Хотя легкие являются частой мишенью цитокинового шторма COVID-19, почки тоже, что составляет 1 из 4 ЕД.S. взрослые с диабетом, приводящим к диабетической болезни почек, с повышенным риском вирусной смертности.
Но почему почки так привлекательны для коронавируса?
Недавно опубликованная в Kidney International, национальная исследовательская группа, состоящая из почечных клиницистов, биоинформатиков, молекулярного биолога, патолога и вирусолога, обнаружила, что белок на поверхности некоторых почечных клеток, называемый ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2), является основным. Рецептор проникновения COVID-19 и способствует активации его неконтролируемого иммунного ответа.
Он также отвечает за размножение вируса, в результате чего пациенты становятся больнее и дольше.
Поскольку более высокие уровни экспрессии ACE2 в клетках коррелируют с более высоким риском серьезного заболевания COVID-19, Matthias Kretzler, M.D., Автор исследования и нефролог из Michigan Medicine, стремился узнать больше о том, какие клетки почек создают повышенные уровни этого белка и почему, а также сходны ли молекулярные процессы в уязвимых клетках с таковыми у пациентов с COVID-19.
Используя технологию машинного обучения, разработанную автором исследования Ольгой Троянской, к.D., из Принстонского университета исследователи смогли идентифицировать и классифицировать группы генов, которые производили более высокие уровни экспрессии ACE2 в трех различных группах субъектов: здоровые, живые доноры почек (18 участников), пациенты с диабетическим заболеванием почек (44 участника) и пациенты, госпитализированные с COVID-19 (13 участников.)
Проанализировав более 110000 различных клеток в трех группах, Крецлер и его команда определили сети молекул, которые приводят к более высоким уровням ACE2.
"Возможность охарактеризовать эти молекулярные процессы может помочь ученым быстро определить и разработать методы лечения, снижающие риск серьезных заболеваний для пациентов или даже предотвращающие повреждение почки инфекцией COVID-19," Крецлер говорит.
У групп было несколько общих молекулярных сходств, но одна из них стала центром внимания исследователей: ACE2 преимущественно экспрессировался в клетках, которые также экспрессировали маркеры специализированных транспортных эпителиальных клеток в проксимальных канальцах.
Эта область почек отвечает за реабсорбцию питательных веществ в процессе фильтрации почек.
Использование технологии машинного обучения
Используя биопсию почек из здоровых почек и почек с диабетическим заболеванием почек, а также почечные клетки, полученные из образцов мочи пациентов с COVID-19, технология машинного обучения позволила исследовательской группе точно определить, в каких клетках почек обнаружен ACE2 и какие характеристики эти клетки. имеют.
Было обнаружено, что клетки, экспрессирующие вирусный рецептор, ACE2, являются "заблокирован и загружен" для вируса, что означает, что с ACE2 обнаружены многие другие белки, которые взаимодействуют с вирусами во время инфекции.
Это верно не только для пациентов, инфицированных COVID-19, но и для почек пациентов с диабетом. При сравнении клеток почек пациентов с COVID-19 и пациентов с диабетическим заболеванием почек, в обоих были активированы аналогичные молекулярные процессы, которые могли вызвать тяжелое заболевание COVID-19.
"Диабетическая болезнь почек по своей природе воздействует на клетки почек таким образом, что они становятся уязвимыми для COVID-19," Крецлер говорит. "В сочетании с COVID-19 и его воспалительной природой может произойти серьезное повреждение почек."
Что мы знаем и чего не знаем
Обнаружение важности эпителиальных клеток проксимальных канальцев в их связи с тяжестью заболевания COVID-19 открывает двери для новых терапевтических средств для решения проблемы COVID-19 и связанного с ним повреждения почек.
"До этого исследования мы не были уверены, увеличивают ли лекарства, обычно используемые для лечения гипертонии и диабетической болезни почек, риск заражения COVID-19. Коллеги и мои пациенты серьезно беспокоились о том, как эти препараты влияют на ACE2 в почках," Крецлер говорит.
Теперь команда может с уверенностью заключить, что эти лекарства не причинят вреда людям с диабетической болезнью почек, давая уверенность пациентам продолжать принимать эти лекарства, спасающие жизнь.
Однако в дальнейших исследованиях необходимо изучить популяцию, страдающую как диабетической болезнью почек, так и COVID-19. Кретцлер подтверждает, что они в стадии реализации.
"Чтобы помочь в глобальном исследовательском ответе на COVID-19, мы сделали наши данные доступными для ученых всего мира, чтобы они могли использовать информацию, полученную от наших пациентов, для определения новых способов лечения пациентов в условиях пандемии," Крецлер говорит. "Наша команда сейчас сосредоточена на изучении того, как лечение, проводимое пациентам с COVID-19, влияет на клетки почек, поэтому мы можем предложить лучшие лекарства пациентам с COVID-19 и заболеванием почек в условиях продолжающейся пандемии."