Ренальная остеодистрофия: начальные события


В.М. Ермоленко

ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования МЗ РФ, кафедра нефрологии и гемодиализа, Москва
В обзоре литературы анализируется эволюция взглядов на начальные события, вызывающие развитие минерально-костных нарушений у больных хронической болезнью почек. Особое внимание уделено нарушениям передачи Wnt-сигнала – важнейшей, по современным представлениям, причины формирования патологии костной ткани еще в отсутствие других проявлений минерально-костных нарушений.

У большинства больных уремией, получающих заместительную почечную терапию (ЗПТ), как правило, выявляются многочисленные нарушения минерально-костного обмена, в то время как начальные этапы этих осложнений служат предметом интенсивных исследований. Обсуждение первичных событий, вызывающих минерально-костные нарушения (МКН) у больных хронической болезнью почек (ХБП), – предмет предлагаемого обзора.

Хотя детский рахит был известен еще целителям в древности, подробно его клинические проявления были описаны только в XVII в. [F. Glisson, цит. по 1], а еще через 250 лет было установлено, что появление симптомов рахита связано с дефицитом жирорастворимой субстанции, содержащейся в масле из печени трески [2]. В последующем эта субстанция была названа холекальциферолом [3].

Целенаправленно лечить рахит, назначая детям печеночное масло трески, стал D. Schentte (1824) [цит. по 1], а 100 лет спустя K. Huldschinsky установил, что излечение рахита достигается и при облучении тела ультрафиолетовым светом [4] или при длительном пребывании детей на солнце [5]. Предшественником витамина Д в коже, активируемым ультрафиолетовым облучением, оказался 7-дегидрохолестерин [6].

В 1931 г. F. Askew и соавт. [7] установили структуру витамина Д, а в дальнейшем были идентифицированы метаболиты витамина Д – 25(OH)D3 (кальцидиол) и 1,25(OH)2D3 (кальцитриол) [8, 9], выяснена роль почек в биосинтезе кальцитриола [10 –12] и показано, что при нарушении функции почек снижается активность 1α-гидроксилазы – фермента, конвертирующего 25(OH)D3 в 1,25(OH)2D3 [13].

Последующие исследования позволили установить ведущую роль кальцитриола в активной абсорбции кальция в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) и ее снижение при нарушении функции почек, поскольку дефицит 1,25(OH)2D3 уменьшает экспрессию кальциевых каналов (TRPV6), по которым кальций поступает в энтероциты и в последующем с участием калбиндина и Ca-АТФазы – в циркуляцию [14, 15].

Эффекты кальцитриола опосредуются его взаимодействием со специфическими рецепторами (VDR), экспрессированными на клетках различных органов (миокарда, простаты, testis, поджелудочной железы, паращитовидных желез и т.д.), позволяя кальцитриолу – Д-гормону – влиять на функции различных систем организма. В частности, взаимодействие кальцитриола с VDR на паращитовидных железах тормозит гиперплазию клеток паращитовидных желез и повышение секреции паратгормона (ПТГ).

К основным причинам дефицита кальцитриола относятся уменьшение массы действующих нефронов, поскольку кальцитриол образуется в эпителии подвергающихся деструкции проксимальных канальцев, нутриционный дефицит предшественника кальцитриола – кальцидиола [25(OH)D3], снижение активности 1α-гидроксилазы, потерями метаболитов витамина Д с мочой больными нефротическим синдромом, ацидоз, влияние FGF23 и ряда других молекул.

Нарушение метаболизма витамина Д развивается уже на ранних стадиях ХБП [16, 17]. По данным A. Levin и соавт. [18], при обследовании 1814 больных низкие значения 1,25(OH)2D3 в сыворотке выявлены у 13% пациентов с СКФ>80 мл/мин и у 60% больных с СКФ<30 мл/мин. Уровень кальция в сыворотке крови оставался нормальным при СКФ≤40 мл/мин.

Выявление дефицита кальцитриола у больных II ст. ХБП, т.е. у пациентов с практически нормальной или незначительно сниженной функцией почек, и роль дефицита 1,25(OH)2D3 в развитии вторичного гиперпаратиреоза (ВГПТ) – самой частой формы ренальной остеодистрофии (у 40–87% больных перед поступлением на ЗПТ) [19‒21], стали основанием на протяжении многих лет считать дефицит 1,25(OH)2D3 первичным событием в развитии ренальной остеодистрофии. В то время метаболиты витамина Д являлись основным средством лечения ВГПТ.

В 1994 г. Q. Cai и соавт. [22] выделили из сыворотки больного онкогенной остеомаляцией гипофосфатемический фактор FGF23, являющийся продуктом гена, мутация которого ассоциирована с аутосомно-доминантным гипофосфатемическим рахитом (ADHR).

В физиологических условиях FGF23, представляющий полипептид, содержащий 251 аминокислоту, секретируемый остеобластами и в большей степени остеоцитами [23], служит одним из важнейших регуляторов метаболизма фосфата у человека. Подобно ПТГ или через ПТГ FGF23, тормозя экспрессию транспортеров фосфата (Na/Pi IIa и Na/Pi IIc) на апикальных мембранах клеток проксимальных канальцев, вызывает гиперфосфатурию и гипофосфатемию, а также угнетает синтез кальцитриола, ингибируя активность 1α-гидроксилазы (CYP27B1). Одновременно FGF23 стимулирует 24-гидроксилазу (CYP24), трансформирующую кальцитриол в 24,25(OH)2D – метаболит витамина Д с меньшей биологической активностью [24]. Повышение секреции FGF23 и его содержания в сыворотке у человека индуцируется явной или скрытой гиперфосфатемией – повышением фракционной экскреции фосфора с мочой [24, 25], а также кальцитриолом [26].

