El papel de klotho en la enfermedad renal crónica

La familia y estructura de klotho

Los miembros de la familia de Klotho incluyen genes α-, β-y γ-klotho basados en sus secuencias primarias predichas . β-y γ-klotho fueron descubiertos en base a su homología con α-klotho, y todos comparten una proteína transmembrana de un solo paso . el β-Klotho se expresa predominantemente en el hígado, pero también se encuentra en el riñón, el intestino y el bazo y media la actividad de los miembros de la familia del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), como el FGF-19 y el -21 . γ-Klotho se expresa en el riñón y la piel y tiene funciones indefinidas . En esta revisión, solo nos centramos en α-klotho; el término klotho en los párrafos siguientes se refiere a α-klotho.

α-Klotho se compone de cinco exones que corresponden a 1.012 aminoácidos en la proteína humana y 1.014 aminoácidos en la proteína de ratón (Fig. 1a). La proteína consiste en un gran dominio extracelular, que incluye 980 residuos N-terminales seguidos de un dominio transmembrana de 21 aminoácidos y un pequeño dominio de 11 residuos correspondientes al C-terminal intracelular . El dominio extracelular del klotho de membrana consiste en dos secuencias repetidas de 440 aminoácidos denominados Kl1 y Kl2, que se generan mediante el empalme de transcripción de longitud completa y pueden ser escindidos por las metaloproteinasas ADAM-10 y ADAM-17 y liberados a la circulación como klotho soluble (klotho escindido) (Fig. 1b). Además, se ha planteado la hipótesis de que una transcripción de ARNm de klotho empalmada alternativamente codifica una proteína klotho secretada, que equivaldría al dominio Kl1, pero esta proteína putativa no se ha identificado y no se ha detectado en suero humano hasta ahora; se ha observado solo en sistemas in vitro . Además, un estudio reciente mostró que este ARNm de kloto alternativo se degradó por descomposición del ARNm mediada por tonterías( DMNM), lo que finalmente resultó en una traducción de proteínas no activa . El klotho soluble es la forma funcional principal en la circulación y se detecta en la sangre, la orina y el líquido cefalorraquídeo , ejerciendo su función al actuar como una hormona. Además, se produce otra forma funcional de klotho, denominada klotho unido a membrana, que participa principalmente en la señalización del receptor FGF.

La estructura del gen y la proteína klotho. a Estructura de los genes klotho de humanos y ratones. b La estructura de la proteína klotho. Las proteínas klotho solubles se generan mediante el empalme de transcripción de longitud completa en los sitios de corte α y β indicados, que comprenden todo el dominio extracelular, o en los dominios Kl1 o Kl2 individuales

La función y las implicaciones fisiopatológicas de klotho en la ERC

Co-receptor de FGF23

FGF23 pertenece a la familia FGF. Muchos estudios han demostrado que el FGF23 no solo aumenta la excreción urinaria de fosfato,sino que también suprime indirectamente la absorción intestinal de fosfato al reducir la producción de 1α, 25-dihidroxivitamina D3 (1,25(OH)2D) . El FGF23 transduce señales al unirse a sus receptores para fosforilar moléculas de señalización aguas abajo . Hay cuatro receptores FGF diferentes (FGFRs), FGFR1-4; estas proteínas son receptores de tirosina quinasa y tienen una afinidad alta o baja por los FGFs. Debido a su falta de un dominio de unión a sulfato hepárico, el FGF23 requiere klotho de longitud completa para convertir el FGFR canónico en un receptor específico de alta afinidad para funcionar en los tejidos diana . Recientemente, la investigación ha demostrado que en el complejo que consiste en el dominio extracelular de klotho, el dominio de unión al ligando FGFR1c y FGF23, klotho ata simultáneamente a FGFR1c por su dominio D3 y a FGF23 por su cola C-terminal, lo que resulta en la proximidad de FGF23-FGFR1c y confiere estabilidad . Por lo tanto, klotho es un co-receptor esencial para la unión de FGF23 a sus receptores.

