role klotho v chronickém onemocnění ledvin

rodina a struktura klotho

členové rodiny Klotho zahrnují geny α-, β-a γ-klotho založené na jejich předpokládaných primárních sekvencích . β – a γ-klotho byly objeveny na základě jejich homologie s α-klotho a všechny sdílejí jednoprůchodový transmembránový protein . β-Klotho je převážně exprimován v játrech, ale Nachází se také v ledvinách, střevě a slezině a zprostředkovává aktivitu členů rodiny fibroblastových růstových faktorů (FGF), jako je FGF-19 a -21 . γ-Klotho je exprimován v ledvinách a kůži a má nedefinované funkce . V tomto přehledu se zaměřujeme pouze na α-klotho; termín klotho v následujících odstavcích odkazuje na α-klotho.

α-Klotho se skládá z pěti exonů, které odpovídají 1 012 aminokyselinám v lidském proteinu a 1 014 aminokyselinám v myším proteinu (obr. 1a). Protein se skládá z velké extracelulární domény, včetně 980 n-terminálních zbytků následovaných 21-aminokyselinovou transmembránovou doménou a malou doménou 11 zbytků odpovídajících intracelulárnímu C-konci . Extracelulární doména membránového klotho sestává ze dvou opakovaných sekvencí 440 aminokyselin nazývaných Kl1 a Kl2, které jsou generovány splicováním transkriptu v plné délce a mohou být štěpeny metaloproteinázami ADAM-10 A ADAM-17 a uvolňovány do oběhu jako rozpustný klotho (štěpený klotho) (obr. 1b). Kromě toho se předpokládá, že alternativně sestříhaný klotho mRNA transkript kóduje vylučovaný klotho protein, který by se rovnal doméně Kl1, ale tento domnělý protein nebyl identifikován a dosud nebyl detekován v lidském séru; bylo pozorováno pouze v in vitro systémech . Nedávná studie navíc ukázala, že tato alternativní Klotho mRNA byla degradována rozpadem mRNA zprostředkovaným nesmysly (NMD), což nakonec vedlo k žádnému aktivnímu translaci proteinů . Rozpustný klotho je hlavní funkční forma v oběhu a je detekována v krvi, moči a mozkomíšním moku a vykonává svou funkci působením jako hormon. Kromě toho se vyskytuje další funkční forma klotho, nazývaná Klotho vázaná na membránu, která se podílí hlavně na signalizaci receptoru FGF.

struktura genu klotho a proteinu. struktura genů klotho od lidí a myší. b struktura proteinu klotho. Rozpustné Klotho proteiny jsou generovány splicováním transkriptu v plné délce na označených místech řezu α a β, zahrnující celou extracelulární doménu, nebo na jednotlivých doménách Kl1 nebo Kl2

funkce a patofyziologické důsledky klotho v CKD

Ko-receptoru FGF23

FGF23 patří do rodiny FGF. Mnoho studií ukázalo, že FGF23 nejen zvyšuje vylučování fosfátů močí, ale také nepřímo potlačuje absorpci fosfátů ve střevě down-regulací produkce 1α, 25-dihydroxyvitaminu D3 (1,25 (OH)2D). FGF23 přenáší signály vazbou na své receptory na fosforylované navazující signalizační molekuly . Existují čtyři různé receptory FGF (FGFRs), FGFR1-4; tyto proteiny jsou tyrosinkinázové receptory a mají vysokou nebo nízkou afinitu k FGFs. Vzhledem k nedostatku domény vázající heparan sulfát vyžaduje FGF23 Klotho v plné délce, aby převedl kanonický FGFR na specifický receptor s vysokou afinitou, aby fungoval v cílových tkáních . Nedávno, výzkum ukázal, že v komplexu sestávajícím z kůlny extracelulární domény klotho, doména vázající ligand FGFR1c, a FGF23, klotho současně uvazuje FGFR1c svou doménou D3 a FGF23 svým C-koncovým ocasem, což má za následek blízkost FGF23-FGFR1c a udělení stability . Klotho je tedy nezbytným ko-receptorem pro vazbu FGF23 na jeho receptory.

