Sebbene i polmoni siano un bersaglio comune per la tempesta di citochine di COVID-19, lo sono anche i reni, rendendo 1 adulto americano su 4 con diabete con conseguente malattia renale diabetica ad aumentato rischio di mortalità virale.
Ma perché i reni sono così attraenti per il coronavirus?
Recentemente pubblicato su Kidney International , un gruppo di ricerca nazionale composto da medici del rene, bioinformatici, un biologo molecolare, patologo e virologo ha scoperto che una proteina sulla superficie di alcune cellule renali, chiamata enzima 2 di conversione dell’angiotensina (ACE2), è la principale Recettore di ingresso COVID-19 e aiuta nell’attivazione della sua risposta immunitaria incontrollata .
È anche responsabile della duplicazione del virus, lasciando i pazienti più malati, più a lungo.
Poiché livelli più elevati di espressione di ACE2 sulle cellule sono correlati a un rischio più elevato di gravi malattie da COVID-19, Matthias Kretzler, MD , autore dello studio e nefrologo presso Michigan Medicine, ha cercato di saperne di più su quali cellule renali creano livelli elevati di questa proteina e perché , così come se il processo molecolare delle cellule vulnerabili è simile a quello dei pazienti con COVID-19.
Utilizzando la tecnologia di apprendimento automatico sviluppata dall’autrice dello studio Olga Troyanskaya, Ph.D., dell’Università di Princeton, i ricercatori sono stati in grado di identificare e classificare gruppi di geni che hanno prodotto livelli di espressione di ACE2 più elevati in tre diversi gruppi di soggetti: donatori di rene sani e viventi (18 partecipanti), quelli con malattia renale diabetica (44 partecipanti) e quelli ricoverati in ospedale con COVID-19 (13 partecipanti.)
Dopo aver analizzato più di 110.000 cellule diverse nei tre gruppi, Kretzler e il team hanno identificato reti di molecole che si traducono in livelli più elevati di ACE2 .
“Essere in grado di caratterizzare questi processi molecolari può aiutare gli scienziati a identificare e sviluppare rapidamente terapie per ridurre il rischio di malattie gravi per i pazienti, o addirittura impedire che l’infezione da COVID-19 danneggi il rene”, dice Kretzler.
I gruppi condividevano alcune somiglianze molecolari, ma una sarebbe diventata il fulcro dei ricercatori: ACE2 era prevalentemente espresso in cellule che esprimevano anche marcatori di cellule epiteliali di trasporto specializzate nei tubuli prossimali.
Quest’area del rene è responsabile del riassorbimento dei nutrienti durante il processo di filtrazione del rene.
Utilizzo della tecnologia di apprendimento automatico
Utilizzando biopsie renali da reni sani e da quelli con malattia renale diabetica e cellule renali recuperate dai campioni di urina dei pazienti COVID-19, la tecnologia di apprendimento automatico ha permesso al team di ricerca di individuare in quali cellule renali si trova ACE2 e quali caratteristiche queste cellule avere.
Le cellule che esprimono il recettore del virus, ACE2, sono risultate “bloccate e caricate” per il virus, il che significa che molte altre proteine ??si trovano con ACE2 che interagiscono con i virus durante l’infezione.
Questo non era vero solo nei pazienti con infezione da COVID-19, ma anche nei reni di pazienti con diabete. Quando si confrontano le cellule renali dei pazienti COVID-19 con quelli con malattia renale diabetica, sono stati attivati ??processi molecolari simili in entrambi che avrebbero innescato una grave malattia COVID-19.
“La malattia renale diabetica, per natura, innesca le cellule renali in un modo che può renderle vulnerabili a COVID-19”, dice Kretzler. “In combinazione con COVID-19 e la sua natura infiammatoria, possono verificarsi gravi danni ai reni”.
Quello che sappiamo e non sappiamo
La scoperta dell’importanza delle cellule epiteliali dei tubuli prossimali in relazione alla gravità della malattia da COVID-19 apre una porta a nuove terapie per affrontare COVID-19 e il relativo danno renale.
“Non eravamo sicuri prima di questo studio se i farmaci comunemente usati per trattare l’ipertensione e la malattia renale diabetica aumentassero il rischio di infezione da COVID-19. C’era una seria preoccupazione da parte dei colleghi e dei miei pazienti su come questi farmaci influenzano l’ACE2 nel rene”, Dice Kretzler.
Ora, il team può concludere con sicurezza che questi farmaci non danneggeranno le persone con malattia renale diabetica, fornendo rassicurazione ai pazienti che continuano a prendere questi farmaci salvavita.
Tuttavia, ulteriori studi devono esaminare una popolazione che ha sia malattia renale diabetica che COVID-19. Kretzler conferma che sono in corso.
“Per aiutare nella risposta della ricerca globale a COVID-19, abbiamo messo i nostri dati a disposizione degli scienziati di tutto il mondo in modo che possano utilizzare le informazioni dei nostri pazienti per identificare nuovi modi per curare i pazienti nella pandemia”, dice Kretzler. “Il nostro team è ora concentrato sull’apprendimento di come i trattamenti somministrati ai pazienti COVID-19 influenzano le cellule renali, in modo da poter offrire i migliori farmaci ai pazienti con COVID-19 e malattia renale nella pandemia in corso”.