Fibroblast growth factor-23 (FGF-23) / soluble Klotho protein (sKlotho) / sclerostin glycoprotein ratio disturbance is a novel risk factor for cardiovascular complications in ESRD patients receiving treatment with regular hemodialysis or hemodiafiltration

Full Text

АГ - артериальная гипертензия АД - артериальное давление ВГПТ - вторичный гиперпаратиреоз ГД - гемодиализ ГДФ - гемодиафильтрация ГЛЖ - гипертрофия левого желудочка ИММЛЖ - индекс массы миокарда левого желудочка ИМТ - индекс массы тела МКН - минерально-костные нарушения ОКС - острый коронарный синдром ОТС - относительная толщина стенок ПТГ - паратиреодный гормон СКФ - скорость клубочковой фильтрации ССО - сердечно-сосудистые осложнения СЭК - субэндокардиальный кровоток ХБП - хроническая болезнь почек ХГН - хронический гломерулонефрит ХСН - хроническая сердечная недостаточность ЦсАД - центральное (аортальное) систолическое артериальное давление ЭКГ - электрокардиография ЭхоКГ - эхокардиография FGF-23 - фактор роста фибробластов 23 Несмотря на внедрение новых методов диализной терапии (короткий ежедневный, ночной, домашний диализ, автоматический перитонеальный диализ), способствовавших увеличению продолжительности жизни больных с терминальной стадией хронической болезни почек (ХБП), смертность этой когорты больных все еще остается высокой. Основной причиной летальности диализных больных по-прежнему являются сердечно-сосудистые осложнения (ССО) [1, 2]. Исследованиями последних лет установлено, что высокий риск ССО у больных терминальной ХБП во многом обусловлен нарушениями минерально-костного обмена, нутритивного статуса, синдрома хронического воспаления с формированием MIA-синдрома и эктопической минерализации, а также ускоренным прогрессированием гипертрофии левого желудочка (ГЛЖ) с развитием острого коронарного синдрома (ОКС) и хронической сердечной недостаточности (ХСН), обусловливающими высокую сердечно-сосудистую летальность этой категории больных [2-5]. Изучение морфогенетических белков: фактора роста фибробластов 23 (FGF-23), Клото (Klotho) и гликопротеина склеростина - изменило традиционный взгляд на механизм регуляции кальциево-фосфорного обмена и развитие вторичного гиперпаратиреоза (ВГПТ) [6, 7]. Установлено, что одним из стимулов увеличения сывороточного уровня FGF-23 при ХБП является снижение почечного клиренса фосфора. FGF-23 наряду с паратиреодным гормоном (ПТГ) участвует в элиминации фосфора, а также, влияя на фермент 1,25-гиалуронидазу в почках, провоцирует дефицит кальцитриола -1,25(ОН)2D3 [6, 8] По мере прогрессирования ХБП, несмотря на очень высокий уровень FGF-23, у больных развиваются: гиперфосфатемия, дефицит 1,25(ОН)2D3, повышение уровня ПТГ [6, 8, 9]. В то же время физиологическая активность FGF-23 зависит от взаимодействия с гормональным кофактором Klotho, являющимся трансмембранным протеином, который синтезируется в дистальных канальцах почек [6, 9]. Ряд авторов считают, что повышение уровня FGF-23 в крови происходит преимущественно вторично, в результате снижения уровня трансмембранной формы Klotho по мере прогрессирования нефросклероза [10, 11]. В то же время установлено, что циркулирующая форма белка Klotho (sKlotho), образующаяся из трансмембранной путем отщепления с помощью протеаз АДАМ-10 и АДАМ-17, может иметь самостоятельное значение, в том числе - функционировать как гуморальный фактор, обладающий выраженными кардиопротекторными свойствами [7, 11]. В последние годы все больший интерес вызывает также белок склеростин - продукт гена SOST, расположенного на хромосоме 17q12-q21, который идентифицирован как ингибитор Wnt-сигнального пути. Склеростин продуцируется остеоцитами и подавляет функцию рецептор-связывающего протеина LRP5/6. В его присутствии предшественники остеобластов не подвергаются воздействию Wnt-сигнала, в результате чего процесс дифференциации остеобластов приостанавливается и костеобразование прекращается [12]. Есть основания полагать, что влияние склеростина на Wnt-сигнал может иметь значение и в процессе кальцификации