium esofagus, dan enterosit [15-171penyerap ileum dan kolon oleh scRNA-Seq. Keputusan ini menunjukkan potensi utiliti scRNA-Seq untuk membuka topeng jenis sel sasaran yang berpotensi bagi 2019-nCoV. Memandangkan jangkitan sistem kencing dan kemungkinan kesannya mungkin penting untuk penjagaan pesakit semasa dan selepas jangkitan, kami menggunakan dua set data transkrip scRNA-Seq dalam keadaan sihat.buah pinggangdan satu set data dalam pundi kencing yang sihat untuk menyiasat corak ekspresi jenis sel dalam sistem kencing.

Kaedah

Pemerolehan dan pemprosesan set data awam

Matriks ekspresi gen data scRNA-Seq daripada normalbuah pinggangdaripada tiga penderma yang sihat telah dimuat turun daripada Gene Expression Omnibus(GSE131685). Kami menghasilkan semula analisis hiliran menggunakan kod yang disediakan oleh pengarang dalam kertas asal.

Kami memperoleh data scRNA-Seq tisu pundi kencing yang sihat bagi tiga pesakit kanser pundi kencing daripada Gene Expression Omnibus (GSE108097). Untuk konsisten denganbuah pinggangset data, kami menggunakan Harmony(Kaedah Harmony ialah algoritma untuk melaksanakan penyepaduan set data genomik sel tunggal untuk pembetulan kelompok dan analisis meta, yang pantas, sensitif dan tepat. Ia juga boleh mengalih keluar pengaruh set data asal daripada embedding.1]untuk menyepadukan sampel dan melakukan analisis hiliran menggunakan Seurat (versi 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/).Semua ekspresi gen telah dinormalisasi dan diskalakan menggunakan NormalizeData dan ScaleData(NormalizeData ialah fungsi Seurat yang boleh menormalkan data kiraan yang terdapat dalam ujian tertentu. ScaleData ialah fungsi Seurat yang boleh menskala dan memusatkan gen dalam set data, menyeragamkan julat nilai ekspresi merentas semua gen.), 2 Teratas0 00 gen pembolehubah telah dipilih oleh FindVariableFeautres untuk analisis komponen utama. Analisis pengelompokan menggunakan FindClusters dilakukan dengan mula-mula mengurangkan matriks ekspresi gen kepada 20 komponen utama pertama dan kemudian menggunakan resolusi 0.3 f atau pengelompokan berasaskan graf.

Pemprosesan sampel buah pinggang

buah pinggangsampel diperolehi di satu tapak melalui biopsi baji dan jarum bagi buah pinggang penderma hidup selepas penyingkiran daripada penderma dan sebelum implantasi pada penerima.buah pinggangsampel diperolehi di satu tapak dengan biopsi baji dan jarum penderma hidupbuah pinggangselepas penyingkiran daripada penderma dan sebelum implantasi pada penerima. Semua prosedur yang melibatkan peserta manusia telah dilakukan mengikut piawaian etika Jawatankuasa Etika Hospital Xiangya di Central South University (nombor kelulusan LHDN 201711836) dan dengan Pengisytiharan Helsinki 1964 dan pindaan kemudiannya atau piawaian etika yang setanding. Sampel biopsi buah pinggang telah ditapis dengan garam penimbal fosfat steril (PBS) selepas pemerolehan.

Pemisahan tisu

Segarbuah pinggangtisu segera dipindahkan ke dalam GEXSCOPE" Penyelesaian Pemeliharaan Tisu (Singleton Biotechnologies, Nanjing, Jiangsu Province, China) pada 2 darjah C hingga 8 darjah . Sampel telah dicerna dalam 2 mL GEXSCOPE" larutan penceraian tisu (Singleron Biotechnologies) pada 357C untuk 157C min dalam tiub empar 15-mL dengan pengadukan berterusan selepas dibasuh dengan larutan garam seimbang Hanks tiga kali dan dipotong menjadi lebih kurang 1 hingga 2mm. Selepas itu, serpihan sel dan kekotoran lain telah ditapis oleh 40-penapis steril mikron(Corning, NY, USA). Sel-sel telah disentrifugasi pada 300 × g dan 4 darjah selama 5 minit. Pelet sel telah digantung semula dalam 1 mL PBS (HyClone, Marlborough, MA, USA). Untuk mengeluarkan sel darah merah.2mLGEXSCOPE Penampan Lisis Sel Darah Merah(Bioteknologi Tunggal) telah ditambahkan pada penggantungan sel dan diinkubasi pada 25 darjah selama 10 minit. Campuran kemudiannya disentrifugasi pada 500 × g selama 5 minit, dan pelet sel digantung semula dalam PBS. Sel dikira dengan kaunter sel automatik TC20 (Bio-Rad, Hercules, CA, Amerika Syarikat).

