การจัดลำดับ RNA เซลล์เดียวของเซลล์ปัสสาวะเผยให้เห็นถึงความหลากหลายของเซลล์ที่แตกต่างกันในโควิด-19–AKI ที่เกี่ยวข้อง Ⅱ

ผลลัพธ์

เราทำการตรวจ scRNAseq กับตะกอนปัสสาวะจากผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลแปดรายด้วยโควิด-19ห้าด้วยอากิและอีกสามคนที่ไม่มี AKI ตัวอย่างปัสสาวะเพิ่มเติมอีกสี่ตัวอย่างจากผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลโดยไม่มีเชื้อโควิด-19และยังมีการรวบรวม AKI เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างที่เป็นไปได้ใน AKI ในบริบทของโควิด{{0}} sCr เฉลี่ยในผู้ป่วย AKI ที่เกี่ยวข้องกับ COVID-19 อยู่ที่ 2.4 มก./ดล. เทียบกับ 0.83 มก./ดล. ในผู้ป่วยกลุ่มควบคุม ณ เวลาที่รวบรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีผู้ป่วย 2 รายด้วยโควิด 19-ที่เกี่ยวข้องอากิมีมาก่อนการวินิจฉัยโรค CKDซึ่งได้รับการแสดงต่อผลลัพธ์ที่แย่ลงจากโควิด-19(39,40). โรคร่วมและตัวแปรอื่น ๆ แตกต่างกันเล็กน้อยระหว่าง AKI และไม่มีประชากรควบคุม AKI (ตารางที่ 1)

สอดคล้องกับรายงานก่อนหน้านี้ (29) จำนวนเซลล์มีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างผู้ป่วย (รูปที่ 1, A และ B เพิ่มเติม) โดยรวมแล้ว มีเซลล์ 65,234 เซลล์ถูกจัดลำดับ และ 30,076 เซลล์ถูกคงไว้โดยการควบคุมคุณภาพ การประมาณค่าต่างๆ ที่สม่ำเสมอและการฉายภาพของผู้ป่วยทั้ง 12 ตัวอย่างเผยให้เห็นเซลล์ไต ท่อปัสสาวะ และเซลล์ภูมิคุ้มกันที่หลากหลาย (รูปที่ 1, A, E และ F) เราสามารถตรวจพบเซลล์ไตส่วนใหญ่ได้ รวมถึงเซลล์พ็อดไซต์และเซลล์ไต VCAM11 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการศึกษาไตโดยไม่รุกล้ำผ่านการวิเคราะห์ปัสสาวะ มีความแตกต่างที่ชัดเจนในประชากรเซลล์ท่อปัสสาวะ ซึ่งอยู่นอกขอบเขตของการศึกษานี้ แต่รับประกันว่าจะมีการตรวจสอบเพิ่มเติม ประเภทเซลล์ที่จับได้แตกต่างกันไปกลุ่ม AKI และไม่ใช่ AKI(รูปที่ 1, B–D) รวมถึงระหว่างผู้ป่วยแต่ละราย (รูปที่ 1C เพิ่มเติม) ตามที่คาดไว้ มีการตรวจพบเซลล์ภูมิคุ้มกันจำนวนมากขึ้นในตัวอย่าง AKI ที่เกี่ยวข้องกับโควิด-19