v proximálních renálních tubulech se krevní FGF23 váže na komplexy FGFR-klotho a přímo aktivuje signály kinázy regulované extracelulárním signálem (ERK)1/2 a kinázy regulované sérem / glukokortikoidy (SGK)-1. Následně SGK-1 fosforyluje regulační kofaktor výměny na+ / H+ (NHERF)-1, aby down-reguloval membránovou expresi klíčového kotransportéru fosforečnanu sodného NaPi-2a, což vede ke zvýšení vylučování fosfátů močí . Ztráta membránově vázané exprese klotho omezuje přenos signálu stimulovaného FGF23 prostřednictvím komplexů FGFR-klotho. Bylo prokázáno, že specifická delece klotho v proximálních renálních tubulech nebyla schopna zvýšit vylučování fosfátů ledvinami in vivo, což naznačuje, že účinek FGF23 na vylučování fosfátů je omezen nedostatkem proximálního tubulárního klotho. Dále FGF23 potlačuje expresi renální 1α-hydroxylázy, což je klíčový enzym zodpovědný za produkci 1,25 (OH)2D, signalizačním mechanismem závislým na klotho v proximálních renálních tubulech . Kromě toho rozpustný klotho přímo reguluje vylučování fosforu v ledvinách a podílí se na systémové minerální homeostáze regulací aktivity 1α-hydroxylázy a sekrece parathormonu (PTH) a fgf23 . Tyto výsledky naznačují, že nedostatek klotho omezuje jeho regulaci produkce FGF23 a hyperfosfatemie zůstává hlavním regulátorem sekrece FGF23 v CKD . Účinek FGF23 na fosfát i 1,25 (OH)2D se podílí na FGFR1, FGFR3 a FGFR4, zejména FGFR1 . Kromě toho bylo zjištěno, že stejně jako u minerálních parametrů se zvyšuje FGF23 a fosfát, zatímco klotho a 1,25 (OH)2D jsou sníženy v CKD, zejména v raných stádiích, s výjimkou sérového fosfátu . Tyto změny minerálních parametrů hrají ústřední roli v patofyziologii CKD . Zejména každé narušení minerálních parametrů může být patogenní samo o sobě nebo může řídit a zveličovat narušení ostatních parametrů .

bylo dříve hlášeno, že rozpustný klotho je regulátorem epiteliálního potenciálu přechodného receptoru kalciového kanálu vannilloid-5 (TRPV5), glykoproteinu, který je nezbytný pro vstup vápníku do renálních epiteliálních buněk transportujících vápník . Předpokládá se, že regulace TRPV5 klotho funguje následovně: rozpustný klotho specificky hydrolyzuje zbytky cukru z glykanových řetězců na TRPV5, což zase stabilizuje TRPV5 v membráně interakcí zbytků cukru s extracelulárním galektinem . Proces buněčné sekrece klotho je však nejasný. Nedávno bylo u Klotho-knockoutových myší pozorováno snížení renální reabsorpce vápníku a hojnost TRPV5 v renální membráně, podobné nálezu u fgf23-knockoutových myší, ale klotho se lokalizuje s TRPV5 ani není regulováno FGF23. Spíše Andrukhova O et al. podporoval představu, že apikální membránová hojnost TRPV5 v renálních distálních tubulech a renální reabsorpce vápníku jsou regulovány FGF23 vazbou komplexů FGFR-klotho . Na základě těchto výsledků lze předpokládat, že FGF23 funguje vazbou na komplexy FGFR-klotho, čímž přímo moduluje reabsorpci vápníku v distálních renálních tubulech. Naproti tomu hypokalcemie (nedostatek vápníku) snižuje cirkulující koncentrace FGF23 . Tento pokles FGF23 může být odpovědí, která zabrání následnému snížení kalcitriolu, což by mohlo zhoršit hypokalcemii. Dále Andrukhova O et al. bylo zjištěno, že FGF23 přímo reguluje reabsorpci sodíku v distálních renálních tubulech signalizačním mechanismem zahrnujícím komplexy FGFR-klotho a aktivaci signálních kaskád ERK1/2, SGK1 a s-no-lysinkinázou 4 (WNK4), což naznačuje, že FGF23 je také klíčovým regulátorem renální reabsorpce sodíku a objemu plazmy. To může vysvětlit souvislost FGF23 s kardiovaskulárním rizikem u pacientů s CKD. Vzhledem k disregulaci vápníku a sodíku u onemocnění ledvin může mít nová vazba mezi FGF23 a metabolismem těchto iontů hlavní patofyziologické důsledky v CKD .

