ویروس کرونا چگونه به کلیه ها آسیب می رساند؟

عوارض کلیوی یکی از شایع‌ترین و شدیدترین علائم مرتبط با کووید 19 است. برآوردها نشان می‌دهد که 30 درصد افرادی که به دلیل عفونت شدید کرونر در بیمارستان بستری می‌شوند و 50 درصد از افرادی که بعداً در بخش مراقبت‌های ویژه بستری می‌شوند با آسیب کلیوی مواجه هستند. حتی افرادی که قبلا سالم بودند و عفونت های خفیف داشتند ممکن است بعداً علائم آسیب کلیه را نشان دهند. این آسیب با افزایش سطح پروتئین در ادرار و خون آشکار می شود.

با وجود شیوع بالای عوارض کلیوی، به دلیل افزایش اقدامات احتیاطی برای اطمینان از سلامت کلیه های اهدایی، میزان عمل پیوند کلیه در ماه های اول تولد به میزان قابل توجهی کاهش یافت. با این حال، اکنون که نرخ پیوند مجدداً افزایش یافته است، هنوز نیاز به در نظر گرفتن اثرات ماندگار آسیب کلیه کووید 19 و فشار بالقوه آن بر سیستم های بهداشتی وجود دارد.

به لطف گزارش اخیر محققان دانشگاه دوک، ما به درک اینکه چگونه و چرا ویروس SARS-CoV-2 عملکرد کلیه را مختل می کند، نزدیک تر شده ایم. آزمایش با سلول های کلیه مشتق شده از سلول های بنیادی انسانی در آزمایشگاه، کلجیه و همکاران. آنها دریافتند که گروه خاصی از سلول های کلیه به نام پودوسیت ها در برابر این عفونت آسیب پذیر هستند.

آسیب به پودوسیت ها می تواند منجر به آسیب گسترده کلیه شود. الگوی این آسیب شبیه به آن چیزی است که قبلاً در نوع دیگری از سلول های حامی حیاتی به نام پریکارد شناسایی شده بود. همانطور که قبلاً در مجله فوربس گزارش شده بود، قرار گرفتن در معرض SARS-CoV-2 می تواند باعث چسبندگی این سلول های اندوتلیال قلبی شود و آنها را مستعد لخته شدن کند و کل سیستم قلبی عروقی را در معرض عوارض شدید قرار دهد. به طور مشابه، آسیب ناشی از عفونت کروناویروس به پودوسیت‌ها، توانایی کلیه‌ها را برای حذف مواد زائد و سموم از بدن مختل می‌کند، که اگر درمان نشود، می‌تواند کل بدن را در معرض خطر قرار دهد.

مختصری در مورد عملکرد طبیعی کلیه

در داخل هر کلیه شبکه بزرگی از مویرگ ها به نام گلومرول وجود دارد. گلومرول محل اصلی فیلتر کردن سموم و مواد زائد خون است که بعداً از طریق ادرار دفع می شود. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، لایه ای از سلول های خونی مویرگی مانعی بین سلول های خونی در گردش و ساختارهای داخلی کلیه ها ایجاد می کند. منافذ کوچک در این رگ های خونی به ذرات موجود در خون اجازه می دهد از سد گلومرولی عبور کرده و وارد حفره های کلیوی شوند.

گلومرول کلیه

شکل 1: تصویر گلومرول کلیه. خون از طریق شریان ها وارد می شود و همانطور که در مویرگ های گلومرولی گردش می کند، آب حاوی مواد محلول توسط اندوتلیوم یا سد گلومرولی فیلتر می شود. پودوسیت‌ها و پایه‌های آن‌ها (ضمائم) به فیلتر کردن بیشتر مواد زائد و سموم قبل از انتقال به لوله پیچیده مجاور برای دفع در ادرار کمک می‌کنند.

فقط ذرات کوچک محلول در آب می توانند از رگ های خونی متخلخل کلیه ها عبور کرده و از سد گلومرولی عبور کنند. یک ردیف پودوسیت در طرف دیگر مانع، محلول را بیشتر فیلتر می کند. این سلول ها زائده های بلند و پا مانندی دارند که سد گلومرولی را احاطه کرده اند. پروتئین‌های کوچکی به نام «نفرین» برجستگی‌هایی شبیه پا آزاد می‌کنند تا آب تصفیه‌شده بتواند عبور کند.