En los túbulos renales proximales, el FGF23 transmitido por sangre se une a los complejos FGFR-kloto y activa directamente las señales de quinasa regulada por señales extracelulares (ERK)1/2 y quinasa regulada por glucocorticoides (SGK)-1 en suero. Posteriormente, SGK-1 fosforila el cofactor regulador de intercambio Na+/H+ (NHERF)-1 para regular la expresión de membrana del cotransportador clave de fosfato de sodio NaPi-2a, lo que conduce a un aumento en la excreción urinaria de fosfato . La pérdida de la expresión de klotho unida a la membrana limita la transducción de señales estimuladas por FGF23 a través de complejos FGFR-klotho. Se ha demostrado que una deleción específica de klotho en los túbulos renales proximales no puede aumentar la excreción renal de fosfato in vivo , lo que sugiere que el efecto de FGF23 sobre la excreción de fosfato está limitado por la deficiencia de klotho tubular proximal. Además, el FGF23 suprime la expresión renal de 1α-hidroxilasa, que es la enzima clave responsable de la producción de 1,25(OH)2D, mediante un mecanismo de señalización dependiente de kloto en los túbulos renales proximales . Además, el klotho soluble regula directamente la excreción de fósforo en el riñón y participa en la homeostasis mineral sistémica regulando la actividad de la 1α-hidroxilasa y la secreción de la hormona paratiroidea (PTH) y FGF23 . Estos resultados sugieren que la deficiencia de klotho limita su regulación de la producción de FGF23 y la hiperfosfatemia sigue siendo el principal regulador de la secreción de FGF23 en la ERC . El efecto del FGF23 sobre el fosfato y el 1,25(OH)2D está implicado en el FGFR1, el FGFR3 y el FGFR4, especialmente el FGFR1 . Además, se ha identificado que, al igual que con los parámetros minerales, el FGF23 y el fosfato aumentan, mientras que el klotho y el 1,25(OH)2D disminuyen en la ERC, especialmente en etapas tempranas, excepto el fosfato sérico . Estos cambios en los parámetros minerales juegan un papel central en la fisiopatología de la ERC . En particular, cada perturbación en los parámetros minerales puede ser patógena sola o puede conducir y exagerar la perturbación de los otros parámetros .

Se informó previamente de que el klotho soluble es un regulador del vanniloide-5 potencial receptor transitorio del canal de calcio epitelial (TRPV5), una glicoproteína esencial para la entrada de calcio en las células epiteliales renales transportadoras de calcio . Se cree que la regulación del TRPV5 por klotho funciona de la siguiente manera: klotho soluble hidroliza específicamente los residuos de azúcar de las cadenas de glicanos en el TRPV5, que a su vez estabiliza el TRPV5 en la membrana a través de la interacción de los residuos de azúcar con la galectina extracelular . Sin embargo, el proceso de secreción celular de klotho no está claro. Recientemente, se observó una disminución en la reabsorción renal de calcio y una abundancia de TRPV5 en la membrana renal en ratones knotho-knockout, similar al hallazgo en ratones knockout FGF23, pero klotho no se co-localiza con TRPV5 ni está regulado por FGF23. Más bien, Andrukhova O et al. apoyó la noción de que la abundancia de TRPV5 en la membrana apical en los túbulos distales renales y la reabsorción renal de calcio están reguladas por el FGF23 a través de la unión de los complejos FGFR-klotho . En base a estos resultados, se puede proponer que el FGF23 funciona al unirse a complejos FGFR-klotho, modulando así directamente la reabsorción de calcio en los túbulos renales distales. Por el contrario, la hipocalcemia (deficiencia de calcio) reduce las concentraciones circulantes de FGF23 . Esta disminución del FGF23 podría ser una respuesta que evite una reducción posterior del calcitriol, lo que podría exacerbar la hipocalcemia. Además, Andrukhova O et al. se encontró que el FGF23 regula directamente la reabsorción de sodio en los túbulos renales distales mediante un mecanismo de señalización que involucra los complejos FGFR-kloto y la activación de las cascadas de señales ERK1/2, SGK1 y sin lisina quinasa 4 (WNK4), lo que sugiere que el FGF23 también es un regulador clave de la reabsorción de sodio renal y el volumen de plasma . Esto puede explicar la asociación del FGF23 con el riesgo cardiovascular en pacientes con ERC. Debido a la ausencia de calcio y sodio en las enfermedades renales , el nuevo vínculo entre el FGF23 y el metabolismo de estos iones puede tener importantes implicaciones fisiopatológicas en la ERC .

