يقوم مثبط JAK بحظر إشارات JAK-STAT-APOL1 الناجمة عن فيروس كورونا في الخلايا الكبيبية واعتلال الخلايا في عضويات الكلى البشرية

خلاصة

أسباب الإصابة بفيروس كورونا-19.انهيار الشعيرات الدموية الكبيبيةوفقدان الخلايا الرجلية، تنتهي بـ أمرض الكلى الحادمُسَمًّىاعتلال الكلية المرتبط بفيروس كورونا-19-.(كوفان). الآلية الأساسية لفيروس كورونا-19 غير معروفة. لقد افترضنا أن السيتوكينات التي يسببها فيروس كورونا -19 تؤدي إلى التعبير عن APOL1 المسببة للأمراض عبر إشارات JAK-STAT، مما يؤدي إلى فقدان الخلايا البويضية والنمط الظاهري لـ COVAN. هنا، استنادًا إلى تسع حالات لـ COVAN تم إثباتها بواسطة الخزعة، أظهرنا لأول مرة أن APيتم التعبير عن بروتين OL1 بكثرة في الخلايا الرجلية والبطانية الكبيبيةخلايا (GECs) من الكلى COVAN ولكن ليس في الضوابط. علاوة على ذلك، فإن غالبية (77.8٪) من مرضى COVAN كانوا يحملون اثنينأبوول1أليلات الخطر. لقد أظهرنا أن السيتوكينات المؤتلفة المستحثة بواسطة SARS-CoV-2 تعمل بشكل تآزري لدفعأبوول1التعبير من خلال مسار JAK-STAT في الخلايا البشرية الأولية، وGECs، والكائنات العضوية الدقيقة في الكلىمشتقة من الناقل من اثنينأبوول1أليلات خطرة ولكن تم حظرها بواسطة مثبط JAK1/2-، الباريتسينيب. لقد أظهرنا لأول مرة أن إشارات JAK-STAT-APOL1 المستحثة بالسيتوكينات قللت من صلاحية الخلايا الرجلية العضوية في الكلى ولكن تم إنقاذها بواسطة الباريسيتينيب. معًا، تدعم نتائجنا الاستنتاج القائل بأنالسيتوكينات التي يسببها فيروس كورونا-19-.كافية لدفع اعتلال الخلايا المرتبط بـ COVAN عبر إشارات JAK-STAT-APOL1 وأن ​​مثبط JAK يمكن أن يمنع هذه العملية المسببة للأمراض. تشير هذه النتائج إلى أن مثبطات JAK قد يكون لها فوائد علاجية لإدارة اعتلال الخلايا APOL1- الناجم عن السيتوكينات.

الخدمة الداعمة لشركة Wecistanche - أكبر مصدر للسيستانش في الصين:

البريد الإلكتروني:wallence.suen@wecistanche.com

واتساب/هاتف:+86 15292862950

تسوق لمزيد من تفاصيل المواصفات:

https٪3a٪2f٪2fwww.xjcistanche.com٪2fcistanche-shop

احصل على مستخلص السيستانش العضوي الطبيعي الذي يحتوي على 25% من الإكيناكوسيد و9% من الأكتيوسايد لعلاج عدوى الكلى

