Liên hệ: 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

1 Khoa Bệnh lý, Bệnh viện Xiangya, Đại học Trung Nam, Trường Sa, Hồ Nam 410008, Trung Quốc;

2 Phòng Tin sinh học và Khoa học Dữ liệu, Công nghệ Sinh học Singleron, Nam Kinh, Giang Tô 210032, Trung Quốc;

3 Trung tâm điều trị các bệnh cơ bản, Khoa Y Đại học Monash, Trung tâm Y tế Monash, Clayton, VIC 3168, Úc;

4 Khoa Thận, Bệnh viện Xiangya, Đại học Trung Nam, Trường Sa, Hồ Nam 410008, Trung Quốc;

5 Khoa Cấy ghép Nội tạng, Bệnh viện Xiangya, Đại học Trung Nam, Trường Sa, Hồ Nam 410008, Trung Quốc;

6 Khoang củaQuả thậnCấy ghép, Bệnh viện Xiangya thứ hai của Đại học Trung Nam, Trường Sa, Hồ Nam 410011, Trung Quốc.

Cistanche có thể cải thiện chức năng thận

trừu tượng

Bối cảnh: Kể từ năm 2019, một cuốn tiểu thuyếtvirus coronatiểu thuyết có tên 2019virus corona(2019- nCoV) đã nổi lên trên toàn thế giới. Ngoại trừ

sốt và các biến chứng hô hấp, cấp tínhquả thậnchấn thương đã được quan sát thấy ở một số bệnh nhân vớivirus coronabệnh năm 2019. Hơn nữa, theo các nghiên cứu gần đây, vi rút đã được phát hiện trong nước tiểu. Enzyme chuyển đổi angiotensin II (ACE2) đã được đề xuất đóng vai trò là thụ thể cho sự xâm nhập của 2019- nCoV, giống như thụ thể đối với hội chứng hô hấp cấp tính nặng. Nghiên cứu này nhằm điều tra nguyên nhân có thể gây tổn thương thận và con đường tiềm ẩn của nhiễm trùng 2019- nCoV trong hệ tiết niệu.

Phương pháp: Chúng tôi đã sử dụng cả hai đã xuất bảnquả thậnvà dữ liệu bản đồ tế bào bàng quang và độc lập mớiquả thậnDữ liệu giải trình tự RNA đơn bào được tạo nội bộ để đánh giá sự biểu hiện gen ACE2 trong tất cả các loại tế bào ở thận khỏe mạnh và bladder. Mối tương quan Pearson giữa ACE2 và tất cả các gen khác được tạo ra lần đầu tiên. Sau đó, các gen có giá trị r lớn hơn 0. 1 và giá trị P nhỏ hơn 0. 01 được coi là gen không thể đồng biểu hiện đáng kể với ACE2.

Kết quả: Kết quả của chúng tôi cho thấy sự biểu hiện phong phú của ACE2 trong tất cả các loại phụ của tế bào ống lượn gần (PT) củaquả thận. Biểu hiện ACE2 được tìm thấy ở 5,12 phần trăm, 5,80 phần trăm và 14,38 phần trăm của các tế bào ống lượn gần gần, tế bào PT và tế bào ống thẳng gần, tương ứng, trong ba công bố.quả thậnbộ dữ liệu tập bản đồ ô. Ngoài ra, biểu hiện ACE2 cũng được xác định ở 12. 0 5 phần trăm, 6,80 phần trăm và 10,20 phần trăm tế bào của ống lượn gần, PT và ống thẳng gần, tương ứng, trong hai mẫu thận khỏe mạnh của chúng tôi. Đối với phân tích dữ liệu công khai từ ba mẫu bàng quang, biểu hiện ACE2 thấp nhưng có thể phát hiện được trong các tế bào biểu mô bàng quang. Chỉ 0,25% và 1,28% tế bào trung gian và tế bào ô, tương ứng có biểu hiện ACE2. Kết luận: Nghiên cứu này đã cung cấp bằng chứng tin sinh học về con đường tiềm ẩn của nhiễm trùng 2019- nCoV trong hệ thống tiết niệu. Từ khóa: 2019- nCoV; Chấn thương thận cấp tính; Men chuyển 2; Bọng đái; COVID -19; Quả thận; Phân tích trình tự RNA; Phân tích một ô