สมุนไพรจีนโบราณเป็นอาหารสำหรับไต

GSEA เปิดเผยกฎระเบียบของยีนอะพอพโทติกองค์ประกอบการตอบสนองของ IFN และเส้นทางการส่งสัญญาณอื่น ๆ ทั้งใน AKI ที่เกี่ยวข้องกับ COVID–19 และที่ไม่ใช่–19 และ AKI ที่ไม่ใช่ AKI (รูปที่ 2C รูปที่ 2 เพิ่มเติม) เนื่องจากความต้องการพลังงานสูงและปริมาณไมโตคอนเดรีย ท่อส่วนใกล้เคียงจึงเป็นหนึ่งในโครงสร้างที่ไวต่อการดูถูกระหว่าง AKI (41) มากที่สุด และความรุนแรงของการบาดเจ็บสัมพันธ์กับผลลัพธ์โดยรวม (42) การวิเคราะห์เส้นทางของเซลล์ tubule ใกล้เคียงจากผู้ป่วยที่มี AKI เผยให้เห็นการเพิ่มประสิทธิภาพของเส้นทางที่เกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์ การซ่อมแซม DNA และการตอบสนองของเซลล์ต่อสายพันธุ์ออกซิเจนและความเครียดที่เกิดปฏิกิริยา ตรงกันข้ามกับผู้ป่วยที่ไม่มี AKI (รูปที่ 2, A และ B) ตรวจพบการควบคุมทางเดินที่คล้ายกันในเซลล์ท่อไตอื่น เส้นทางที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายได้รับการควบคุมในการตั้งค่าของ AKI แต่การเพิ่มปริมาณออกซิเจนชนิดปฏิกิริยา ความเสียหายของ DNA และวิถีอะพอพโทซิสในท่อส่วนใกล้เคียง ห่วงของเฮนเล และท่อรวบรวมปรากฏชัดเจนมากขึ้นในโรคที่เกี่ยวข้องกับโควิด-19 AKI เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่าง AKI ที่ไม่ใช่โควิด-19 เราสงสัยว่ามีวิถีทางที่ทับซ้อนกันมากมายใน AKI เนื่องจากการรวมกันของกลไกการบาดเจ็บ รวมถึงภาวะขาดเลือด การอักเสบ หรือความเป็นพิษของยา การเสริมเส้นทางที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายเพิ่มเติมใน AKI ที่เกี่ยวข้องกับโควิด-19 อาจเนื่องมาจากกระบวนการอักเสบอื่นๆ ที่เกิดขึ้นในกระบวนการโรคโควิด-19 สิ่งนี้อาจอธิบายความแตกต่างทางเมตาบอลิซึมที่พบในปัสสาวะของผู้ป่วย AKI ที่เกี่ยวข้องกับ COVID-19 (43)

ตัวรับการเข้าของไวรัส ACE2 มีอยู่ในเนื้อเยื่อหลายชนิด รวมถึงไตด้วย ตรวจพบการถอดเสียง ACE2 และ TMPRSS2 บนเซลล์เยื่อบุผิวต่างๆ จากไต และมีจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์ urothelial (รูปที่ 3A) เนื่องจาก SARS-CoV-2 เป็นไวรัส RNA ที่มีส่วนท้ายเป็น poly-A (44) เราจึงสร้างจีโนมแบบกำหนดเองสำหรับการจัดตำแหน่ง โดยที่จีโนม SARS-CoV-2 ถูกเพิ่มเป็น exon ให้กับมนุษย์ hg38 จีโนม สิ่งที่น่าสนใจ แม้ว่าเราจะตรวจไม่พบหลักฐานการถอดเสียงของไวรัส SARS-CoV-2 ในเซลล์ไตในผู้ป่วยที่เป็นโรค AKI แต่เราตรวจพบการถอดเสียงในเซลล์ท่อปัสสาวะของผู้ป่วย 7 (ที่ติดเชื้อโควิด-19 โดยไม่มี AKI ) แสดงให้เห็นการติดเชื้อโดยตรงของเซลล์กระเพาะปัสสาวะเหล่านี้ (รูปที่ 3A) การวิเคราะห์รายบุคคลของผู้ป่วย 7 เผยให้เห็นเซลล์ที่ได้มาจากไตเพียงไม่กี่เซลล์ เซลล์ส่วนใหญ่ที่แยกได้คือเซลล์ภูมิคุ้มกันและเซลล์ท่อปัสสาวะ Viral RNA พบเฉพาะในเซลล์ urothelial ที่มีการแสดงออกของ ACE2 สูง (รูปที่ 3B, รูปที่ 3 เพิ่มเติม) การตรวจปัสสาวะของผู้ป่วยรายนี้แสดงให้เห็นเม็ดเลือดขาวโดยไม่มีหลักฐานการติดเชื้อแบคทีเรีย (เม็ดเลือดขาวเอสเทอเรสและไนไตรท์เชิงลบ) (รูปที่ 3C) การวิเคราะห์เส้นทางของเซลล์ท่อปัสสาวะเผยให้เห็นการเพิ่มประสิทธิภาพของเส้นทางที่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณ IFN ประเภท 1 การตอบสนองการอักเสบเฉียบพลัน และการตอบสนองของเม็ดเลือดขาว (รูปที่ 3 มิติ รูปที่ 2B เพิ่มเติม) ซึ่งสอดคล้องกับการติดเชื้อไวรัสของเซลล์เหล่านี้

