فرآیندهای مولکولی در سلول های کلیوی ممکن است باعث افزایش آسیب پذیری بیماران دیابتی در برابر عفونت COVID-19 شود
23 اکتبر 2020- افراد مبتلا به دیابت، به ویژه 20 تا 40 درصد از آنها که به بیماری کلیوی دیابت مبتلا هستند، در معرض خطر عوارض جدی و مرگ ناشی از COVID-19 ، قرار دارند. یک مطالعه ی جدید بر روی بیان ژن ها با استفاده از یادگیری ماشین، بطور دقیق داخل سلولهای کلیوی بیماران مبتلا به COVID-19  و بیماران مبتلا به بیماری کلیوی دیابت را بررسی کرد و به یک کشف شگفت آور دست یافت: فرآیندهای مولکولی مشابهی در هر دو مجموعه از بیماران فعال می گردد که زمینه های بالقوه ای را برای آسیب پذیری در برابر این ویروس نشان می دهد. محققان یافته های خود را در Kidney International گزارش دادند.
نتایج این تحقیق نشان می دهد که دیابت ممکن است با تحریک فرآیندهای بیولوژیکی مورد استفاده توسط ویروس برای آلوده سازی سلول و تکثیر، بیماران را مستعد ابتلا به عفونت کرونا ویروس جدید کند یا COVID-19  را تشدید نماید. همین مطالعه نشان داد که داروهایی که معمولاً برای درمان فشار خون و بیماری کلیوی دیابتی استفاده می شوند، علیرغم نگرانی های اولیه در مورد اندرکنش های دارویی با مسیرهای ورود ویروس، احتمالاً خطر عفونت ویروس کرونا را افزایش نمی دهند.
پرفسور Aaron Wong ، دانشمند داده و رهبر این پروژه در مرکز زیست شناسی محاسباتی موسسه Flatiron   در نیویورک (CCB)، اظهار داشت: فرضیه ما این بود كه دیابت به نحوی سلول های كلیوی را تغییر می دهد كه به ویژه مستعد عفونت COVID می شوند. این یافته ها کمک می کند تا استراتژی هایی برای کاهش خطر ابتلا به COVID-19 برای بیماران دیابتی تدوین گردد.
این تحقیق توسط پرفسور Olga Troyanskaya ، معاون مدیر ژنومیک CCB و استاد دانشگاه پرینستون و پرفسور Matthias Kretzler ، فوق تخصص مغز و اعصاب و استاد مرکز پزشکی دانشکده ی پزشکی میشیگان انجام شد. دکتر Wong، به همراه دکتر Rachel Sealfon از CCB ، Chandra Theesfeld از پرینستون و Rajasree Menon ،Edgar Otto  و Viji Nair از مرکز پزشکی میشیگان، از نویسندگان اصلی این مطالعه هستند.
ویروس کرونا که مسئول COVID-19 است، SARS-CoV-2 نامیده می شود، عملکرد این ویروس بیشتر در مورد هدف قرار دادن سلولها در سیستم تنفسی شناخته شده است. با این حال، این ویروس همچنین می تواند به سلولهای اندامهایی مانند قلب و کلیه حمله کند. این ویروس با اتصال به پروتئینی به نام "آنزیم مبدل آنژیوتانسین 2 یا ACE2 "، به سلول ها نفوذ می کند. اتصال ویروس به این پروتئین، این فرضیه را مطرح نمود که سلولهایی که مقدار زیادی ACE2 تولید می کنند در برابر این عفونت آسیب پذیرتر هستند. محققان تلاش کردند تا دریابند که در کدام یک از سلولهای کلیه میزان ACE2 بیشتری تولید می شود و چه عواملی باعث آسیب پذیری سلولهای کلیه در بیماران مبتلا به بیماری کلیوی دیابت شده است.
محققان کار خود را با اندازه گیری سطح ACE2 و بیان ژن در سلول های نمونه برداری شده از اهدا کنندگان کلیه و بیماران مبتلا به بیماری کلیوی دیابتی، شروع کردند. نمونه برداری از کلیه های برای بیماران COVID-19 در دستور کار نبود، در عوض محققان سلول های کلیوی بیماران COVID-19 مبتلا به آسیب کلیوی را از نمونه های ادرار آنها استخراج و بررسی کردند. به این ترتیب بدون اقدامات تهاجمی، نمای منحصر به فردی از داخل کلیه برای دانشمندان با بررسی این سلولها، آشکار گردید. با تجزیه و تحلیل نمونه ها، محققان بیان ACE2 را در سلولهای اپیتلیال توبول پروگزیمال یافتند. این سلول ها در جذب مجدد موادی مانند آب، نمک ، گلوکز و اسیدهای آمینه توسط کلیه ها نقش اصلی را بعهده دارند.
