PARTIE Ⅰ : L'atteinte rénale aiguë dans les cas graves de COVID-19 présente des similitudes avec l'atteinte rénale associée à la septicémie

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PARTIE Ⅰ :Les lésions rénales aiguës dans les cas de COVID sévère-19 présentent des similitudes avec les lésions rénales associées à la septicémie : une étude multi-omique

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

INTRODUCTION

L'infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) provoque la maladie à coronavirus 2019 (COVID. 19).et est associé àlésion rénale aiguë(IRA) chez plus d'un tiers des patients hospitalisés. L'AKI (lésion rénale aiguë) est souvent modérée à sévère et constitue un facteur de risque indépendant de mortalité hospitalière. La lésion tubulaire aiguë est considérée comme la marque pathologique deCOVID-19maladie rénale, comme le montrent les études rénales sur les natifs et les autopsies. Des micro-thrombus, décrits dans le cœur et les poumons, sont rarement signalés dans les reins. De même, bien que gravesCOVID-19est associée à une réponse inflammatoire systémique et à une inflammation des poumons et du cœur, on sait peu de choses sur la réponse immunitaire dans les reins.

Toxicité virale directe, instabilité hémodynamique, tempête de cytokines. et les lésions à médiation immunitaire ont toutes été proposées comme causes probables de lésions rénales chezCOVID-19.5,13,14 Des études récentes ont établi des similitudes entre l'IRA associée à la septicémie (lésion rénale aiguë) (S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)) etCOVID-19rénale liée.,e À ce jour, les rapports évaluant la pathologie rénale chezCOVID-19se sont largement concentrés sur la microscopie optique et les études ultrastructurales; les études moléculaires ont été limitées.

Nous présentons ici une série deCOVID-19les patients qui ont subi un examen post-mortem en mettant l'accent sur les résultats de pathologie rénale. Notre étude visait à décrire le spectre pathologique deCOVID-19- lésion rénale associée et de caractériser le profil moléculaire deCOVID-19-AKI associé (lésion rénale aiguë)par rapport à S-AKI ((Lésion rénale associée à la septicémie))et AKI non liée à la septicémie (lésion rénale aiguë)(NS. AKI (lésion rénale aiguë)pour élucider les similitudes et les différences dans la physiopathologie sous-jacente.

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PATIENTS ET MÉTHODES

Donnée clinique

Tous les cas deCOVID-19(tel que confirmé par le SARS.CoV antemortem-2 réaction en chaîne de la polymérase nasopharyngée ou oropharyngée) subissant un examen post mortem avec consentement à la recherche à la Mayo Clinic (Rochester, MN) entre le 2 avril et le 9 septembre 2020, ont été inclus dans l'étude. Les informations essentielles pour tous les cas ont été extraites de la microdissection réalisée après capture au laser du compartiment tubulo-interstitiel exsudant des glomérules et / ou des régions de fibrose interstitielle ou d'atrophie tubulaire. L'apoptose dans chaque groupe a été évaluée par la désoxynucléotidyl transférase terminale du test de marquage dUTP nick end.

Analyses statistiques

L'analyse de l'expression génique post-normalisation a été réalisée à l'aide de la version 3.6.3 de R (R Foundation for Statistical Computing, Vienne, Autriche). Les ensembles de gènes d'annotation fonctionnelle ont été dérivés à l'aide d'annotations basées sur la littérature fournies par NanoString. les scores z des comptes zed normaux moyens des gènes constitutifs. Les scores de Gesetz ont été comparés entre les groupes d'échantillons à l'aide du test t de Student. Dans le cas des données protéomiques quantitatives, les intensités des canaux d'étiquettes de masse en tandem des protéines identifiées ont été utilisées pour l'analyse statistique à l'aide de Python 3.6.5. Les intensités des canaux étaient logarithmiques, transformées et médianes normalisées avant d'appliquer le test t de Student indépendant. Les valeurs P ont été corrigées pour les tests d'hypothèses multiples à l'aide de la méthode de Benjamini-Hochberg. Protéines différentiellement exprimées (p<.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="">

