Penjujukan RNA Sel Tunggal Sel Kencing Mendedahkan Kepelbagaian Selular yang Terserlah dalam COVID-19–AKI Berkaitan Ⅱ

Keputusan

Kami melakukan scRNAseq pada sedimen air kencing daripada lapan pesakit dimasukkan ke hospital denganCOVID-19, lima denganAKIdan tiga tanpa AKI. Empat sampel air kencing tambahan daripadapesakit dimasukkan ke hospital tanpa COVID-19dan dengan AKI juga dikumpulkan untuk membandingkan potensi perbezaan dalam AKI dalam konteks COVID{{0}}. Purata sCr dalam pesakit dengan AKI berkaitan COVID-19 ialah 2.4 mg/dl berbanding dengan 0.83 mg/dl dalam pesakit kawalan pada masa pengumpulan. Terutama, dua daripada pesakit denganCOVID 19-berkaitanAKImempunyai sebelumnyadiagnosis CKD, yang telah ditunjukkan kepadamemburukkan hasil daripada COVID-19(39,40). Komorbiditi dan pembolehubah lain berbeza sedikit antara AKI dan tiada populasi kawalan AKI (Jadual 1).

Selaras dengan laporan terdahulu (29), bilangan sel adalah sangat heterogen antara pesakit (Tambahan Rajah 1, A dan B). Secara keseluruhan, 65, 234 sel telah dijujukan, dan 30, 076 sel telah dikekalkan melalui kawalan kualiti. Penghampiran manifold seragam bersepadu dan unjuran semua 12 sampel pesakit mendedahkan pelbagai sel buah pinggang, urothelial, dan imun (Rajah 1, A, E, dan F). Kami dapat mengesan kebanyakan sel buah pinggang, termasuk podosit dan sel buah pinggang VCAM11, menunjukkan keupayaan untuk mengkaji buah pinggang secara bukan invasif melalui analisis air kencing. Terdapat heterogeniti yang jelas dalam populasi sel urothelial, yang berada di luar skop kajian ini tetapi memerlukan penyiasatan lanjut. Jenis sel yang ditangkap berbeza-beza antarakumpulan AKI dan bukan AKI(Rajah 1, B–D) serta antara setiap pesakit (Rajah Tambahan 1C). Seperti yang dijangkakan, bilangan sel imun yang lebih besar telah dikesan dalam sampel AKI yang berkaitan dengan COVID-19.

HERBA TRADISIONAL CINA SEBAGAI PEMAKANAN RENAL

GSEA mendedahkan upregulation ofgen apoptosis, elemen tindak balas IFN dan pelbagai laluan isyarat lain dalam kedua-dua sampel kawalan AKI dan bukan AKI COVID–19 yang berkaitan dan bukan COVID-19 (Rajah 2C, Rajah Tambahan 2). Oleh kerana keperluan tenaga yang tinggi dan kandungan mitokondria, tubul proksimal adalah salah satu struktur yang paling sensitif terhadap penghinaan semasa AKI (41), dan keterukan kecederaan berkaitan dengan hasil keseluruhan (42). Analisis laluan sel tubul proksimal daripada pesakit dengan AKI mendedahkan pengayaan laluan yang berkaitan dengan apoptosis, pembaikan DNA, dan tindak balas selular kepada spesies oksigen reaktif dan tekanan berbeza dengan pesakit tanpa AKI (Rajah 2, A, dan B). Penyelarasan laluan yang sama dikesan dalam sel tiub buah pinggang yang lain. Laluan yang berkaitan dengan kerosakan telah dikawal selia dalam tetapan AKI, tetapi pengayaan spesies oksigen reaktif, kerosakan DNA dan laluan apoptosis dalam tubul proksimal, gelung Henle dan saluran pengumpul lebih jelas dalam COVID-19–berkaitan AKI berbanding dengan sampel AKI bukan COVID-19. Kami mengesyaki bahawa terdapat banyak laluan bertindih dalam AKI disebabkan gabungan mekanisme kecederaan, termasuk iskemia, keradangan atau ketoksikan dadah. Pengayaan tambahan laluan berkaitan kerosakan dalam AKI berkaitan COVID–19 mungkin disebabkan oleh proses keradangan lain yang berlaku dalam proses penyakit-19 COVID. Ini mungkin menjelaskan perbezaan metabolik yang dilihat dalam air kencing pesakit dengan AKI berkaitan COVID-19 (43)

