Published February 26, 2023
| Version v1
Publication
Open
Evidence of SARS-CoV-2 infection in postmortem lung, kidney, and liver samples, revealing cellular targets involved in COVID-19 pathogenesis
Creators
-
Viviana Falcón1
-
Teresita Montero-González2
-
Emilio F. Acosta-Medina3
- Gerardo Guillén‐Nieto4
-
Jorge Berlanga‐Acosta4
-
Celia Fernández-Ortega4
- Anabel Alfonso-Falcón
- Nathalie Gilva-Rodríguez4
- Lilianne López-Nocedo4
- Daina Cremata-García4
- Mariuska Matos-Terrero4
-
Giselle Pentón‐Rol4
-
Iris Valdés4
- Leonardo Oramas-Díaz4
- Anamarys Suarez-Batista
-
Enrique Noa-Romero
- Otto Cruz-Sui
- Danilo Coronel Sanchez3
- Amanda I. Borrego-Díaz3
- Juan E. Valdés-Carreras3
- Ananayla Vizcaino3
- José Suárez-Alba4
- Rodolfo Valdés-Véliz4
- Gretchen Bergado5
- Miguel A. González5
- Tays Hernández5
-
Rydell Alvarez-Arzola5
-
Anna Ramírez-Suárez4
- Dionne Casillas-Casanova4
- Gilda Lemos-Pérez4
- Omar R. Blanco-Águila6
- Angelina Díaz3
- Yorexis González3
- Mónica Bequet‐Romero4
- Javier Marín‐Prida7
- Julio C. Hernández-Perera
- Leticia del Rosario-Cruz2
- Alina P. Marin-Díaz
- Maritza González-Bravo1
- Israel Borrajero8
-
Nelson Acosta‐Rivero7
- 1. Latin American School of Medicine
- 2. Hospital Oncológico Docente "Conrado Benítez García"
- 3. Cuban Neuroscience Center
- 4. Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología
- 5. Center of Molecular Immunology (Cuba)
- 6. University of Sancti Spíritus José Martí Pérez
- 7. University of Havana
- 8. Hermanos Ameijeiras Hospital
Description
There is an urgent need to understand severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)-host interactions involved in virus spread and pathogenesis, which might contribute to the identification of new therapeutic targets. In this study, we investigated the presence of SARS-CoV-2 in postmortem lung, kidney, and liver samples of patients who died with coronavirus disease (COVID-19) and its relationship with host factors involved in virus spread and pathogenesis, using microscopy-based methods. The cases analyzed showed advanced stages of diffuse acute alveolar damage and fibrosis. We identified the SARS-CoV-2 nucleocapsid (NC) in a variety of cells, colocalizing with mitochondrial proteins, lipid droplets (LDs), and key host proteins that have been implicated in inflammation, tissue repair, and the SARS-CoV-2 life cycle (vimentin, NLRP3, fibronectin, LC3B, DDX3X, and PPARγ), pointing to vimentin and LDs as platforms involved not only in the viral life cycle but also in inflammation and pathogenesis. SARS-CoV-2 isolated from a patient´s nasal swab was grown in cell culture and used to infect hamsters. Target cells identified in human tissue samples included lung epithelial and endothelial cells; lipogenic fibroblast-like cells (FLCs) showing features of lipofibroblasts such as activated PPARγ signaling and LDs; lung FLCs expressing fibronectin and vimentin and macrophages, both with evidence of NLRP3- and IL1β-induced responses; regulatory cells expressing immune-checkpoint proteins involved in lung repair responses and contributing to inflammatory responses in the lung; CD34+ liver endothelial cells and hepatocytes expressing vimentin; renal interstitial cells; and the juxtaglomerular apparatus. This suggests that SARS-CoV-2 may directly interfere with critical lung, renal, and liver functions involved in COVID-19-pathogenesis.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