Giới thiệu Năm 2019, các ca viêm phổi bí ẩn xuất hiện và nhanh chóng lây lan trên toàn cầu. Phân tích trình tự sâu và điều tra nguyên nhân sau đó xác nhận rằng mầm bệnh là một loại mới được xác địnhvirus coronađã được gắn nhãn coronavirus mới 2019 (2019- nCoV). Sự lây lan nhanh chóng của 2019- nCoV đã gây ra sự bùng phát của bệnh viêm phổi trên toàn thế giới, khiến nó trở thành mối đe dọa nghiêm trọng đối với an ninh sức khỏe cộng đồng quốc tế trong một thời gian ngắn. [1-3] Dựa trên các phân tích tin sinh học, nó đã chỉ ra rằng bộ gen 2019- nCoV giống 88% với hai coronavirus gây hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng (SARS) giống dơi (bat-SL-CoVZC45 và bat-SL CoVZXC21), 79% giống SARS-CoV và 50% giống với coronavirus hội chứng hô hấp Trung Đông (MERS-CoV). [4] Các phân tích cấu trúc protein cho thấy rằng

2019- nCoV có miền liên kết thụ thể tương tự như của SARS-CoV, liên kết trực tiếp với men chuyển II (ACE2), cho thấy rõ ràng rằng 2019- nCoV sử dụng ACE2 làm thụ thể của nó, I

Các triệu chứng phổ biến nhất của nhiễm trùng 2019- nCoV là sốt và ho ở hầu hết bệnh nhân, với các triệu chứng tức ngực, khó thở tiến triển hoặc hội chứng suy hô hấp cấp tính (ARDS) ở những bệnh nhân nặng. Nhọnquả thậnchấn thương (AKI) đã được báo cáo ở một số ít bệnh nhân bị nhiễm nCoV {{0}} đã được xác nhận. Các phát hiện trong phòng thí nghiệm của 99 bệnh nhân nhiễm 2019- nCoV cho thấy ba bệnh nhân (3 phần trăm) có mức độ tăng creatinine huyết thanh khác nhau. Trong một nghiên cứu quan sát lâm sàng khác, bốn (10 phần trăm) trong số 41 bệnh nhân, gây ra hai trong số 13 ( 15 phần trăm) bệnh nhân tại đơn vị chăm sóc đặc biệt (ICU) và hai trong số 28 (7 phần trăm) bệnh nhân không ICU, cho thấy creatinine huyết thanh tăng. Tổng cộng i0lA là 3,7 phần trăm bệnh nhân chết vìthậnthất bại như được hiển thị trong phân tích 88 bệnh do coronavirus 2019 (COVID -19) - tử vong liên quan, [iil Ngoài ra, nghiên cứu mới nhất xác nhận rằng 27,06 phần trăm (23/85) bệnh nhân có biểu hiện cấp tínhthậnsuy và hoại tử ống thận cấp tính nghiêm trọng đã được quan sát bằng cách nhuộm hematoxylin-eosin ở sáu bệnh nhân sau khi chết. }} nCoV được phát hiện trong các mẫu nước tiểu bằng cách định lượng phản ứng chuỗi polyme-ase theo thời gian thực của một bệnh nhân bị nhiễm trùng 2019- nCoV.134ITuy nhiên, tại sao và bằng cách nào 2019- nCoV gây ra AKI trong nước tiểu phần lớn vẫn chưa được biết. Ngoài ra, liệu năm 2019. nCoV có thể lây truyền qua đường tiết niệu hay không vẫn là một câu hỏi chưa được giải đáp. Vì ACE2 đóng một vai trò quan trọng trong 2019- nCoVinosis, chúng tôi nhằm mục đích xác định ACE 2- biểu hiện thành phần và tỷ lệ tế bào ở người bình thườngthậnvà bladder bởi các transcriptomes đơn bào để khám phá các đường lây nhiễm có thể có của 2019- nCoV và vai trò của ACE2 trong nhiễm trùng hệ thống đơn bào.

Giải trình tự RNA đơn bào (scRNA-Seq) đã được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu 2019- nCoV do khả năng định dạng biểu hiện gen cho tất cả các loại tế bào trong nhiều mô một cách không thiên vị ở độ phân giải cao. Sự biểu hiện của ACE2 đã được nghiên cứu trong các tế bào phế nang loại 2 nổi tiếng ở phổi cũng như trong tế bào đường mật ở gan, tế bào biểu mô thực quản và [15-171 tế bào ruột hấp thụ của hồi tràng và ruột kết bằng scRNA-Seq. Những kết quả này đã chứng minh tiện ích tiềm năng của scRNA-Seq để hiển thị các loại tế bào mục tiêu tiềm năng của 2019- nCoV. Vì nhiễm trùng hệ tiết niệu và hậu quả tiềm ẩn của nó có thể là yếu tố cần thiết đối với việc chăm sóc bệnh nhân trong và sau khi nhiễm trùng, chúng tôi đã sử dụng hai bộ dữ liệu bảng điểm scRNA-Seq ở những người khỏe mạnh.thậnvà một bộ dữ liệu ở những người khỏe mạnh để điều tra các kiểu biểu hiện của các loại tế bào trong hệ tiết niệu.