مقدمة

الفشل الكلوي هو أحد المضاعفات المدمرة لعدوى فيروس كورونا-19.. ما يصل إلى 50% من المرضى الداخليين و70% من حالات دخول وحدة العناية المركزة لفيروس كوفيد-19 تكون معقدة بسبب إصابة الكلى الحادة (AKI)، والتي بدورها تزيد معدل الوفيات بنسبة 30-50% (1، 2). كشفت سلسلة حالات خزعة الكلى أن اعتلال الكبيبات المنهار هو التشخيص التشريحي المرضي الأكثر شيوعًا لمرض التهاب المفاصل الروماتويدي المرتبط بـ-19-كوفيد (3). من السمات المميزة لاعتلال الكبيبات المنهارة المرتبط بفيروس كورونا (يُشار إليه اختصارًا بـ COVAN) هو ميله شبه الحصري للأمريكيين من أصل أفريقي أو السود الذين يحملون أليلين خطرين من البروتين الدهني البروتيني L1 (APOL1) (3، 4). ظهر أليلا الخطر (المسمى G1 وG2) كمتغيرات ترميزية في جين APOL1 ويمنحان الحماية ضد داء المثقبيات الأفريقي. ومع ذلك، فإن حمل G1G1 أو G2G2 أو G1G2 (يُطلق عليها أنماط وراثية عالية الخطورة) يزيد من خطر الإصابة بمجموعة من أمراض الكلى ويفسر الكثير من الخطر الزائد للإصابة بأمراض الكلى غير المصابة بالسكري بين الأمريكيين من أصل أفريقي (5-8). يحمل ما يقدر بنحو 13% من الأمريكيين من أصل أفريقي أنماطًا وراثية عالية الخطورة من APOL1 (7). خلال جائحة فيروس كورونا-19، وجدت الدراسات أن 92% من حالات COVAN التي تم إثباتها بواسطة الخزعة كانت حاملة للأنماط الجينية APOL1 عالية الخطورة، واحتاج 61% منهم إلى غسيل الكلى عند العرض (3، 9). تحدد هذه النتائج متغيرات APOL1 كمساهم رئيسي في التفاوت العرقي في النتائج الصحية لفيروس كورونا-19. على الرغم من هذا الارتباط المثير للإعجاب، فإن الآلية الخلوية التي تربط الأنماط الجينية APOL1 عالية الخطورة بعدوى السارس CoV-2 والتسبب في اعتلال الكبيبات المنهار لـ COVAN لا تزال مجهولة.

أدى الارتباط الوبائي القوي بين النمط الجيني APOL1 عالي الخطورة وCOVAN إلى فرضية مفادها أن فيروس كورونا -19-يحفز التعبير عن APOL1 G1 أو G2 في الخلايا الرجلية والخلايا البطانية الكبيبية - خلايا الكلى المتأثرة بانهيار اعتلال الكبيبات - تؤدي إلى التسبب في المرض كوفان. تم دعم هذه الفرضية من خلال التقارير الأخيرة التي تفيد بأن الإفراط في التعبير المعدل وراثيًا عن أليلات خطر APOL1 في الخلايا الرجلية الفأرية أو الخلايا البطانية الكبيبية تسبب في اعتلال الخلايا، واعتلال بطانة الأوعية الدموية، واعتلال الكبيبات، والمظاهر السريرية للفشل الكلوي (10-14). تشير نماذج أمراض الفئران هذه إلى أن الآلية التي تكمن وراء تعبير APOL1 الناجم عن فيروس كورونا-19-ستكون هدفًا علاجيًا محتملاً لفيروس كورونا-19. ومع ذلك، هناك نوعان من الأمور المجهولة الهامة. أولاً، من غير المعروف ما إذا كان التعبير البروتيني APOL1 يتم تنظيمه في كبيبات المرضى الذين يعانون من COVAN. ثانيًا، من غير المعروف ما إذا كان SARS-CoV-2 يحفز تعبير APOL1 مباشرة عن طريق العدوى الفيروسية لخلايا الكلى أو بشكل غير مباشر عبر تأثيرات عاصفة السيتوكينات الناجمة عن SARS-CoV-2-.

الفشل في اكتشاف SARS-CoV-2 فيخزعات الكلى من COVANيقدم المرضى دعمًا غير مباشر للفرضية القائلة بأن COVAN من المحتمل أن ينتج عن تأثيرات عاصفة السيتوكين وليس من العدوى الفيروسية المباشرة لحمة الكلى. تم الاكتشاف العرضي للجزيئات الفيروسية لـ SARS-CoV-2 في عينات تشريح الكلى حيث لا يمكن استبعاد التأثير المربك للتحلل الذاتي للأنسجة (3، 4، 15، 16). وقد لوحظ أن العديد من السيتوكينات الالتهابية والكيموكينات يتم تنظيمها فيمصل المرضى المصابين بـCOVID-19و/أو كوفان (4، 17، 18). تتضمن هذه القائمة السيتوكينات مثل إنترفيرون ألفا وبيتا وغاما وTNF والتي كانت معروفة سابقًا بتنظيم تعبير APOL1. ومع ذلك، تتضمن القائمة أيضًا العديد من السيتوكينات الالتهابية التي يتم تنظيمها بقوة عن طريق عدوى فيروس كورونا-19. من غير المعروف ما إذا كانت هذه السيتوكينات لها تأثيرات مضافة أو تآزرية أو معادية على تعبير APOL1 واعتلال الخلايا المرتبط به.