RÉSULTATS

Caractéristiques cliniques

La démographie du 17COVD-19les cas d'autopsie sont présentés dans le tableau 1. La cohorte avait un âge médian de 78 ans (intervalle de 29 à 94 ans) et 14 (82,4 pour cent) avaient plus de 70 ans. Il y avait 15 hommes. et ll se sont identifiés comme blancs (64,7 pour cent). Trois (17,6 %) patients supplémentaires se sont identifiés comme asiatiques, aucun comme noir. Le temps passé à l'hôpital variait considérablement, 12 (70,6 %) ayant été hospitalisés pendant 5 jours ou plus avant le décès. Les comorbidités fréquentes et notables comprenaient l'hypertension chez 9 (52,9 %), le diabète sucré chez 4 (23,5 %), les maladies cardiovasculaires (telles que les maladies coronariennes) ou les accidents vasculaires cérébraux chez 12 (70,6 %) et l'insuffisance rénale chronique chez 1 (5,9 %). ). Seulement 1 patient sur 17 (5,9 %) n'avait aucun antécédent d'hypertension, de diabète sucré, de maladie coronarienne, de maladie rénale chronique ou d'obésité. Sept (41,1 %) étaient sous ventilation mécanique au moment du décès.

Les 17 patients décédés avecCOVID-19AKI développé (lésion rénale aiguë). Parmi les patients atteints d'IRA (lésion rénale aiguë)qui avaient un taux de créatinine sérique terminal dans les 24 heures suivant le décès, huit avaient une IRA (lésion rénale aiguë) stade 1 (47,1 %), deux avaient AKI (lésion rénale aiguë)stade 2 (11,8 pour cent), et trois avaient AKI (lésion rénale aiguë)stade 3 (17,6 %). Un patient atteint d'IRA (lésion rénale aiguë)stade 3 a reçu une thérapie continue de remplacement rénal. L'évaluation de la protéinurie par bandelette urinaire n'était pas disponible chez quatre patients, mais chez les autres, les 13 patients (76,5 %) avaient 100 mg/dL ou moins. Six des 17 patients avaient reçu un traitement pourCOVID-19y compris la dexaméthasone seule (n=1), le remdesivir (n=1), une combinaison de dexaméthasone et de remdesivir (n=2), et une combinaison de remdesivir et de plasma convalescent(n{{ 3}}).

Les 17 patients avaient tous une réaction en chaîne par polymérase SARS-CoV-2 positive, diagnostiquée à un intervalle médian de l2 jours avant l'autopsie. Au moment de l'autopsie, trois (17,6 %) étaient négatifs pour le SARS-CoV-2. L'intervalle post-mortem médian était de 18 heures et l'autolyse n'était que légère chez 11 patients (64,7 pour cent). Seize (94,1 %) sont décédés des complications deCOVID-19(tous les l6 avaient une maladie pulmonaire sévère, y compris une bronchopneumonie aiguë superposée à des lésions alvéolaires diffuses chez huit [50.0 % ), une pneumonie aiguë et organisée chez quatre [25,0 % ), une pneumonie organisée chez trois [ 18,8 pour cent ], et des lésions alvéolaires diffuses seules dans un [6,3 pour cent ]).

TABLEAU 1. Données démographiques de la cohorte et caractéristiques cliniques pertinentes

Caractéristiques de la pathologie

Les résultats de l'autopsie rénale sont caractérisés dans le tableau 2. La pathologie rénale était caractérisée par une lésion tubulaire aiguë modérée à sévère chez tous (Figure 1A). La plupart ont montré une simplification marquée de l'épithélium de revêtement et de l'ectasie luminale. Des cylindres de myoglobine ont été observés dans deux cas et une tubulopathie osmotique dans un cas. L'inflammation tubulo-interstitielle était légère avec une dominance des macrophages et des lymphocytes T CD 3- positifs. Une capillarite péritubulaire, avec un immunophénotype mixte de lymphocytes T et de macrophages, a été observée chez 13 (76,5 pour cent) (Figure 1B-F). De même, un glomérule, avec un immunophénotype mixte de cellules T et de macrophages, a été observé chez les mêmes 13 (76,5 %). Les quatre patients qui ne présentaient pas d'inflammation microvasculaire avaient été traités avec une combinaison de remdesivir et de dexaméthasone (n=2) ou de plasma convalescent (n=2). Les patients traités par la dexaméthasone seule ou le remdesivir seul présentaient une inflammation microvasculaire. L'inflammation microvasculaire neutrophile et l'infiltration interstitielle n'étaient pas des caractéristiques évidentes dans aucun des cas. La pathologie glomérulaire non-immune induit une glomérulosclérose diabétique nodulaire chez 1 (5,9 %) ; alors que l'effondrement de la glomérulosclérose segmentaire focale ou de la microangiopathie thrombotique aiguë n'a pas été identifié. Une congestion capillaire péritubulaire marquée a été notée dans tous les cas (Figures 1B et C). Une artériosclérose modérée à sévère et une hyalinose artériolaire ont été notées dans l4 (82,4 pour cent) et ll (64,7 pour cent), respectivement. Seule une glomérulosclérose légère(<25%)and tubulointerstitial=""><25%)were noted="" in="" all="" 17="">

