Роль морфогенетических белков FGF-23, Klotho и гликопротеина склеростина в оценке риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и прогноза хронической болезни почек

АГ — артериальная гипертония

АД — артериальное давление

АПФ — ангиотензинпревращающий фермент

ГЛЖ — гипертрофия левого желудочка

ГМКС — гладкие мышечные клетки сосудов

иПТГ — интактный паратиреоидный гормон

ММЛЖ — масса миокарда левого желудочка

РАС — ренин-ангиотензиновая система

СКФ — скорость клубочковой фильтрации

СПВ — скорость пульсовой волны

ССО — сердечно-сосудистые осложнения

ССС — сердечно-сосудистая система

ХБП — хроническая болезнь почек

FGF-23 — 23-й фактор роста фибробластов

Хроническая почечная недостаточность (хроническая болезнь почек — ХБП III—VD стадии) широко распространена в популяции (10—15% населения), характеризуется высокой частотой развития сердечно-сосудистых осложнений (ССО) [1—3], риск которых у больных с почечной недостаточностью, в том числе у молодых, возрастает в 100 раз и более [4].

В генезе ССО при ХБП имеют значение многие механизмы. Среди них в последние годы все большую роль отводят нарушениям функции морфогенетических белков (23-й фактор роста фибробластов — FGF-23 и Klotho).

По данным O. Gutierrez и соавт. [5], высокие концентрации в сыворотке крови FGF-23 коррелируют с увеличением индекса массы миокарда левого желудочка (ММЛЖ). Повреждение гена Klotho у экспериментальных мышей вызывало эктопическую кальцификацию, патологические переломы, преждевременное старение [6, 7]. При этом циркулирующая форма белка Klotho может функционировать как гуморальный фактор, который защищает сердечно-сосудистую систему (ССС) [8]. Сверхэкспрессия белка Klotho обеспечивает защиту как почек, так и ССС [9].

Кроме того, идентифицирован ранее не известный фактор, секретируемый остеоцитами, — гликопротеин склеростин, который участвует в регуляции остеобластогенеза и образования кости [10]. Имеются предположения о его влиянии на процессы кальцификации медии артерий и клапанов сердца у больных ХБП [4].

Большинство исследований морфогенетических белков проводилось на популяции диализных больных, и в мировой литературе нет убедительных данных о роли FGF-23 и Klotho в кардиоренальных взаимосвязях у пациентов с ранними стадиями ХБП. Информация о склеростине содержится лишь в единичных сообщениях.

Цель исследования — проанализировать изменения концентрации в сыворотке крови морфогенетических белков FGF-23, Klotho и гликопротеина склеростина в зависимости от выраженности артериальной гипертонии (АГ), гипертрофии левого желудочка (ГЛЖ) сердца и ригидности артерий у больных ХБП на разных ее стадиях.

Обследовали 65 больных ХБП (I—VD стадии): 25 с хроническим гломерулонефритом (ХГН), 15 с тубулоинтерстициальным нефритом и 25 с гипертонической нефропатией, всего 33 мужчин и 32 женщины в возрасте от 20 до 65 лет, средний возраст на момент включения в исследование составил 41±6,7 года.

Стадии ХБП определяли по критериям NKF KDOQI Guidelines (2002), при этом СКФ рассчитывали по уравнению CKD-MDRD [2].

Критерием отказа от включения больных в исследование служило наличие в период проведения исследования активного нефрита, тяжелых инфекционных осложнений.

Среди 65 больных, включенных в исследование, на момент взятия проб крови у 21 (32,3%) имелся нормальный уровень артериального давления — АД (120/80—140/80 мм рт.ст.), у 49 (75,3%) — АГ разной степени выраженности. Для контроля АГ пациентам назначали антигипертензивные препараты в зависимости от тяжести АГ и стадии ХБП: ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), сартаны, блокаторы кальциевых каналов, β-блокаторы, диуретики (изолированно или в сочетании).