في الدراسة الحالية، قمنا بمعالجة هذه الفجوات المعرفية من خلال الاستفادة من خزعات الكلى التي تم الحصول عليها من تسعة مرضى يعانون من COVAN وكليتين للتحكم البشري لمعرفة ما إذا كان يتم التعبير عن بروتين APOL1 في COVAN والسيطرة على الكلى ومكان ذلك. قمنا بتوصيف ثمانية عشر سيتوكينًا يسببها فيروس كورونا-19- لتحديد ثمانية سيتوكينات كانت كافية، في غياب SARS-CoV-2، لتحفيز تعبير APOL1 بشكل تآزري في الخلايا الكبيبية البشرية الأولية والتسبب في اعتلال الخلايا في الكلى البشرية الدقيقة. عضوي. لا تقدم هذه الدراسة فقط الدليل الأول في نموذج تجريبي مشتق من الإنسان على أن عاصفة السيتوكينات لـCOVID-19 تحفز تعبير APOL1 واعتلال الخلايا، ولكنها تحدد أيضًا مسار الإشارات المشترك الذي يتوسط التأثيرات المسببة للأمراض. لهذه الدراسة آثار يمكن أن تؤثر على استراتيجيات فحص وعلاج فيروس كورونا-19 لدى المرضى السود واللاتينيين. إنه يثير تساؤلات حول سلامة الإنترفيرونات التكميلية كعلاج لمرض كوفيد-19 لدى الأفراد السود والأسبان الذين يحملون أنماط جينية APOL1 عالية الخطورة (19، 20).

نتائج

يتم تنظيم تعبير APOL1 في الخلايا الرجلية والخلايا البطانية الكبيبية لمرضى COVAN. للتحقيق في ما إذا كان المرضى الذين يعانون من تشخيص COVAN مثبتًا بواسطة الخزعة لديهم تعبير مرتفع عن بروتين APOL1 في خلاياهم الرجلية والخلايا البطانية الكبيبية (GECs)، أجرينا تلطيخًا مناعيًا كيميائيًا مناعيًا مشتركًا لـ APOL1، وsynaptopodin (بروتين مرتبط بالأكتين من خلايا بودوسيتية متباينة)، و CD31 (علامة الخلية البطانية) على خزعات الكلى لمريضين مصابين بتشخيص COVAN (الشكل 1). كان تعبير APOL1 وفيرًا في الكبيبات في كل من الحالة 1، والتي تم أخذ خزعة منها بعد عشرة أشهر من تشخيص فيروس كورونا-19 (الشكل 1A-F)، والحالة 6، التي تم أخذ خزعة منها بعد تسعة أيام من تشخيص فيروس كورونا-19 (الشكل 1G-L). في كلا المريضين، كان هناك تلطيخ قوي لـ APOL1 في الخلايا الرجلية الإيجابية للسينابتوبودين (السهم؛ الشكل 1B وE وH وK) وعلى طول البطانة الكبيبية الإيجابية 31-CD (رأس السهم؛ الشكل 1C وF وI وL) ). يشير وجود بروتين APOL1 في الخلايا الرجلية وخلايا GEC في بعض الأحيان بعد 9 أيام و10 أشهر من تشخيص الإصابة بـCOVID-19 إلى أن تعبير APOL1 يتم تحفيزه مبكرًا وقد يستمر في الكبيبات لعدة أشهر، بعد فترة طويلة من تحفيز COVID{{ 27}} تم حل العدوى.