je zřejmé, že membránové receptory rozpustného klotho nebyly dříve identifikovány. Nedávná studie zjistila, že α2-3-sialyllaktóza, která je přítomna v glykanu monosialogangliosidů, je receptorem rozpustného klotho. Rozpustný klotho se váže na lipidové rafty obohacené gangliosidy, aby reguloval signalizaci PI3K . Další studie dále identifikovala klíčové proteinové zbytky v doméně Kl1, které se pravděpodobně podílejí na vazbě na α2-3-sialyllaktózu, která reguluje TRPC6 kanály a chrání před stresovou srdeční hypertrofií . Tyto výsledky poskytují nový pohled, že cílení na kyseliny sialové může být obecným mechanismem, který je základem pleiotropních účinků rozpustného klotho.

Anti-zánět

zánět je multifaktoriální u CKD a toto onemocnění je považováno za prototypový příklad zánětlivého onemocnění a předčasného stárnutí . Při selhání funkce ledvin se u CKD postupně zvyšuje mnoho prozánětlivých faktorů, včetně interleukinu (IL)-6, sérového fetuinu-a a faktoru nekrózy nádorů (TNF) . Jaderný faktor kB (NF-kB) řídí mnoho buněčných procesů, jako jsou antiapoptotické reakce, oxidační stres a zejména zánětlivé reakce . V normálních situacích je NF-kB lokalizován v cytoplazmě v neaktivní formě, spojený s jeho inhibičními proteiny, nazývanými inhibiční kB (IkB). V reakci na různé podněty, jako je TNF, jsou fosforylovány dva serinové zbytky v polohách 32 a 36 V N-koncové oblasti IkB. Tato fosforylace indukuje Ubikvitinaci IkB komplexem ubikvitin ligázy E3-IkB, což způsobuje jeho degradaci proteosomem 26S, což vede k translokaci NF-kB do jádra a přímé aktivaci transkripce následného genu . Větší aktivita NF-kB zvyšuje expresi prozánětlivých mediátorů, jako jsou cytokiny a adhezní molekuly. Několik studií ukázalo, že NF-kB hraje klíčovou roli v progresi chronického zánětu ledvin, přičemž inhibice NF-kB snižuje hladiny několika prozánětlivých cytokinů a poškození ledvin .

jedna studie ukázala, že existuje obousměrný vztah mezi klotho A NF-kB . Na jedné straně je výraz klotho regulován mechanismem závislým na NF-kB. U lidského CKD bylo pozorováno snížení klotho v krvi a moči . V myším modelu nefrotoxického akutního poškození ledvin (AKI) byla také snížena exprese klotho a zablokování slabého induktoru apoptózy související s TNF (TWEAK), který je členem nadčeledi TNF, byl schopen vrátit hladiny Klotho v ledvinách a zachovat funkci ledvin. Kromě toho inhibice NF-kB zabraňuje vyladěným poklesům hladin klotho . Prozánětlivé cytokiny, jako je TWEAK, negativně regulují expresi klotho prostřednictvím mechanismu závislého na NF-kB a NF-kB je klíčovým přispěvatelem k regulaci Klotho exprese .