Phương pháp

Thu thập và xử lý tập dữ liệu công khai

Ma trận biểu hiện gen của dữ liệu scRNA-Seq từ bình thườngthậncủa ba người hiến tặng khỏe mạnh đã được tải xuống từ Omnibus Biểu hiện gen (GSE131685). Chúng tôi sao chép phân tích hạ nguồn bằng cách sử dụng mã do tác giả cung cấp trong bài báo gốc.

Chúng tôi đã thu được dữ liệu scRNA-Seq của các mô bàng quang khỏe mạnh của ba bệnh nhân ung thư bàng quang từ Gene Expression Omnibus (GSE108097). Để phù hợp vớiquả thậnbộ dữ liệu, chúng tôi đã áp dụng Harmony (Phương pháp Harmony là một thuật toán để thực hiện tích hợp các bộ dữ liệu gen đơn bào để hiệu chỉnh hàng loạt và phân tích tổng hợp, nhanh, nhạy và chính xác. Nó cũng có thể loại bỏ ảnh hưởng của tập dữ liệu gốc từ nhúng.1] để tích hợp các mẫu và thực hiện phân tích hạ nguồn bằng Seurat (phiên bản 3.1, Satija Lab, https://satijalab.org/seurat/).Tất cả biểu hiện gen đã được chuẩn hóa và chia tỷ lệ bằng cách sử dụng NormalizeData và ScaleData (NormalizeData là một hàm của Seurat có thể chuẩn hóa dữ liệu đếm có trong một xét nghiệm nhất định. ScaleData là một chức năng của Seurat có thể chia tỷ lệ và căn giữa các gen trong tập dữ liệu, chuẩn hóa phạm vi giá trị biểu hiện trên tất cả các gen.), Top 2 0 00 gen biến đổi đã được FindVariableFeautres chọn để phân tích các thành phần chính. Phân tích phân cụm sử dụng FindClusters được thực hiện bằng cách đầu tiên giảm ma trận biểu hiện gen xuống 20 thành phần chính đầu tiên và sau đó sử dụng độ phân giải 0,3 f hoặc phân cụm dựa trên đồ thị.

Xử lý mẫu thận

Quả thậnCác mẫu được lấy tại một vị trí duy nhất bằng cách lấy mẫu bằng nêm và kim sinh thiết thận của người hiến tặng còn sống sau khi lấy ra từ người hiến tặng và trước khi cấy vào người nhận.Quả thậnmẫu được lấy tại một địa điểm duy nhất bằng sinh thiết nêm và kim của người hiến tặng còn sốngthậnsau khi lấy ra từ người cho và trước khi cấy vào người nhận. Tất cả các thủ tục liên quan đến người tham gia được thực hiện theo các tiêu chuẩn đạo đức của Ủy ban Đạo đức của Bệnh viện Xiangya thuộc Đại học Trung Nam (số phê duyệt của IRB 201711836) và với Tuyên bố Helsinki năm 1964 và các sửa đổi sau đó hoặc các tiêu chuẩn đạo đức tương đương. Các mẫu sinh thiết thận được khử trùng bằng dung dịch muối đệm phosphat vô trùng (PBS) sau khi thu nhận.

Phân ly mô

Mớiquả thậnmô ngay lập tức được chuyển vào GEXSCOPE "Giải pháp bảo quản mô (Công nghệ sinh học Singleton, Nam Kinh, tỉnh Giang Tô, Trung Quốc) ở 2 độ C đến 8 độ. Các mẫu được tiêu hóa trong 2 mL dung dịch phân ly mô GEXSCOPE" (Công nghệ sinh học Singleron) ở 37C trong 15 min trong ống ly tâm 15- mL với sự khuấy liên tục sau khi được rửa bằng dung dịch muối cân bằng Hanks ba lần và cắt thành các miếng khoảng 1 đến 2m. Sau đó, các mảnh vụn tế bào và các tạp chất khác được lọc bằng bộ lọc vô trùng 40- micron (Corning, NY, USA). Các tế bào được ly tâm ở 300 × g và 4 độ trong 5 phút. Các viên tế bào được trộn lại trong 1 mL PBS (HyClone, Marlborough, MA, USA). Để loại bỏ các tế bào hồng cầu. 2mLGEXSCOPE Đệm ly giải hồng cầu (Công nghệ sinh học Singleton) được thêm vào huyền phù tế bào và ủ ở 25 độ trong 10 phút. Sau đó, hỗn hợp này được ly tâm ở 500 x g trong 5 phút, và viên tế bào được tiếp tục lại trong PBS. Các tế bào được đếm bằng máy đếm tế bào tự động TC20 (Bio-Rad, Hercules, CA, USA).