Notablemente, no se han identificado previamente receptores de membrana de klotho soluble. Un estudio reciente encontró que la α2-3-sialilactosa, que está presente en el glicano de los monosialoangliósidos, es un receptor de klotho soluble. Klotho soluble se une a balsas lipídicas enriquecidas con gangliósidos para regular la señalización de PI3K . Además, otro estudio identificó los residuos de proteínas clave en el dominio Kl1 que probablemente participan en la unión a la α2-3-sialilactosa, que regula los canales TRPC6 y protege contra la hipertrofia cardíaca inducida por el estrés . Estos resultados proporcionan una nueva idea de que el ataque a los ácidos siálicos puede ser un mecanismo general subyacente a las acciones pleiotrópicas del klotho soluble.

Antiinflamatorio

La inflamación es multifactorial en la ERC, y esta enfermedad se considera un ejemplo prototípico de enfermedad inflamatoria y envejecimiento prematuro . Hay muchos factores proinflamatorios que aumentan gradualmente en la ERC a medida que falla la función renal, incluyendo interleucina (IL)-6, fetuina-A sérica y factor de necrosis tumoral (TNF) . El factor nuclear kB (NF-kB) controla muchos procesos celulares, como las respuestas antiapoptóticas, el estrés oxidativo y, especialmente, las respuestas inflamatorias . En situaciones normales, el NF-kB se encuentra en el citoplasma en una forma inactiva, vinculada a sus proteínas inhibidoras,denominadas kB inhibitorias (IkB). En respuesta a diversos estímulos, como el TNF, se fosforilan dos residuos de serina en las posiciones 32 y 36 en la región N-terminal de IkB. Esta fosforilación induce la ubiquitinación IkB por el complejo E3-IkB ubiquitina ligasa, causando su degradación por el proteosoma 26S, lo que conduce a la translocación de NF-kB al núcleo y la activación directa de la transcripción de genes aguas abajo . Una mayor actividad de NF-kB aumenta la expresión de mediadores proinflamatorios, como citoquinas y moléculas de adhesión. Varios estudios han demostrado que la NF-kB desempeña un papel fundamental en la progresión de la inflamación renal crónica, por lo que la inhibición de la NF-kB reduce los niveles de varias citocinas proinflamatorias y la lesión renal .

Un estudio ha demostrado que existe una relación bidireccional entre klotho y NF-kB . Por un lado, la expresión klotho está regulada por un mecanismo dependiente de NF-kB. En la ERC humana se ha observado una reducción del klotho en sangre y orina . En un modelo de ratón de lesión renal aguda nefrotóxica (AKI), la expresión de klotho también se redujo, y el bloqueo del inductor débil de apoptosis relacionado con el TNF (TWEAK), que es un miembro de la superfamilia del TNF, fue capaz de revertir los niveles de klotho renal y preservar la función renal. Además, la inhibición de NF-kB evita disminuciones mediadas por AJUSTES en los niveles de klotho . Por lo tanto, las citocinas proinflamatorias, como TWEAK, regulan negativamente la expresión de klotho a través de un mecanismo dependiente de NF-kB, y NF–kB es un contribuyente clave para la regulación de la expresión de klotho .