сердца и сосудов при ХБП. Однако роль склеростина в сердечно-сосудистой кальцификации пока окончательно не определена. Ряд авторов считают, что повышенный уровень склеростина при ХБП может тормозить процессы кальцификации и смертность у диализных больных [13]. Кроме того, получены данные, что изменение соотношения FGF-23/sKlotho/склеростин является биомаркером поражения сердечно-сосудистой системы и в целом прогноза у больных ХБП [5, 7, 10, 14]. Целью исследования стало изучение роли нарушения соотношения FGF-23/sKlotho/склеростин в определении сердечно-сосудистого риска у больных ХБП на регулярном гемодиализе (ГД) и гемодиафильтрации (ГДФ) online. Материалы и методы В исследование включены 42 пациента с ХБП стадии 5Д в возрасте 18-55 лет, получавших лечение регулярным ГД или ГДФ online длительностью ≥6 мес в отделении «искусственная почка» УКБ №3 Первого МГМУ им. И.М. Сеченова. Возраст пациентов составил в среднем 41,1±13,6 года. Причиной ХБП у больных являлись: хронический гломерулонефрит (ХГН) - у 22, поликистозная болезнь почек - у 10, хронический тубулоинтерстициальный нефрит - у 10. Лечение традиционным ГД получали 22 (52,3%) больных, остальные 20 (47,7%) - ГДФ online (в режиме постдилюции - 18 и в режиме преддилюции - 2; табл. 1). У всех больных, помимо общеклинического обследования, включающего традиционные показатели фосфорно-кальциевого обмена (ПТГ, кальций, фосфор, щелочная фосфатаза) в крови, исследовали сывороточный уровень FGF-23 (Human FGF-23 ELISA kit с использованием моноклональных антител к полной молекуле FGF-23 Merc Millipore, Канада), sKlotho (Human soluble альфа Klotho ELISA kit с набором анти-Klotho-антител, Takara, Япония) и склеростина (Human sclerostin ELISA kit, Biomedica, Австрия). Определение уровня кардиоспецифичного тропонина I проводили иммуноферментным методом c использованием набора cTnI ELISA (Biomerica, Калифорния, США). У всех больных измеряли уровень АД, в том числе и центрального (аортального), показатель субэндокардиального кровотока (СЭК) - с помощью прибора SphygmoCor (Австралия), выполняли электрокардиографическое (ЭКГ) и эхокардиографическое (ЭхоКГ) исследование, рассчитывали индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ), относительную толщину стенок (ОТС) левого желудочка, определяли диастолическую функцию левого желудочка и др. У всех больных оценивали показатели эффективности ГД и ГДФ - Kt/V, URR, влияние диализных методов на сывороточные уровни изучаемых маркеров. Вид основного исследования - когортный, проспективный, перекрестный анализ. Результаты Учитывая роль АГ как одного из установленных ведущих факторов риска ССО, в том числе и при ХБП, мы оценили связь изучаемых маркеров с уровнем АД (периферического и центрального - по данным сфигмографии). Наиболее сильная - обратная - связь отмечена между ЦсАД и сывороточным уровнем Klotho (r=-0,656; p<0,001; рис. 1). Связи изменения концентрации FGF-23 и склеростина в сыворотке крови с уровнем ЦсАД не выявлено. В то же время отмечена прямая корреляция повышения уровня FGF-23 в сыворотке крови с увеличением ИММЛЖ (r=0,597; p<0,01) у пациентов, имеющих нормальные показатели АД (n=31; рис. 2). Результаты многофакторного анализа всех трех изучаемых биомаркеров (FGF-23, sKlotho, склеростин) подтвердили роль FGF-23 как независимого фактора риска ГЛЖ у обследованных больных ХБП стадии 5Д (табл. 2). Для оценки независимого влияния FGF-23 на риск развития ГЛЖ в сравнении с другими ХБП-ассоциированными факторами (фосфор в сыворотке, ПТГ и ЦсАД) мы провели ROC-анализ. Установлено, что значение сывороточного уровня FGF-23 >812 пг/мл с чувствительностью 83% и специфичностью 87% (площадь под кривой - 0,87) предсказывает наличие ГЛЖ, в то время как повышение сывороточного уровня фосфора >1,8 ммоль/л, ПТГ >400 пг/мл и ЦсАД ≥140 мм рт. ст. имели меньшую прогностическую значимость (соответственно AUC=0,69; AUC=0,77 и AUC=0,84) у обследованных больных (рис. 3). При оценке характера ремоделирования сердца у обследованных больных установлена