Penyediaan perpustakaan dan analisis data scRNA-Seq Penggantungan sel tunggal tertakluk kepada penyediaan dan penjujukan perpustakaan sel tunggal, seperti yang diterangkan sebelum ini.[19] Untuk selaras dengan data awam yang digunakan di atas, kami menggunakan aliran kerja analisis hiliran yang serupa.[18] Kami mengubah suai bilangan komponen utama kepada 20 dan menggunakan resolusi 0.6 untuk mendapatkan hasil pengelompokan jenis sel yang setanding dengan orang ramaibuah pinggangdata. Jenis sel telah diberi anotasi berdasarkan penanda kanonik dalam literatur.[18,20] Ekspresi bersama, pengayaan laluan dan analisis interaksi protein Bagi setiap set data, kami menggunakan semua sel jenis sel terpilih dan mengira gen yang dinyatakan bersama dengan ACE2 (tiga

Rajah 1: Analisis sel tunggal awambuah pinggangdata daripada tiga penderma. (A) Plot UMAP mendedahkan anotasi jenis sel bagi tiga sampel. (B) Komposisi selular tiga sampel buah pinggang yang sihat. Sel tubul berbelit proksimal menyumbang 48.3 peratus , 52.6 peratus , dan 38.5 peratus ; Sel PT menyumbang 26.3 peratus , 36.9 peratus , dan 43.7 peratus ; dan sel tubul lurus proksimal menyumbang 7.6 peratus , 2.1 peratus , dan 5.8 peratus . (C) Plot titik mempamerkan penanda kanonik yang digunakan untuk pengelasan jenis sel. Abscissa mewakili setiap jenis sel, ordinat mewakili gen penanda, warna titik dalam rajah mewakili tahap ekspresi, dan saiz titik mewakili bahagian ekspresi gen dalam sel. (D) Corak ekspresi gen ACE2daripada semua jenis sel yang dikesan dalambuah pinggang. Jenis sel diwakili secara mendatar, dan nilai ungkapan ACE2 diwakili secara menegak. Setiap titik mewakili satu sel. Sel-sel yang terutamanya menyatakan ACE2 dalam sampel buah pinggang ialah sel PT. ACE2: Enzim penukar angiotensin II; PT: Tubul proksimal; UMAP: Anggaran dan unjuran manifold seragam.

Rajah 2: Analisis sel tunggal bagi dua sampel biopsi buah pinggang. (A) Anotasi jenis sel yang divisualisasikan oleh UMAP. Jenis sel yang berbeza adalah berkod warna dan nama sel telah ditambahkan. (B) Visualisasi UMAP khusus sampel bagi dua sampel. Jenis sel dibezakan oleh warna yang berbeza. (C) Peta haba penanda kanonik digunakan untuk penetapan jenis sel. Jenis sel diwakili secara mendatar, senarai gen diwakili secara menegak, dan tahap ekspresi diwakili oleh warna dalam rajah. (D) Plot biola memaparkan isyarat ekspresi jenis sel buah pinggang. Jenis sel diwakili secara mendatar, dan nilai ungkapan ACE2 diwakili secara menegak. Setiap titik serakan mewakili satu sel. Sel-sel yang terutamanya menyatakan ACE2 dalam sampel buah pinggang ialah sel PT. ACE2: Enzim penukar angiotensin II; PT: Tubul proksimal; UMAP: Anggaran dan unjuran manifold seragam.

