¿Cómo afecta la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) a los pacientes con enfermedad renal?
Mar 15, 2022
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Análisis molecular del riñón de un paciente con glomerulopatía colapsante asociada a COVID-19-
Kristin Meliambro, Xuezhu Li, Fadi Salem, Zhengzi Yi, Zeguo Sun, Lili Chan, Miriam Chung, Jorge Chancay, Ha My T. Vy, Girish Nadkarni, Jenny S. Wong, Jia Fu, Kyung Lee, Wejia Zhang, John C. Él y Kirk N. Campbell
Informes de casos recientes sugieren que la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) se asocia con glomerulopatía colapsante en afroamericanos con alelos de riesgo del gen de la apolipoproteína L1 (APOL1); sin embargo, no está claro si la patogenia de la enfermedad es similar a la nefropatía asociada al VIH. Análisis de secuenciación de ARN de unriñónmuestra de biopsia de un paciente conCOVID-19La glomerulopatía colapsante asociada y los alelos de riesgo de APOL1 (G1/G1) revelaron niveles similares de transcritos de ARN mensajero de APOL1 y de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en comparación con 12 controlesriñónmuestras descargadas del portal GTEx (Genotype-Tissue Expression). La secuenciación del genoma completo de laCOVID-19– Glomerulopatía colapsante asociadariñónmuestra identificó 4 variantes del gen indel, 3 de las cuales son de significado desconocido con respecto a la crónicariñónenfermedady/o glomeruloesclerosis segmentaria focal. Perfil molecular de lariñónactivación demostrada deCOVID-19–Vías de lesión celular asociadas, como la inflamación y la coagulación. Evidencia de infecciones directas por coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo deriñónfaltaban células, lo cual es consistente con los hallazgos de varios estudios recientes. Curiosamente, la inmunotinción deriñónlas secciones de biopsia revelaron una mayor expresión de fosfo-STAT3 (transductor de señal y activador de la transcripción 3) en ambosCOVID-19–Glomerulopatía colapsante asociada y nefropatía asociada al VIH en comparación con el controlriñóntejido. Es importante destacar que la activación de STAT3 inducida por la interleucina 6 puede ser un mecanismo objetivo que impulsaCOVID-19-asociadoagudoriñónlesión.
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INTRODUCCIÓN
Agudoriñónlesiónes una ocurrencia común en el contexto de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) infección entre pacientes hospitalizados y se asocia con un mal pronóstico general.1 El mecanismo exacto deriñón lesiónes desconocido. Las series de autopsias y biopsias anteriores sugirieron la posibilidad de una invasión directa de los podocitos y las células epiteliales tubulares renales por el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2),2-4 aunque los datos publicados más recientemente refutan esta hipótesis. 5-9 Aunque la lesión tubular renal ha sido un hallazgo casi universal en autopsias yriñónbiopsias, también se ha descrito una variedad de estados patológicos glomerulares.5,6,10 En particular, se ha informado glomerulopatía colapsante en varios pacientes de ascendencia africana coninfección por COVID-19.7,11-13 La glomerulopatía colapsante está asociada con varias infecciones virales, incluido el VIH-1, el parvovirus B19, el citomegalovirus y el virus de Epstein-Barr.14 Existe evidencia de infección directa de los podocitos por el VIH{{6 }} y posiblemente parvovirus B19,15,16, pero la glomerulopatía colapsante también se asocia con niveles elevados de interferones circulantes.17 También está bien establecido que las personas con variantes de alto riesgo del gen de la apolipoproteína L1 (APOL1), conocidas como G1 y G2 , han aumentado significativamente el riesgo de desarrollar nefropatía asociada al VIH (HIVAN) y posiblemente glomerulopatía colapsante asociada a parvovirus.16,18 Los estudios in vitro e in vivo sugieren una interacción compleja entre el interferón y los mediadores inflamatorios con la proteína APOL1 que puede incitar a la lesión de los podocitos. a través de defectos en la autofagia, la disfunción mitocondrial y el flujo de salida de los canales iónicos, con aumento de la muerte celular inflamatoria (piroptosis).19-22 Sin embargo, se sabe poco sobre la expresión de APOL1 en el se Ajuste de la glomerulopatía colapsante humana. Presentamos un caso deCOVID-19–Glomerulopatía colapsante asociada en un paciente homocigoto para el alelo G1 APOL1. Usamos tecnología de secuenciación de genoma completo y secuenciación de ARN junto con microscopía estándar e inmunotinción para identificar variantes genéticas asociadas con glomeruloesclerosis focal y segmentaria yriñónenfermedad, examinar los niveles de expresión de la transcripción génica de APOL1 y ACE2 (enzima convertidora de angiotensina 2), investigar las vías moleculares alteradas eninfección por COVID-19, y la prueba de una invasión directa deriñóncélulas por SARS-CoV-2. Además, evaluamos los niveles de expresión de proteínas de STAT3 fosforilado (transductor de señales y activador de la transcripción 3), un objetivo aguas abajo de la señalización de la interleucina 6 (IL-6) que se ha demostrado que es importante para la patogenia de la NAVIH. Los métodos detallados se proporcionan en el artículo S1.