na druhé straně je klotho protizánětlivý modulátor, který negativně reguluje NF-kB, což vede ke snížení transdukce prozánětlivých genů. Bylo hlášeno, že TNF zvyšuje exprese adhezního proteinu 1 (vcam-1) a mezibuněčné adhezní molekuly 1 (ICAM-1) v endotelových buňkách, zatímco klotho může potlačit TNF indukované zvýšení exprese ICAM-1 a vcam-1 oslabením aktivity NF-kB . Kromě toho u myší mutovaných klotho exogenní přidání rozpustného klotho nebo nadměrná exprese membránového klotho v tkáňové kultuře potlačuje aktivaci NF-kB a zánětlivé cytokiny zprostředkované NF–kB prostřednictvím mechanismu, který zahrnuje fosforylaci serinu (536) v transaktivační doméně RelA . Podobně přebytek klotho inhibuje cestu PDLIM2 / NF-kB ke snížení produkce TNF-α, IL-6 a IL-12 a ke zlepšení nefropatie indukované cyklosporinem a in vivo a in vitro . Kromě toho může klotho potlačit expresi proteinu NADPH oxidázy 2 (Nox2) a zmírnit oxidační stres v buňkách hladkého svalstva potkanů aorty a může také potlačit zánět zprostředkovaný genem-i (RIG-I) indukovaný kyselinou retinovou. Klotho tedy může působit jako protizánětlivý modulátor v ledvinách.

ochrana proti vaskulární kalcifikaci a poruchám minerálních kostí

vaskulární kalcifikace (VC) se objevuje brzy v průběhu CKD, ale stává se mnohem častější, když se funkce ledvin zhoršuje, což vytváří silné riziko kardiovaskulární mortality a morbidity u pacientů s CKD a ESRD . VC lze klasifikovat na základě vaskulárního místa abnormální depozice minerálů, včetně intimální kalcifikace, mediální kalcifikace a valvulární kalcifikace ,které jsou v populaci CKD vysoce převládající. Nyní je jasné, že VC je patologický proces regulovaný buňkami, který zahrnuje mnoho inhibitorů a induktorů . Za normálních podmínek chrání několik inhibitorů před VC přesycení vápníku a fosfátů, jako je pyrofosfát, matricový GLA protein a fetuin-A . V populaci CKD je celková funkce mezi inhibitory a induktory nevyvážená, což vede k výskytu VC ve stěnách cév a ventilech. V CKD je mnoho induktorů VC, včetně hyperkalcémie, zánětlivých cytokinů a zejména fosfátů . Klinické důkazy ukázaly, že upregulace sérového fosfátu je jedním z mnoha rizikových faktorů pro VC v populaci CKD . Navíc rostoucí množství experimentálního výzkumu odhalilo mechanismus VC indukovaného fosfáty, což ukazuje, že PiT-1, který je fosfátovým kotransportérem v buňkách hladkého svalstva cév (SMC), se podílí na patogenezi a podporuje VC indukcí SMCs osteochondrogenní transformace a apoptóza a regulací extracelulárních váčků uvolnění a stabilita . Tyto výsledky naznačují, že zvýšený fosfát je hlavním induktorem VC.

hladina exprese klotho klesá u pacientů s CKD a zvířecími modely a je doprovázena poruchami ledvin . Bylo hlášeno, že nedostatek klotho způsobuje vysoké cirkulující hladiny fosfátu a VC výskyt u myší s CKD. Naopak nadměrná exprese klotho může zvýšit fosfaturu, zlepšit funkci ledvin a produkovat mnohem méně kalcifikace in vivo a také potlačit příjem fosfátů a fosfátů indukovaných kalcifikací krysích vaskulárních SMC závislý na sodíku . Zhang et al. uvádí se, že štěpený klotho protein zeslabuje diferenciaci mezenchymálních kmenových buněk lidské kostní dřeně indukovanou fosfátem na buňky podobné osteoblastům in vitro inaktivací signální dráhy FGFR1 / ERK . Kromě toho up-regulace exprese klotho inhibicí signalizace rapamycinu také zlepšuje VC a chrání před vaskulárním onemocněním u CKD . Další studie ukázala, že Intermedin 1-53 tlumí VC u potkanů s CKD up-regulací membránově vázané klotho exprese ve stěně cévy . Nedávné studie potvrdily, že stabilní dodávka rozpustného klotho může snížit chronickou hyperfosfatémii a VC in vitro a in vivo a aktivace receptoru γ aktivovaného proliferátorem peroxizomu zvýšila expresi klotho k inhibici VC indukovaného fosfátem ve vaskulárních SMC . Tyto výsledky naznačují, že nedostatek klotho je úzce spojen s hyperfosfatémií a VC a že zvýšení aktivity klotho hraje ochrannou roli při hyperfosfatémii a VC u CKD.