Chuẩn bị thư viện và phân tích dữ liệu của scRNA-Seq Hỗn dịch đơn bào phải chịu sự chuẩn bị và giải trình tự thư viện đơn bào, như đã mô tả trước đây. [19] Để phù hợp với dữ liệu công khai được sử dụng ở trên, chúng tôi đã áp dụng một quy trình phân tích hạ nguồn tương tự. [18] Chúng tôi đã sửa đổi số lượng thành phần chính thành 2 0 và sử dụng độ phân giải 0,6 để thu được kết quả phân nhóm loại ô có thể so sánh với công khaiquả thậndữ liệu. Các loại tế bào được chú thích dựa trên các dấu chuẩn trong tài liệu. [18,20] Phân tích đồng biểu hiện, làm giàu con đường và tương tác protein Đối với mỗi tập dữ liệu, chúng tôi sử dụng tất cả các tế bào thuộc các loại tế bào đã chọn và tính toán các gen đồng biểu hiện với ACE2 (ba

Hình 1: Phân tích đơn ô của công chúngquả thậndữ liệu từ ba nhà tài trợ. (A) Biểu đồ UMAP tiết lộ chú thích loại ô của ba mẫu. (B) Thành phần tế bào của ba mẫu thận khỏe mạnh. Tế bào ống lượn gần chiếm 48,3 phần trăm, 52,6 phần trăm và 38,5 phần trăm; Tế bào PT chiếm 26,3 phần trăm, 36,9 phần trăm và 43,7 phần trăm; và tế bào ống thẳng gần chiếm 7,6 phần trăm, 2,1 phần trăm và 5,8 phần trăm. (C) Biểu đồ chấm thể hiện các điểm đánh dấu chính tắc được sử dụng cho phân loại loại tế bào. Dấu chấm đại diện cho từng loại tế bào, thứ tự đại diện cho các gen đánh dấu, màu sắc của dấu chấm trong fi gure thể hiện mức độ biểu hiện và kích thước của dấu chấm biểu thị tỷ lệ biểu hiện gen trong tế bào. (D) Các kiểu biểu hiện gen của ACE2 của tất cả các loại tế bào được phát hiện trongquả thận. Loại ô được biểu diễn theo chiều ngang và giá trị biểu thức ACE2 được biểu diễn theo chiều dọc. Mỗi điểm đại diện cho một ô. Các tế bào chủ yếu biểu hiện ACE2 trong các mẫu thận là tế bào PT. ACE2: Men chuyển II; PT: Ống lượn gần; UMAP: Phép chiếu và xấp xỉ đa tạp đồng nhất.

Hình 2: Phân tích đơn bào của hai mẫu sinh thiết thận. (A) Chú thích loại ô được UMAP hiển thị. Các loại ô khác nhau được mã hóa màu và tên ô đã được thêm vào. (B) Trực quan hóa UMAP mẫu cụ thể của hai mẫu. Các loại tế bào được phân biệt bằng các màu sắc khác nhau. (C) Bản đồ nhiệt của các điểm đánh dấu chính tắc được áp dụng cho việc gán loại ô. Loại ô được biểu diễn theo chiều ngang, danh sách gen được biểu thị theo chiều dọc và mức độ biểu hiện được biểu thị bằng màu sắc trong fi gure. (D) Đồ thị vĩ cầm hiển thị các tín hiệu biểu hiện của các loại tế bào thận. Loại ô được biểu diễn theo chiều ngang và giá trị biểu thức ACE2 được biểu diễn theo chiều dọc. Mỗi điểm phân tán đại diện cho một ô. Các tế bào chủ yếu biểu hiện ACE2 trong các mẫu thận là tế bào PT. ACE2: Men chuyển II; PT: Ống lượn gần; UMAP: Phép chiếu và xấp xỉ đa tạp đồng nhất.