Reseptor kemasukan virus, ACE2, banyak terdapat dalam pelbagai tisu, termasuk buah pinggang. Transkrip ACE2 dan TMPRSS2 dikesan pada pelbagai sel epitelium dari buah pinggang dan sangat banyak dalam sel urothelial (Rajah 3A). Oleh kerana SARS-CoV-2 ialah virus RNA dengan ekor poli-A (44), kami mencipta genom tersuai untuk penjajaran yang mana genom SARS-CoV-2 telah ditambahkan sebagai ekson kepada manusia hg38 genom. Menariknya, walaupun kami tidak mengesan sebarang transkrip virus SARS-CoV-2 dalam sel buah pinggang pada pesakit AKI, kami telah mengesan transkrip surih dalam sel urothelial pesakit 7 (yang menghidapi COVID-19 tanpa AKI ), mencadangkan jangkitan langsung sel-sel pundi kencing ini (Rajah 3A). Analisis individu pesakit 7 mendedahkan beberapa sel yang berasal dari buah pinggang. Kebanyakan sel yang diasingkan adalah sel imun dan urothelial. RNA virus ditemui secara eksklusif dalam sel urothelial dengan ekspresi ACE2 yang tinggi (Rajah 3B, Rajah Tambahan 3). Urinalisis pesakit ini menunjukkan leukocyturia tanpa bukti jangkitan kuman (negatif leukocyte esterase dan nitrit) (Rajah 3C). Analisis laluan sel urothelial mendedahkan pengayaan laluan yang terlibat dalam isyarat IFN jenis 1, tindak balas keradangan akut, dan tindak balas leukosit (Rajah 3D, Rajah Tambahan 2B), yang konsisten dengan jangkitan virus sel-sel ini.

Rajah 2.|Pengayaan laluan berkaitan kerosakan dalam sel daripada pesakit dengan AKI. Analisis Pengayaan Set Gen bagi setiap kelompok sel daripada UMAP bersepadu untuk laluan, termasuk (A) laluan spesies oksigen reaktif yang menonjol, (B) laluan apoptosis yang menjadi ciri dan (C) laluan pembaikan DNA yang menjadi ciri pada pesakit dengan COVID-19 AKI (panel kiri), COVID-19 tiada kawalan AKI (panel tengah) dan pesakit dengan AKI bukan COVID-19 (panel kanan). Pengenalpastian kluster adalah seperti berikut: 1, urothelial; 2, urothelial; 3, urothelial; 4, makrofaj; 5, MHC kelas 2-neutrofil positif; 6, gelung Henle; 7, neutrofil; 8, saluran pengumpulan; 9, urothelial; 10, payung; 11, neutrofil; 12, saluran pengumpulan; 13, makrofaj pemastautin buah pinggang; 14, neutrofil; 15, urothelial; 16, berbasikal; 17, tubul proksimal; 18, tubul proksimal; 19, sel otot licin; 20, sel berselang; 21, urothelial; 22, sel T; 23, podosit; 24, sel darah merah; 25, makrofaj; 26, sel B; 27, makrofaj; 28, sel darah merah.bukti jangkitan langsung telah kurang. MechaNisme kemasukan adalah dari bahagian basal urothelialsel jika dari darah atau bahagian luminal jika dari air kencing.

Kajian terdahulu mencadangkan bahawa ACE2 dinyatakan pada kedua-dua permukaan basal dan luminal pundi kencing (23). Pengesanan sistitis virus menggunakan scRNAseq adalah konsisten dengan ciri klinikal pesakit 7 (Rajah 3C). Walaupun virus itu hanya dikesan dalam sebilangan kecil sel, kami mengesyaki bahawa kebanyakan sel yang dijangkiti virus mungkin telah ditapis semasa pemprosesan air kencing dan langkah kawalan kualiti analisis data di mana kami mengeluarkan sel mati dan mati.