هناك حاجة ملحة لفهم فيروس كورونا 2 المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (SARS - CoV -2) - تفاعلات المضيف المشاركة في انتشار الفيروس والتسبب في المرض، والتي قد تسهم في تحديد أهداف علاجية جديدة. في هذه الدراسة، حققنا في وجود فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (SARS - CoV -2) في عينات الرئة والكلى والكبد بعد الوفاة للمرضى الذين ماتوا بمرض فيروس كورونا (COVID -19) وعلاقته بالعوامل المضيفة المشاركة في انتشار الفيروس والتسبب في المرض، باستخدام الطرق القائمة على الفحص المجهري. أظهرت الحالات التي تم تحليلها مراحل متقدمة من التلف السنخي الحاد المنتشر والتليف. حددنا النوكليوكابسيد لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (NC) في مجموعة متنوعة من الخلايا، مع بروتينات الميتوكوندريا، وقطرات الدهون (LDs)، والبروتينات المضيفة الرئيسية التي تورطت في الالتهاب، وإصلاح الأنسجة، ودورة حياة فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (فيمينتين، NLRP3، فيبرونيكتين، LC3B، DDX3X، و PPARγ)، مشيرين إلى الفيمنتين و LDs كمنصات لا تشارك فقط في دورة الحياة الفيروسية ولكن أيضًا في الالتهاب والتسبب في المرض. تمت زراعة فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (SARS - CoV -2) المعزول عن المسحة الأنفية للمريض في مزرعة الخلايا واستخدم لإصابة الهامستر. تضمنت الخلايا المستهدفة التي تم تحديدها في عينات الأنسجة البشرية الخلايا الظهارية والبطانية للرئة ؛ الخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية الشحمية (FLCs) التي تظهر سمات الخلايا الليفية الشحمية مثل إشارات PPARγ المنشطة و LDs ؛ الخلايا الليفية الليفية الرئوية التي تعبر عن الفيبرونكتين والفيمنتين والبلاعم، مع وجود أدلة على الاستجابات المستحثة بـ NLRP3 و IL1β ؛ الخلايا التنظيمية التي تعبر عن بروتينات نقاط الفحص المناعية المشاركة في استجابات إصلاح الرئة والمساهمة في الاستجابات الالتهابية في الرئة ؛ الخلايا البطانية الكبدية CD34 + والخلايا الكبدية التي تعبر عن الفيمنتين ؛ الخلايا الخلالية الكلوية ؛ والجهاز المجاور للكتلة. يشير هذا إلى أن فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (SARS - CoV -2) قد يتداخل بشكل مباشر مع وظائف الرئة والكلى والكبد الحرجة المشاركة في التسبب في كوفيد-19.Translated Description (French)
Il est urgent de comprendre les interactions hôtes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) impliquées dans la propagation et la pathogenèse du virus, ce qui pourrait contribuer à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Dans cette étude, nous avons étudié la présence du SARS-CoV-2 dans les échantillons de poumons, de reins et de foie post-mortem de patients décédés de la maladie à coronavirus (COVID-19) et sa relation avec les facteurs hôtes impliqués dans la propagation et la pathogenèse du virus, en utilisant des méthodes basées sur la microscopie. Les cas analysés ont montré des stades avancés de lésions alvéolaires aiguës diffuses et de fibrose. Nous avons identifié la nucléocapside (NC) du SARS-CoV-2 dans une variété de cellules, se colocalisant avec des protéines mitochondriales, des gouttelettes lipidiques (LD) et des protéines hôtes clés qui ont été impliquées dans l'inflammation, la réparation des tissus et le cycle de vie du SARS-CoV-2 (vimentine, NLRP3, fibronectine, LC3B, DDX3X et PPARγ), désignant la vimentine et les LD comme des plates-formes impliquées non seulement dans le cycle de vie viral, mais également dans l'inflammation et la pathogenèse. Le SARS-CoV-2 isolé à partir d'un écouvillon nasal d'un patient a été cultivé en culture cellulaire et utilisé pour infecter les hamsters. Les cellules cibles identifiées dans les échantillons de tissus humains comprenaient les cellules épithéliales et endothéliales pulmonaires ; les cellules de type fibroblastes lipogéniques (FLC) présentant des caractéristiques des lipofibroblastes telles que la signalisation PPARγ activée et les LD ; les FLC pulmonaires exprimant la fibronectine et la vimentine et les macrophages, les deux avec des preuves de réponses induites par NLRP3 et IL1β ; les cellules régulatrices exprimant les protéines du point de contrôle immunitaire impliquées dans les réponses de réparation pulmonaire et contribuant aux réponses inflammatoires dans le poumon ; les cellules endothéliales hépatiques CD34+ et les hépatocytes exprimant la vimentine ; les cellules interstitielles rénales ; et l'appareil juxtaglomérulaire. Cela suggère que le SRAS-CoV-2 peut interférer directement avec les fonctions pulmonaires, rénales et hépatiques critiques impliquées dans la pathogenèse de la COVID-19.Translated Description (Spanish)