sel tubul proksimal [PT] untuk buah pinggang dan sel payung untuk pundi kencing). Pekali korelasi Pearson antara ACE2 dan semua gen lain pertama kali dihasilkan. Kemudian, gen dengan nilai r lebih besar daripada 0.1 dan nilai P lebih kecil daripada 0.01 telah dianggap sebagai gen ekspresi bersama yang signifikan dengan ACE2. Kami mengeluarkan gen mitokondria untuk analisis pengayaan laluan dan interaksi protein-protein (PPI) berikut. Untuk set data buah pinggang, kami menggunakan gen yang dinyatakan bersama dalam sekurang-kurangnya dua daripada tiga jenis sel PT, tubul lurus proksimal dan sel tubul berbelit proksimal dalam rajah Venn. Sebanyak 126 dan 65 gen kekal untuk kumpulan data buah pinggang awam dan swasta, masing-masing. Untuk dataset pundi kencing, set akhir mengandungi 372 gen. Analisis pengayaan laluan Gene Ontology (GO) dan Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) Kyoto telah digunakan menggunakan pakej R ClusterProfiler (versi 3.8.1, Bioconductor, https:// bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro filer.html). Laluan dengan nilai adj P_kurang daripada 0.05 dianggap sebagai diperkaya dengan ketara. Untuk analisis PPI, dua set akhir gen daripada dua set data buah pinggang telah digabungkan untuk membentuk 170-senarai gen. Analisis PPI diramalkan berdasarkan interaksi gen yang diketahui dengan istilah GO yang berkaitan dalam pakej R STRINGdb (versi 1.20.0, https://string-db.org/). Berdasarkan data rangkaian interaksi protein gen yang dikawal secara berbeza, rangkaian PPI telah dieksport menggunakan perisian Cytoscape (versi 3.4,https://cytoscape.org/).

Rajah 3: Dataset sel tunggal pundi kencing awam. (A) Visualisasi dua dimensi atlas sel pundi kencing oleh UMAP. Jenis sel yang berbeza adalah berkod warna, dan nama sel telah ditambahkan. (B) Corak ekspresi penanda kanonik yang digunakan untuk mengenal pasti jenis sel pundi kencing. Paksi-X mewakili setiap jenis sel, paksi-Y mewakili gen penanda, warna titik dalam rajah mewakili tahap ekspresi, dan saiz titik mewakili bahagian ekspresi gen dalam sel. (C) Ekspresi ACE2 merentas 12 subkumpulan sel dalam dataset pundi kencing. Jenis sel berada pada paksi mendatar, dan nilai ekspresi ACE2 diwakili secara menegak. Setiap titik serakan mewakili satu sel. ACE2 dinyatakan dalam sel payung dalam sampel pundi kencing.

ACE2: Enzim penukar angiotensin II; UMAP: Anggaran dan unjuran manifold seragam.

Cistanche boleh meningkatkan fungsi buah pinggang

Analisis statistik

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 telah dipilih. Korelasi Pearson digunakan untuk menganalisis gen yang dinyatakan bersama dengan ACE2, dan nilai P yang lebih kecil daripada 0.01 digunakan untuk mengenal pasti gen yang dinyatakan bersama dengan ACE2. Untuk data scRNA-Seq, analisis statistik dan angka telah disiapkan oleh R (versi 3.5.1, https://www.r-project.org/).

Keputusan

Corak ekspresi ACE2 dalam buah pinggang Dengan menganalisis set data transkrip sel tunggal awam sel buah pinggang manusia normal daripada tiga penderma, kami mendapati bahawa ekspresi ACE2 telah diedarkan merentasi pelbagai jenis sel. Terutama, ACE2 kebanyakannya diperkaya dalam sel PT, termasuk kedua-dua tubul berbelit dan tubul lurus [Rajah 1A-1D]. Subtipe nefron yang lain, seperti saluran pengumpul dan tubul distal serta sel imun, semuanya menunjukkan ekspresi gen yang sangat rendah.

