La enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) es causada por el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), que es el virus causante de la pandemia mundial actual. La investigación sugiere que la infección por SARS-CoV-2 afecta otros órganos además de los pulmones a pesar de su manifestación inicial como enfermedad pulmonar. El cuadro clínico de COVID-19 ha mejorado gracias a la investigación de autopsias, informes de casos y estudios clínicos retrospectivos. El SARS-CoV-2 se ha relacionado con varias enfermedades, incluidos los síntomas neurológicos, un mayor riesgo de insuficiencia hepática aguda sobre crónica, hemostasia alterada que conduce a tromboembolismo venoso y lesión renal aguda (AKI).
Estudiar: El SARS-CoV-2 infecta el riñón humano y provoca fibrosis en los organoides renales. Crédito de la imagen: Eugene B-sov/Shutterstock
Varios informes recientes muestran que los pacientes con COVID-19 tienen una infección de varios tipos de células renales, incluidas las células epiteliales del túbulo proximal (PT). Sin embargo, actualmente se desconoce si esta infección tiene o no implicaciones fisiopatológicas para el riñón. El SARS-CoV-2 infecta y destruye directamente las células renales, según nuevos hallazgos, aunque se desconocen las alteraciones moleculares asociadas a esta infección.
La LRA en personas con COVID-19 podría ser una complicación grave del síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) que requiere cuidados intensivos, como resultado de una infección directa de las células renales o una combinación de ambos. El SARS-CoV-2 infecta los podocitos y el epitelio tubular de los riñones humanos, provocando daño renal y fibrosis, lo que podría explicar el desarrollo de la enfermedad renal crónica (ERC) tras la COVID-19.
Los investigadores infectaron organoides renales derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos (iPSC) con SARS-CoV-2 para estudiar el efecto directo del virus en el riñón, aprovechando la capacidad del sistema modelo para descartar efectos sistémicos de la enfermedad o renal. Efectos del tratamiento médico de cuidados intensivos. La infección por SARS-CoV-2 induce el daño celular y la activación de numerosas vías de señalización profibróticas, según los hallazgos, que están mediadas por la diafonía celular entre el epitelio infectado y los podocitos y los fibroblastos intersticiales. Los investigadores publicaron su estudio en la revista Célula Célula Madre.
El estudio
Los autores obtuvieron tejido renal de 62 pacientes con COVID-19 para investigar los efectos del SARS-CoV-2 en el riñón. La proteína de la nucleocápside SARS-CoV-2 se encontró en el citoplasma del epitelio tubular proximal (PT) que expresa la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), de acuerdo con estudios anteriores.
Para la tinción de la proteína de la nucleocápside, se utilizó tejido pulmonar infectado con SARS-CoV-2 como control positivo, y tejidos de autopsia y nefrectomía que no eran de COVID-19 como controles negativos. La expresión de la molécula de lesión renal 1 (KIM1) en los túbulos positivos de lectina de lotus tetragonolobus (LTL) de la muestra de biopsia reveló lesión PT. La expresión de KIM1 también se encontró en algunos PT de tejido renal de autopsia de pacientes con COVID-19.
La respuesta del riñón a la lesión, independientemente del tipo, finalmente conduce a la fibrosis, que es la característica de la ERC. Los científicos encontraron que los pacientes con COVID-19 tenían más fibrosis intersticial en los riñones que un grupo de control emparejado por edad, sexo y comorbilidades. Los riñones de los pacientes con COVID-19 tenían cantidades considerablemente más altas de matriz extracelular (MEC) que la cohorte de control, según la tinción tricrómica de Masson y la expresión cuantitativa de colágeno en el tejido renal de todos los pacientes.
Los autores utilizaron la secuenciación de ARN de un solo núcleo (snRNA-seq) de tejido renal de autopsia recuperado de un paciente con COVID-19 en la cohorte para validar su hipótesis de que el SARS-CoV-2 puede ingresar directamente e infectar las células renales. A partir de un conjunto de datos de snRNA-seq de riñón recientemente disponible públicamente, snRNA-seq mostró 13 grupos de células diferentes, que se anotaron mediante transferencia de etiquetas. Los autores utilizaron una estrategia de secuenciación dirigida combinada con un flujo de trabajo típico de 10X Genomics para rastrear el SARS-CoV-2 en el conjunto de datos.
Los autores vincularon computacionalmente las lecturas de SARS-CoV-2 con células individuales después de la secuenciación, lo que les permitió rastrear la expresión de ARN viral en casi todos los grupos de células. Debido a la escasez de la secuenciación 3′, no se encontraron varios factores de entrada de SARS-CoV-2 en el conjunto de datos. Sin embargo, los investigadores descubrieron la sobreexpresión de los genes PLCG2 y AFDN relacionados con la infección por SARS-CoV-2. Se detectó un aumento de la expresión de colágeno, glicoproteína ECM y proteoglicanos en fibroblastos de tejido renal con COVID-19 cuando se estudió la remodelación de la matriz extracelular (ECM) mediante el análisis de enriquecimiento de conjuntos de genes (GSEA).
Los autores utilizaron organoides de riñón derivados de iPSC humanos para replicar la infección por SARS-CoV-2 in vitro para explorar el impacto directo del virus en las células renales independientemente de los efectos sistémicos. Se utilizó una versión alterada de la técnica Little ampliamente utilizada para crear organoides de riñón. Las células madre pluripotentes inducidas por humanos (iPSC) se diferenciaron brevemente en epitelio ureteral o linajes de mesénquima metanéfrico al exponerlos al agonista de WNT CHIR 99021 durante tres o cinco días. Para activar las señales morfogénicas necesarias para el patrón segmentado, las células se combinaron en una proporción de 1:2 el día 7 para inducir señales morfogénicas.
Antes de la infección por SARS-CoV-2, los organoides se cultivaron en un sistema transwell de interfaz aire-líquido 3D hasta el día 7+18. La tinción de inmunofluorescencia reveló la presencia de estructuras similares a nefronas en los organoides renales; como lo demuestra la nefrina (podocitos), la lectina de Lotus tetragonolobus (LTL, PT) coteñida con ACE2, que se expresa en el lado apical de las células tubulares proximales, similar a los riñones humanos, E-cadherina y E-cadherina más GATA3 El día 7+18, se inyectaron organoides con partículas virales SARS-CoV-2. La presencia de ARN viral en organoides verificó la infección. Usando en el lugar hibridación, los autores validaron la expresión de ARNm de SARS-CoV-2 en podocitos y epitelio tubular proximal.
Trascendencia
Tomados en conjunto, estos hallazgos revelan que la infección por SARS-CoV-2 de las células renales resultó en un cambio molecular hacia la señalización profibrótica y el daño tisular. Los datos respaldan un concepto en el que la lesión renal por SARS-CoV-2 es parcialmente independiente de las consecuencias sistémicas de la enfermedad o del tratamiento de cuidados intensivos y, en cambio, representa un efecto directo del virus porque los organoides carecen de células inmunitarias y perfusión. Como resultado, una infección viral podría causar daño agudo y remodelación fibrótica, lo que provocaría disfunción renal y ERC.