Среди 49 больных АГ у 27 (55,1%) удавалось поддерживать АД в пределах целевого — 120/80—140/80 мм рт.ст., остальные 22 (44,9%) принимали антигипертензивные препараты нерегулярно и на момент начала скринингового обследования у них сохранялась АГ (АД 150/90—165/100 мм рт.ст.).

У 25 (38,5%) больных с повышенным уровнем интактного паратиреоидного гормона (иПТГ) для контроля его продукции применяли парикальцитол, у 30 (46,2%) — альфакальцидол.

У всех 65 больных ХБП I—VD стадии изучена концентрация в сыворотке крови FGF-23, Klotho и склеростина. Результаты сравнивали с группой контроля, состоящей из 15 здоровых добровольцев, сопоставимых по возрасту и полу с больными основной группы. У всех пациентов основной и контрольной групп определение в сыворотке крови FGF-23, Klotho и склеростина проводили иммуноферментным методом с использованием наборов ELISA kit (FGF-23 — Human FGF-23 ELISA kit — моноклональных антител к полной молекуле FGF-23; Klotho — Human alpha-Kl ELISA с использованием anti-Klotho-антител; склеростин — Human Sclerostin ELISA kit).

Для исследования образцы крови брали в вакуумные центрифужные пробирки, затем кровь центрифугировали в течение 15—20 мин при скорости 2500 об/мин, а полученную таким образом сыворотку замораживали и хранили при температуре –28 °С до накопления необходимого количества проб. Исследование проводили по стандартному протоколу специалистами диагностической лаборатории ЛиТЕХ.

У больных АГ помимо общеклинического обследования выполняли эхокардиографию на приборе Acuson 128 ХР10 (США) в соответствии со стандартным протоколом [11].

У 57 больных на момент взятия проб крови исследовали ригидность сосудистой стенки (скорость пульсовой волны — СПВ, индексы аугментации и др.) с использованием прибора SphygmoCor (Австралия). Кроме того, для оценки степени кальцификации брюшного отдела аорты выполняли рентгенографию поясничного отдела позвоночника в боковой проекции (балльная оценка степени кальциноза брюшной аорты по методу L. Kauppila и соавт., 1997).

Для статистического анализа данных использовали программы SPSS 17 for Windows с применением регрессионного анализа, корреляционного анализа с построением диаграмм.

По мере снижения скорости клубочковой фильтрации (СКФ) у больных ХБП отмечались прогрессирующие изменения изучаемых показателей: у больных ХБП V стадии концентрация в сыворотке крови FGF-23 была в 35 раз выше, а Klotho и склеростина соответственно в 2,3 и 4 раза ниже, чем у здоровых лиц. Между концентрацией FGF-23 и СКФ выявлена сильная прямая корреляция (r=0,731; p<0,01), между концентрацией белка Klotho, склеростина и СКФ — сильная обратная корреляция (соответственно r=–0,489; p<0,01 и r=–0,510; p<0,01). При этом реципрокные изменения уровней FGF-23 и Klotho происходили постепенно: начинались с IIIА стадии ХБП и достигали максимума на стадии гемодиализа (стадия VD) (рис. 1, а, б). Уровень склеростина также статистически значимо начинал снижаться с IIIА стадии ХБП (см. рис. 1, в).

При оценке динамики уровня неорганического фосфора по мере прогрессирования ХБП статистически значимые изменения констатированы только у больных с тяжелой почечной недостаточностью (ХБП IV—VD) (рис. 2, а).

При оценке динамики уровня иПТГ статистически значимые различия получены между группой больных ХБП I—II стадии и группой больных ХБП III—V стадий, в то же время статистически значимых различий по уровню иПТГ между стадиями ХБП III, IV и не V выявлено (см. рис. 2, б).

На основании полученных данных можно сделать вывод, что уровни белков FGF-23 и Klotho и склеростина являются ранними маркерами прогрессирования ХБП, их изменения начинаются уже с ХБП III стадии и прогрессируют по мере нарастания почечной недостаточности. При этом повышение уровня FGF-23 и снижение уровня Klotho и склеростина по мере снижения СКФ опережают повышение концентрации фосфора и ПТГ.