يتم تنظيم تعبير APOL1 في أنسجة الخزعة لحالات COVAN ولكن ليس في عناصر التحكم. لمزيد من تقييم تعميم هذه النتائج الكيميائية المناعية، حددنا ما مجموعه تسع حالات من حالات COVAN مع أنسجة الخزعة المتاحة للتنميط الجيني وIHC (الشكل 2) بالإضافة إلى مريضين تحكم، بما في ذلك تحكم تشريح جثة مريض مصاب بـCOVID{{2 }} العدوى ولكن لم تتطور AKI (الشكل 2B و2C). تضمنت السمات النسيجية الكلاسيكية لـ COVAN انهيار الخصل الشعري الكبيبي مع تضخم وانتشار الخلايا البودوسيتية المجاورة، غالبًا مع قطرات إعادة امتصاص بروتين البودوسيت المرتبطة بالبيلة البروتينية الكبيبية (الشكل التكميلي 1 والشكل التكميلي 2). كان تلطيخ APOL1 IHC غائبًا في جميع كبيبات الضوابط (الشكل AC) ولكنه موجود في كبيبات جميع مرضى COVAN التسعة (الشكل 2D-X). كان تلطيخ APOL1 وفيرًا في السيتوبلازم في الخلايا الرجلية، وGECs، وفي بعض الخلايا الظهارية الجدارية (الشكل 2N، الدائرة المجزأة) (الشكل 1، الشكل 2 وملحق الشكل 3). يمكن رؤية بروتين APOL1 في الكبيبات ذات الشعيرات الدموية المفتوحة وكذلك في مناطق الانهيار الكبيبي. من المحتمل أن يكون الوجود الواضح لبروتين APOL1 داخل بعض تجويف الشعيرات الدموية يمثل APOL1 المنتشر، والذي يتم إنتاجه بشكل أساسي عن طريق الكبد (21). علاوة على ذلك، شوهد APOL1 أيضًا في الشعيرات الدموية حول الأنبوبية وفي الخلايا الظهارية الأنبوبية المصابة (العلامات النجمية). خصوصية وأهمية هذه النتيجة الأخيرة غير واضحة. والجدير بالذكر أن سبعة من حالات COVAN التسع تحمل النمط الجيني APOL1 عالي الخطورة (الشكل 2D-V). الحالتان الأخريان ، الحالة 9 والحالة 4 ، تحملان أنماطًا وراثية منخفضة الخطورة G 0 G 0 (الشكل 2W و 2X). على الرغم من كونه من النمط الوراثي منخفض الخطورة، كان تعبير الحالة 9 APOL1 مشابهًا لتلك الموجودة في الحالات السبع عالية الخطورة (الشكل 2W). لم يكن هناك سوى اثنين من الكبيبات في حالة شريحة خزعة الكلى رقم 4، وكان تعبير APOL1 أقل في هذه الكبيبات (الشكل 2X). توضح هذه النتائج معًا أن تعبير APOL1 للكلية القاعدية منخفض في كبيبات الأفراد الذين لا يعانون من إصابة كبيبية، حتى عندما يكون الفرد مصابًا بعدوى فيروس كورونا-19؛ في حين يتم تنظيم تعبير APOL1 في الخلايا podosis وGECs في إعداد COVAN في 89٪ من حالاتنا.

كما هو مبين في الجدول 1، سبعة من المرضى التسعة (77.8٪) الذين تم إثبات خزعة COVAN لديهم تم تحديدهم على أنهم أمريكيون من أصل أفريقي. ستة من هؤلاء المرضى السبعة (85.7٪) يحملون أنماطًا وراثية APOL1 عالية الخطورة (أربعة G1G1، واحد G1G2، واحد G2G2). وبالمقارنة، فإن 13% من الأمريكيين من أصل أفريقي يحملون النمط الجيني APOL1 عالي الخطورة. تم تعريف المريضين المتبقيين على أنهما من أصل إسباني أبيض، ولكن على وجه الخصوص، كان أحدهما يحمل أيضًا النمط الجيني APOL1 عالي الخطورة. في المجموع، كان سبعة من مرضى COVAN التسعة (77.8٪) يحملون أنماطًا وراثية عالية الخطورة من APOL1. كان متوسط ​​​​عمر الحالات 51 عامًا (المدى 37-60). أصيبت جميع الحالات التسع بإصابة حادة في الكلى وكانت لديها درجات متفاوتة من البيلة البروتينية، تتراوح من النطاق تحت الكلوي إلى النطاق الكلوي (1.4- 14 جم / 24 ساعة). تم إجراء معظم الخزعات بعد شهر واحد على الأقل من الإصابة بكوفيد-19، باستثناء الحالة 6 التي تم أخذ خزعة منها بعد 9 أيام من نتيجة اختبار PCR إيجابية. لم تتم متابعة خزعة أحد المرضى إلا بعد 10 أشهر من الإصابة الثانوية لعدم اكتمال الشفاء. أظهرت جميع خزعات المرضى التسعة اعتلال كبيبات الكلى، وإصابة أنبوبية، والتهاب خلالي. لم يتم ملاحظة الادراج الشبكية الأنبوبية البطانية في أي من الحالات. والجدير بالذكر أنه في خزعتي COVAN اللتين تم اختبارهما بحثًا عن العدوى الفيروسية المباشرة لـ SARS-CoV-2 بواسطة IHC والتهجين في الموقع، لم يتم اكتشاف أي فيروس (البيانات غير معروضة).

