Abstract Background Acute kidney injury (AKI) occurs frequently in critically ill patients and is associated with adverse outcomes. Cellular mechanisms underlying AKI and kidney cell responses to injury remain incompletely understood. Methods We performed single-nuclei transcriptomics, bulk transcriptomics, molecular imaging studies, and conventional histology on kidney tissues from 8 individuals with severe AKI (stage 2 or 3 according to Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) criteria). Specimens were obtained within 1-2 hours after individuals had succumbed to critical illness associated with respiratory infections, with 4 of 8 individuals diagnosed with COVID-19. Control kidney tissues were obtained post-mortem or after nephrectomy from individuals without AKI. Results High-depth single cell-resolved gene expression data of human kidneys affected by AKI revealed enrichment of novel injury-associated cell states within the major cell types of the tubular epithelium, in particular in proximal tubules, thick ascending limbs and distal convoluted tubules. Four distinct, hierarchically interconnected injured cell states were distinguishable and characterized by transcriptome patterns associated with oxidative stress, hypoxia, interferon response, and epithelial-to-mesenchymal transition, respectively. Transcriptome differences between individuals with AKI were driven primarily by the cell type-specific abundance of these four injury subtypes rather than by private molecular responses. AKI-associated changes in gene expression between individuals with and without COVID-19 were similar. Conclusion The study provides an extensive resource of the cell type-specific transcriptomic responses associated with critical illness-associated AKI in humans, highlighting recurrent disease-associated signatures and inter-individual heterogeneity. Personalized molecular disease assessment in human AKI may foster the development of tailored therapies.

Abstract The COVID-19 pandemic has posed a major challenge to healthcare systems globally. Millions of people have been infected, and millions of deaths have been reported worldwide. Glucocorticoids have attracted worldwide attention for their potential efficacy in the treatment of COVID-19. Various glucocorticoids with different dosages and treatment durations have been studied in patients with different severities, with a suitable dosage and treatment duration not yet defined. This study aimed to investigate whether in-hospital survival differs between critically ill patients treated with low-dose glucocorticoids, high-dose glucocorticoids or no glucocorticoids. All critically ill patients admitted to the intensive care unit of the Charité Hospital—Universitätsmedizin Berlin between February 2020 and December 2021 with COVID-19 pneumonia receiving supplemental oxygen were eligible to participate in this multicenter real-world data study. Patients were retrospectively assigned to one of three groups: the high corticosteroid dose (HighC) group (receiving 6 mg parenteral dexamethasone or an equivalent corticosteroid dosage for ten days), the low corticosteroid dose (LowC) group (receiving less than 6 mg parenteral dexamethasone or an equivalent corticosteroid dosage for ten days), or the no corticosteroid (NoC) group. Overall survival and risk effects were compared among groups within the total observation period, as well as at 35 days after the onset of COVID-19 symptoms. Adjusted multivariable Cox proportional hazard regression analysis was performed to compare the risk of death between the treatment groups. Out of 1561 critically ill COVID-19 patients, 1014 were included in the baseline analysis. In the survival study, 1009 patients were assigned to the NoC (n = 346), HighC (n = 552), or LowC group (n = 111). The baseline characteristics were balanced between groups, except for age, BMI, APACHE II score, SOFA and SAPS II. While the 35-day survival did not show any differences, a landmark analysis of the patients surviving beyond 35 days revealed differences between groups. The restricted mean survival time was 112 days in the LowC group [95% CI: 97 – 128], 133 days in the HighC group [95% CI: 124 – 141] and 144 days in the NoC group [95% CI: 121 – 167]. The multivariable-adjusted Cox proportional hazard analysis indicated that, regardless of age, sex, health status or invasive oxygenation, a low-dose treatment increased the hazard of death of critically ill COVID-19 patients by a factor of 2.09 ([95% CI: 0.99, 4.4], p = 0.05) and a high-dose corticosteroid treatment increased the risk by a factor of 1.07 ([95% CI: 0.53, 2.15], p = 0.85) compared to no treatment with glucocorticoids. The analysis reveals that corticosteroid treatment does not influence the survival of critically ill COVID-19 patients in the intensive care unit within 35 days. Our evaluations further suggest that regardless of ventilation status, the decision-making process for administering corticosteroid therapy should account for the individual severity of the illness.

Abstract Background Hypernatremia presents a common complication in ICU patients, associated with increased mortality and length of stay. This study investigates the effect of sodium chloride 0.9% compared with glucose 5% solution as the standard intravenous drug diluent on the prevalence of hypernatremia in a medical ICU. Methods This is a retrospective before-and-after study comparing two consecutive patient groups before- and after the standard drug solvent was changed from sodium chloride 0.9% to glucose 5% solution for compatible medications. A total of 265 adult COVID-19 patients admitted between October 2020 and March 2021 to the study intensive care unit were included, with 161 patients in the timeframe when sodium chloride 0.9% was employed as the standard drug solvent and 104 patients when glucose 5% was used. Routine sodium measurements from arterial and venous blood gases, along with heparinized lithium plasma, were analyzed. The daily sodium concentrations and the prevalence of severe hypernatremia (>150 mmol/l) were assessed during the first 8 days after ICU admission. Results Baseline characteristics were similar between the two groups. The cumulative volume of intravenous drug diluents was comparable. In the glucose 5% group, about half of the total drug diluent volume was glucose 5% (mean [SD]: 2251.6 [2355.4] mL), compared to 135.0 [746.9] mL (p < 0.001) in the control group. Average sodium concentrations diverged after day two, with the glucose 5% group consistently showing lower sodium levels (mean difference of approximately 2.5 mmol/L). Severe hypernatremia occurred less frequently in the glucose 5% group (6.6% vs. 20%). Conclusion Glucose 5% solution as the standard intravenous drug solvent significantly reduced sodium concentrations and the occurrence of severe hypernatremia. This simple modification in solvent choice may serve as a preventive strategy against hypernatremia in the ICU. Further prospective research is necessary to determine associated clinical outcomes. Trial registration: The trial was registered in the German Clinical Trials Register (DRKS00031877).