รูปที่ 2|การเพิ่มคุณค่าของวิถีทางที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายในเซลล์จากผู้ป่วย AKI การวิเคราะห์การเพิ่มคุณค่าของชุดยีนของแต่ละกลุ่มของเซลล์จาก UMAP แบบบูรณาการสำหรับวิถีทาง รวมถึง (A) วิถีทางสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยาที่เป็นเครื่องหมายรับรอง (B) วิถีทางการตายของเซลล์ที่เป็นเครื่องหมายรับรอง และ (C) วิถีทางการซ่อมแซม DNA ที่เป็นเครื่องหมายรับรองในผู้ป่วยโรคโควิด-19 AKI (แผงด้านซ้าย), COVID-19 ไม่มีการควบคุม AKI (แผงกลาง) และผู้ป่วย AKI ที่ไม่ใช่–{4}} AKI (แผงด้านขวา) การระบุคลัสเตอร์มีดังนี้: 1, urothelial; 2, ท่อปัสสาวะ; 3 ทางเดินปัสสาวะ; 4, มาโครฟาจ; 5, MHC คลาส 2–นิวโทรฟิลเชิงบวก; 6 ห่วงของ Henle; 7 นิวโทรฟิล; 8 เก็บท่อ; 9, ท่อปัสสาวะ; 10 ร่ม; 11, นิวโทรฟิล; 12, ท่อรวบรวม; 13, แมคโครฟาจประจำถิ่นไต; 14, นิวโทรฟิล; 15, ท่อปัสสาวะ; 16 ปั่นจักรยาน; 17, ท่อใกล้เคียง; 18, ท่อใกล้เคียง; 19 เซลล์กล้ามเนื้อเรียบ; 20 เซลล์อวตาร; 21, ท่อปัสสาวะ; 22, ทีเซลล์; 23, พ็อดไซต์; 24 เซลล์เม็ดเลือดแดง; 25, มาโครฟาจ; 26, บีเซลล์; 27, มาโครฟาจ; 28 เม็ดเลือดแดง.ขาดหลักฐานของการติดเชื้อโดยตรง เมชาการเข้ามาจะมาจากด้านฐานของท่อปัสสาวะเซลล์หากมาจากเลือดหรือจากด้าน luminal หากมาจากปัสสาวะ

การศึกษาก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่า ACE2 แสดงออกทั้งบนพื้นผิวฐานและส่วน luminal ของกระเพาะปัสสาวะ (23) การตรวจหาไวรัสกระเพาะปัสสาวะอักเสบโดยใช้ scRNAseq นั้นสอดคล้องกับลักษณะทางคลินิกของผู้ป่วย 7 (รูปที่ 3C) แม้ว่าไวรัสจะถูกตรวจพบในเซลล์จำนวนเล็กน้อย แต่เราสงสัยว่าเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัสส่วนใหญ่อาจถูกกรองออกในระหว่างขั้นตอนการควบคุมคุณภาพการประมวลผลปัสสาวะและการวิเคราะห์ข้อมูล ซึ่งเรากำจัดเซลล์ที่ตายและกำลังจะตายออก