CKD-mineral bone disorder (MBD) je nově nazývaná systémová porucha, která začíná brzy ve stadiu 2 CKD a je charakterizována abnormálními biochemiemi v séru včetně hyperfosfatémie a hyperkalacémie, kostních poruch a VC . Příčiny VC a kardiovaskulární mortality spojené s CKD jsou částečně přičítány CKD-MBD . Nedávné studie ukazují, že faktory, které se podílejí na poškození a opravě ledvin a které se uvolňují do oběhu, přispívají k patogenezi CKD-MBD ; mezi takové faktory patří inhibitory signálu Wnt, Dickkopf 1 a sklerostin, stejně jako aktivin A a Actria . Patogenní mechanismy složek CKD-MBD zahrnují VC, ztrátu renálního klotho, hyperfosfatémii, osteodystrofii, nedostatek vitaminu D, zvýšený FGF23, kardiovaskulární onemocnění a hyperparatyreózu . V tomto přehledu se zaměřujeme hlavně na aspekty související s klotho. Jak bylo popsáno výše, exprese klotho je v CKD významně snížena. Bylo hlášeno, že tento pokles klotho částečně souvisí se signalizací aktivinu a Aktrie. Kromě toho aktivace signalizace Aktrie pomocí ligandové pasti pro receptor významně stimuluje hladiny klotho . Výsledné snížení klotho omezuje jeho regulaci produkce FGF23 a ponechává hyperfosfatémii jako hlavní regulátor sekrece FGF23 v CKD . Nedávno vědci zjistili, že ztráta klotho je klíčovou událostí při poranění ledvin a kostí u myší CKD-MBD a endogenní obnovení klotho inhibicí Histon deacetylázy zmírňuje kostní komplikace spojené s CKD v myším modelu CKD-MBD . Podobně rheinem regulovaná Klotho exprese promotorovou hypermethylací chrání před poškozením ledvin a kostí u myší s CKD. Když je klotho sražen RNA interferencí, renální ochranné účinky rheinu jsou do značné míry zrušeny . Tyto údaje naznačují, že nedostatek klotho je úzce spojen s vývojem CKD-MBD a že obnovení klotho je prospěšné pro zlepšení VC a CKD-MBD.

zlepšení renální fibrózy

konečným běžným patologickým projevem mnoha případů CKD je renální fibróza. Renální fibróza představuje neúspěšné hojení ran ledvinové tkáně po chronickém, trvalém poranění a je charakterizována glomerulosklerózou, tubulární atrofií a intersticiální fibrózou . Progrese CKD je doložena ztrátou renálních buněk a jejich nahrazením extracelulární matricí (ECM )v glomerulích a intersticiu. Patogeneze glomerulosklerózy a tubulointersticiální fibrózy jsou velmi podobné . V podstatě má poškození ledvin za následek zánětlivou kaskádu zahrnující aktivaci makrofágů a nábor T-buněk, což vyvolává imunitní odpověď a způsobuje intersticiální nefritidu. Poté několik typů buněk včetně makrofágů, T-buněk a tubulárních epiteliálních buněk reaguje na tento zánětlivý proces za vzniku profibrotických mediátorů, jako je transformující růstový faktor β (TGF-β). Pod vlivem profibrotických cytokinů poškozené tubulární epiteliální buňky dediferenciují a ztrácejí svou polaritu a transportní funkci, reorganizují svůj cytoskelet na stresová vlákna, narušují tubulární bazální membránu a migrují do interstitia, kde syntetizují rostoucí množství ECM, což nakonec vede k renální fibróze .