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REPORTE DE UN CASO
Una mujer afroamericana de unos 50 años con antecedentes médicos de hipertensión, hipotiroidismo, depresión, apnea obstructiva del sueño y obesidad (índice de masa corporal, 31 kg/m2) fue hospitalizada con enfermedad no oligúrica.agudoriñón lesióny proteinuria en rango nefrótico en el contexto deCOVID-19infección. Las pruebas de laboratorio de admisión revelaron niveles elevados de marcadores inflamatorios, incluidos IL-6, IL-8, factor de necrosis tumoral, proteína C reactiva y ferritina. El estudio serológico para causas alternativas de glomerulonefritis fue negativo (Tabla 1).
Tabla 1.Resultados de laboratorio al ingreso

El paciente fue tratado con un ciclo de 5-días de hidroxicloroquina sin esteroides, y se inició tratamiento con apixabán en dosis renal para la anticoagulación. Suriñón funcióncontinuó empeorando y se inició en diálisis peritoneal aguda, pero luego pasó a hemodiálisis debido a un catéter peritoneal no funcional. Los tratamientos de hemodiálisis se complicaron por la hipotensión intradiálisis y el mal funcionamiento del catéter de diálisis, lo que obligó a cambiar el catéter y prolongó la hospitalización. En el día 31 de hospitalización, la proporción repetida de proteína creatinina en orina se mantuvo elevada en 12,5 g/g, mientras que 2 pruebas de detección repetidas para SARS-CoV-2 fueron negativas. El paciente se sometió a unriñónbiopsia el día 35 de hospitalización. No hubo complicaciones posteriores a la biopsia, y el paciente fue dado de alta al día siguiente. Ella permanece en tratamientos de hemodiálisis ambulatorios en el momento de este informe. Al microscopio óptico, 2 de los 18 glomérulos totales demostraron colapso de las asas capilares con proliferación de células epiteliales viscerales suprayacentes, lo que concuerda con una glomerulopatía colapsante (Fig. 1A y B).

Figura 1.Biopsia renal del caso de glomerulopatía colapsante asociada a la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19). (A) Microscopía óptica representativa que muestra el colapso de penachos glomerulares con hiperplasia de células epiteliales (hematoxilina-eosina; aumento original, ×400). (B) Otro glomérulo muestra el colapso de las asas capilares con la proliferación de células epiteliales suprayacentes (tinción de plata con metenamina de Jones; aumento original, ×200). (C) Los túbulos muestran una atenuación generalizada de las células epiteliales con núcleos de abandono y desprendimiento de células epiteliales dentro de la luz de los túbulos (flechas) (hematoxilina-eosina; aumento original, ×100). (D) La microscopía electrónica revela un borramiento difuso de los procesos del pie (flecha) e hipertrofia de los podocitos con transformación tubulovellosa (microscopía electrónica de transmisión [TEM]; aumento original, ×2,000). (E) Hibridación in situ para el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) El ARN es negativo en la glomerulopatía colapsante asociada a COVID-19 (aumento original, ×200). (F) Por el contrario, la hibridación in situ es positiva para el ARN del SARS-CoV2 en el epitelio pulmonar de otro paciente con infección por COVID-19 (aumento original, ×200).