прямая ассоциация сывороточного уровня FGF-23 с эксцентрическим вариантом ремоделирования сердца (рис. 4). Для уточнения механизмов повреждения кардиомиоцитов нами изучена связь FGF-23, sKlotho и склеростина с сывороточным уровнем тропонина I как специфического маркера повреждения кардиомиоцитов при ХБП. По данным корреляционного анализа, из всех изученных биомаркеров повышение сывороточного уровня тропонина I достоверно коррелировало с увеличением сывороточного уровня FGF-23 (прямая связь; табл. 3). Нарушение соотношения FGF-23/sKlotho/склеростин клинически проявлялось симптомами ИБС, нарушениями ритма сердца в ассоциации со снижением показателя субэндокардиального кровотока (коэффициент Buckner) по данным сфигмографии. Снижение кровоснабжения субэндокарда, так же как и нарушение ритма сердца (по данным ЭКГ), отмечалось преимущественно у больных с повышенным уровнем FGF-23 и низким - sKlotho и склеростина (табл. 4). Таким образом, у обследованных больных ХБП нарушение соотношения показателей FGF-23/sKlotho/склеростин ассоциировано с ремоделированием сердца, а также с клиническими проявлениями ССО (ИБС, ОКС, нарушение ритма сердца), снижением субэндокардиального кровотока при сфигмографии. При этом повышение уровня FGF-23 в сыворотке крови коррелировало также с повышением уровня тропонина I. Кроме того, по данным корреляционного анализа, у больных на ГД более высокие показатели FGF-23 и низкие Klotho и склеростина в сыворотке крови ассоциированы с синдромом неадекватного диализа (Kt/V <1,1), хронического воспаления (С-реактивный белок >10 мг/л), а также со снижением висцерального пула белка (сывороточный уровень альбумина <35 г/л; табл. 5). Нарушение соотношения FGF-23/sKlotho/склеростин - повышение сывороточного уровня FGF-23 и снижение уровней sKlotho и склеростина (рис. 5) - более выражено у больных, получавших лечение традиционным ГД, по сравнению с показателями больных, длительно (≥6 мес) получавших ГДФ online. По данным корреляционного анализа, у больных с терминальной ХПН сохранялась выраженная связь между сывороточным уровнем FGF-23 и наличием гиперфосфатемии (r=0,445; p<0,01; рис. 6). Обсуждение Полученные нами результаты и данные литературы дают основание рассматривать белок FGF-23 в качестве независимого самостоятельного маркера поражения сердечно-сосудистой системы больных ХБП [5, 7, 14]. Согласно экспериментальным данным, полагают, что заметно увеличенный сывороточный уровень FGF-23 при ХБП приводит к неселективному связыванию с FGF-рецепторами сердца, которые в норме активируются локальными факторами роста, такими как FGF-4 [15]. Повышенный уровень FGF-23 прямо ассоциирован с повышенным риском развития ГЛЖ, которая в эксперименте выявлялась при длительной экспозиции с FGF-4 [15]. На основании полученных нами результатов, увеличенный уровень FGF-23 в сыворотке крови является фактором риска ГЛЖ у пациентов с ХБП, независимо от уровня ЦсАД, сывороточного уровня Klotho, склеростина, фосфора и ПТГ. Интересными представляются данные G.S. DiMarco и соавт. [16], отмечавших прогипертрофический эффект повышенных уровней FGF-23 и FGF-4 в сыворотке крови на кардиомиоциты. Этот эффект исчезал после применения ингибитора FGF-рецепторов PD173074, что, по мнению авторов, свидетельствует о прямом воздействии FGF-23 на рецепторы FGF-4 в миокарде, независимо от белка sKlotho. Важно отметить, что применение PD173074 предотвращало развитие ГЛЖ у крыс, несмотря на наличие у них АГ [16]. В проведенном нами исследовании выявлена прямая ассоциация повышения концентрации FGF-23 в сыворотке крови с увеличением уровня тропонина I у диализных пациентов. Эти данные согласуются с результатами исследования K. Smith и соавт. [17], в котором отмечена прямая связь между повышением уровня FGF-23 в сыворотке крови и выявлением в крови маркеров повреждения миокарда - HS-cTnI (сердечный тропонин I) и HS-cTnT (сердечный тропонин Т), что подтвержает кардиотоксическое действие FGF-23 при ХБП. По нашим данным, влияние sKlotho на миокард, скорее