К основным внепочечным эффектам FGF23 относятся развитие гипертрофии левого желудочка и супрессирование продукции ПТГ путем влияния на mРНК ПТГ [27], в то время как ПТГ стимулирует продукцию FGF23. Эта стимуляция осуществляется через Wnt-сигнальный путь, поскольку блокируется гиперэкспрессией склеростина [28]. В отличие от здоровых у больных ХБП FGF23 не снижает секреции ПТГ, а служит скорее предиктором рефрактерного ВГПТ, вынуждая прибегать к паратиреоидэктомии [29–31]. У крыс с уремией паратиреоидэктомия предупреждает пятикратное повышение в сыворотке содержания FGF23 [28], свидетельствуя, что на ранних стадиях экспериментальной ХПН повышение FGF23 зависит не только от гиперфосфатемии, но и от высоких значений ПТГ. Те же авторы продемонстрировали, что добавление in vitro к остеобластоподобным клеткам ПТГ в 4 раза повышало экспрессию мРНК FGF23.

Общепризнанно, что гипертрофия левого желудочка является независимым фактором риска сердечно-сосудистых осложнений и высокий уровень FGF23 в сыворотке ассоциирован с увеличением общей и сердечно-сосудистой смертности не только среди больных ХБП [32‒34], но и в популяции [35]. У преддиализных пациентов FGF23 ускоряет прогрессирование ХПН [36].

На ранних стадиях ХБП уровень FGF23 и ПТГ в сыворотке больных повышаются, в то время как содержание кальция и фосфора остаются в пределах нормальных значений [18, 37]. T. Isakova и соавт. [38] обследовали 3874 больных ХБП 2–4-й ст. с нормальным содержанием фосфора и ПТГ в сыворотке, однако уровень FGF23 был у них значимо выше, чем у здоровых людей. У больных при любых значениях СКФ повышение FGF23 в сыворотке наблюдалось чаще, чем выявлялись гиперфосфатемия и признаки ВГПТ. Авторы считают, что повышение FGF23 – наиболее ранний и чувствительный биомаркер нарушений минерального обмена у больных ХБП.

Эти клинические, а также экспериментальны данные [39] позволили предположить, что повышение FGF23 является первичным событием в развитии ренальной остеодистрофии, призванным предупреждать гиперфосфатемию. Согласно этому сценарию, FGF23 через ингибицию CYP27B1 и повышение активности CYP24 (ферменты, влияющие на синтез кальцитриола) снижает в циркуляции 1,25(OH)2D3, адаптивно уменьшая абсобрцию фосфора в ЖКТ, но способствуя развитию ВГПТ [39, 40].

При нормальном уровне фосфора сыворотки первичным сигналом для увеличения продукции FGF23 мог бы предположительно быть внутриклеточный фосфат [41]. Частично это предположение подтверждается фактом, согласно которому перегрузка фосфатом эпителия проксимальных канальцев снижает синтез кальцитриола [42, 43]. Для больных ранними стадиями ХБП маркером перегрузки фосфором, индуцирующим синтез FGF23, является, как упоминалось, повышение его фракционной экскреции с мочой, оправдывая назначение фосфатсвязывающих препаратов (ФСП) пациентам даже при нормофосфатемии [44]. У больных терминальной уремией гиперфосфатемия сочетается с высокими значениями FGF23 в сыворотке и нередко с ВГПТ, но и в этом случае ограничение потребления фосфатов и/или назначение не содержащих кальция ФСП способно снижать уровень FGF23. Как ВГПТ, так и широко применяемые для его лечения кальцидиол и кальцитриол способствуют гиперфосфатемии, усугубляющей кальцификацию сосудов, клапанов сердца, мягких тканей. Применение ФСП, в частности севеламера, снижает в сыворотке содержание фосфора и FGF23, предупреждает и замедляет кальцификацию коронарных сосудов, улучшая прогноз больных [45, 46].

Секреция FGF23 остеоцитами и остеобластами возрастает при повышении фосфатной нагрузки, а ингибирующее влияние FGF23 на реабсорбцию фосфатов в проксимальных канальцах осуществляется при взаимодействии этой субстанции со специфическими рецепторами FGFR1 и FGFR3. Это взаимодействие происходит при участии фактора α-Klotho, синтезируемого в дистальных канальцах почек и в plexus choroideus головного мозга. Мутация гена, кодирующего фактор Klotho, существующего в секретируемой и мембранно-связанной формах, ускоряет процессы, свойственные старению организма, от чего ген, собственно, и получил свое название [47, 48].

В отличие от FGF23 секретируемый Klotho считается ренопротективным фактором, замедляющим при гипреэкспрессии прогрессирование экспериментального гломерулонефрита [49, 50], и уменьшает тяжесть острого ишемического повреждения почек, предупреждая апоптоз клеток [51], однако это утверждение разделяется не всеми исследователями. Так, S. Seiler и соавт. [52], наблюдавшие в течение 2,2 года 312 больных 2–4-й ст. ХБП, не подтвердили зависимости уровня sKlotho в сыворотке от величины СКФ и показателей минерального обмена (ПТГ, FGF23, фракционной экспрессии фосфата). Уровень sKlotho в сыворотке коррелировал только с возрастом пациентов.

Klotho не только обеспечивает взаимодействие FGF23 со специфическими рецепторами, но и обладает не зависимым от FGF23 фосфатурическим эффектом. У больных ХБП по мере снижения функции почек содержание FGF23 в сыворотке нарастает, а Klotho снижается. Уменьшение секреции Klotho наблюдается у больных уже с 1-й ст. ХБП [53, 54]. Эти факты позволили упомянутым авторам предположить, что именно снижение продукции Klotho является первичным событием в развитии ренальной остеодистрофии.

У диализных больных экспрессия α-Klotho в ткани почек составляет 5–15% нормальной [55], причем снижение Klotho предшествует повышению FGF23 [56]. Понижение в сыворотке FGF23 и паратиреоидэктомия повышают уровень 1,25(OH)2D3 и экспрессию Klotho в ткани почек [57].