Por otro lado, klotho es un modulador antiinflamatorio que regula negativamente el NF-kB, lo que lleva a una disminución de la transducción génica proinflamatoria. Se ha informado que el TNF aumenta las expresiones de la proteína de adhesión celular vascular 1 (VCAM-1) y de la molécula de adhesión intercelular 1 (ICAM-1) en las células endoteliales, mientras que el klotho puede suprimir los aumentos inducidos por el TNF en la expresión de ICAM-1 y VCAM-1 atenuando la actividad de NF-kB . Además, en ratones con kloto mutado, la adición exógena de kloto soluble o la sobreexpresión de kloto membranoso en el cultivo de tejidos suprime la activación de NF-kB y las citocinas inflamatorias mediadas por NF-kB a través de un mecanismo que involucra la fosforilación de la serina(536) en el dominio de transactivación de RelA . De manera similar, un exceso de kloto inhibe la vía PDLIM2/NF-kB para disminuir la producción de TNF-α, IL-6 e IL-12, y para mejorar la nefropatía inducida por ciclosporina A in vivo e in vitro . Además, klotho puede suprimir la expresión de la proteína NADPH oxidasa 2 (Nox2) y atenuar el estrés oxidativo en las células musculares lisas de la aorta de rata, y también puede suprimir la inflamación mediada por el gen I inducible por ácido retinoico (RIG-I). Por lo tanto, klotho puede actuar como un modulador antiinflamatorio en el riñón.

Protección contra la calcificación vascular y el trastorno mineral óseo

La calcificación vascular (CV) aparece al principio del curso de la ERC, pero se vuelve mucho más frecuente a medida que la función renal se deteriora, creando un fuerte riesgo de mortalidad y morbilidad cardiovascular en pacientes con ERC y ERT . La CV se puede clasificar en función del sitio vascular de deposición mineral anormal, incluida la calcificación íntima, la calcificación medial y la calcificación valvular, que son altamente prevalentes en la población con ERC . Ahora está claro que la CV es un proceso patológico regulado por las células que involucra muchos inhibidores e inductores . En condiciones normales, varios inhibidores protegen contra la CV mediante la sobresaturación de calcio y fosfato, como el pirofosfato, la proteína Gla de matriz y la fetuina-A . En la población con ERC, la función total entre inhibidores e inductores es desequilibrada, lo que lleva a la aparición de CV en las paredes y válvulas de los vasos sanguíneos. Hay muchos inductores de la CV en la ERC, incluyendo hipercalcemia, citoquinas inflamatorias y, especialmente, fosfato . La evidencia clínica mostró que la regulación al alza del fosfato sérico es uno de los muchos factores de riesgo para la CV en la población con ERC . Además, una cantidad creciente de investigación experimental ha revelado el mecanismo de la CV inducida por fosfato, mostrando que el PiT-1, que es cotransportador de fosfato en las células musculares lisas vasculares (CML), está involucrado en la patogénesis y promueve la CV mediante la inducción de la transformación osteocondrogénica de las CML y la apoptosis, y mediante la regulación de la liberación y estabilidad de las vesículas extracelulares . Estos resultados sugieren que el fosfato elevado es un inductor principal de la CV.

El nivel de expresión de klotho disminuye en pacientes con ERC y modelos animales, y se acompaña de trastornos renales . Se ha reportado que la deficiencia de klotho causa altos niveles circulantes de fosfato y ocurrencia de CV en ratones con ERC. Por el contrario, la sobreexpresión de klotho puede aumentar la fosfaturia, mejorar la función renal y producir mucha menos calcificación in vivo, así como suprimir la absorción dependiente de sodio del fosfato y la calcificación inducida por fosfato de los CMMS vasculares de rata . Zhang et al. se ha informado de que la proteína kloto escindida atenúa la diferenciación de células madre mesenquimales de médula ósea humana inducida por fosfato en células tipo osteoblasto in vitro a través de la inactivación de la vía de señalización FGFR1/ERK . Además, la regulación ascendente de la expresión de klotho mediante la inhibición de la señalización de rapamicina también mejora la CV y protege contra la enfermedad vascular en la ERC . Otro estudio mostró que Intermedin 1-53 atenúa la CV en ratas con ERC mediante la regulación ascendente de la expresión de klotho unido a membrana en la pared del vaso . Estudios recientes han confirmado que la administración estable de klotho soluble puede reducir la hiperfosfatemia crónica y la CV in vitro e in vivo , y la activación del receptor γ activado por el proliferador de peroxisomas aumentó la expresión de klotho para inhibir la CV inducida por fosfato en CMCs vasculares . Estos resultados sugirieron que la deficiencia de klotho está estrechamente relacionada con la hiperfosfatemia y la CV y que el aumento de la actividad de klotho desempeña un papel protector en la hiperfosfatemia y la CV en la ERC.