всего, не является прямым у больных с терминальной стадией ХБП, что подтверждается отсутствием его значимой корреляции с уровнем тропонина I и ремоделированием миокарда, по данным многофакторного анализа. В то же время наличие взаимосвязи sKlotho с уровнем АД и четко установленной, по данным литературы [14, 18], связи с кальцинозом сосудов может свидетельствовать о вторичном влиянии снижения уровня sKlotho на ремоделирование сердца (через усиление кальциноза сосудов и повышение уровня АД) с развитием концентрического варианта ремоделирования сердца (концентрическая ГЛЖ + гипертрофическая КМП). У наблюдаемых нами больных отмечался высокий уровень гликопротеина склеростина - установленного ингибитора Wnt-сигнального пути, через который осуществляется регуляция костеобразования [12]. В последние годы взаимоотношения повышенного сывороточного уровня склеростина с другими регуляторами минерально-костных нарушений при ХБП (МКН-ХБП), такими как сывороточный уровень FGF-23 и растворимая форма Klotho (sKlotho), а также уремическими факторами риска прогрессирования ХБП и развития ее осложнений (воспаление, анемия, белково-энергетическая недостаточность, гиперфосфатемия и др.), активно изучаются [7, 14, 19, 20]. Полагают, что повышение экспрессии склеростина остеоцитами играет существенную роль в патофизиологии МКН-ХБП, в частности, повышает резистентность костной ткани к ПТГ [12, 20]. По мнению ряда авторов, повышение сывороточного уровня склеростина ассоциировано также с менее выраженной степенью кальциноза сосудов и с лучшим прогнозом у больных ХБП [13, 14, 20, 21]. По нашим данным, повышение сывороточного уровня склеростина ассоциировано с меньшим снижением субэндокардиального кровотка, меньшей выраженностью симптомов ИБС и нарушений ритма. В то же время достоверно значимой корреляции с уровнем тропонина I не получено, но направление связи (отрицательная связь) может свидетельствовать скорее в пользу его протекторного, чем токсического влияния при ХБП. Нарушение соотношения FGF-23/sKlotho/склеростин - повышение сывороточного уровня FGF-23 и снижение уровней sKlotho и склеростина, по нашим данным, более выражено у больных, получавших лечение традиционным ГД по сравнению с показателями больных, длительно (≥6 мес) получавших ГДФ online. Вероятно, поскольку ГДФ обеспечивает более эффективную элиминацию фосфора, провоспалительных цитокинов и коррекцию ацидоза, чем традиционный ГД, то эти эффекты ГДФ, с нашей точки зрения, могут быть мерой профилактики гиперпродукции FGF-23 и снижения продукции белка sKlotho и склеростина. Заключение Полученные нами данные свидетельствуют о том, что у больных, получающих лечение интермиттирующим ГД или ГДФ в режиме online, более низкие сывороточные показатели sKlotho и склеростина и более высокие - FGF-23 являются предикторами развития хронического воспаления, формирования вторичного гиперпаратиреоза и ассоциируются с высоким риском сердечно-сосудистых осложнений (ГЛЖ, ОКС, ИБС, нарушения ритма). Разработка стратегий по снижению сердечно-сосудистого риска как основной причины смертности у больных ХБП должна включать в том числе и меры, направленные на коррекцию нарушения соотношения FGF-23/sKlotho/склеростин. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

L Yu Milovanova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Email: Ludm.milovanova@gmail.com
Moscow, Russia

I A Dobrosmyslov

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Moscow, Russia

Yu S Milovanov

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Moscow, Russia

V V Fomin

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Moscow, Russia

M V Taranova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Moscow, Russia

V V Kozlov

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Moscow, Russia

S Yu Milovanova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Moscow, Russia

E I Kozevnikova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health (Sechenov University)

Moscow, Russia

References

Supplementary files