Пристальное внимание в настоящее время привлекают состояния, связанные с передачей сигнала, вызывающего экспрессию генов. Значение правильности передачи сигнала особенно ярко проявляется в эмбриональном периоде. Индивидуальное развитие любого многоклеточного организма начинается с зиготы, образующейся вследствие слияния половых клеток, из которой в последующем благодаря митотическому делению образуется многоклеточный организм. Так, у взрослого человека из зиготы образуется в среднем 1013 клеток, имеющих изначально идентичную генетическую информацию, но организующихся в различные органы и ткани. Все разнообразие клеточных типов организма обусловлено дифференциальной активностью генов, получающих соответствующие сигналы. В каждый момент в любой клетке используется от 1 до 3% активированных структурных генов. Сбои в передаче сигнала могут вызывать появление различных аномалий [58]. При различных генетических дефектах вмешательством в передачу сигнала можно добиться впечатляющих результатов.

Примером такого успешного вмешательства может служить применение лозартана при синдроме Марфана, в основе которого лежит мутация гена FBN1, кодирующего фибриллин-1 – основной компонент внеклеточных миофибрилл. Гладкомышечные клетки у больных синдромом Марфана синтезируют и секретируют молекулы трансформирующего фактора роста-β (ТФР-β), которые находятся во внеклеточном матриксе в виде неактивного комплекса про-ТФР-β+ТФР-связывающий белок. Аномальный фибриллин вызывает активацию этого комплекса, следствием чего являются фосфорилирование Smad-2, его транcлокация в ядро клеток и экспрессия мутировавших генов [59–61]. Лозартан блокирует активацию ТФР-β, замедляя образование аневризмы аорты [62, 63].

По данным L. Zhou и соавт. (2015), промоутерная область всех генов ренин-ангиотензиновой системы (РАС) имеет участки, с которыми реагируют транскрипционные факторы – Т-клеточный (TCF) и лимфоид-усиливающий (LEF), ответ-ственные совместно с β-катенином за экспрессию генов РАС [64]. Бета-катенин индуцирует взаимодействие этих факторов с эпителием почечных дистальных канальцев. Гиперэкспрессия β-катенина или различных Wnt-лигандов активирует все гены РАС, тогда как молекула ICG-001, ингибирующая экспрессию β-катенина, устраняет активацию генов. Эта молекула восстанавливает экспрессию нефрина, подоцина, фактора Wilm's tumor-1, ослабляет активацию интерстициальных миофибробластов, замедляет расширение мезангиального матрикса, развитие воспаления и фиброза у мышей с адриамициновой нефропатией. У животных на фоне лечения ICG-001 исчезают протеинурия и морфологические проявления поражения почек.

Одним из наиболее биологически значимых и изученных является Wnt-сигнальный путь, открытый в 1980 г., контролирующий процессы пролиферации клеток, начиная с эмбриогенеза до развития и функционирования многих органов и систем у взрослого человека в норме и при патологии, включая мочеполовую и костную системы.

Семейство Wnt-протеинов у человека насчитывает 19 белков, название которых произошло от названия гена Wingless, подавляющего у дрозофил развитие крыльев [65, 66], и онкогена млекопитающих (int-1), ответственного за интеграцию вируса рака молочных желез у мышей [67]. Онкоген int-1 оказался гомологичным одному из сегментов гена Wingless [68]. Для передачи сигнала внеклеточные Wnt-протеины взаимодействуют с гетеродимерным рецепторным комплексом, состоящим из Frizzled-(Fz, закрученного)-рецептора [69] и рецептара, родственного протеинам 5 или 6 липопротеинкиназы низкой плотности (LRP 5/6) [70].

Основой канонического пути передачи сигнала является стабилизация цитоплазматического белка β-катенина (β-cat), осуществляющего экспрессию различных генов. В отсутствие Wnt-сигнала «деструктирующий комплекс», включающий цитоплазматический белок Axin, APC (adenomatous polyposis coli) – белок – супрессор опухолей, мутация гена которого индуцирует семейный аденоматозный полипоз кишечника, белок Dishevelled (Dvl), казеинкиназу 1 (CK1) и киназу гликогенсинтазы (GSK-3), отсоединяется от Fz-рецептора и локализуется в цитоплазме. Бета-катенин фосфорилируется канизами CK1 и GSK3, убиквитинируется убиквитинлигазой (E3) и деградирует протеасомами. В случае получения сигнала Wnt-протеин (лиганд) связывает мембранный Fz-рецептор, следствием чего становится активация Dvl, и «деструктирующий комплекс» объединяется с фосфорилированным фрагментом LRP 5/6, который диссоциирует и прекращает фосфорилирование β-катенина, предупреждая его деградацию и усиливая ресинтез [71]. В свою очередь β-катенин повышает активность ряда транскрипционных факторов, индуцирующих экспрессию генов.

Канонический Wnt/β-cat-сигнал играет ведущую роль во многих жизненно важных процессах, таких как самообновление кроветворных стволовых клеток [72], в цистогенезе при аутосомно-доминантной кистозной болезни почек [73], опухолевом росте [74] и т.д. Помимо канонического (Wnt/β-cat) Wnt-сигнал активирует Wnt/Ca2+ и Wnt/PP-пути (Wnt/planar cell polarity pathway).

В соответствии с темой обзора более подробно рассмотрим значение Wnt-сигнала для нефрогенеза, патологии почек и костной системы.

Например, в почках активирование канонического Wnt/β-cat сигнального пути с участием лигандов Wnt9b и Wnt4 определяет развитие тубулярного эпителия и дифференциацию нефронов [75, 76], в то же время генетическое или артифициальное нарушение сигнала вызывает гиподисплазию или развитие фиброза почек [77, 78]. Активация канонического Wnt/β-cat-сигнального пути необходима для регенерации почек [79], восстановления структуры и функции почек при экспериментальной ишемической острой почечной недостаточности [80].

Не менее важна роль Wnt/β-cat-сигнального пути в формировании костной ткани. Мезенхимальные стволовые клетки (MSCS) человека могут дифференцироваться в остеобласты, адипоциты и хондроциты [81–83]. Именно под контролем Wnt/β-cat-сигнала MSCS трансформируются в остеобласты [84].

