Kako dijabetes uzrokuje osjetljivost na COVID-19 u bubrezima: Novi tragovi koje daju organoidi

EPočetkom pandemije, dijabetes je prepoznat kao faktor rizika za lošu prognozu kod pacijenata oboljelih od korona virusa 2019. (COVID-19). Iako se čini da dijabetes ne povećava rizik od infekcije teškim akutnim respiratornim sindromom koronavirusom 2 (SARS-CoV-2), osobe s dijabetesom su podložnije teškom COVID-19.1 Retrospektivne kohortne studije hospitaliziranih pacijenata sa COVID-19 pružile su posebnu liniju dokaza daakutna povreda bubregajavlja se često i povezuje se sa povećanom bolničkom smrtnošću kod pacijenata sa COVID-19.2 Uprkos prepoznatom značaju dijabetesa ikomorbiditet povezan sa bubrezimau slučaju COVID-19, rasvjetljavanje potencijalnih mehanizama, uključujući sposobnost SARS CoV-2 da inficira bubrege, otežano je ograničenom dostupnošću bubrežnog tkiva kod pacijenata saCOVID-19. Iako su prethodne studije pokazale da ljudske pluripotentne matične ćelije (hPSC)–organoidi izvedeni iz bubrega i vaskularni organoidi mogu biti direktno inficirani SARS-CoV-2,3 tek nedavno je Jansenet al.pružiti uvjerljive dokaze da je SARS-CoV-2 prisutan ububrezi pacijenatasa virusom COVID-19.4

KLIKNITE OVDJE DA DOBIJETE BILJNU FORMULACIJU CISTANCHE ZABUBREŽNO TKIVO

Prethodno se pokazalo da su organoidi ljudskog bubrega pogodni model za istraživanje direktne interakcije između SARS-CoV-2 i ljudskog bubrežnog tkiva3,4; međutim, uspostavljeni organioidni modeli bubrega nisu rekapitulirali kritičnu patofiziologiju bubrega koja se često opaža kod pacijenata sa dijabetesom. Kako bi riješili ovaj problem i istražili ulogu direktne infekcije bubrega SARS-CoV-2 u povećanju ozbiljnosti bolesti kod pacijenata sa dijabetesom, Garreta et al. razvio je novu organoidnu kulturu ljudskog bubrega koja imitira ljudsko bubrežno tkivo izloženo dijabetičkim stanjima.5 Koristeći ovoorganoidni model dijabetičkog bubrega, autori su istražili potencijalne mehanizme koji su u osnovi povećane težine bolesti kod pacijenata sa COVID{0}} i dijabetesom.

Šta je studija pokazala?

Autori su koristili visoko oscilatorno liječenje glukozom kako bi stimulirali rane dijabetičke fenotipove u organoidima bubrega izvedenim iz hPSC (Slika 1). Organoidi kontrolnog i dijabetičkog bubrega sadržavali su uporedive strukture nalik na nefron i eksprimirali slične nivoe mRNA gena specifičnih za segment nefrona, endotelnih i stromalnih markera.5 Iako dijabetičko stanje nije promijenilo sastav i integritet bazalnih membrana, depozicija proteina ekstracelularnog matriksa bio je povećan u tubulointersticijskom području kod dijabetičkih organoida bubrega, što podsjeća na fibrozu bubrega kod dijabetesne bubrežne bolesti (DKD).5 Važno je napomenuti da je dijabetički milje izmijenio ćelijski metabolizam putem pojačane regulacije glikolitičkih gena, uključujući laktat dehidrogenazu A (LDHA). gen za biogenezu mitohondrija PPARG koaktivator 1a (PGC1a).5 Ova "metabolička memorija" je sačuvana u proksimalnim tubularnim (PT) epitelnim ćelijama izolovanim iz dijabetičkih organoida bubrega čak i nakon dugotrajne kulture. U skladu sa nalazima u organoidima bubrega, ljudske proksimalne tubularne ćelije (HPTC) izvedene od pacijenata sa dijabetesom takođe su pokazale povećanje nivoa LDHA mRNA i smanjenje nivoa PGC1a mRNA, uz povećanu oksidativnu fosforilaciju, bazalno disanje i sintezu ATP-a, u poređenju sa HPTCs izvedeni od kontrolnih pacijenata.5