tế bào [PT] ống lượn gần cho thận và tế bào ô cho bàng quang). Mối tương quan Pearson giữa ACE2 và tất cả các gen khác được tạo ra lần đầu tiên. Sau đó, các gen có giá trị r lớn hơn 0. 1 và giá trị P nhỏ hơn 0. 0 1 được coi là gen không thể đồng biểu hiện đáng kể với ACE2. Chúng tôi đã loại bỏ các gen ty thể để làm giàu theo con đường sau đây và phân tích tương tác protein-protein (PPI). Đối với bộ dữ liệu về thận, chúng tôi đã sử dụng các gen đồng biểu hiện trong ít nhất hai trong số ba loại tế bào của tế bào PT, ống thẳng gần và tế bào ống xoắn gần trong biểu đồ Venn. Tổng cộng có 126 và 65 gen được giữ lại cho bộ dữ liệu thận công cộng và tư nhân, tương ứng. Đối với bộ dữ liệu bàng quang, bộ cuối cùng chứa 372 gen. Bản phân tích gen (GO) và các phân tích làm giàu lộ trình của Bộ gen và Bộ gen trong Bách khoa toàn thư Kyoto (KEGG) đã được áp dụng bằng cách sử dụng gói R ClusterPro fi ler (phiên bản 3.8.1, Bioconductor, https:// bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro fi ler.html). Các đường dẫn có giá trị P _ adj nhỏ hơn 0. 05 được coi là đã được bổ sung một cách đáng kể. Đối với phân tích PPI, hai bộ gen cuối cùng từ hai bộ dữ liệu thận đã được kết hợp để tạo thành danh sách gen 170-. Phân tích PPI được dự đoán dựa trên các tương tác đã biết của các gen với các thuật ngữ GO có liên quan trong gói R STRINGdb (phiên bản 1.20.0, https://string-db.org/). Dựa trên dữ liệu mạng tương tác protein gen được điều chỉnh khác biệt, mạng PPI được xuất bằng phần mềm Cytoscape (phiên bản 3.4,https://cytoscape.org/).

Hình 3: Tập dữ liệu đơn bào bàng quang. (A) Hình ảnh hai chiều của tập bản đồ tế bào bàng quang bằng UMAP. Các loại ô khác nhau được mã hóa màu và tên ô đã được thêm vào. (B) Mẫu biểu hiện của các dấu chuẩn được sử dụng để xác định các loại tế bào bàng quang. Trục X đại diện cho từng loại tế bào, trục Y đại diện cho các gen đánh dấu, màu sắc của dấu chấm trong fi gure thể hiện mức độ biểu hiện và kích thước của dấu chấm biểu thị tỷ lệ biểu hiện gen trong tế bào. (C) Biểu hiện ACE2 trên 12 phân nhóm tế bào trong tập dữ liệu bàng quang. Loại ô nằm trên trục hoành và giá trị biểu thức ACE2 được biểu diễn theo chiều dọc. Mỗi điểm phân tán đại diện cho một ô. ACE2 được thể hiện trong các ô ô trong các mẫu bàng quang.

ACE2: Men chuyển II; UMAP: Phép chiếu và xấp xỉ đa tạp đồng nhất.

Cistanche có thể cải thiện chức năng thận

Phân tích thống kê

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 đã được chọn. Tương quan Pearson được sử dụng để phân tích các gen đồng biểu hiện đáng kể với ACE2 và giá trị P nhỏ hơn 0,01 được sử dụng để xác định các gen đồng biểu hiện đáng kể với ACE2. Đối với dữ liệu scRNA-Seq, phân tích thống kê và số liệu đã được hoàn thành bởi R (phiên bản 3.5.1, https://www.r-project.org/).

Kết quả

Các mô hình biểu hiện của ACE2 trong thận Bằng cách phân tích bộ dữ liệu phiên mã đơn tế bào công khai của các tế bào thận người bình thường từ ba người hiến tặng, chúng tôi nhận thấy rằng biểu hiện ACE2 được phân bổ trên nhiều loại tế bào. Đáng chú ý, ACE2 hầu hết được làm giàu trong tế bào PT, bao gồm cả ống xoắn và ống thẳng [Hình 1A – 1D]. Các loại phụ nephron khác, chẳng hạn như ống góp và ống lượn xa cũng như các tế bào miễn dịch, đều có biểu hiện gen cực kỳ thấp.