Нарушения канонического сигнального пути может вызывать тяжелые нарушения остеогенеза. Так, единичная мутация гена LPR-5 (low-density lipoprotein receptor-related protein 5) значимо повышает плотность костной ткани [85], а другая мутация гена LPR-5 оказывает противоположный эффект, индуцируя osteoporosis-pseudoglioma syndrome (OPPG) – синдром, характеризующийся остеопорозом, множественными переломами, слепотой [86]. Через Wnt/β-cat-сигнальный путь осуществляется влияние ПТГ на костную ткань [87], активированный паракринный Wnt-сигнал индуцирует сердечно-сосудистую кальцификацию у мышей с диабетом [88]. Не исключено, что Wnt-сигнал способствует синтезу FGF23 [89].

Склеростин и диккопф (Dickkopf) – основные ингибиторыWnt/β-cat-сигнального пути. Склеростин – продукт гена SOST, локализованного на хромосоме 17, был открыт в 2001 г. и считался антагонистом костного морфогенного белка (BMP), влияющего на формирование кости [90]. Позднее оказалось, что склеростин, связываясь с рецепторами LRP 5/6, блокирует передачу Wnt-сигнала во внутренние структуры клетки, нарушая накопление β-катенина, пролиферацию и дифференцировку остеобластов, индуцируя их апоптоз [91]. Мутация гена, кодирующего склеростин, вызывает заболевания, характеризующиеся повышенным костеобразованием [92]. В популяции уровень склеростина выше у мужчин, чем у женщин, и у обоих полов повышается с возрастом и прямо коррелирует с индексом массы тела [93].

При ХБП уровень склеростина в сыворотке больных повышается при снижении функции почек, достигая максимума у пациентов на ЗПТ – главным образом за счет увеличения его экспрессии [94]. У больных на диализе высокие значения склеростина в сыворотке проявляются высокообменной болезнью костной ткани, кальцификацией сосудов и клапанов сердца [95]. Однако недавно были опубликованы результаты репрезентативного исследования NECOSAD, в котором на большом материале (673 больных на гемодиализе) было показано, что общая смертность и смертность от сердечно-сосудистых осложнений были существенно ниже среди пациентов с повышенным уровнем склеростина в сыворотке по сравнению с больными с низкими его значениями [96].

В настоящее время проводится более 10 исследований по безопасности и эффективности моноклональных антисклероcтиновых антител (AMG-785) при постменопаузальном остеопорозе у женщин,больных с низкой костной массой, у пациентов с ХБП 4–5-й ст.

Dickkopf-1 (DKK-1) – гликопротеин с молекулярной массой 45 кДа, представитель небольшого семейства секретируемых протеинов, способных ингибировать Wnt/β-cat-сигнал путем связывания с ко-рецепторами белка, родственного рецептору ЛДЛ 5/6. Во время эмбриогенеза DKK-1 экспрессируется во многих органах и тканях, включая скелет [97]. Уменьшение продукции DKK-1 повышает формирование и объем костной ткани [98, 99]. Экспрессия аберрантного гена DKK1 и повышение уровня DKK-1 в плазме из костного мозга, приводящее к дисфункции остеобластов, вызывают остеолитические изменения при множественной миеломе [100], а нейтрализующие Dickkopf антитела (BHQ880) in vitro повышали дифференциацию остеобластов и снижали секрецию интерлейкина-6. У мышей линии SCID с комбинированным иммунодефицитом и имплантатом костной ткани плода человека с инкорпорированными миеломными клетками лечение BHQ880 увеличивало число остеобластов, повышало в сыворотке уровень остеокальцина и площадь трабекулярной кости. Одновременно антитела стабилизировали β-катенин и ингибировали рост миеломных клеток [99]. У кошек DKK-1 контролирует развитие сосочков пирамидок в почке [101]. Дисрегуляция генов DKK-1 вызывает многочисленные аномалии внутренних органов, включая сердце, головной мозг, глаза, эктопию головы у лягушек и т.д. Гиперэкспрессия DKK-1 выявлена у человека при ряде злокачественных опухолей [102], при суставном синдроме, протекающем с ремоделированием суставов [103].

Нарушение Wnt/β-cat-сигнала обнаруживается уже на ранних стадиях заболевания почек как у экспериментальных животных, так и у человека. По данным Y. Sabbagh и соавт. [104], у jck-мышей с генетическим поликистозом почек начиная с 6-й недели жизни снижается СКФ и все животные погибают к 20-й неделе жизни, причем у 40–60% выявляется кальцификация сосудов. Нарушение функции почек сопровождается у мышей повышением активности остеокластов и усилением процессов костеобразования на фоне возрастающих значений FGF23 и ПТГ в сыворотке, причем уровень FGF23 повышается существенно раньше (с 9-й недели), чем ПТГ. У животных установлено повышение экспрессии генов, вовлеченных в усиление активности остеокластов (RANK, PANKL, катенин K, тартрат-резистентная кислая фосфатаза) и снижение экспрессии генов, кодирующих щелочную фосфатазу, остеокальцин, коллаген I типа, влияющих на активность остеобластов. Изменения экспрессии генов было ассоциировано с нарушением Wnt/β-cat-сигнального пути в остеоцитах, о чем свидетельствовало повышение числа остеоцитов, экспрессирующих ингибитор Wnt-сигнала склеростин, mРНК sFRP4, а также фосфорилированный β-катенин. Повышение в сыворотке уровня склеростина до возрастания ПТГ, по мнению T. Bellido и соавт. [105], свидетельствует, что именно нарушение Wnt-сигнала служит триггером ремоделирования костной ткани при ХБП.

О нарушении Wnt-сигнала на ранних стадиях ХБП свидетельствует и работа R. De Oliveire и соавт. [44], в которой проанализированы результаты обследования 40 больных с клубочковой фильтрацией от 45 до 15 мл/мин (в среднем 32,5 мл/мин) и нормальным содержанием в сыворотке кальция, фосфора, нормальной суточной, но с повышенной фракционной экскрецией фосфата. Уровень ПТГ и FGF23 в сыворотке был повышен, как и содержание склеростина, DKK-1 и лептина. Между уровнями склеростина, FGF23, DDK-1 и лептина выявлена прямая зависимость, свидетельствующая, что при ХБП существует зависимость между Wnt-сигнальным путем и гормонами, вовлеченными в метаболизм энергии. Приведенные данные свидетельствуют, что нарушения Wnt-сигнального пути и энергии развиваются еще на ранних стадиях ХБП и влияют на ремоделирование костной ткани.