فقط حدود یک پنجم از سلولهای اپیتلیال توبول پروگزیمال دارای ACE2 قابل تشخیص بودند و بنابراین در برابر عفونت آسیب پذیر هستند. بنابراین چه چیزی باعث شده این سلول ها در بیماران مبتلا به بیماری کلیوی دیابتی نسبت به COVID-19 بسیار آسیب پذیر باشند؟ برای کشف این موضوع، محققان بررسی کردند که کدام یک از فرآیندهای بیولوژیکی در سلولهای بیان کننده ی ACE2 افزایش یافته است. برای شناسایی این مسیرها در میان پیچیدگی گسترده ی مدارهای سلولی، محققان از سیستم HumanBase.io ساخته شده توسط گروه Troyanskaya در CCB استفاده کردند. HumanBase از یادگیری ماشینی برای شناسایی ارتباطات بیولوژیکی بین ژنها و تعیین دقیق گروههای مرتبط با عملکرد ژنها (ماژولها) در زمینه ی بافتهای خاص، انواع سلولها و بیماریها استفاده می کند. پرفسور Troyanskaya ، گفت: سیستم HumanBase، همان چیزی است که این تحلیل را ممکن کرد.
سیستم HumanBase ، چندین ماژول مرتبط با تولید ACE2 را در بیماران COVID-19 شناسایی کرد. این ماژول ها با فرآیندهای مربوط به واکنش سلول به حمله ویروسی، فعال سازی پاسخ های ایمنی و همانند سازی ویروسی در ارتباط بودند. با کمال تعجب، همین ماژول ها در بیماران مبتلا به بیماری کلیوی دیابتی نیز وجود داشتند.
پرفسور Sealfon ، گفت: سلولهای بیماران کلیوی دیابتی شباهت زیادی به سلولهای بیماران مبتلا بهCOVID-19 ، دارند که بیان ژنهای زیادی در آنها افزایش یافته است، که به ویروسها پاسخ می دهند یا توسط ویروس ها بکار گرفته می شوند.
عواقب این موضوع دو برابر است: بیماری کلیوی دیابتی می تواند سلول ها را در برابر ویروس کرونا آسیب پذیرتر کند، و بیماری کلیوی دیابت و COVID-19 ممکن است اثرات یکدیگر را افزایش دهند، و به طور بالقوه یک پاسخ ایمنی شدید ایجاد می کند که باعث آسیب به کلیه می شود.
محققان همچنین دریافتند که سطح ACE2 تحت تأثیر داروهای مهار کننده های سیستم رنین-آنژیوتانسین-آلدوسترون، قرار نمی گیرد. این داروها معمولاً برای درمان فشار خون و بیماری های کلیوی دیابت استفاده می شوند. این داروها ACE را تعدیل می کنند، یا مسیر مورد استفاده ی این پروتئین را مهار می کنند. در ابتدای همه گیری، این سوال وجود داشت که آیا بیماران باید مصرف این داروهای مدولاتور مسیر ACE را متوقف کنند، زیرا ممكن است خطر عفونت را افزایش دهند یا خیر؟ اما اکنون، چند مطالعه از جمله مطالعه ی ما نشان می دهد كه آنها باید داروهای خود را مصرف كنند.
با این حال، این نتایج با یک هشدار اساسی همراه است، در این مطالعه بیان ژن در سلولهای کلیوی بیماران دیابتی یا بیماران مبتلا به COVID-19 بررسی شد، اما این کار در بیماران مبتلا به هر دو بیماری انجام نشده است. برای تأیید رفتار همزمان این دو بیماری، تحقیقات بیشتری لازم است. محققان می گویند که گام بعدی بررسی نمونه هایی از بافت کلیه است که همزمان تحت تأثیر بیماری کلیوی دیابتی و COVID-19 قرار گرفته اند. چنین مطالعه ای می تواند مشخص کند که آیا روش های درمانی خاص می تواند حساسیت و پیشرفت COVID-19 را در بیماران مبتلا به بیماری کلیوی دیابتی کاهش دهد.

منبع:

Menon, R., et al. (2020) SARS-CoV-2 receptor networks in diabetic and COVID-19 associated kidney disease. Kidney International. doi.org/10.1016/j.kint.2020.09.015.

https://www.news-medical.net/news/20201023/Molecular-processes-in-kidney-cells-may-increase-diabetics-vulnerability-to-COVID-19-infection.aspx