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Además, 3 glomérulos mostraron prominencia de células epiteliales viscerales. Algunos glomérulos mostraron cambios isquémicos leves, y se observaron fibrosis intersticial parcheada moderada a severa y atrofia tubular en todas partes. Había necrosis tubular aguda difusa, caracterizada por una atenuación de las células epiteliales, pérdida del borde en cepillo y desprendimiento de células epiteliales en los túbulos luminales (Fig. 1C). No se observaron inclusiones virales intranucleares. La inmunofluorescencia no reveló depósitos inmunes. La microscopía electrónica mostró un borramiento difuso de los pies de los podocitos asociado con podocitos agrandados y transformación tubulovellosa (Fig. 1D). No se identificaron depósitos electrondensos de tipo inmunitario, inclusiones tubuloreticulares o partículas virales. La hibridación in situ fue negativa para el ARN del SARS-CoV-2 utilizando RNAscope (ACD Bio) en la muestra de biopsia (Fig. 1E y F). El genotipado de APOL1 reveló que el paciente era homocigoto para el alelo G1 (G1/G1). Luego realizamos la secuenciación del genoma completo en el ADN genómico de muestras de sangre completa. La secuenciación del genoma completo arrojó 123 266.00 Mb de bases sin procesar. Después de eliminar las lecturas de baja calidad, obtuvimos un promedio de 820.304.512 lecturas limpias (123.045,68 Mb). Las lecturas limpias de cada muestra tuvieron altas tasas de llamada de base (Q20 y Q30), lo que indica una alta calidad de secuenciación. El contenido medio de guanina-citosina fue del 41,05 por ciento. Luego usamos una lista seleccionada de genes/variantes23 y escaneamos todas las variantes. Detectamos 4 variantes indel (Tabla S1), de las cuales 3 (FOXC1, LFNG y RTTN) se anotaron como de significado incierto y 1 (SALL1) se anotó como benigno en ClinVar. Usando datos de 12 normalesriñónmuestras extraídas de GTEx (Genotype-Tissue Expression) para servir como controles, los datos de secuenciación de ARN revelaron que enCOVID-19– Glomerulopatía colapsante asociada, los procesos biológicos de los genes regulados al alza se enriquecieron para el ciclo celular, la segregación cromosómica, la respuesta a las heridas, la respuesta inmunitaria humoral y la coagulación sanguínea, lo que sugiere que la lesión/regeneración celular, la respuesta inflamatoria y la lesión endotelial fueron los principales procesos patológicos implicados (Figura 2).

Figura 2.Análisis de secuenciación de ARN de la corteza renal en la glomerulopatía colapsante asociada a la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19).
Los procesos biológicos de los genes regulados a la baja se enriquecieron para el transporte de iones, los procesos metabólicos y la oxidación, probablemente como consecuencia de una lesión grave de las células tubulares. El análisis de la ruta de los genes regulados hacia arriba y hacia abajo mostró un enriquecimiento del transporte transmembrana, la oxidación y la coagulación sanguínea de acuerdo con el término enriquecimiento de Gene Ontology. Los genes regulados al alza (Fig. 2; rosa) se enriquecieron solo para la vía FOXM1, que recientemente se informó que promueve la proliferación de células tubulares durante la reparación de lesiones. controles normales. AunqueCOVID-19–los pacientes infectados muestran niveles elevados de citoquinas circulantes y el interferón puede estimular la expresión de APOL1,19,25 no hubo diferencias en los niveles de ARN mensajero de APOL1 entre este paciente y los controles normales. Las lecturas de secuenciación de ARN sin procesar se alinearon con SARS-CoV-2 pero no se encontraron lecturas mapeadas, lo que indica la ausencia de SARS-CoV-2 en esta muestra de biopsia. La inmunotinción reveló que la expresión de STAT3 fosforilado, un objetivo posterior de la señalización de IL-6, aumentó significativamente en los glomérulos de la glomerulopatía colapsante asociada a COVID-19 y HIVAN en comparación con los normalesriñóntejido (Fig. 3).