Особый интерес вызывает исследование Y. Fang и соавт. (2014), в эксперименте показавшее, что у мышей с диабетом и поражением почек, соответствующим ХБП 2-й ст. у человека, повышается почечная продукция ингибиторов Wnt-сигнального пути, DKK-1, склеростина и фактора Klotho, сопровождающаяся изменением костей по типу адинамического заболевания скелета [106]. Нейтрализация DKK-1 моноклональными антителами приводила к коррекции остеодистрофии и предупреждала кальцификацию сосудов. В аорте животных при введении антител снижалась экспрессия продуцируемого остеобластами фактора транскрипции Runx2, восстанавливалась экспрессия Klotho и повышалась экспрессия сосудистого протеина 22α, продуцируемого гладкомышечными клетками. Одновременно в сыворотке снижался уровень склеростина, в то время как концентрация FGF23 оставалась повышенной. Назначение экспериментальным животным лантана карбоната снижало уровень FGF23, но не влияло на костные изменения и не предупреждало кальцификацию сосудов. Сочетание анти-DKK-1-антител и лантана карбоната полностью излечивало остеодистрофию.

Результаты исследования подтверждают факт, согласно которому МКН развиваются уже на ранних стадиях ХБП и нарушение Wnt-сигнала является триггером развития ренальной остеодистрофии еще при нормальных значениях кальция и фосфора сыворотки. Устранение сигнальных нарушений (введение анти-DKK-1-антител в сочетании с фосфатбиндерами) нормализует структуру костной ткани, не влияя на СКФ и другие функциональные параметры.

Таким образом, в понимании развития начальных МКН у больных ХБП можно выделить три периода. С момента идентификации структуры и функции метаболитов витамина Д (1970-е гг.) ренальную остеодистрофию связывали с дефицитом кальцитриола. В 1990-е гг. начинается интенсивное изучение FGF23, фактора Klotho и нарушений гемостаза фосфата. Повышение продукции FGF23, ингибирующей активность 1α-гидроксилазы и усугубляющей дефицит 1,25(OH)2D3, позволило рассматривать FGF23 и/или Klotho как решающие факторы в развитии МКН. На современном этапе экспериментальные данные свидетельствуют, что первичным звеном в развитии ренальной остеодистрофии, возможно, является нарушение Wnt-сигнального пути, коррекция которого нормализует структуру костной ткани и предупреждает кальцификацию сосудов. Это открывает определенные терапевтические перспективы, поскольку подтверждено, что устранение влияния ингибиторов Wnt-сигнального пути позволяет успешно лечить и излечивать некоторые заболевания скелета.