  شیائومی نسخه جهانی Poco M4 Pro 4G را با MediaTek Helio G96 عرضه خواهد کرد.

هنگامی که کلیه ها توسط باکتری ها یا ویروس ها مورد حمله قرار می گیرند، سلول های پادوسیت زائده های خود را جمع می کنند. در نتیجه سطح پروتئین افزایش می یابد و آنها وارد ادرار می شوند. نشت پروتئین در ادرار نشان دهنده از بین رفتن مواد مغذی حیاتی است. عفونت های طولانی مدت می تواند به پودوسیت ها آسیب برساند و باعث جدا شدن آنها از سد گلومرولی شود. از دست دادن این سلول های پشتیبان، توانایی کلیه ها در فیلتر کردن خون را مختل می کند و می تواند منجر به نارسایی کلیه شود.

پودوسیت

شکل 2: نمودار پودوسیت های متصل به پایه گلومرولی کلیه. هنگامی که پودوسیت ها آسیب می بینند، زائده هایی مانند کام کوچک می شوند و در نهایت سلول آنقدر بزرگ می شود که از پایه جدا می شود و می میرد.

با این حال، به عنوان یک اقدام محافظتی، پودوسیت ها می توانند تکثیر شوند. سلول های بنیادی، به ویژه آنهایی که در مغز استخوان هستند، منبع نامحدودی از سلول های زایا را فراهم می کنند. هنگامی که سلول های خاصی آسیب می بینند، سلول های بنیادی می توانند تقریباً به هر نوع سلولی از جمله پادوسیت های کلیه تبدیل شوند. این به کلیه ها اجازه می دهد تا در برابر آسیب های شدید مقاومت کنند، به ویژه زمانی که در معرض الکل و سموم مخدر قرار می گیرند.

تاثیر کووید 19 بر سلول های کلیه

قرار گرفتن در معرض SARS-CoV-2 می تواند کلیه ها را در نتیجه واکنش های التهابی شدید به عفونت در سایر قسمت های بدن و همچنین از طریق عفونت مستقیم سرکوب کند. در واقع، کلیه ها یکی از اهداف مستقیم عفونت ویروس کرونا هستند. آسیب می تواند به قدری شدید باشد که در تولید مثل پودوسیت های جدید اختلال ایجاد کند. چگونه SARS-CoV-2 می تواند چنین آسیب شدید کلیوی داشته باشد؟ با توجه به آسیب پذیری پودوسیت ها در برابر عفونت، ممکن است آسیب به این سلول ها ریشه بسیاری از آسیب های کلیوی باشد.

برای یافتن پاسخ این سوال، کولجائیه و دیگران باید مدل سلولی را پیدا می‌کردند که ظاهر و عملکرد پودوسیت‌های کلیوی را تقلید کند. آنها به جای استفاده از مدل های حیوانی، از سلول های بنیادی انسانی استفاده کردند. اگرچه سلول‌های بنیادی انسان سال‌ها با موفقیت برای مدل‌سازی بیماری‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند، محققان اخیراً نحوه ایجاد مدل‌هایی از سلول‌های بنیادی را برای مطالعه آسیب کلیوی کشف کرده‌اند.

فرآیند تولید این سلول ها از توانایی طبیعی سلول های بنیادی برای تبدیل به هر نوع سلولی استفاده می کند. کلجائیه و همکاران سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPS) به دست آمده از نمونه هایی از سلول های خونی و سلول های پوستی که برای ظاهر و عملکرد به عنوان سلول های بنیادی جنینی برنامه ریزی مجدد شده اند. این سلول ها تا زمان بلوغ در معرض عوامل رشد قرار گرفتند. سلول های بنیادی پس از چند روز وارد مراحل مزودرم و مزودرم میانی می شوند. در این مرحله سلول ها می توانند به هر نوع بافت داخلی تبدیل شوند.