Les résultats de l'inflammation microvasculaire ont suggéré des lésions à médiation immunitaire dans les cas gravesCOVID-19-maladie rénale associée. Nous avons en outre cherché à caractériser le profil moléculaire et ultrastructural deCOVID-19reins. Les profils ultrastructuraux, transcriptomiques et protéomiques des reins de sept patients qui n'avaient qu'une légère autolyse et pour lesquels un tissu fixé au glutaraldéhyde pour un examen ultrastructural était disponible ont été évalués. Les résultats ont été comparés à deux non-COVID-19cohortes de contrôle avec AKI (lésion rénale aiguë): S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)(tous atteints de broncho-pneumonie) et NSAKI. Les caractéristiques cliniques des trois groupes sont présentées dans le tableau 3. L'âge moyen des groupes était respectivement de 78,71 et 74 ans (P=.6). Il y avait plus de femmes dans le S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)groupe que dans l'un ou l'autre des deux autres groupes. Le taux moyen de créatinine sérique terminale était de 3,0 mg/dL, 1,6 mg/dL et 1,3 mgdL, respectivement (P=.32). Les trois groupes avaient des nombres similaires de comorbidités et étaient comparables en ce qui concerne les changements microstructuraux chroniques dans le parenchyme rénal.

Caractéristiques morphologiques des trois AKI (lésion rénale aiguë)Cohortes

L'inflammation microvasculaire (glomérulite et capillarite péritubulaire) était plus importante chez les patients atteints deCOVID-19(5 patients sur 7) et S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)(7 patients sur 7), par rapport à NS-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)témoins (0 patients sur 7). Les cellules inflammatoires mononucléaires étaient le type de cellules inflammatoires prédominant dans les deux cas, tandis que les neutrophiles n'étaient notés que rarement et uniquement dans le S-AKI. (Lésion rénale associée à la septicémie). L'inflammation tubulo-interstitielle parenchymateuse était inégale, légère (3 patients sur 7) ou modérée (4 patients sur 7) et largement mononucléaire chezCOVID-19et S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie), par rapport à une inflammation minimale dans le NS-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)témoins (7 patients sur 7).

Sur l'évaluation ultrastructurale deCOVID-19AKI (lésion rénale aiguë). il y avait des signes de lésion tubulaire avec vacuolisation cytoplasmique, perte de la bordure en brosse et lésion mitochondriale. Ce dernier était caractérisé par un gonflement, une vacuolisation et une déformation des crêtes. Des mitochondries condensées et des mitochondries circulaires déformées ont été identifiées. Des densités floculantes et de grandes vésicules avec d'abondantes vésicules recouvertes de clathrine ressemblant à des particules virales ont également été identifiées (Figure 2A-C) Des inclusions tubulaires n'ont pas été observées dans le cytoplasme endothélial deCOVID-19cas. La lésion endothéliale capillaire péritubulaire a été notée. La multicouche des membranes basales capillaires glomérulaires et péritubulaires, caractéristiques des lésions endothéliales plus chroniques, n'a pas été appréciée. L'apoptose des cellules épithéliales tubulaires était plus fréquente chezCOVID-19(3.1/hpf) et S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)(4,1/hpf) par rapport à NS-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)contrôles (0.7/hpf (P<.001)(figure>

SARS-CoV-2 Les études HC et d'hybridation in situ sur des coupes de rein ont été négatives dans les septCOVID-19cas. Les inclusions virales définitives n'ont pas été identifiées dans les études ultra-structurales des podocytes, de l'endothélium ou des tubules.