Литература


  1. McCollum E.V. A History of Nutrition. Houghton Mifflin, Boston, MA, 1957.
  2. Mellanby E. An experimental investigation of rickets. Lancet. 1919;1:407–12.
  3. Windaus A. The chemistry of irradiated ergosterol. Proc. R. Soc. (Lond). 1931;108:568–75.
  4. Huldschinsky K. Heilung von Rachitis durch künstliche Höhensonne. Dtsch. Med. Wochenschr. 1919;45:712–3.
  5. Hess A.F., Unger L.J. The cure of infantile rickets by artificial light and by sunlight. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1921;18:298.
  6. Hess A.F., Weinstock M., Heelman F.D. The antirachitic value of irradiated phytosterol and cholesterol. J. Biol. Chem. 1925;63:305–9.
  7. Askew F.A., Bruce H.M., Callow R.K. Crystalline vitamin D. Nature (Lond.). 1931;128:758.
  8. Blunt J.W., DeLuca H.F., Schnoes H.K. 25-hydroxycholecalciferol. A biologically active metabolite of vitamin D3. Biochemistry. 1968;7(10):3317–22.
  9. Holick M.F., Schnoes H.K., DeLuca H.F. Identification of 1,25-dihydroxycholecalciferol, a form of vitamin D3 metabolically active in the intestine. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 1971;68(4):803–4.
  10. Fraser D.R., Kodicek E. Unique biosynthesis by kidney of a biological active vitamin D metabolite. Nature. 1970;228(5273):764–6.
  11. Lawson D.E., Fraser D.R., Kodicek E., Morris H.R., Williams D.H. Identification of 1,25-dihydroxycholecalciferol, a new kidney hormone controlling calcium metabolism. Nature. 1971;230(5291):228–30.
  12. DeLuca H.F. The kidney as an endocrine organ involved in the function of vitamin D. Am. J. Med. 1975;58(1):39–47.
  13. Mawer E.B., Taylor C.M., Backhouse J. Failure of formation of 1,25-dihydroxychole-calciferol in chronic renal insufficiency. Lancet. 1973;1(7804):626–8.
  14. Jurutka P.W., Bartik L., Whitfield G.K. Vitamin D receptor: key roles in bone mineral pathophysiology, molecular mechanism of action, and novel nutritional ligands. J. Bone Miner Res. 2007;22(2):V2–10.
  15. St-Arnaud R. The direct role of vitamin D on bone homeostasis. Arch. Biochem. Biophys. 2008;473(2):225–30.
  16. Pitts T.O., Piraino B.H., Mitro R. Hyperparathyroidism and 1,25-dihydroxyvitamin D deficiency in mild, moderate and severe renal failure. J. Clin. Endocrinal. Metab. 1988;67(5):876–81.
  17. Gonzales E.A., Sachdeva A., Oliver D.A., Martin K.J. Vitamin D insufficiency and deficiency in chronic kidney disease. A single center observational study. J. Am. Soc. Nephrol. 2004;24(5):503–10.
  18. Levin A., Bakris G.L., Molitch M. Prevalence of abnormal serum vitamin D, PTH, calcium, and phosphorus in patients with chronic kidney disease: results of the study to evaluate early kidney disease. Kidney Int. 2007;71(1):31–8.
  19. Cundy T., Hand D.J., Oliver D.O. Who gets renal bone disease before beginning dialysis? Br. Med. J. (Clin. Res. Ed.). 1985;290(6464):271–5.
  20. Coen G., Mazzaferro S., Ballanti P. Renal bone disease in 76 patients with varying degrees of predialysis chronic renal failure: a cross-sectional study. Nephrol. Dial. Transplant. 1996;11(5):813–9.
  21. Spasovski G.B., Bervoets A.R., Behets G.J. Spectrum of renal bone disease in end-stage renal failure patients not yet on dialysis. Nephrol. Dial. Transplant. 2003;18(6):1159–66.
  22. Cai Q., Hodgson S.F., Kao P.C. Brief report: inhibition of renal phosphate transport by a tumor product in a patients with oncogenic osteomalacia. N. Engl. J. Med. 1994;330(23):1645–9.
  23. Quarles L.D. Endocrine functions of bone in mineral metabolism regulation. J. Clin. Invest. 2008;118(12):3820–8.
  24. Shimada T., Hasegawa H., Yamazaki Y. FGF-23 is a potent regulator of vitamin D metabolism and phosphate homeostasis. J. Bone Miner. Res. 2004;19(3):429–35.
  25. Barthel T.K., Mathern D.R., Whitfield G.K. 1,25-Dihydroxyvitamin D3/VDR-mediated induction of FGF23 as well as transcriptional control of other bone anabolic and catabolic genes that orchestrate the regulation of phosphate and calcium mineral metabolism. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2007;103(3–5):381–8.
  26. Yu X., Sabbagh Y., Davis S.I. Genetic dissection of phosphate- and vitamin D-mediated regulation of circulating Fgf23 concentrations. Bone. 2005;36(6):971–7.
  27. Ben-Dov I.Z., Galitzer H., Lavi-Moshayoff V. The parathyroid is a target organ for FGF23 in rats. J. Clin. Invest. 2007;117(12):4003‒8.
  28. Lavi-Moshayoff V., Wasserman G., Meir T. PTH increases FGF23 gene expression and mediates the high-FGF23 levels of experimental kidney failure: a bone parathyroid feedback loop. Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 2010;299(4):F882–9.
  29. Haut L.L., Alfrey A.C., Guggenheim S. Renal toxicity of phosphate in rats. Kidney Int. 1980;17(6):722–31.
  30. Kazama J.J., Sato F., Omori K. Pretreatment serum FGF-23 levels predict the efficacy of calcitriol therapy in dialysis patients. Kidney Int. 2005;67(3):1120–5.
  31. Nakanishi S., Kazama J.J., Nii-Kono T. Serum fibroblast growth factor-23 levels predict the future refractory hyperparathyroidism in dialysis patients. Kidney Int. 2005;67(3):1171–8.
  32. Gutiérrez O.M., Mannstadt M., Isakova T. Fibroblast growth factor 23 and mortality among patients undergoing hemodialysis. N. Engl. J. Med. 2008;359(6):584–92.
  33. Ibels L.S., Alfrey A.C., Huffer W.E. Arterial calcification and pathology in uremic patients undergoing dialysis. Am. J. Med. 1979;66(5):790–6.
  34. Giachelli C.M., Jono S., Shioi A. Vascular calcification and inorganic phosphate. Am. J. Kidney Dis. 2001;38(1):S34–7.
  35. Ärnlöv J., Carlsson A.C., Sundström J. Higher fibroblast growth factor-23 increases the risk of all-cause and cardiovascular mortality in the community. Kidney Int. 2013;83(1):160–6.
  36. Fliser D., Kollerits B., Neyer U. Fibroblast growth factor 23 (FGF23) predicts progression of chronic kidney disease: the Mild to Moderate Kidney Disease (MMKD) Study. J. Am. Soc. Nephrol. 2007;18(9):2600–8.