mnoho studií naznačuje, že TGF-β je jedním z nejdůležitějších profibrotických regulátorů renální fibrózy v progresivním CKD a stimuluje akumulaci matricových proteinů k indukci ECM, inhibuje degradaci matrice a reguluje aktivaci myofibroblastů. Na základě úlohy TGF-β bylo v experimentálních modelech CKD a klinických studiích testováno mnoho terapeutických přístupů zahrnujících inhibici TGF-β, jako je podávání neutralizačních anti-TGF-β protilátek a malých interferujících RNA, které se zaměřují na receptor TGF-β typu II, což může snížit strukturální poškození ledvin a snížit renální fibrózu v CKD . Bylo hlášeno, že inhibice klotho zvyšuje expresi TGF-β1 u myší s renální fibrózou, která byla indukována jednostrannou obstrukcí ureteru (UUO), a TGF-β1 snižuje expresi klotho v renálních kultivovaných epiteliálních buňkách, což naznačuje, že snížená exprese klotho zvyšuje aktivitu TGF-β1 a že nedostatek klotho není jen příčinou, ale také výsledkem renální fibrózy u CKD . Naproti tomu rozpustný klotho protein se přímo váže na receptor TGF-β typu II a inhibuje vazbu TGF-β1 na receptory buněčného povrchu, čímž inhibuje signalizaci TGF-β1 u myší s renální fibrózou indukovanou uuo. Klotho navíc snižuje expresi epiteliálních markerů a zvyšuje expresi mezenchymálních markerů, aby potlačil epiteliální přechod na mesenchymální přechod vyvolaný TGF-β1 v renálních epiteliálních buňkách . Tyto výsledky naznačují, že klotho může potlačit renální fibrózu inhibicí aktivity TGF-β1.

další hlavní profibrotická molekula se jmenuje angiotensin II (Ang II); tato molekula moduluje fibrózu přímými účinky na matrici a up-regulací exprese dalších faktorů, jako je TGF-β, růstový faktor pojivové tkáně, inhibitor aktivátoru plasminogenu-1, faktor nekrózy nádoru-α a NF-ĸB . Dále údaje ukázaly, že poškození ledvin vyvolané Ang II potlačuje expresi klotho, zatímco indukce exprese genu klotho zmírňuje poškození ledvin vyvolané Ang II. Kromě toho bylo prokázáno, že rozpustný klotho inhibuje signalizaci Wnt a IGF-1 ,což může podporovat přechod epitelu na mezenchym a aktivaci myofibroblastů. Nedávné studie také ukazují, že exogenní klotho snižuje vysokou glukózou indukovanou fibronektin a buněčnou hypertrofii signalizační cestou kinázy ERK1 / 2-p38 za účelem zmírnění diabetické nefropatie in vitro a že podávání proteinu klotho potlačuje renální tubulo-intersticiální fibrózu a renální fibrózu indukovanou UUO alespoň částečně kontrolou signalizace základního růstového faktoru fibroblastů-2 in vivo . Tyto výsledky zvyšují možnost, že rozpustný klotho může fungovat jako renální ochranný faktor proti fibróze inhibicí více signálních drah.

potenciální použití klotho u lidského chronického onemocnění ledvin

potenciální biomarker pro CKD

CKD není snadné detekovat v časném stádiu CKD, a proto je velmi obtížné provést včasnou a přesnou diagnózu. A neexistují žádné biomarkery, které by bylo možné snadno, citlivě, spolehlivě a speciálně měřit ve vztahu k přítomnosti, vývoji a komplikacím CKD . Jak bylo popsáno výše, nedostatek ledvin klotho je vysoce spojen s iontovými poruchami, VC, zánětem, renální fibrózou a poruchou minerálních kostí, což jsou všechny charakteristiky CKD. Bylo prokázáno, že rozpustný klotho v oběhu začíná klesat brzy ve fázi 2 CKD a močový klotho možná klesá ještě dříve 1 . Kromě toho údaje ukazují, že nedostatek klotho v CKD může zvýšit senescenci renálních tubulárních a vaskulárních buněk vyvolanou oxidačním stresem a může vést k defektní endoteliální funkci a zhoršené vaskulogenezi . Společně tato zjištění naznačují, že nedostatek klotho úzce souvisí s vývojem a progresí CKD a extrarenálních komplikací. Zdá se tedy, že rozpustný nedostatek klotho má diagnostický potenciál a slouží jako časný a citlivý biomarker CKD.