Untuk mengesahkan keputusan ini, kami selanjutnya menganalisis sampel buah pinggang normal daripada dua penderma yang sihat. 4736 sel telah diklasifikasikan kepada sembilan jenis sel, yang sangat bertindih dengan data awam, termasuk tujuh subtipe khusus nefron berdasarkan gen penanda kanonik [Rajah 2A]. PT (CUBN, SLC13A3 dan SLC22A8) telah diklasifikasikan kepada tubul berbelit proksimal dan tubul lurus proksimal berdasarkan tahap ekspresi penanda yang berbeza.[18,20] Mengumpul sel utama saluran (AQP2), mengumpul sel berinterkalasi saluran (ATP6V0D2), dan sel epitelium parietal glomerular (KRT8 dan KRT18) juga diberi penjelasan, dan keputusan ini selaras dengan keputusan sebelumnya. Tambahan pula, kami mengenal pasti sekumpulan gelung sel Henle (UMOD, SLC12A1, dan CLDN16), yang tiada dalam dataset awam. Selain itu, stroma dan sel imun, yang terdiri daripada sebilangan kecil sel endothelial (CD34 dan PECAM1) dan monosit (CD14, FCN1, dan VCAN), ditemui [Rajah 2B]. Gen penanda wakil untuk semua subpopulasi diplot dalam Rajah 2C.

Seperti yang diperhatikan dalam dataset awam, kami memerhatikan ekspresi ACE2 terkawal dalam semua sel PT berbanding dengan jenis sel lain [Rajah 2D]. Secara kuantitatif, ungkapan ACE2 juga disahkan dalam 12.05 peratus , 6.79 peratus dan 10.20 peratus sel tubul berbelit proksimal, PT, dan tubul lurus proksimal, dalam dua sampel buah pinggang normal kita sendiri yang sihat. Analisis IHC sebelumnya [21] menunjukkan pengedaran spatial kompleks ekspresi protein ACE2 tertumpu di sempadan berus PT.

Corak ekspresi ACE2 dalam pundi kencing

Berdasarkan dataset pundi kencing awam 12 jenis sel [Rajah 3A dan 3B], kami mendapati ekspresi rendah ACE2 dalam semua jenis sel epitelium. Kepekatan ACE2 nampaknya mengalami trend menurun dari lapisan luar epitelium pundi kencing (sel payung) ke lapisan dalam (sel basal) dengan sel perantaraan di antaranya. Jenis sel lain, seperti sel endothelial dan imun, kebanyakannya negatif untuk ACE2 [Rajah 3C]. Peratusan sel payung dalam pundi kencing yang menyatakan ACE2 (1.3 peratus ) adalah lebih rendah daripada epitelium buah pinggang. Analisis terdahulu pesakit SARS menunjukkan bahawa virus SARS (SARS-CoV) mampu bertahan dalam air kencing pada tahap yang boleh dikesan.[22,23] Pengesanan SARS-CoV dalam air kencing membayangkan kemungkinan pembebasan virus daripada sel epitelium pundi kencing yang dijangkiti. , yang bersetuju dengan analisis kami di atas.

Analisis fungsional gen yang dinyatakan bersama dengan ACE2

Dalam kedua-dua set data buah pinggang, kami menemui sejumlah besar gen yang dinyatakan bersama dengan ACE2, terutamanya dalam sel tubul lurus proksimal [Rajah 4A dan 4D]. Gen yang dinyatakan bersama telah diperkaya dalam pelbagai komponen selular berkaitan membran (CC) [Rajah 4B dan 4E]. Terutamanya, sempadan berus dan membran sempadan berus telah diperkaya dengan ketara istilah CC, yang sejajar dengan lokasi selular ACE2 yang dikesan oleh analisis imunohistokimia.[21] Istilah KEGG yang diperkaya termasuk fungsi normal ACE2, seperti sistem renin-angiotensin, PT

Rajah 4: Analisis fungsi gen berkaitan ACE dalam buah pinggang. (A, D) Gambar rajah Venn gen ekspresi bersama ACE2 daripada tiga sel PT di khalayak ramaibuah pinggangdataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 jenis sel) untuk pengayaan istilah GO CC dalam Data 1 dan Data 2. Paksi X mewakili nilai P yang diubah log. (C, F) Analisis gen ekspresi bersama ACE2 untuk pengayaan istilah KEGG dalam Data 1 dan Data 2. Istilah dalam warna merah ialah laluan biasa antara set data. ACE2: Enzim penukar angiotensin II; CC: Komponen selular; GO: Ontologi Gen; KEGG: Ensiklopedia Gen dan Genom Kyoto; PT: Tubul proksimal.