Existe una necesidad urgente de comprender las interacciones entre el coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2) y el huésped involucradas en la propagación y patogénesis del virus, lo que podría contribuir a la identificación de nuevas dianas terapéuticas. En este estudio, investigamos la presencia de SARS-CoV-2 en muestras post mortem de pulmón, riñón e hígado de pacientes que murieron con enfermedad por coronavirus (COVID-19) y su relación con los factores del huésped involucrados en la propagación y patogénesis del virus, utilizando métodos basados en microscopía. Los casos analizados mostraron estadios avanzados de daño alveolar agudo difuso y fibrosis. Identificamos la nucleocápside (NC) del SARS-CoV-2 en una variedad de células, colocalizándola con proteínas mitocondriales, gotitas lipídicas (LD) y proteínas huésped clave que han estado implicadas en la inflamación, la reparación de tejidos y el ciclo de vida del SARS-CoV-2 (vimentina, NLRP3, fibronectina, LC3B, DDX3X y PPARγ), señalando a la vimentina y las LD como plataformas involucradas no solo en el ciclo de vida viral sino también en la inflamación y la patogénesis. El SARS-CoV-2 aislado del hisopo nasal de un paciente se cultivó en cultivo celular y se utilizó para infectar hámsteres. Las células diana identificadas en muestras de tejido humano incluyeron células epiteliales y endoteliales pulmonares; células similares a fibroblastos lipogénicos (FLC) que muestran características de lipofibroblastos tales como señalización de PPARγ activada y LD; FLC pulmonares que expresan fibronectina y vimentina y macrófagos, ambos con evidencia de respuestas inducidas por NLRP3 e IL1β; células reguladoras que expresan proteínas de punto de control inmunitario involucradas en las respuestas de reparación pulmonar y que contribuyen a las respuestas inflamatorias en el pulmón; células endoteliales hepáticas CD34+ y hepatocitos que expresan vimentina; células intersticiales renales; y el aparato yuxtaglomerular. Esto sugiere que el SARS-CoV-2 puede interferir directamente con las funciones pulmonares, renales y hepáticas críticas involucradas en la patogénesis de COVID-19.Files
s00705-023-05711-y.pdf.pdf
Files
(3.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5760255f80828fe26294031879c489c2
|
3.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دليل على عدوى فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (SARS - CoV -2) في عينات الرئة والكلى والكبد بعد الوفاة، مما يكشف عن الأهداف الخلوية المشاركة في التسبب في كوفيد-19
- Translated title (French)
- Preuve d'infection par le SRAS-CoV-2 dans des échantillons de poumons, de reins et de foie post-mortem, révélant des cibles cellulaires impliquées dans la pathogenèse du COVID-19
- Translated title (Spanish)
- Evidencia de infección por SARS-CoV-2 en muestras post mortem de pulmón, riñón e hígado, revelando dianas celulares involucradas en la patogénesis de COVID-19
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4322100528
- DOI
- 10.1007/s00705-023-05711-y
References
- https://openalex.org/W1420728361
- https://openalex.org/W1521262132
- https://openalex.org/W1937948046
- https://openalex.org/W1964767412
- https://openalex.org/W1988665049
- https://openalex.org/W1999644843
- https://openalex.org/W2014197969
- https://openalex.org/W2015742283
- https://openalex.org/W2023003369
- https://openalex.org/W2033034935
- https://openalex.org/W2033787709
- https://openalex.org/W2034457650