تعمل السيتوكينات المستحثة لفيروس كورونا المؤتلف على تنظيم تعبير APOL1 بشكل تآزري في الخلايا البطانية الكبيبية البشرية الأولية والخلايا الرجلية. للتحقق مما إذا كانت عاصفة السيتوكينات الناجمة عن فيروس كورونا كافية لتحفيز تعبير APOL1 في الخلايا الكبيبية البشرية، قمنا بزراعة الخلايا البشرية الأولية المعزولة من كلية المتبرع المتوفى والخلايا البطانية الكبيبية البشرية الأولية (GECs) في 1 من 18 سيتوكينات وكيموكينات سابقًا تم الإبلاغ عن ارتفاعه في مصل المرضى المصابين بفيروس SARS-CoV-2 (الشكل 3A) (4، 17). تم تأكيد هوية الخلايا بودوسيت باستخدام علامات بودوسيت متعددة بما في ذلك ورم ويلمز 1، وسينابتوبودين، والنفرين، والبودوكاليكسين (الشكل 3ب وملحق الشكل 4أ-ب). تم تأكيد هوية GEC من خلال التعبير عن PECAM1 نسبة إلىالكلى الجنينية البشرية293 cells (HEK) (Figure 3C). Induced APOL1 expression was quantitated by qPCR and immunoblot after 48hr treatment in GECs (Figure 3D and 3F) and podocytes (Figure 3E and 3G). Consistent with prior report (22), we found that interferons (gamma > beta > alpha) robustly induced expression of APOL1 in both GECs and in podocytes. Similarly, we found that TNF also induced a modest APOL1 expression in GECs and podocytes. Unexpectedly, we found that three cytokines-IL-6, IL-1β, and IL-18, which were previously unrecognized as inducers of APOL1 expression, also individually induced modest APOL1 expression in GECs or podocytes. Notably, the combination of all 18 recombinant cytokines produced a synergistic upregulation of APOL1 that was an order of magnitude higher than that produced by any of the interferons alone (Figure 3D). These effects were not only observed with cytokine concentration of 50ng/mL (Figures 3D and 3E) but also at 20ng/mL and 10ng/mL (Supplemental Figure 5). Cytokine conditions inducing >تم تحليل نسخة APOL1 بمقدار 1.5 أضعاف مقارنة بالتحكم المعالج بالوسائط للتأكد من أهميتها. تم تقييم الأهمية باستخدام اختبار t غير المقترن مع تصحيح Holm-Sidak لإجراء مقارنات متعددة. القيم P المبلغ عنها هي القيم p المعدلة. تعمل هذه النتائج على توسيع قائمة السيتوكينات الفسيولوجية القادرة على تحفيز تعبير APOL1 بما يتجاوز الإنترفيرونات وTNF المعروفة. والأهم من ذلك، تشير النتائج أيضًا إلى أن تآزر السيتوكينات التي يسببها فيروس كورونا-19-قد يكون أكثر صلة بتنظيم APOL1 من تأثير السيتوكينات المعزولة وحدها.