U kontrolnim i dijabetičkim bubrežnim organoidima, ekspresija enzima koji konvertuje angiotenzin 2 (ACE2) primarno je otkrivena u PT epitelnim ćelijama. Oscilatorno liječenje glukozom značajno je povećalo ekspresiju ACE2 u organoidima bubrega dijabetesa povećanjem stabilnosti ACE2 mRNA.5 Povećanje ekspresije ACE2 u organoidima bubrega dijabetesa bilo je povezano sa pojačanom infekcijom SARS CoV-2 u poređenju sa kontrolnim organoidima. Analiza jednoćelijske RNA sekvencioniranja kontrolnih i dijabetičkih organoida bubrega sa SARS-CoV- 2 infekcijom dalje je potvrdila da organoidi bubrega dijabetesa sadrže više ćelija koje eksprimiraju virusnu RNK u poređenju s kontrolnim organoidima. viši nivoi ACE2 od kontrolnih HPTC-a, što daje povećanu osjetljivost na infekciju SARS-CoV{15}}.5 Infekcija SARS-CoV-2 je pojačala upalne procese u kontrolnim i dijabetičkim organoidima bubrega, potvrđujući nedavna zapažanja u bubrezi pacijenata sa COVID-19.4 U poređenju sa kontrolnim organoidima, organoidi bubrega kod dijabetesa pokazali su značajniju smanjenje glikolitičkih puteva i izraženiju regulaciju upale i puteva povezanih sa dijabetesom kod infekcije SARS CoV-2.5

Da bi ispitali potrebu za ACE2 i drugim navodnim receptorima za SARS-CoV-2 infekciju epitelnih ćelija bubrega, autori su upotrijebili alate za uređivanje gena CRISPR-Cas9 kako bi generirali ACE2, basigin (BSG) i neuropilin 1 (NRP1) nokaut hPSCs. Nedostatak ACE2 u potpunosti je poništio SARS-CoV-2 infekciju u ACE2 nokautiranim organoidima bubrega i pod kontrolom i kod dijabetesa, bez utjecaja na razvoj bubrežnih struktura.5 Reekspresija ACE2 povratila je osjetljivost na SARS-CoV-2 infekciju . Ni BSG ni NRP1 nisu bili potrebni za infekciju SARS-CoV-2 u organoidima bubrega, iako je brisanje BSG-a smanjilo nivoe SARS-CoV-2 mRNA u BSG nokautiranim organoidima bubrega.5

Zašto je ova studija važna?

Ova studija razvila je prvi dijabetički organoidni model bubrega, pružajući još jednu potencijalnu platformu za istraživanje patofiziologije DKD. Zaista, organoidi bubrega dijabetičara pokazali su neke ključne patološke karakteristike koje podsjećaju na bubrege u dijabetičkim stanjima, kao što je tubulointersticijska fibroza i pojačana regulacija ekspresije ACE2, što je zauzvrat dovelo do povećane osjetljivosti na infekciju SARS-CoV-2.5 Međutim, ograničenja Sadašnjih organoida bubrega čini izazovnim rekapitulirati mnoge karakteristike DKD, uključujući vaskularne defekte, mezangijalnu ekspanziju i zadebljanje bazalne membrane glomerula.6 Funkcionalna vaskularizacija bubrežnih organoida, posebno glomerularna vaskularizacija, značajno će poboljšati patofiziološku regeneraciju bubrega. organoidni model. Ovaj podvig se može postići multipleksiranjem organoida sa vaskularnim organoidima3 uz pomoć mikrofluidnog uređaja.

Organoidi bubrega dijabetesa pokazali su metaboličke promjene na transkriptomskom nivou. Što je još važnije, PT epitelne ćelije izolirane iz dijabetičkih organoida bubrega zadržale su metaboličku memoriju nakon povlačenja oscilatornog tretmana glukozom, slično PT epitelnim stanicama dobivenim od pacijenata s dijabetesom. Ova studija napravila je intrigantno zapažanje da oscilatorno liječenje glukozom smanjuje ekspresiju PGC1a, dok je pojačano regulirano mitohondrijsko disanje i proizvodnju ATP-a u organoidima bubrega.7 Iako je PGC1a pojačan u nekoliko modela dijabetesa gdje je glukoneogeneza povišena, nedavne studije su pokazale renoprotektivnu ulogu PGC1a. poboljšanje oksidacije masnih kiselina.8 Uzorci biopsije bubrega pacijenata sa DKD pokazali su snažno smanjenje transkripcijskih regulatora puta oksidacije masnih kiselina, dok većina mišjih modela DKD ne pokazuje promjene u nivoima PGC1a niti razvija progresivnu fibrozu bubrega.9 Organoidi ljudskog bubrega mogu pomažu u rješavanju neslaganja uzrokovanih razlikama među vrstama, uz istovremeno razmatranje utjecaja lijekova za dijabetes koji se prepisuju pacijentima. Na primjer, buduće studije bi mogle ispitati da li inhibitori kotransportera natrijuma/glukoze 2 (SGLT2) mogu ublažiti neke od patoloških fenotipova kod dijabetičkih organoida bubrega.