mnoho vědců zkoumalo možnost použití klotho jako biomarkeru pro CKD. CKD-MBD je jedním z pozoruhodných rysů spojených s vysokou morbiditou a mortalitou kardiovaskulárních příhod u CKD a ESRD . Abnormální metabolismus minerálů zahrnuje vysoké hladiny fosfátů v séru, FGF23 a PTH, které jsou úzce spojeny nebo dokonce indukovány nedostatkem klotho . Klinické studie u pacientů s CKD ukázaly, že rozpustný klotho je nižší než normální (519 ± 183 oproti 845 ± 330 pg / mL, P < .0001) u pacientů s ledvinami a rozpustný klotho pozitivně koreluje se sérovým vápníkem a negativně koreluje se sérovým fosfátem, PTH a FGF23, což naznačuje, že rozpustný klotho může odrážet následnou tubulární rezistenci na FGF23, což by mohlo být časným markerem CKD-MBD . Nedávno další klinická studie naznačila, že rozpustný klotho je významně spojen s reabsorpcí fosfátů nezávisle na FGF-23, což může být marker reabsorpce fosfátů . Proto se rozpustný klotho jeví jako marker pro poruchy metabolismu fosfátů a kostí v CKD.

GFR, zlatý standard pro hodnocení funkce ledvin, je u CKD významně snížen . Klinické a experimentální studie ukázaly, že toto významné snížení klotho v ledvinách je pozitivně spojeno s odhadovaným GFR (eGFR) ve vzorcích CKD . Několik dalších studií potvrdilo pozitivní korelaci mezi hladinami klotho (v séru a moči) a eGFR u dospělých pacientů s CKD . Kromě toho jsou hladiny Klotho v séru i moči nezávisle spojeny s eGFR u pacientů s CKD . Další studie ukázala, že hladiny Klotho v séru jsou postupně nižší s postupujícím stupněm CKD, s upraveným průměrným poklesem 3,2 pg / mL pro každý pokles eGFR o 1 mL/min/1,73 m2 . Konzistentně byla podobná pozitivní korelace mezi plazmatickými hladinami klotho a eGFR prokázána u dětí s CKD . Tyto výsledky naznačují, že pokles rozpustného klotho může odrážet pokles eGFR u pacientů s CKD.

někteří vědci však získali nepříznivé výsledky. Sarah Seilerová a kol. analyzoval velkou kohortu 312 pacientů se stádiem 2-4 CKD a zjistil, že plazmatické hladiny klotho nebyly u těchto pacientů významně spojeny s eGFR nebo jinými parametry metabolismu fosforečnanu vápenatého . Podobně v prospektivní observační studii u 444 pacientů s CKD stadia 2-4 hladiny klotho významně nesouvisely s kardiovaskulárními výsledky . Tyto výsledky ukazují, že plazmatické hladiny klotho nesouvisejí s funkcí ledvin a nepředpovídají nepříznivý výsledek u pacientů s CKD. Tyto protichůdné údaje mohou mít dva důvody. Jedním z nich je věk. Jamazaki a kol. navrhl, že rozpustné hladiny klotho korelují s věkem, a zjistil, že hladiny klotho jsou vyšší u dětí (průměrný věk 7.1±4.8 let) než u dospělých . Šimamura a kol. rovněž byly hlášeny významně nižší hladiny klotho u pacientů s CKD ve stadiu 2-5 než u pacientů s CKD ve stadiu 1. Navíc, toto zjištění bylo do značné míry založeno na údajích od čtyř mladých jedinců s normální eGFR a extrémně vysokými hladinami klotho, zatímco hladiny klotho u zbývajících účastníků nepředpovídaly nepříznivý výsledek CKD . Kromě toho nedávná klinická studie zjistila, že alela polymorfismu genu g-395A klotho má významně vyšší frekvenci u dětí s CKD, což naznačuje, že tato mutantní alela klotho může být použita jako rizikový marker pro vývoj ESRD a jako prediktor CVD u dětí . Dalším důvodem mohou být rozdíly ve velikosti vzorku. Výsledky získané z některých studií s malými kohortami pacientů s CKD byly odlišné od výsledků získaných s velkou kohortou . Myšlenka poklesu hladin klotho se zhoršenou funkcí ledvin byla dále zpochybněna menšími studiemi .