وسيط إشارات JAK-STATتعبير APOL1 الناجم عن فيروس كورونا-19-. قمنا بعد ذلك بالتحقق مما إذا كانت السيتوكينات المستحثة بـCOVID-19 تعمل على تنظيم تعبير APOL1 عبر مسار إشارات مشترك داخل الخلايا يمكن استغلاله كهدف علاجي. تم الإبلاغ سابقًا أن تحريض الإنترفيرون لـ APOL1 يتم بوساطة JAK-STAT1/2 (22، 23). لقد تبين أن الإشارة عبر مستقبل IL-6 يتم بوساطة STAT3، وتم الإبلاغ عن قيام كل من IL-1 وTNF بتنشيط STAT3 بشكل غير مباشر (24، 25). من المثير للاهتمام أن Meliambro et al أبلغ مؤخرًا عن تنظيم الفوسفو STAT3 في أنسجة الخزعة لحالة COVAN واعتلال الكلية المرتبط بفيروس نقص المناعة البشرية (HIVAN) مقارنة بالتحكم (26). بناءً على هذه المعلومات الأساسية، افترضنا أن مسارات JAK1/2-STAT1/2/3 هي الوسيط الأساسي لتأثيرات السيتوكينات التي يسببها فيروس كورونا-19- في تحفيز تعبير APOL1. لاختبار هذه الفرضية، قمنا بتحديد حالة مسارات الإشارات هذه عن طريق قياس STAT1 و2 و3 المفسفرة في lysates من GECs بعد زراعتها في السيتوكينات الفردية أو مجتمعة لمدة 48 ساعة (الشكل 3F). زادت الإنترفيرونات من النوع الأول (IFN و IFN ) من الفسفرة في STAT1-3 بينما قام IFN بتنظيم الفسفرة في STAT 1 و3. زاد IL-1 وTNF وIL-6 من الفسفرة فقط في STAT3. زادت السيتوكينات المجمعة من الفسفرة في STAT 1-3. مع العلم أن JAK1 وJAK2 هما كينازات البروتين الأولية التي تفسفر STAT1-3، افترضنا أن تثبيط JAK1/2 من شأنه أن يمنع تعبير APOL1 الناجم عن "جميع السيتوكينات". تمشيا مع هذا التنبؤ ، وجدنا أن مثبط JAK1 / 2- المحدد ، الباريسيتينيب ، قلل بشكل كبير من تعبير APOL1 mRNA و APOL1 بواسطة GECs المعالجة بالسيتوكينات وخلايا podcyt الأولية (الشكل ثلاثي الأبعاد G). توضح هذه النتائج معًا أن إشارات JAK-STAT هي المسار الأساسي الذي يتوسط تعبير APOL1 الناجم عن مرض السيتوكين.

تعد السيتوكينات التي يسببها فيروس كورونا كافية لتحفيز تعبير APOL1 في الكائنات العضوية الدقيقة للكلى البشرية المشتقة من iPSC عبر مسار JAK-STAT. تعد الكائنات العضوية الدقيقة للكلى البشرية بمثابة منصة مثبتة لنمذجة أمراض الكلى البشرية وتسهيل الترجمة السريرية. لقد سألنا ما إذا كانت النتائج التي حصلنا عليها من الخلايا البشرية الأولية وGECs قابلة للتعميم والتحقق من صحتها من خلال نموذج عضوي صغير للكلى مشتق من الإنسان. لذلك، قمنا بإنشاء عضويات الكلى الدقيقة من الخلايا الجذعية المحفزة المستحثة (iPSCs) لحامل أمريكي من أصل أفريقي من النمط الجيني G1G2 APOL1 للتحقيق في تنظيم APOL1 والتعبير والنتائج في هذا النموذج (الشكل 4A). قمنا بزراعة عضويات الكلى الدقيقة في IFN 10ng/mL أو مزيج من ثمانية سيتوكينات (IFN , IFN , IFN , IL-18, IL-8, IL-6, TNF, IL{{18) }} ) كل منها بمعدل 10 نانوجرام/مل إما في غياب أو وجود البارسيتينيب، 10 ميكرومتر لمدة 24 ساعة. تم اختيار هذه السيتوكينات الثمانية بسبب تنظيمها الملحوظ لتعبير APOL1 في التجارب السابقة. تم تأكيد علامة الخلايا الرجلية والخلايا الظهارية الأنبوبية في الكائنات العضوية الدقيقة في الكلى (الشكل 4B). تمشيا مع الأدب (27)، كانت الخلايا البطانية ممثلة تمثيلا ناقصا في الكائنات العضوية الدقيقة في الكلى (البيانات غير معروضة). لقد اكتشفنا أن التعبير البروتيني الأساسي APOL1 كان منخفضًا في الكائنات العضوية الدقيقة. تسبب علاج IFN في ظهور تعبير APOL1 كبير، مع وجود أعلى كثافة مشتركة في مناطق علامة البودوسيت، بودوكاليكسين. أدى مزيج السيتوكينات إلى ظهور تعبير APOL1 ضخم وقوي في جميع أنحاء البنية العضوية الدقيقة مقارنةً بالعلاجات الأخرى. لم تظهر المجموعات التي عولجت بـ IFN بالإضافة إلى الباريتسينيب وجميع السيتوكينات بالإضافة إلى البارسيتينيب أي تعبير APOL1، بما يتوافق مع التثبيط الكامل لتأثير السيتوكين. كان تعبير APOL1 في الخلايا الرجلية العضوية الدقيقة في الكلى يذكرنا بذلك الذي يظهر في الخلايا الرجلية لمرضى COVAN. ومع ذلك، على عكس كليتي COVAN التي لم يُشاهد فيها أي تعبير مهم لـ APOL1 في الخلايا الظهارية الأنبوبية السليمة، عبرت الخلايا الظهارية الأنبوبية الإيجابية للعضوية الدقيقة E-Cadherin عن APOL1. يمكن أن يكون هذا الاختلاف بسبب الاختلافات في مستقبلات السيتوكينات الغشائية أو العوامل اللاجينية التي تؤثر على التعبير البروتيني في الأنابيب غير الناضجة للعضويات الدقيقة في الكلى. باختصار، تُظهِر العضويات الدقيقة للكلية البشرية المشتقة من iPSC والمزروعة باستخدام السيتوكينات المستحثة بـCOVID-19- تنظيمًا قويًا لبروتين G1G2 APOL1 الممرض وتم حظر التعبير عن طريق تثبيط إشارات JAK-STAT.