  37. Fang Y., Ginsberg C., Sugatani T. Early chronic kidney disease-mineral bone disorder stimulates vascular calcification. Kidney Int. 2014;85(1):142–50.
  38. Isakova T., Xie H., Barchi-Chung A. Fibroblast growth factor 23 in patients undergoing peritoneal dialysis. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2011;6(11):2688–95.
  39. Helvig C.F., Cuerrier D., Hosfield C.M. Dysregulation of renal vitamin D metabolism in the uremic rat. Kidney Int. 2010;78(5):463–72.
  40. Quarles L.D. The bone and beyond: 'Dem bones' are made for more than walking. Nat. Med. 2011;17(4):428–30.
  41. Добронравов В.А., Богданова Е.О. Патогенез нарушений обмена фосфатов при хронической болезни почек: все ли так ясно, как кажется? Нефролгия. 2014;18(2):42–6.
  42. Silver J., Naveh-Many T., Mayer H. Regulation by vitamin D metabolites of parathyroid hormone gene transcription in vivo in the rat. J. Clin. Invest. 1986;78(5):1296–301.
  43. Slatopolsky E., Lopez-Hilker S., Delmez J. The parathyroid-calcitriol axis in health and chronic renal failure. Kidney Int. Suppl. 1990;29:S41–7.
  44. De Oliveira R.B., Graciolli F.G., dos Reis L.M. Disturbances of Wnt/β-catenin pathway and energy metabolism in early CKD: effect of phosphate binders. Nephrol. Dial. Transplant. 2013;28(10):2510–7.
  45. Block G.A., Hulbert-Shearon T.E., Levin N.W., Port F.K. Association of serum phosphorus and calcium x phosphate product with mortality risk in chronic hemodialysis patients: a national study. Am. J. Kidney Dis. 1998;31(4):607–17.
  46. Isakova T., Gutiérrez O.M., Chang Y. Phosphorus binders and survival on hemodialysis. J. Am. Soc. Nephrol. 2009;20(2):388–96.
  47. Kuroo M. Overview of the FGF23-Klotho axis. 2010;25(4):583–90.
  48. Hu M.C., Shi M., Zhang J. Klotho: a novel phosphaturic substance acting as an autocrine enzyme in the renal proximal tubule. FASEB J. 2010;24(9):3438–50.
  49. Haruna Y., Kashihara N., Satoh M. Amelioration of progressive renal injury by genetic manipulation of Klotho gene. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2007;104(7):2331–6.
  50. Wang Y., Sun Z. Klotho gene delivery prevents the progression of spontaneous hypertension and renal damage. Hypertension. 2009;54(4):810–7.
  51. Sugiura H., Yoshida T., Tsuchiya K. Klotho reduces apoptosis in experimental ischaemic acute renal failure. Nephrol. Dial. Transplant. 2005;20(12):2636–45.
  52. Seiler S., Wen M., Roth H.J. Plasma Klotho is not related to kidney function and does not predict adverse outcome in patients with chronic kidney disease. Kidney Int. 2013;83(1):121–8.
  53. Hu M.C., Shi M., Zhang J. Klotho deficiency causes vascular calcification in chronic kidney disease. J. Am. Soc. Nephrol. 2011;22(1):124–36.
  54. Barker S.L., Pastor J., Carranza D. The demonstration of αKlotho deficiency in human chronic kidney disease with a novel synthetic antibody. Nephrol. Dial. Transplant. 2015;30(2):223–33.
  55. Koh N., Fujimori T., Nishiguchi S. Severely reduced production of klotho in human chronic renal failure kidney. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001;280(4):1015–20.
  56. O’Brien S.P., Boulanger J.H., Liu S. Decline in Klotho Expression Precedes FGF23 and PTH Induction in the Jck Mouse, a Progressive Genetic Model of CKD-MBD. J. Am. Soc. Nephrol. 2009;20:54A.
  57. Saji F., Shiizaki K., Shimada S. Regulation of fibroblast growth factor 23 production in bone in uremic rats. Nephron. Physiol. 2009;111(4):59–66.
  58. Пекарский М.И., Захаров В.Б. Общая и возрастная гистология человека. М.: Экон-информ, 2014.
  59. Chaudhry S.S., Cain S.A., Morgan A. Fibrillin-1 regulates the bioavailability of TGFbeta1. J. Cell. Biol. 2007;176(3):355–67.
  60. Isogai Z., Ono R.N., Ushiro S. Latent transforming growth factor beta-binding protein 1 interacts with fibrillin and is a microfibril-associated protein. J. Biol. Chem. 2003;278(4):2750–7.
  61. Neptune E.R., Frischmeyer P.A., Arking D.E. Dysregulation of TGF-beta activation contributes to pathogenesis in Marfan syndrome. Nat. Genet. 2003;33(3):407–11.
  62. Habashi J.P., Judge D.P., Holm T.M. Losartan, an AT1 antagonist, prevents aortic aneurysm in a mouse model of Marfan syndrome. Science. 2006:312(5770):117–21.
  63. Brooke B.S., Habashi J.P., Judge D.P. Angiotensin II blockade and aortic-root dilation in Marfan's syndrome. N. Engl. J. Med. 2008;358(26):2787–95.
  64. Zhou L., Li Y., Hao S. Multiple genes of the renin-angiotensin system are novel targets of Wnt/β-catenin signaling. J. Am. Soc. Nephrol. 2015;26(1):107–20.
  65. Nüsslein-Volhard C., Wieschaus E. Mutations affecting segment number and polarity in Drosophila. Nature. 1980;287(5785):795–801.
  66. Wu J., Cohen S.M. Repression of Teashirt marks the initiation of wing development. Development. 2002;129(10):2411–8.
  67. Nusse R., van Ooyen A., Cox D. Mode of proviral activation of a putative mammary oncogene (int-1) on mouse chromosome 15. Nature. 1984;307(5947):131–6.
  68. Rijsewijk F., Schuermann M., Wagenaar E. The Drosophila homolog of the mouse mammary oncogene int-1 is identical to the segment polarity gene wingless. Cell. 1987;50(4):649–57.
  69. Bhanot P., Brink M., Samos C.H. A new member of the frizzled family from Drosophila functions as a Wingless receptor. Nature. 1996;382(6588):225–30.
  70. Wehrli M., Dougan S.T., Caldwell K. Arrow encodes an LDL-receptor-related protein essential for Wingless signalling. Nature. 2000;407(6803):527–30.
  71. Li V.S., Ng S.S., Boersema P.J. Wnt signaling through inhibition of β-catenin degradation in an intact Axin1 complex. Cell. 2012;149(6):1245–56.
  72. Reya T., Duncan A.W., Ailles L. A role for Wnt signalling in self-renewal of haematopoietic stem cells. Nature. 2003;423(6938):409–14.
  73. Qin S., Taglienti M., Cai L. c-Met and NF-κB-dependent overexpression of Wnt7a and -7b and Pax2 promotes cystogenesis in polycystic kidney disease. J. Am. Soc. Nephrol. 2012;23(8):1309–18.