Để xác thực kết quả này, chúng tôi đã phân tích thêm các mẫu thận bình thường của hai người hiến tặng khỏe mạnh. 4736 tế bào được phân loại thành chín loại tế bào, có độ trùng lặp cao với dữ liệu công khai, bao gồm bảy loại phụ đặc trưng cho nephron dựa trên các gen đánh dấu chuẩn [Hình 2A]. PT (CUBN, SLC13A3 và SLC22A8) được phân loại thành ống lượn gần và ống thẳng gần dựa trên các mức biểu hiện điểm đánh dấu khác nhau. [18,2 0] Thu thập các tế bào chính của ống dẫn (AQP2), các tế bào xen kẽ ống góp (ATP6V0D2), và tế bào biểu mô thành cầu thận (KRT8 và KRT18) cũng được chú thích, và những kết quả này phù hợp với kết quả trước đó. Hơn nữa, chúng tôi đã xác định một cụm các vòng lặp của các tế bào Henle (UMOD, SLC12A1 và CLDN16), không có trong tập dữ liệu công khai. Ngoài ra, mô đệm và tế bào miễn dịch, bao gồm một số lượng nhỏ tế bào nội mô (CD34 và PECAM1) và bạch cầu đơn nhân (CD14, FCN1 và VCAN), được tìm thấy [Hình 2B]. Các gen đánh dấu đại diện cho tất cả các quần thể con được vẽ trong Hình 2C.

Theo quan sát trong tập dữ liệu công khai, chúng tôi đã quan sát thấy biểu hiện ACE2 được điều chỉnh trong tất cả các ô PT so với các loại tế bào khác [Hình 2D]. Về mặt định lượng, biểu hiện ACE2 cũng được xác nhận ở 12,05 phần trăm, 6,79 phần trăm và 10,20 phần trăm tế bào của ống lượn gần, PT và ống thẳng gần tương ứng, trong hai mẫu thận khỏe mạnh bình thường của chúng tôi. Phân tích IHC trước đây [21] chỉ ra sự phân bố không gian phức tạp của biểu hiện protein ACE2 tập trung ở đường viền bàn chải của các PT.

Hình thái biểu hiện của ACE2 trong bàng quang

Dựa trên bộ dữ liệu bàng quang công cộng của 12 loại tế bào [Hình 3A và 3B], chúng tôi nhận thấy sự biểu hiện thấp của ACE2 trong tất cả các loại tế bào biểu mô. Nồng độ ACE2 dường như có xu hướng giảm dần từ lớp ngoài của biểu mô bàng quang (tế bào ô) đến lớp trong (tế bào đáy) với các tế bào trung gian ở giữa. Các loại tế bào khác, chẳng hạn như tế bào nội mô và tế bào miễn dịch, hầu hết đều âm tính với ACE2 [Hình 3C]. Tỷ lệ tế bào ô trong bàng quang biểu hiện ACE2 (1,3%) thấp hơn trong biểu mô thận. Một phân tích trước đây về các bệnh nhân SARS chỉ ra rằng vi rút SARS (SARS-CoV) có thể tồn tại trong nước tiểu ở mức có thể phát hiện được. [22,23] Việc phát hiện SARS-CoV trong nước tiểu ngụ ý khả năng giải phóng vi rút từ các tế bào biểu mô bàng quang bị nhiễm bệnh. , phù hợp với phân tích của chúng tôi ở trên.

Phân tích chức năng của các gen đồng biểu hiện với ACE2

Trong cả hai bộ dữ liệu về thận, chúng tôi tìm thấy một số lượng lớn các gen cùng biểu hiện với ACE2, đặc biệt là trong các tế bào ống thẳng gần [Hình 4A và 4D]. Các gen đồng biểu hiện được làm giàu trong nhiều thành phần tế bào liên quan đến màng (CC) [Hình 4B và 4E]. Đáng chú ý, đường viền bàn chải và màng viền bàn chải đã được làm giàu đáng kể các thuật ngữ CC, phù hợp tốt với các vị trí tế bào của ACE2 được phát hiện bằng phân tích hóa mô miễn dịch. [21] Các thuật ngữ KEGG được bổ sung bao gồm các chức năng bình thường của ACE2, chẳng hạn như hệ thống renin-angiotensin, PT

Hình 4: Phân tích chức năng của các gen liên quan đến ACE trong thận. (A, D) Sơ đồ Venn của các gen đồng biểu hiện ACE2 từ ba tế bào PT ở côngquả thậndataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 loại ô) để làm giàu thuật ngữ GO CC trong Dữ liệu 1 và Dữ liệu 2. Trục X đại diện cho các giá trị P được biến đổi theo log. (C, F) Phân tích các gen đồng biểu hiện ACE2 để làm giàu thuật ngữ KEGG trong Dữ liệu 1 và Dữ liệu 2. Thuật ngữ màu đỏ là đường dẫn chung giữa các tập dữ liệu. ACE2: Men chuyển II; CC: Các thành phần tế bào; GO: Bản thể học gen; KEGG: Bách khoa toàn thư về gen và bộ gen của Kyoto; PT: Ống lượn gần.