У больных ХБП, принимающих парикальцитол (1—2 мкг/сут), по сравнению с больными, получающими альфакальцидол (0,25—5 мкг/сут), снижение уровня Klotho, соответствующее степени почечной недостаточности, оказалось менее выраженным. При этом различия между указанными группами по уровню иПТГ не отмечено, что можно расценить в пользу протективного, возможно, стимулирующего влияния парикальцитола на продукцию Klotho (рис. 3).

Результаты изучения изменения концентраций в сыворотке крови FGF-23, Klotho и склеростина в зависимости от АД оказались следующими. В группе больных ХБП с АГ (n=49) степень повышения АД прямо коррелировала с уровнем FGF-23 (r=0,452; p<0,01) и обратно — с уровнем Klotho (r=–0,687; p<0,01) (рис. 4). Статистически значимой корреляции АД с уровнем склеростина не получено. Кроме того, у 49 больных АГ выявлена статистически значимая связь между повышенным уровнем FGF-23 в сыворотке крови и увеличением ММЛЖ (концентрическая форма ГЛЖ); наиболее сильной эта связь оказалась в группе пациентов с АГ (n=22), которым не удалось достичь адекватной коррекции уровня АД (r=0,850; p<0,05) (рис. 5).

При анализе СПВ и индексов аугментации обнаружена статистически значимая прямая корреляция между концентрацией в сыворотке крови FGF-23 (r=0,492; p<0,01) и обратная корреляции уровней Klotho и склеростина (соответственно r=–0,537; p<0,01 и r=–0,541; p<0,05) и скоростью отражения пульсовой волны (рис. 6).

У этих же больных выявлена статистически значимая связь между снижением концентрации в сыворотке крови Klotho (r=–0,525; p<0,01) и склеростина (r=–0,684; p<0,01) и частотой выявления кальцификатов в клапанах сердца при эхокардиографии (рис. 7), а также наличием кальциноза брюшной аорты по данным рентгенографии (рис. 8).

Эти корреляции оказались наиболее сильными в группе пациентов с АГ (n=22), у которых не достигнута адекватная коррекция А.Д. При этом среди больных ХБП IIIА—B, достигших целевых уровней АД, более высокие концентрации Klotho (r=0,509; p<0,01) и менее выраженное ремоделирование миокарда отмечены в случае, если для коррекции АГ использовались ингибиторы АПФ и сартаны.

Полученные нами результаты подтверждают установленный в эксперименте факт, что морфогенетические белки FGF-23, Klotho, а также гликопротеин склеростин являются более ранними, чем ПТГ и фосфор, маркерами прогрессирования ХБП и ассоциированы с ССО [4—6]. Изменения концентрации этих белков начинаются рано — уже с IIIА стадии ХБП, нарастают по мере усугубления почечной недостаточности, связаны с прогрессированием внекостной кальцификации, степенью ремоделирования сердца и сосудов.

По мере изучения механизмов кальцификации появляется все больше данных, свидетельствующих, что кальцификация сердца и сосудов не является пассивным процессом преципитации кальция и фосфора из циркуляции. Показано, что под влиянием триггерных факторов (фосфор?) в гладких мышечных клетках сосудов (ГМКС) снижается секреция аннексина II, увеличивается продукция активных форм кислорода, снижается ангиогенез, активируется сигнальный путь Wnt/beta-catenin через транслокацию beta-cateninа в ядра ГМКС. В результате ГМКС теряют способность продуцировать гладкомышечные белки и начинают экспрессировать гены остеобластогенеза, например Runx2/Cbf1. Ген Runx2 служит важным фактором транскрипции, запускающим процессы остеогенной/хондрогенной дифференциации ГМКС, что приводит к образованию в них везикул, содержащих апатит и кальцифицированные фибриллы коллагена. Эти везикулы являются начальными участками, содержащими ядра будущей кальцификации сосудистой стенки. Таким образом, сигнальный путь Wnt не только играет главную роль в метаболизме кости, но также вовлечен в процессы кальцификации медии артерий и клапанов сердца [4, 12]. Установлено, что склеростин (гликопротеин, секретируемый остеоцитами) является блокатором сигнального пути Wnt и может быть важным регулятором минерализации при развитии кальцификации сердца и сосудов, а также может оказывать повреждающее действие на метаболизм кости [4, 13]. Наши данные подтверждают связь низкой концентрации в сыворотке крови склеростина с частотой кальцификации сердца и сосудов. Однако требуются более детальные исследования его роли при ХБП.