- https://openalex.org/W2039026111
- https://openalex.org/W2049391505
- https://openalex.org/W2055955263
- https://openalex.org/W2058930880
- https://openalex.org/W2060126259
- https://openalex.org/W2065988977
- https://openalex.org/W2073880574
- https://openalex.org/W2077418979
- https://openalex.org/W2091178860
- https://openalex.org/W2091188300
- https://openalex.org/W2096166831
- https://openalex.org/W2097712502
- https://openalex.org/W2115305283
- https://openalex.org/W2116685646
- https://openalex.org/W2121555478
- https://openalex.org/W2123399984
- https://openalex.org/W2124733101
- https://openalex.org/W2125241840
- https://openalex.org/W2128754837
- https://openalex.org/W2149728359
- https://openalex.org/W2150617628
- https://openalex.org/W2170168704
- https://openalex.org/W2255914879
- https://openalex.org/W2342886765
- https://openalex.org/W2394782024
- https://openalex.org/W2443329401
- https://openalex.org/W2465575280
- https://openalex.org/W2625097944
- https://openalex.org/W2744470738
- https://openalex.org/W2770398624
- https://openalex.org/W2793513555
- https://openalex.org/W2795857187
- https://openalex.org/W2884578811
- https://openalex.org/W2904542956
- https://openalex.org/W2910213650
- https://openalex.org/W2913151139
- https://openalex.org/W2927969134
- https://openalex.org/W2941131660
- https://openalex.org/W2946054009
- https://openalex.org/W3001465255
- https://openalex.org/W3004280078
- https://openalex.org/W3009912996
- https://openalex.org/W3010697991
- https://openalex.org/W3012253443
- https://openalex.org/W3014637709
- https://openalex.org/W3016474181
- https://openalex.org/W3017125154
- https://openalex.org/W3019527718
- https://openalex.org/W3020896942
- https://openalex.org/W3021056079
- https://openalex.org/W3022409909
- https://openalex.org/W3022950950
- https://openalex.org/W3024126428
- https://openalex.org/W3024671438
- https://openalex.org/W3029242248
- https://openalex.org/W3036042332
- https://openalex.org/W3036409928
- https://openalex.org/W3039084627
- https://openalex.org/W3041130745
- https://openalex.org/W3043400690
- https://openalex.org/W3043654491
- https://openalex.org/W3045496928
- https://openalex.org/W3047493479
- https://openalex.org/W3048904217
- https://openalex.org/W3049773056
- https://openalex.org/W3071761920
- https://openalex.org/W3080515680
- https://openalex.org/W3081332142
- https://openalex.org/W3084071750
- https://openalex.org/W3092479690
- https://openalex.org/W3092778876
- https://openalex.org/W3093345624
- https://openalex.org/W3096712778
- https://openalex.org/W3096967708
- https://openalex.org/W3102708391
- https://openalex.org/W3108053427
- https://openalex.org/W3108269660
- https://openalex.org/W3110726810
- https://openalex.org/W3111336272
- https://openalex.org/W3111603242
- https://openalex.org/W3118710702
- https://openalex.org/W3123264240
- https://openalex.org/W3124311653
- https://openalex.org/W3135723801
- https://openalex.org/W3136916388
- https://openalex.org/W3145026833
- https://openalex.org/W3157263169
- https://openalex.org/W3159762970
- https://openalex.org/W3170229908
- https://openalex.org/W3173692007
- https://openalex.org/W3181607748
- https://openalex.org/W3185563492
- https://openalex.org/W3198423385
- https://openalex.org/W3201761394
- https://openalex.org/W3203016970
- https://openalex.org/W3208240392
- https://openalex.org/W4200528101
- https://openalex.org/W4206950654
- https://openalex.org/W4210340470
- https://openalex.org/W4210595038
- https://openalex.org/W4214728750
- https://openalex.org/W4220666274
- https://openalex.org/W4220713099
- https://openalex.org/W4220816235
- https://openalex.org/W4225985346
- https://openalex.org/W4244577475
- https://openalex.org/W4254369476
- https://openalex.org/W4282932624