Hình 5: Phân tích chức năng của các gen liên quan đến ACE 2- trong bàng quang. (A) Phân tích các gen đồng biểu hiện ACE2 trong các tế bào ô của bàng quang để làm giàu thuật ngữ GO CC. Trục X đại diện cho các Giá trị được biến đổi nhật ký. (B) Phân tích các gen đồng biểu hiện ACE2 trong các tế bào ô của bàng quang để làm giàu hạn KEGG. (C, D) Mạng PPI hiển thị các mối quan hệ giữa ACE2 và các gen liên quan của nó trong thận và bladder. Kích thước của nút (gen) đại diện cho số lượng các đối tác tương tác (hàng xóm). Chiều rộng đường kẻ và màu sắc (từ hẹp đến rộng tương ứng với màu xanh lam đến màu đỏ) tỷ lệ thuận với cường độ tương tác trong cơ sở dữ liệu STRING. ACE2: Men chuyển II; CC: Các thành phần tế bào; GO: Bản thể học gen;

KEGG: Bách khoa toàn thư về gen và bộ gen của Kyoto; PPI: Tương tác protein-protein.

cải tạo bicarbonate, hấp thụ khoáng chất và nhiều con đường liên quan đến chuyển hóa [Hình 4C và 4F]. Các kết quả đã xác nhận rằng ACE2 và các gen liên quan của nó rất cần thiết để duy trì chức năng của thận. [24] Đối với bộ dữ liệu bàng quang, kết quả làm giàu CC và KEGG nhìn chung phù hợp với kết quả của thận, nơi liên quan đến các protein màng và các chức năng của thận như hấp thụ và chuyển hóa [Hình 5A và 5B]. Chúng tôi đã thực hiện phân tích PPI cho ACE2 và các gen đồng biểu hiện của nó trong cả haiquả thậnvà bàng quang, như trong Hình 5C và 5D. Liệu các protein tương tác này có liên quan đến những thay đổi gây bệnh của bệnh nhiễm trùng PT và ô nhiễm hay không vẫn chưa rõ ràng và cần được nghiên cứu thêm. Thảo luận AKI trong nhiễm trùng 2019- nCoV và SARS-CoV COVID -19 là một bệnh truyền nhiễm mới với tốc độ lây truyền nhanh chóng. Trong khi hầu hết những bệnh nhân này có các triệu chứng về hô hấp, một loạt các triệu chứng không liên quan đến hô hấp cũng đã được báo cáo, chứng tỏ rằng các cơ quan khác bị ảnh hưởng trong quá trình bệnh. Trong phân tích các đặc điểm lâm sàng của bệnh nhân bị nhiễm 2019- nCoV, tổn thương chức năng thận đã được xác nhận, [9,10] và liên tụcquả thậnĐiều trị thay thế là cần thiết cho khoảng 9 phần trăm của tất cả 99 bệnh nhân bị nhiễm. [9] Gabarre và cộng sự [25] đã xem xét AKI một cách có hệ thống ở những bệnh nhân bị bệnh nặng với COVID -19. Bên cạnh đó, chấn thương thận và rối loạn chức năng thận đã được quan sát thấy ởvi-rút coronaliên quan đến nhiễm trùng đường hô hấp, đặc biệt là hai betavi-rút corona(SARS-CoV và MERS-CoV), [26] tương tự về mặt di truyền với 2019- nCoV. [4,8] Một nghiên cứu trước đây báo cáo rằng 36 (6,7%) trong số 536 bệnh nhân SARS phát triển AKI và 33 trong số tất cả 36 bệnh nhân (91,7 phần trăm) bị rối loạn chức năng thận tử vong. [27] Điều quan trọng là, các mảnh SARS-CoV đã được phát hiện bằng phản ứng chuỗi polymerase trong mẫu nước tiểu của một số bệnh nhân. [28] Hơn nữa, sự lây nhiễm và nhân rộng liên tục của SARS-CoV đã được quan sát thấy trongquả thậnđặc biệt là ở các tế bào biểu mô hình ống trong ống nghiệm, [29] chỉ ra rằng tổn thương thận ở bệnh nhân SARS có thể do nhiễm virus trực tiếp vào các tế bào đích ngoại trừ các yếu tố khởi phát khác, chẳng hạn như phản ứng miễn dịch của vật chủ, viêm phổi nặng và ARDS. Mặc dù rất giống về mặt gây bệnh với SARS-CoV, cơ chế chi tiết về sự tham gia vào thận của 2019- nCoV vẫn chưa rõ ràng.