Повышение концентрации в сыворотке крови FGF-23 и снижение концентрации Klotho и склеростина при ХБП происходит пропорционально снижению СКФ, достигая максимальных изменений у больных, получающих диализ. Мы обнаружили сильную прямую зависимость между повышением концентрации в сыворотке крови FGF-23 и обратную — между снижением концентрации Klotho и склеростина и высоким риском развития ССО у пациентов c ХБП.

В условиях уменьшения массы действующих нефронов и редукции рецепторов FGF-23 (FGFRI) в почках влияние FGF-23 при нарастании его уровня в сыворотке крови может распространяться на любые другие органы, экспрессирующие FGFRI (например, миокард). В ряде крупных обсервационных исследований прямо показано, что повышение уровня FGF-23 имеет следствием ремоделирование сердца и сосудов [14, 15] при этом независимо от концентрации в сыворотке крови фосфора, который у большинства больных находился в пределах нормы [16].

По данным литературы, у трансгенных мышей с ХБП повышенная экспрессия Klotho сочеталась с адекватной фосфатурией, лучшей функциональной способностью почек и существенно меньшей степенью кальцификации по сравнению с диким типом мышей с ХБП и сниженной продукцией Klotho [6]. При этом благоприятное влияние Klotho на кальцификацию сосудов было выражено в большей степени, чем на функцию почек и фосфатурию, что связывают с прямым влиянием Klotho на сосуды.

У наблюдаемых нами больных АГ дефицит Klotho коррелировал с более высокой степенью АГ, наличием кальцификатов в сердце и сосудах и повышением жесткости периферических артерий. В связи с этим заслуживают внимания данные о роли комплекса ADAM17/TGF-α/EGFR, образующегося при активации ренин-ангиотензиновой системы (РАС) и дефиците кальцитриола, в структурной перестройке околощитовидных желез и снижении экспрессии Klotho в почках [6, 17, 18]. Эти данные позволяют предполагать дополнительное значение эффективной блокады РАС и коррекции дефицита гормона D в профилактике и лечении ССО при ХБП. По нашим данным, более высокие уровни Klotho и менее выраженное ремоделирование миокарда отмечены у больных c достигнутым целевым уровнем АД, у кого с целью нефро- и кардиопротекции использовали преимущественно ингибиторы АПФ либо сартаны, а также парикальцитол.

Таким образом, помимо важной роли морфогенетических белков FGF-23, Klotho и гликопротеина склеростина в минеральном обмене при ХБП становятся все более очевидными их плейотропные эффекты — влияние на развитие ССО (через кальцификацию сосудов и ремоделирование сердца и сосудов). На основании совокупности полученных нами данных можно допустить возможность практического использования определения концентрации в сыворотке крови FGF-23, Klotho и склеростина в качестве чувствительных ранних маркеров повреждения почек и ССС у больных ХБП.

Необходимы дальнейшие исследования метаболизма Klotho в условиях терапии ингибиторами АПФ, сартанами, парикальцитолом и возможно другими средствами, традиционно используемыми у больных ХБП для уточнения их роли в медикаментозной стимуляции продукции Klotho.

Не вызывает сомнения, что коррекция дефицита Klotho у пациентов с ХБП является перспективным направлением в оптимизации кардио- и нефропротективной стратегии. В последнее время также обсуждается перспектива разработки анти-FGF-23-нейтрализующих антител с целью коррекции избыточной продукции FGF-23. Однако насколько это будет клинически полезным, пока неясно.

Благодарность. Работа поддержана Российским научным фондом (Грант «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований» № 14−15−00947).