  74. Reya T., Clevers H. Wnt signalling in stem cells and cancer. Nature. 2005;434(7035):843–50.
  75. Iglesias D.M., Hueber P.A., Chu L. Canonical WNT signaling during kidney development. Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 2007;293(2):F494–500.
  76. Schmidt-Ott K.M., Barasch J. WNT/beta-catenin signaling in nephron progenitors and their epithelial progeny. Kidney Int. 2008;74(8):1004–8.
  77. Vivante A., Mark-Danieli M., Davidovits M. Renal hypodysplasia associates with a WNT4 variant that causes aberrant canonical WNT signalling. J. Am. Soc. Nephrol. 2013;24(4):550–8.
  78. Surendran K., McCaul S.P., Simon T.C. A role for Wnt-4 in renal fibrosis. Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 2002;282(3):F431–41.
  79. Lin S.L., Li B., Rao S. Macrophage Wnt7b is critical for kidney repair and regeneration. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2010;107(9):4194–9.
  80. Terada Y., Tanaka H., Okado T. Expression and function of the developmental gene Wnt-4 during experimental acute renal failure in rats. J. Am. Soc. Nephrol. 2003;14(5):1223–33.
  81. Pittenger M.F., Mackay A.M., Beck S.C. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999;284(5411):143–7.
  82. Sekiya I., Vuoristo J.T., Larson B.L., Prockop D.J. In vitro cartilage formation by human adult stem cells from bone marrow stroma defines the sequence of cellular and molecular events during chondrogenesis. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2002;99(7):4397–402.
  83. Sekiya I., Larson B.L., Vuoristo J.T. Adipogenic differentiation of human adult stem cells from bone marrow stroma (MSCs). J. Bone Miner. Res. 2004;19(2):256–64.
  84. Bain G., Müller T., Wang X., Papkoff J. Activated beta-catenin induces osteoblast differentiation of C3H10T1/2 cells and participates in BMP2 mediated signal transduction. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003;301(1):84–91.
  85. Little R.D., Carulli J.P., Del Mastro R.G. A mutation in the LDL receptor-related protein 5 gene results in the autosomal dominant high-bone-mass trait. Am. J. Hum. Genet. 2002;70(1):11–9.
  86. Gong Y., Slee R.B., Fukai N. LDL receptor-related protein 5 (LRP5) affects bone accrual and eye development. Cell. 2001;107(4):513–23.
  87. Kulkarni N.H., Halladay D.L., Miles R.R. Effects of parathyroid hormone on Wnt signaling pathway in bone. J. Cell. Biochem. 2005;95(6):1178–90.
  88. Shao J.S., Cheng S.L., Pingsterhaus J.M., Charlton-Kachigian N., Loewy A.P., Towler D.A. Msx2 promotes cardiovascular calcification by activating paracrine Wnt signals. J. Clin. Invest. 2005;115(5):1210–20.
  89. Lanske B., Razzaque M.S. Molecular interactions of FGF23 and PTH in phosphate regulation. Kidney Int. 2014;86(6):1072–4.
  90. Winkler D.G., Sutherland M., Geoghegan J.C. Osteocyte control of bone formation via sclerostin, a novel BMP antagonist. EMBO J. 2003;22(23):6267–76.
  91. Moester M.J., Papapoulos S.E., Löwik C.W., van Bezooijen R.L. Sclerostin: current knowledge and future perspectives. Calcif. Tissue Int. 2010;87(2):99–107.
  92. Brunkow M.E., Gardner J.C., Van Ness J. Bone dysplasia sclerosteosis results from loss of the SOST gene product, a novel cystine knot-containing protein. Am. J. Hum. Genet. 2001;68(3):577–89.
  93. Bhattoa H.P., Wamwaki J., Kalina E. Serum sclerostin levels in healthy men over 50 years of age. J. Bone Miner. Metab. 2013;31(5):579–84.
  94. Cejka D., Marculescu R., Kozakowski N. Renal elimination of sclerostin increases with declining kidney function. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2014;99(1):248–55.
  95. Brandenburg V.M., Kramann R., Koos R. Relationship between sclerostin and cardiovascular calcification in hemodialysis patients: a cross-sectional study. BMC Nephrol. 2013;14:219.
  96. Drechsler C., Evenepoel P., Vervloet M.G. High levels of circulating sclerostin are associated with better cardiovascular survival in incident dialysis patients: results from the NECOSAD study. Nephrol. Dial. Transplant. 2015;30(2):288–93.
  97. Pinzone J.J., Hall B.M., Thudi N.K. The role of Dickkopf-1 in bone development, homeostasis, and disease. Blood. 2009;113(3):517–25.
  98. Morvan F., Boulukos K., Clément-Lacroix P. Deletion of a single allele of the Dkk1 gene leads to an increase in bone formation and bone mass. J. Bone Miner. Res. 2006;21(6):934–45.
  99. Fulciniti M., Tassone P., Hideshima T. Anti-DKK1 mAb (BHQ880) as a potential therapeutic agent for multiple myeloma. Blood. 2009;114(2):371–9.
  100. Tian E., Zhan F., Walker R. The role of the Wnt-signaling antagonist DKK1 in the development of osteolytic lesions in multiple myeloma. N. Engl. J. Med. 2003;349(26):2483–94.
  101. Pietilä I., Ellwanger K., Railo A. Secreted Wnt antagonist Dickkopf-1 controls kidney papilla development coordinated by Wnt-7b signalling. Dev. Biol. 2011;353(1):50–60.
  102. Aguilera O., Fraga M.F., Ballestar E. Epigenetic inactivation of the Wnt antagonist Dickkopf-1 (DKK-1) gene in human colorectal cancer. Oncogene. 2006;25(29):4116–21.
  103. Diarra D., Stolina M., Polzer K. Dickkopf-1 is a master regulator of joint remodelling. Nat. Med. 2007;13(2):156–63.
  104. Sabbagh Y., Graciolli F.G., O'Brien S. Repression of osteocyte Wnt/β-catenin signaling is an early event in the progression of renal osteodystrophy. J. Bone Miner. Res. 2012;27(8):1757–72.
  105. Bellido T., Ali A.A., Gubrij I. Chronic elevation of parathyroid hormone in mice reduces expression of sclerostin by osteocytes: a novel mechanism for hormonal control of osteoblastogenesis. Endocrinology. 2005;146(11):4577–83.
  106. Fang Y., Ginsberg C., Seifert M. CKD-induced wingless/integration1 inhibitors and phosphorus cause the CKD-mineral and bone disorder. J. Am. Soc. Nephrol. 2014;25(8):1760–73.


Об авторах / Для корреспонденции


Информация об авторе:
Ермоленко В.М. – профессор, зав. кафедрой нефрологии и гемодиализа ГБОУ ДПО РМАПО МЗ РФ, д.м.н.
E-mail: nephrology@mail.ru


Похожие статьи


Бионика Медиа