Rajah 5: Analisis fungsi gen berkaitan ACE2-dalam pundi kencing. (A) Analisis gen ekspresi bersama ACE2 dalam sel payung pundi kencing untuk pengayaan istilah GO CC. Paksi-X mewakili Pvalues ​​yang diubah log. (B) Analisis gen ekspresi bersama ACE2 dalam sel payung pundi kencing untuk pengayaan istilah KEGG. (C, D) Rangkaian PPI memaparkan hubungan antara ACE2 dan gen berkaitannya dalam buah pinggang dan pundi kencing. Saiz nod (gen) mewakili bilangan rakan interaksi (jiran). Lebar garisan dan warna (sempit ke lebar sepadan dengan biru ke merah) adalah berkadar dengan kekuatan berinteraksi dalam pangkalan data STRING. ACE2: Enzim penukar angiotensin II; CC: Komponen selular; GO: Ontologi Gen;

KEGG: Ensiklopedia Gen dan Genom Kyoto; PPI: Interaksi protein-protein.

penambakan bikarbonat, penyerapan mineral, dan pelbagai laluan berkaitan metabolisme [Rajah 4C dan 4F]. Keputusan mengesahkan bahawa ACE2 dan gen berkaitannya adalah penting untuk mengekalkan fungsi buah pinggang.[24] Untuk dataset pundi kencing, keputusan pengayaan CC dan KEGG secara amnya konsisten dengan buah pinggang, di mana protein membran dan fungsi buah pinggang seperti penyerapan dan metabolisme terlibat [Rajah 5A dan 5B]. Kami melakukan analisis PPI untuk ACE2 dan gen yang dinyatakan bersama dalam kedua-duabuah pinggangdan pundi kencing, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5C dan 5D. Sama ada protein berinteraksi ini terlibat dalam perubahan patogenik PT dan jangkitan sel payung tidak jelas dan perlu disiasat lebih lanjut. Perbincangan AKI dalam 2019-jangkitan nCoV dan SARS-CoV COVID-19 ialah penyakit berjangkit baharu dengan kelajuan penularan yang menggerunkan. Walaupun kebanyakan pesakit ini menunjukkan simptom pernafasan, pelbagai simptom bukan pernafasan juga telah dilaporkan, menunjukkan bahawa organ lain terjejas semasa penyakit itu. Dalam analisis ciri klinikal pesakit yang dijangkiti nCoV 2019-, kerosakan fungsi buah pinggang telah disahkan,[9,10] dan berterusanbuah pinggangrawatan penggantian diperlukan dalam kira-kira 9 peratus daripada semua 99 pesakit yang dijangkiti.[9] Gabarre et al[25] menyemak AKI secara sistematik dalam pesakit kritikal dengan COVID-19. Selain itu, kecederaan buah pinggang dan disfungsi buah pinggang telah diperhatikan pada yang lainkoronavirus-koronavirusdikaitkan dengan jangkitan pernafasan, terutamanya dua betakoronavirus-koronavirus(SARS-CoV dan MERS-CoV),[26] yang secara genetik serupa dengan 2019-nCoV.[4,8] Kajian terdahulu melaporkan bahawa 36 (6.7 peratus ) daripada 536 pesakit dengan SARS mengalami AKI, dan 33 daripada kesemua 36 pesakit (91.7 peratus ) dengan disfungsi buah pinggang meninggal dunia.[27] Yang penting, serpihan SARS-CoV telah dikesan oleh tindak balas rantai polimerase dalam spesimen air kencing sesetengah pesakit.[28] Tambahan pula, jangkitan dan replikasi SARS-CoV yang berterusan telah diperhatikan dalambuah pinggangterutamanya dalam sel epitelium tiub in vitro, [29] menunjukkan bahawa kerosakan buah pinggang pada pesakit dengan SARS mungkin disebabkan oleh jangkitan virus langsung dalam sel sasaran kecuali pencetus lain, seperti tindak balas imun perumah, radang paru-paru teruk, dan ARDS. Walaupun secara patogennya hampir sama dengan SARS-CoV, mekanisme terperinci penglibatan buah pinggang 2019-nCoV masih tidak jelas.