أدت إشارات JAK-STAT-APOL1 المستحثة بالسيتوكين إلى تقليل صلاحية خلايا الكلى العضوية الدقيقة التي تم إنقاذها بواسطة مثبط JAK. أخيرًا، سألنا عما إذا كان G1G2 APOL1 المعبر عنه في الكائنات الحية الدقيقة في الكلى يضعف قابلية بقاء الخلايا البودوسيتية. لقد افترضنا أن بروتين APOL1 المتغير الناجم عن السيتوكين من شأنه أن يسبب فقدان البودوسيت - وهو النمط الظاهري المميز لـ COVAN. ولاختبار هذه الفرضية، قمنا بعزل الخلايا الرجلية من عضيات الكلى الدقيقة المتولدة من iPSCs لحاملة G1G2. تمت زراعة الخلايا الرجلية في الإنترفيرون (10 نانوجرام/مل)، أو مزيج من ثمانية سيتوكينات (10 نانوجرام/مل لكل منهما)، سواء في وجود أو عدم وجود البارسيتينيب (10 ميكرومتر) لمدة 96 ساعة (الشكل 5 أ و ب). علاج السيتوكين الناجم بقوة عن تعبير APOL1 وتم حظر هذا التعبير بواسطة الباريسيتينيب، بما يتوافق مع تجاربنا السابقة (الشكل 5C). بالتوافق، تسبب علاج السيتوكين في خسارة كبيرة في الخلايا البودوسيتية كما هو مبين في مقايسة الصلاحية وإجمالي ATP الخلوي (الشكل 5D و5E). ومن اللافت للنظر أن البارسيتينيب أنقذ تمامًا فقدان الخلايا البيضية الناجم عن السيتوكين. تدعم هذه النتائج معًا الاستنتاج القائل بأن السيتوكينات التي يسببها فيروس كورونا تحفز إشارات JAK-STAT-APOL1 والتي بدورها تتسبب في إصابة الخلايا الرجلية وفقدانها. إن التأثير الوقائي لتثبيط JAK على قابلية بقاء البودوسيت يدعم بقوة هذه الفرضية.