TABLEAU 2. Résumé des principaux résultats de l'autopsie en mettant l'accent sur la pathologie rénale

Caractéristiques moléculaires des trois AKI (lésion rénale aiguë)Cohortes

Définir le phénotype des infiltrats cellulaires et l'architecture spatiale de l'IRA (lésion rénale aiguë)dansCOVID-19reins, une cytométrie de masse par imagerie à paramètres élevés pour détecter 23 marqueurs de surface cellulaire a été réalisée sur un système d'imagerie Hyperion couplé à un cytomètre de masse à temps de vol Helios (tableau supplémentaire Sl, disponible en ligne sur http://www.mayoclinicprocedures.org ). La preuve d'une réponse immunitaire adaptative a été suggérée par le regroupement des cellules CD3 CD45RO plus dans le tubulointerstitiel dans chaque cas. La réponse immunitaire innée prédominante a été soulignée par une population enrichie de macrophages (CD68 plus) à la fois dans l'interstitium et les boucles capillaires glomérulaires (figure 3A). L'analyse de voisinage multiplex informatique a révélé que, dans l'ensemble, les cellules CD3 plus CD4t étaient enrichies à proximité des cellules présentatrices d'antigène (HLA-DR), par rapport aux cellules T CD3CD4 et aux cellules non T (figure 3B).

Des échantillons de rein deCOVID-19les cas et les témoins ont été analysés par la plateforme NanoString à l'aide du nCounter Human Organ Transplant Panel qui dresse le profil de l'expression de 770 gènes associés à différentes voies liées à la réponse immunitaire, aux lésions tissulaires et aux mécanismes d'action des médicaments immunosuppresseurs.7

L'analyse de l'expression génétique a révélé queCOVID-19les reins présentaient un enrichissement significatif de plusieurs ensembles de transcriptions d'annotations fonctionnelles, notamment l'apoptose, l'autophagie, l'expression du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I et I, et la différenciation des cellules T auxiliaires de type 1 et des cellules T régulatrices (Treg). Les modèles d'expression génique de laCOVID-19les cas ressemblaient à ceux de S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)(Figure 4).

À la lumière de l'inflammation observée dansCOVID-19reins à la fois morphologiquement et au niveau moléculaire, nous voulions identifier les altérations du protéome qui pourraient suggérer des mécanismes uniques pourCOVID-19AKI (lésion rénale aiguë). Par conséquent, nous avons effectué une analyse protéomique quantitative à partir de coupes rénales fixées au formol et incluses en paraffine deCOVID-19et les deux ensembles d'échantillons de contrôle. Un total de 3594 protéines ont été identifiées, dont 164 ont été différentiellement exprimées entre les groupes(P<.05):87 between="" covid-19="" and=""> (Lésion rénale associée à la septicémie)(16 avec un fold-change > 1.2),81 entre S-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie)et NS-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie) (8 with a fold-change >1.2), et 64 entreCOVID-19et S-AKI (lésion rénale aiguë)(6 with a fold-change >1.2). Un regroupement hiérarchique a été effectué pour toutes les protéines trouvées dans les trois groupes et une carte thermique a été générée (figure 5A). L'analyse de la voie de l'ingéniosité a démontré queCOVID-19AKI (lésion rénale aiguë)les reins étaient enrichis en protéines impliquées dans les voies de signalisation de la sirtuine et de la nécroptose, toutes deux impliquées dans la réponse régulatrice à l'inflammation (tableau supplémentaire S2, disponible en ligne sur http://www.mayodinicproceedings.org). La régulation à la hausse de la voie de signalisation des céramides était unique dansCOVID-19reins par rapport à NS-AKI (Lésion rénale associée à la septicémie), alors que la phosphorylation oxydative était régulée à la baisse dansCOVID-19AKI (lésion rénale aiguë)(Figure B).

FIGURE 1. Lésion tubulaire aiguë et infiltration de cellules immunitaires dans les reins de la maladie à coronavirus 2019.(A) Le cortex rénal au microscope optique montre une lésion tubulaire aiguë avec ectasie de la lumière (tache d'hématoxyline et d'éosine [HE], grossissement d'origine * 20). (B) Une légère infiltration interstitielle mononucléaire et une congestion capillaire péritubulaire sont notées (tache HE, grossissement original * 40). (C et D) La capillarite péritubulaire (flèche) est une caractéristique notable dans les capillaires congestionnés (C) Le microvasculaire dans l'inflammation est composé de lymphocytes T CD3-positifs (E) et de macrophages CD68-positifs (F ) (grossissement original*40 pour E et F).