Ученые определили пять узловых генов, которые могут быть связаны с тяжелыми исходами коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19) у пациентов с диабетической болезнью почек. Исследование в настоящее время доступно на сервере препринтов bioRxiv *.

Гены-концентраторы — это те гены, которые проявляют множество взаимодействий с другими генами и, таким образом, играют важную роль в регуляции жизненно важных биологических процессов.

Фон

Диабет — это хроническое эндокринное заболевание, которое повышает риск тяжелого течения COVID-19. Имеющиеся данные указывают на то, что гипервоспаление является основным причинным фактором иммунологических осложнений во время клинического течения COVID-19. Однако до сих пор неясно, как диабет может увеличить риск заболевания.

Диабетическая болезнь почек, также известная как диабетическая нефропатия, представляет собой хроническое почечное осложнение, вызванное гипергликемией. Около 30-40% пациентов с диабетом живут с этим состоянием здоровья, и примерно у 50% в конечном итоге развивается терминальная стадия заболевания почек, требующая диализа или трансплантации почки.

Недавние данные показали, что у пациентов как с диабетической болезнью почек, так и с COVID-19 развиваются множественные патофизиологические механизмы между легкими и почками. Пациенты с терминальной стадией заболевания почек также имеют более высокий риск смертности, связанной с COVID-19.

В текущем исследовании ученые провели транскриптомный и сетевой анализ, чтобы определить критические гены, общие для путей, затронутых COVID-19 и диабетической болезнью почек.

Дизайн исследования

Ученые провели биоинформатический анализ транскриптомных данных, полученных от пациентов с диабетическим заболеванием почек, для выявления прогностических узловых генов, связанных с осложнениями диабета почек, связанными с COVID-19. 

Они охарактеризовали гены, которые по-разному экспрессировались при обоих болезненных состояниях. Кроме того, они провели анализ функционального обогащения дифференциально экспрессируемых генов в наборе данных диабетической болезни почек.

Чтобы идентифицировать гены-концентраторы, они выполнили сеть межбелковых взаимодействий и топологический анализ. Наконец, они определили модули коэкспрессии идентифицированных узловых генов и оценили их тканеспецифическую регуляцию.

Важные наблюдения

NutriBiotic, Immunity, аскорбат натрия, кристаллический порошок, 454 г (16 унций)

Всего в наборе данных диабетического заболевания почек было охарактеризовано 995 дифференциально экспрессируемых генов. Из этих генов 42 были связаны с путями, связанными с COVID-19, и показали повышенный профиль экспрессии.

Определенная группа дифференциально экспрессируемых генов с повышенной экспрессией была связана с системами комплемента и свертывания крови, которые, как известно, связаны с патофизиологическими механизмами COVID-19. Как отмечают ученые, взаимодействие между биомолекулами, связанными с комплементом и коагуляцией, может значительно ухудшить исходы COVID-19 у пациентов с диабетической болезнью почек.

Другая группа дифференциально экспрессируемых генов с повышенной экспрессией показала тесную связь с провоспалительными путями, активацией клеток, окислительным стрессом, клеточной адгезией и путями апоптоза. Кроме того, было обнаружено, что некоторые гены с активацией связаны с путями рецепторов распознавания патогенов, которые являются жизненно важными компонентами врожденной иммунной системы для борьбы с вторгающимися патогенами.

В целом, эти наблюдения показывают, что чрезмерная активация врожденной иммунной системы и путей воспаления из-за аберрантной экспрессии генов может действовать негативным синергетическим образом, вызывая наихудшие результаты COVID-19 у пациентов с диабетической болезнью почек.

Гены-концентраторы

Анализ белково-белковой сети идентифицировал определенный набор из пяти узловых генов, включая STAT1, IRF7, ISG15, MX1 и OAS1. Помимо того, что они связаны с биологическими и метаболическими путями, связанными с COVID-19 и диабетическим заболеванием почек, гены-концентраторы продемонстрировали тесную связь с сердечными заболеваниями, нарушением ангиогенеза и метаболическими заболеваниями. 

Результаты интерактомного анализа показали, что гены-концентраторы коэкспрессируются с другими генами, участвующими в сердечно-сосудистых заболеваниях, вирусном иммунном ответе и генетической регуляции на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях.    

Тканеспецифический анализ профиля экспрессии узловых генов показал, что ISG15, STAT1 и MX1 имеют последовательно повышенный профиль экспрессии в иммунных клетках пациентов с COVID-19. Кроме того, MX1 и OAS1 показали более низкий профиль экспрессии в здоровых тканях почек.

Как отмечают ученые, постоянная активация иммунных клеток при хроническом заболевании почек вместе с более высокой экспрессией ISG15, STAT1 и MX1 может привести к более высокой выработке провоспалительных цитокинов и последующему ухудшению исходов COVID-19.

Значение исследования

В исследовании определены пять узловых генов, которые могут играть решающую роль в ухудшении исходов COVID-19 у пациентов с диабетической болезнью почек. Эти гены связаны с врожденной иммунной и воспалительной системами.

Эти гены могут служить потенциальными прогностическими или терапевтическими мишенями для облегчения разработки новых лекарств против COVID-19.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.