مناقشة

الاستنتاجات الرئيسية للدراسة الحالية هي أن العديد من السيتوكينات التي يسببها فيروس كورونا-19-تتجاوز الإنترفيرونات تعمل بشكل تآزري عبر إشارات JAK-STAT لدفع تعبير APOL1 الممرض، مما يؤدي إلى إصابة الخلايا الرجلية وفقدانها والتي يتم حظرها بواسطة تثبيط JAK. استنادًا إلى سلسلة حالات، أثبتنا لأول مرة أن بروتين APOL1 يتم التعبير عنه بكثرة في الخلايا الرجلية وخلايا GEC للمرضى الذين تم تشخيص إصابتهم بـCOVID-19 ولكن ليس في كبيبات الضوابط الصحية ولا في المرضى الذين تم تشخيصهم بـCOVID-19-إيجابيين ولكن السيطرة السلبية على COVAN. في ثلاثة نماذج تجريبية، أثبتنا أن السيتوكينات المؤتلفة التي يتم تنظيمها في عدوى فيروس كورونا-19 كافية لتحفيز تعبير APOL1 القوي، وبشكل غير متوقع، تم التوسط في التآزر القوي الناتج عن مجموعة من السيتوكينات في الغالب من خلال مسار إشارات مشترك داخل الخلايا. بشكل جماعي، تدعم أدلةنا التجريبية بقوة العلاقة السببية بين إشارات JAK-STAT-APOL1 المستحثة بالسيتوكينات والنمط الظاهري الكبيبي لـ COVAN في الجسم الحي، وتدعم إجراء مزيد من البحث في هذا الهدف العلاجي.

يرتبط التكرار المتزايد للنمط الوراثي APOL1 عالي الخطورة (77.8٪) بين المرضى الذين يعانون من COVAN الذي أبلغنا عنه هنا بمراجعة علم الأمراض الدولية متعددة المراكز الحديثة التي أبلغت عن النمط الجيني APOL1 عالي الخطورة في 91.7٪ من مرضى COVAN (3). بالنظر إلى أن تواتر النمط الجيني APOL1 عالي الخطورة في عموم السكان الأمريكيين من أصل أفريقي هو 13% (28)، فإن اكتشاف تردد 77-90% في COVAN يعد أمرًا عميقًا وقابلاً للمقارنة بتردد 60-70% المذكور في اعتلال الكلية المرتبط بفيروس نقص المناعة البشرية (HIVAN) (28-31). إن وجود النسبة المتبقية 20-30% من حالات COVAN (وHIVAN) التي لا تحمل أنماطًا وراثية عالية الخطورة من APOL1 يشير إلى احتمال وجود آلية مرضية مستقلة لـ APOL{{20}} أو احتمال وجود آلية مرضية مستقلة في بعض الحالات حالات التعبير فوق الفيزيولوجي الناجم عن فيروس كورونا لـ G0 APOL1 قد تسبب أيضًا اعتلال القدم. تحليل هذه الاحتمالات سوف يتطلب المزيد من الدراسات. ومع ذلك، فقد أظهرنا سابقًا فيالكلى الجنينية البشرية(HEK) مع نظام تعبير APOL1 المحفز للتتراسيكلين والذي يعتمد على السمية الخلوية لـ APOL1 على المتغير والجرعة (32، 33). كما تم الإبلاغ عن السمية الخلوية لـ APOL1 المعتمدة على الجرعة من قبل باحثين آخرين في أنظمة مماثلة تعتمد على الخلايا (34). علاوة على ذلك، لم تثبت نماذج الفأر المعدلة وراثيا APOL1 صحة العلاقة السببية بين أليلات خطر APOL1 وإصابة الخلايا الرجلية فحسب، بل أثبتت أن درجة اعتلال الخلايا البيضية مرتبطة بمستويات تعبير APOL1 (10، 12-14، 35) . إن اكتشافنا أن ثمانية من أصل تسع حالات من حالات COVAN أظهرت تعبيرًا قويًا لـ APOL1 الكبيبي مقارنة بالضوابط والدليل على أن التعبير عن أليلات خطر APOL1 الداخلية يسبب اعتلال الخلايا في الكائنات العضوية الدقيقة في الكلى البشرية يدعم العلاقة السببية بين APOL1 واعتلال الخلايا. على العكس من ذلك، فإن عدم وجود APOL1 في كبيبات فيروس كورونا (COVID)-19 إيجابي لكن نتائج تشريح الجثة G0G0 سلبية (AKI) تشير إلى أن عدوى فيروس كورونا (COVID)-19 دون تحريض APOL1 ليست محركًا كافيًا للمرض.مرض كوفان.