  سامسونگ احتمالاً روی یک ویجت واقعیت افزوده کار می کند

برای تحریک سلول های بنیادی برای تبدیل شدن به پادوسیت های کلیه، Kaljaye و دیگران. هنگامی که سلول های بنیادی به مرحله میانی مزودرم رسیدند، فاکتورهای رشد اختصاصی سلول های بنیادی را اضافه کرد. روند کلی این فرآیند در شکل زیر نشان داده شده است. با بلوغ سلول‌های پودوسیت‌های آزمایشگاهی، محققان آماده بودند تا آزمایش‌های خود را آغاز کنند.

سلولهای بنیادی

شکل 3: کل فرآیند تولید پودوسیت های بالغ از سلول های بنیادی القا شده توسط انسان. نمونه های سلول های بنیادی انسانی (hiPS) در معرض عوامل رشد قرار می گیرند تا آنها را برای ورود به مراحل مزودرم و مزودرم میانی تحریک کند. هنگامی که سلول ها به مرحله میانی مزودرم می رسند، در معرض عوامل رشد پودوسیت خاص قرار می گیرند.

کلجائیه و همکاران در ابتدا، آنها می خواستند تعیین کنند که سلول های پادوسیت کلیوی چقدر در برابر پروتئین خار SARS-CoV-2 آسیب پذیر هستند. ویروس با کمک این پروتئین وارد سلول می شود. آنها به جای قرار دادن سلول ها در معرض یک ویروس زنده، از یک شبه ویروس استفاده کردند که به شدت پروتئین اسپایک ویروس را بیان می کرد.

هر روز که پودوسیت ها در معرض ویروس شبیه ویروس قرار می گرفتند، افزایش تصاعدی در تعداد RNA های ویروسی نشان می دادند. این تایید کرد که پروتئین اسپایک ویروسی وارد این سلول ها شده است. پودوسیت ها در مواجهه با ویروس واقعی به همان اندازه در برابر عفونت آسیب پذیر هستند. حتی سطوح بالای RNA ویروسی درون سلولی و خارج سلولی با افشای مقادیر بسیار کمی از ویروس اندازه گیری می شود.

محققان دریافتند که هر چه سلول‌ها بیشتر در معرض ویروس قرار بگیرند، RNA ویروسی کمتری شناسایی می‌شود. البته این لزوما به این معنا نیست که عفونت از بین رفته است. در عوض، محققان حدس می زنند که شدت عفونت باعث آپوپتوز و نکروپتوز می شود که هر دو واکنش های التهابی هستند که منجر به مرگ سلولی می شوند. مطالعات قبلی نشان داده اند که اثر مشابهی زمانی رخ می دهد که سلول های ریه به ویروس SARS-CoV-2 آلوده می شوند.

ویروس SARS-CoV-2 بیان برخی از ژن‌های مرتبط با آسیب شدید پودوسیت را قبل از ایجاد مرگ سلولی تغییر می‌دهد. به عنوان مثال، کلجائیه و همکاران. افزایش قابل توجهی در ژن های جبرانی وجود دارد که معمولاً به بازیابی و حفظ عملکرد پودوسیت کمک می کند. تنظیم تدریجی این ژن ها به پودوسیت ها اجازه می دهد تا زائده های پا مانند خود را گسترش دهند. اما این مکانیسم غیرطبیعی سطح سلولی بیشتری را در معرض SARS-CoV-2 قرار می‌دهد و آن را در برابر عفونت‌ها آسیب‌پذیرتر می‌کند.

چگونه گیرنده های ACE-2 و CD147 باعث عفونت کووید 19 کلیه ها می شوند؟

برای پاسخ به این سوال که چرا پودوسیت‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی تا این حد مستعد عفونت هستند، باید ببینیم چگونه ویروس تاج می‌تواند به پودوسیت‌ها متصل شود و به آن حمله کند. کلجائیه و همکاران اتصال به گیرنده‌های CD147 در پودوسیت‌های مشتق از سلول‌های بنیادی به جای گیرنده‌های ACE-2 مکانیسم ترجیحی است که توسط آن ویروس SARS-CoV-2 این سلول‌ها را آلوده می‌کند.