Cistanche boleh meningkatkan fungsi buah pinggang

Analisis ekspresi ACE2 dalam sistem kencing

Etiologi AKI dalam SARS nampaknya berbilang faktor dan masih tidak pasti, yang dianggap mempunyai korelasi tertentu dengan ekspresi tinggi ACE2 dalam buah pinggang.[29,30] scRNA-seq, pendekatan baharu yang semakin digunakan dalam bidang biologi dan perubatan, boleh menganalisis jenis sel dan gen ekspresi di peringkat selular. Berdasarkan analisis sel tunggal kami dalam kedua-dua normalbuah pinggang(kedua-dua orang awam dan data kami) dan pundi kencing, kami mendapati tahap ACE2 yang boleh dikesan dalam kedua-dua buah pinggang dan pundi kencing. Sama seperti data kami, Deng dan rakan sekerja[31] menganalisis awambuah pinggangdata dan mencadangkan bahawa buah pinggang berisiko tinggikoronavirusjangkitan. Selain itu, dalam data kami, kami mendapati bahawa sel PT mempunyai peratusan ekspresi yang lebih tinggi daripada sel epitelium pundi kencing, yang mungkin menunjukkan bahawa buah pinggang lebih terdedah kepada 2019-jangkitan nCoV berbanding pundi kencing. Berbanding dengan tahap ekspresi ACE2 dalam sistem pencernaan, [15] ekspresi ACE2 yang lebih rendah dalam sistem kencing boleh mencadangkan lebih sedikit pesakit dengan simptom berkaitan buah pinggang, yang berkorelasi positif dengan pemerhatian untuk pesakit SARS. Ekspresi bersama dan analisis laluan mendedahkan fungsi kritikal ACE2 dalam sistem kencing, yang mungkin menjelaskan disfungsi buah pinggang yang disebabkan oleh virus pengikat ACE2-. Selain itu, ekspresi ACE2 dalam sel luar (sel PT dalam tubul renal dan sel payung dalam epitelium pundi kencing) juga boleh menjadi salah satu punca kehadiran virus dalam air kencing.

Kepentingan kajian

AKI, yang telah terbukti sebagai peramal kematian yang tinggi dalam pesakit SARS,[27] juga boleh menyebabkan kesukaran rawatan, keadaan yang semakin teruk, malah menjadi penunjuk prognostik negatif untuk kemandirian 2019-pesakit yang dijangkiti nCoV . Kajian ini memberikan bukti langsung untuk kemungkinan jangkitan sel epitelium buah pinggang dengan 2019-nCoV, yang memerlukan lebih perhatian kepada pesakit COVID-19 dengan AKI, terutamanya semasa wabak yang meluas dan wabak global terus merosot . Selain itu, pengedaran ACE2 dalam sistem kencing dan pengesanannya[32] dalam sampel air kencing membayangkan keperluan ujian virus dalam sampel air kencing pesakit-19 COVID, yang boleh mengurangkan risiko penularan sedikit sebanyak. Keputusan kami juga mesti dilihat dari segi batasannya. Mula-mula, kami menganalisis ungkapan ACE2 hanya dalam sampel individu yang sihat dan kekurangan sampel daripada pesakit dengan COVID-19 adalah had utama. Tambahan pula, kami tidak memasukkan kohort pengesahan untuk mengesahkan penemuan kami. Lebih banyak bukti langsung daripada eksperimen in vitro dan sampel pesakit diperlukan.

Pembiayaan Kerja ini disokong oleh Projek Suruhanjaya Kesihatan Wilayah Hunan (No. C2019184) dan Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China (No. 81800641).

Konflik kepentingan Tiada.