Figura 3.Expresión de fosfo-STAT3 (transductor de señal y activador de la transcripción 3) en la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) asociada a glomerulopatía colapsante (GC) y nefropatía asociada al VIH (HIVAN).
DISCUSIÓN
Presentamos un caso de glomerulopatía colapsante en un paciente de ascendencia africana conCOVID-19infección que posteriormente se identificó como homocigoto para el alelo APOL1 G1 de alto riesgo.11-13 Estos hallazgos respaldan un creciente cuerpo de evidencia de una fuerte asociación de los alelos de riesgo APOL1 conCOVID-19-19– Glomerulopatía colapsante asociada. Aunque los estudios in vitro han demostrado que el interferón y otros factores inflamatorios mediados por virus inducen la expresión de APOL1 en podocitos,19,20 demostramos niveles comparables de transcripción del gen APOL1 entreCOVID- 19–Glomerulopatía colapsante asociada y controles. Existe evidencia contradictoria sobre si el SARS-CoV-2 puede infectar directamente podocitos y células epiteliales tubulares renales, como lo hace el VIH-1.15,26,27 Dos series de autopsias publicadas demostraron inmunotinción positiva para SARS y CoV-2 en podocitos y 1 de estos informó adicionalmente el aislamiento del ARN del SARS-CoV-2 deriñónglomérulos.2,4 Sin embargo, los estudios de hibridación in situ publicados, incluido el nuestro, no han podido detectar el ARN del SARS-CoV-2 en los glomérulos.5-7,9,12 Además, confirmamos que el ARN viral se ausente de la muestra de biopsia de nuestro paciente por secuenciación de ARN. Las series de autopsias y biopsias también informaron partículas similares a coronavirus con picos característicos en podocitos y células epiteliales tubulares utilizando microscopía electrónica, aunque se ha expresado la preocupación de que estas partículas en realidad puedan ser pequeñas vesículas celulares en lugar de partículas virales.2,3,11,28 Nuestro estudio también demostró una mayor fosforilación de STAT3 enCOVID-19– Glomerulopatía colapsante asociada. Hemos demostrado previamente que la activación de STAT3 es importante en la patogénesis de HIVAN y diabetesriñónenfermedad.29,30 Es bien sabido que las elevaciones del nivel plasmático de IL-6 juegan un papel clave en la patogénesis del daño orgánico inducido por COVID- 1925 y también que la activación inducida por IL-6 STAT3 aumenta las vías inflamatorias. Nuestros datos sugieren que la fosforilación de STAT3 podría ser un mecanismo importante involucrado enCOVID-19-asociadoriñónlesióny, por lo tanto, dirigirse a STAT3 con inhibidores de fármacos disponibles31 podría ser una estrategia terapéutica potencial para pacientes con esta enfermedad. Hasta donde sabemos, este es el primer informe de datos de secuenciación del genoma completo y secuenciación del ARN de un paciente conCOVID-19-asociadoriñónenfermedad. Aunque la importancia clínica y la posible interacción con APOL1 de las variantes genéticas identificadas mediante la secuenciación del genoma completo siguen sin estar claras, se sabe que Foxc1 y Sall1 regulan la integridad de la barrera de filtración glomerular en modelos experimentales.32,33 Nuestros resultados de secuenciación de ARN también revelan varias Hallazgos interesantes: (1) confirmamos que el ARN del SARS-CoV-2 estaba ausente en el riñón, (2) encontramos que la expresión de los genes ACE2 y APOL1 no difería entreCOVID-19–riñones infectados y normales, y (3) identificamos varias vías de lesión en elCOVID-19-infectadoriñónque se ha asociado con la lesión celular inducida por el SARS-CoV-2-. Nuestros hallazgos además de un análisis reciente de NanoString de 6COVID-19Los casos de biopsia de glomerulopatía colapsante asociados que muestran una regulación positiva de la expresión génica de quimiocinas y una expresión alterada de genes relacionados con la lesión tubular se suman al creciente cuerpo de literatura que busca dilucidar los mecanismos patogénicos deCOVID-19-asociadoriñón lesión.
Nuestro estudio y el análisis asociado tienen limitaciones. En primer lugar, informamos solo 1 caso de glomerulopatía colapsante asociada con COVD-19-y solo podemos describir los cambios de pliegue sin un análisis estadístico formal. En segundo lugar, elriñónLa biopsia de nuestra paciente se retrasó hasta 35 días después de su presentación inicial deCOVID-19 infeccióny, por lo tanto, es posible que el perfil de expresión génica capturado no represente con precisión la infección aguda inducida por COVID-19-riñónlesióncaminos Además, es posible que la expresión del transcrito del gen APOL1 estuviera modulada por los efectos antiinflamatorios de la hidroxicloroquina administrada. Además, no pudimos separar los glomérulos de los compartimentos tubulointersticiales antes de la secuenciación del ARN. Aún así, estos hallazgos ofrecen información adicional importante sobre la compleja interacción entre la susceptibilidad genética, la infección viral y la progresión de la enfermedad glomerular asociada conCOVID-19 infección. Será necesario realizar más estudios que involucren a pacientes adicionales con glomerulopatía colapsante asociada con COVD-19-a los que se les realice una biopsia antes en el curso de su enfermedad.

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