Cistanche có thể cải thiện chức năng thận

Phân tích biểu hiện ACE2 trong hệ tiết niệu

Căn nguyên của AKI trong SARS dường như là đa yếu tố và vẫn chưa chắc chắn, được cho là có mối tương quan nhất định với sự biểu hiện cao của ACE2 trong thận. [29,30] scRNA-seq, một cách tiếp cận mới được sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực sinh học và y học, có thể phân tích các loại tế bào và các gen biểu hiện ở cấp độ tế bào. Dựa trên phân tích tế bào đơn của chúng tôi ở cả bình thườngthận(cả công khai và dữ liệu của chúng tôi) và bladders, chúng tôi đã tìm thấy mức ACE2 có thể phát hiện được trong cả thận và bàng quang. Tương tự với dữ liệu của chúng tôi, Deng và đồng nghiệp [31] đã phân tích công khaiquả thậndữ liệu và gợi ý rằng thận có nguy cơ caovirus coronasự nhiễm trùng. Hơn nữa, trong dữ liệu của chúng tôi, chúng tôi nhận thấy rằng tế bào PT có tỷ lệ phần trăm biểu hiện cao hơn tế bào biểu mô bàng quang, điều này có thể cho thấy thận dễ bị nhiễm trùng 2019- nCoV hơn bàng quang. So với mức độ biểu hiện của ACE2 trong hệ tiêu hóa, [15] biểu hiện thấp hơn của ACE2 trong hệ tiết niệu có thể cho thấy ít bệnh nhân có các triệu chứng liên quan đến thận hơn, điều này tương quan thuận với các quan sát ở bệnh nhân SARS. Phân tích đồng biểu hiện và con đường cho thấy các chức năng quan trọng của ACE2 trong hệ tiết niệu, điều này có thể giải thích sự rối loạn chức năng của thận do vi rút liên kết ACE 2- gây ra. Hơn nữa, biểu hiện ACE2 ở các tế bào bên ngoài (tế bào PT trong ống thận và tế bào ô trong biểu mô bàng quang) cũng có thể là một trong những nguyên nhân gây ra sự hiện diện của virus trong nước tiểu.

Tầm quan trọng của nghiên cứu

AKI, đã được chứng minh là một yếu tố dự báo tỷ lệ tử vong cao ở bệnh nhân SARS, [27] cũng có thể dẫn đến khó điều trị, tình trạng xấu đi và thậm chí là một chỉ báo tiên lượng tiêu cực cho sự sống còn của 2019- bệnh nhân nhiễm nCoV . Nghiên cứu hiện tại đã cung cấp bằng chứng trực tiếp về khả năng nhiễm trùng của tế bào biểu mô thận với 2019- nCoV, điều này kêu gọi sự chú ý nhiều hơn đến bệnh nhân COVID -19 bị AKI, đặc biệt là trong một đợt bùng phát rộng và dịch bệnh toàn cầu tiếp tục xấu đi . Ngoài ra, sự phân bố của ACE2 trong hệ tiết niệu và sự phát hiện của nó [32] trong mẫu nước tiểu gợi ý về sự cần thiết của việc xét nghiệm vi rút trong mẫu nước tiểu của bệnh nhân COVID -19, điều này có thể làm giảm nguy cơ lây truyền ở một mức độ nào đó. Kết quả của chúng tôi cũng phải được xem xét về mặt hạn chế của chúng. Đầu tiên, chúng tôi chỉ phân tích biểu hiện ACE2 trong các mẫu riêng lẻ khỏe mạnh và việc thiếu mẫu từ bệnh nhân mắc COVID -19 là hạn chế lớn. Hơn nữa, chúng tôi đã không bao gồm một nhóm xác thực để xác nhận các phát hiện của chúng tôi. Cần có thêm bằng chứng trực tiếp từ các thí nghiệm trong ống nghiệm và mẫu bệnh phẩm.

Kinh phí Công việc này được hỗ trợ bởi Dự án của Ủy ban Y tế tỉnh Hồ Nam (Số C2019184) và Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc (Số 81800641).

Xung đột lợi ích Không có.