مقالات مرتبط:

با شروع اولیه، گیرنده ACE-2 به عنوان محل اصلی اتصال SARS-CoV-2 به سلول میزبان شناسایی شد. با این حال، مطالعات اخیر بیان نسبتاً کم گیرنده‌های ACE-2 را در بافت‌ها و اندام‌های مختلف گزارش کرده‌اند که کووید 19 عمدتاً به‌ویژه ریه‌ها را آلوده می‌کند. کلجائیه و همکاران آنها از اینکه بیان گیرنده های ACE-2 در سلول های پادوسیت کلیوی بسیار کم است شگفت زده شدند. در مقایسه با سلول های ریه، بیان ACE-2 در سلول های پادوسیت مشتق شده از سلول های بنیادی ده برابر کمتر است. این سلول ها همچنین مقادیر کمتری از آنزیم TMPRSS2 را که معمولاً با ACE-2 کار می کند، نسبت به سلول های پوشاننده بافت ریه بیان می کنند.

  مدل 2022 سامسونگ ارائه شد تلویزیون دیواری با وضوح 8K و ابعاد 220 اینچ

با توجه به سطح پایین بیان ACE-2 در بسیاری از این سلول ها، CD147 که باگین یا EMMPRIN نیز نامیده می شود، به عنوان مکانیسم دیگری معرفی شده است که توسط آن ویروس سلول ها را آلوده می کند. این گلیکوپروتئین گذرنده عضوی از خانواده ایمونوگلوبولین است که در تشخیص، اتصال و چسبندگی مواد خارج سلولی به سطح سلول نقش دارد.

گیرنده های CD147 نقش حیاتی در تسهیل متابولیسم و ​​ارتباطات سلولی و همچنین در تنظیم پاسخ لنفوسیتی ایفا می کنند. مطالعات نشان می دهد که این گیرنده ها در چندین بیماری عفونی مانند هپاتیت B، هپاتیت C و HIV نقش دارند. بنابراین، کولجائیه و همکاران، به این فکر کردند که آیا گیرنده‌های CD147 ممکن است مکانیسم اصلی عفونت پودوسیت‌های کلیوی باشند.

آنها بیان بیشتری از این گیرنده ها را در سلول های پادوسیت کلیوی نسبت به سلول های ریه و روده پیدا کردند. بیان CD147 در پودوسیت های کلیه نیز با شدت عفونت همراه است. میزان محتوای ویروسی در سلول ها استفاده از آنتی بادی ها برای مهار این گیرنده ها، میزان عفونت را کاهش می دهد. این نشان می دهد که CD147 یک گیرنده کلیدی برای اتصال و عفونت SARS-CoV-2 است.

با این حال، این نتایج به این معنی نیست که SARS-CoV-2 از گیرنده های ACE-2 در هنگام آلوده کردن سلول های کلیه استفاده نمی کند. مهار گیرنده های ACE-2 به تنهایی باعث کاهش شدت عفونت کووید 19 در این سلول ها می شود. اما محققان کمترین میزان عفونت را زمانی که گیرنده های ACE-2 و CD147 مهار می کردند، پیدا کردند. بنابراین، هر دو ACE-2 و CD147 ممکن است در عفونت پودوسیت کلیه نقش داشته باشند.

همچنین، اتصال SARS-CoV-2 به گیرنده های ACE-2 و CD147 را می توان به گونه ای تنظیم کرد که فعالیت یکی بر بیان دیگری تأثیر بگذارد. محققان دریافتند که درمان پودوسیت های کلیه با آنتی بادی های ACE-2 باعث کاهش تنظیم CD147 می شود و به طور مشابه، آنتی بادی های CD147 بیان گیرنده ACE-2 را کاهش می دهند. با این حال، مهار این گیرنده ها به طور کامل عفونت را مهار نمی کند. این نشان می دهد که تحقیقات بیشتری برای شناسایی گیرنده های دیگری که ممکن است در اتصال و ورود ویروس SARS-CoV-2 دخیل باشند، مورد نیاز است.

دیدگاهتان را بنویسید