ačkoli výsledky vztahů mezi cirkulujícími hladinami klotho a výsledky CKD jsou protichůdné, tři běžně používané komerční imunoanalýzy pro měření rozpustných klotho-jsou k dispozici od IBL (IBL International GmbH, Hamburg, Německo), Cusabio (Cusabio Biotech, Wuhan, Čína) a USCN (USCN Life Science Inc., Wu-Chan, Čína). Pouze sada IBL poskytuje informace o specificitě epitopů . Vědci však zjistili, že tyto testy vykazovaly špatný výkon, včetně nedostatečné standardizace jednotek v odečtech, a testy je třeba zlepšit, aby se dosáhlo přesných výsledků, než budou moci poskytnout spolehlivé závěry .

jako potenciální léčebná strategie pro CKD

ačkoli příčiny CKD jsou multifaktoriální, nedostatek klotho je významně spojen s vývojem a progresí CKD a extrarenálních komplikací. Mnoho klinických a studií na zvířatech naznačuje, že když je zachráněn stav klotho-deficientního v CKD, funkce ledvin, morfologická léze, a komplikace CKD jsou zjevně zlepšeny . Například podávání rozpustného proteinu klotho významně oslabilo renální fibrózu indukovanou uuo a potlačilo expresi markerů fibrózy a cílových genů TGF-β1, jako je hlemýžď a Twist . Kromě toho klotho spojil intermedin 1-53 s potlačením VC u krys CKD a suplementace klotho potlačila renin-angiotensinový systém ke zlepšení Adriamycinové nefropatie. Kromě toho se zdálo, že klotho protein potlačuje epiteliálně-mezenchymální přechod inhibicí signalizace TGF-β a Wnt . Proto může být nedostatek klotho nejen patogenním meziproduktem při zrychlení progrese CKD, ale může také významně přispívat k chronickým komplikacím, jako je CKD-MBD a kardiovaskulární onemocnění u CKD. Je možné, že jakákoli terapie, která obnovuje hladinu klotho doplněním exogenním klotho a / nebo up-regulací endogenní produkce klotho, může být novou léčebnou strategií pro CKD .

několik metod závisí na různých mechanismech pro zvýšení klotho exprese (Tabulka 1); mezi ně patří následující: (1) demethylace. Methylace promotoru genu klotho snižuje jeho aktivitu o 30% až 40%, zatímco demethylace DNA zvyšuje expresi klotho 1,5 krát až trojnásobně . (2) Deacetylace. Data ukazují, že TNF a TWEAK indukovaná down-regulace exprese klotho v buněčných liniích ledvin a ledvin může být potlačena inhibicí Histon deacetylázy . (3) drogy. Bylo prokázáno, že několik léků na trhu zvyšuje regulaci exprese klotho in vivo a/nebo in vitro , včetně agonistů PPAR-γ , antagonistů receptoru angiotensinu II typu I, aktivních derivátů vitaminu D a intermedinu . (4) dodání genu Klotho. Ukázalo se, že dodávka genu Klotho prostřednictvím virového nosiče účinně zlepšuje mnohočetné patofyziologické fenotypy u myší s deficitem klotho, čímž zabraňuje progresi poškození ledvin u potkaních modelů a zlepšuje funkci VC a endotelu u CKD . (5) podávání rozpustného klotho proteinu. Zvýšení cirkulujících hladin klotho podáváním rozpustného proteinu klotho, který je štěpenou extracelulární doménou membrány klotho v plné délce, je přímější, bezpečnější a jednodušší způsob obnovení endokrinního deficitu klotho . Studie na zvířatech ukázaly, že bolusové podávání rozpustného proteinu klotho je bezpečným a účinným prostředkem pro ochranu před poškozením ledvin a zachování funkce ledvin .