Ostaje da se razjasni koliko često SARS-CoV-2 direktno inficira bubrege pacijenata sa COVID-19 i da li dijabetes pogoršava COVID-19 posebno putem ACE2-posredovane infekcije. Jansen i saradnici 4 su otkrili SARS-CoV-2 u svim uzorcima bubrega 62 pacijenta sa COVID-19; međutim, druga studija sa uzorcima bubrega od 284 pacijenta sa COVID-19 otkrila je samo SARS CoV-2 nukleokapsid protein imunohistohemijom u 3,7% slučajeva.2 Analiza jednonuklearne RNA sekvencioniranja tkiva obdukcije bubrega iz jednog pacijent je pokazao da gotovo svi od 14 identificiranih klastera ćelija izražavaju SARS-CoV-2.4 Zanimljivo je da nisu svi tipovi ćelija uorganoidi bubregaizrazio SARS-CoV-2 na infekciji. Iako su Jansen i saradnici 4 otkrili SARS-CoV-2 u PT ćelijama, podocitima, petlji Henleovih ćelija i nekim stromalnim ćelijama, Garreta et al. pokazao dominantnu PT ekspresiju SARS-CoV-2.5 S jedne strane, uočene razlike između različitih modela organoida bubrega mogu se objasniti različitim protokolima diferencijacije i shemama virusnih infekcija korištenim u svakoj od studija. S druge strane, razlike između studija na uzorcima pacijenata i onih u organoidima sugeriraju da trenutni modeli organoida bubrega možda neće precizno oponašati recipročnu interakciju između SARS-CoV-2 i ljudskog bubrega in vivo, zbog nedostatka funkcionalne cirkulacije i imunološki sistem.

Bez obzira na ova ograničenja, organoidni modeli nude vrijednu priliku za procjenu efikasnosti jedinjenja kandidata u suzbijanju SARS-CoV-2 infekcije. Jansen i saradnici 4 su pokazali da zajednički tretman inhibitorom proteaze efikasno potiskuje nivoe SARS-CoV- 2 RNK u organoidima bubrega, a Garreta i saradnici 5 su pokazali da prethodna terapija inhibitorom piruvat dehidrogenaze kinaze DCA smanjuje SARS-CoV{{7 }} infekcija u HPTC-ovima izvedena od pacijenata sa dijabetesom. Buduće studije bi mogle dodatno usavršiti organoidni model dijabetičkog bubrega kako bi poboljšali njegovu patofiziološku relevantnost, čineći ga svestranom platformom za modeliranje fenotipova bolesti specifičnih za pacijenta, procjenu novih lokusa rizika od dijabetesa i procjenu efikasnosti lijekova.

OTKRIVANJE

Svi autori su se izjasnili da nema suprotstavljenih interesa.ZAHVALNICAYX podržava Ministarstvo obrazovanja Singapura(MOE2019-T2-1-072, MOE-T2EP30220-0008 iMOE-MOET32020-0004) i Nanyang TechnologyUniverzitet.REFERENCE

1. Apicella M, Campopiano MC, Mantuano M, et al. COVID-19kod osoba sa dijabetesom: razumijevanje razlogaza lošije ishode.Lancet Diabetes Endocrinol. 2020;8: 782–792. 

2. May RM, Cassol C, Hannoudi A, et al. Multi-centarretrospektivna kohortna studija defibez spektrapatologija bubrega kod bolesti korona virusa 2019 (COVID-19). Kidney Int. 2021;100:1303–1315. 

3. Monteil V, Kwon H, Prado P, et al. Inhibicija SARS-aCoV-2 infekcije u modifikovanim ljudskim tkivima upotrebomklinički rastvorljivi humani ACE2.Cell. 2020;181:905– 913.e7. 

4. Jansen J, Reimer KC, Nagai JS, et al. SARS-CoV-2 inficiraljudski bubreg i pogonifibroza u bubrezimaorganoidi.Cell Stem Cell. 2022;29:217–231.e8. 

5. Garreta E, Prado P, Stanifer ML, et al. Milje za dijabetičarepovećava ekspresiju ACE2 i ćelijsku osjetljivost naSARS-CoV-2 infekcije u ljudskim bubrežnim organoidima ićelije pacijenata.Cell Metab. 2022;34:857–873.e9.

6. Thomas MC, Brownlee M, Susztak K, et al. Dijabetičarbolest bubrega.Nat Rev Dis Primeri. 2015;1:15018.

Wecistanche usluga podrške - najveći izvoznik cistanchea u Kini:

Email:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/tel:+86 15292862950

Prodavnica:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop

KLIKNITE OVDJE DA DOBIJETE PRIRODNI ORGANSKI EKSTRAKT CISTANCHE SA 25% EHINAKOZIDA I 9% AKTEOZIDA ZA INFEKCIJU BUBREGA