El trastorno óseo mineral (MBD) de la ERC es un nuevo trastorno sistémico que comienza en la etapa 2 de la ERC y se caracteriza por bioquímicas séricas anormales que incluyen hiperfosfatemia e hipercalacemia, trastornos óseos y CV . Las causas de la CV y de la mortalidad cardiovascular asociadas a la ERC se atribuyen en parte a la ERC-ERM . Estudios recientes demuestran que los factores que están involucrados en la lesión y reparación renal y que se liberan en la circulación contribuyen a la patogénesis de la ERC-MBD ; tales factores incluyen los inhibidores de la señal Wnt, Dickkopf 1 y esclerostina, así como activina A y ActRIIA . Los mecanismos patogénicos de los componentes de la ERC-MBD incluyen CV, pérdida de kloto renal, hiperfosfatemia, osteodistrofia, deficiencia de vitamina D, aumento de FGF23, enfermedad cardiovascular e hiperparatiroidismo . En esta revisión, nos centramos principalmente en los aspectos relacionados con klotho. Como se describió anteriormente, la expresión de klotho disminuye significativamente en la ERC. Se ha informado de que esta disminución de klotho está relacionada en parte con la señalización de activina y Actria. Además, la activación de la señalización de ActRIIA mediante el uso de una trampa de ligandos para el receptor estimula significativamente los niveles de klotho . La reducción resultante en klotho limita su regulación de la producción de FGF23 y deja a la hiperfosfatemia como el principal regulador de la secreción de FGF23 en la ERC . Recientemente, los investigadores han identificado que la pérdida de klotho es un evento clave en las lesiones renales y óseas en ratones con ERC-DMB, y la restauración endógena de klotho por inhibición de la histona deacetilasa atenúa las complicaciones óseas asociadas a la ERC en un modelo de ratón de ERC-DMB . De manera similar, la expresión de kloto regulada por rin mediante hipermetilación promotora protege contra lesiones renales y óseas en ratones con ERC. Cuando klotho es derribado por la interferencia de ARN, los efectos protectores renales de la rheina se eliminan en gran medida . Estos datos sugieren que la deficiencia de klotho está estrechamente asociada con el desarrollo de la ERC-MBD y que la restauración de klotho es beneficiosa para la mejora de la CV y la ERC-MBD.

Mejora de la fibrosis renal

La manifestación patológica común final de muchos casos de ERC es la fibrosis renal. La fibrosis renal representa la cicatrización sin éxito de la herida del tejido renal después de una lesión crónica y sostenida y se caracteriza por glomeruloesclerosis, atrofia tubular y fibrosis intersticial . La progresión de la ERC se evidencia por la pérdida de células renales y su reemplazo por matriz extracelular (MEC) en los glomérulos y el intersticio . Las patogenesis de la glomeruloesclerosis y la fibrosis tubulointersticial son extremadamente similares . En esencia, la lesión renal produce una cascada inflamatoria que involucra la activación de macrófagos y el reclutamiento de células T, desencadenando una respuesta inmunitaria y causando nefritis intersticial. Luego, varios tipos de células, incluidos macrófagos, células T y células epiteliales tubulares, responden a este proceso inflamatorio para producir mediadores profibróticos, como el factor de crecimiento transformador β (TGF-β). Bajo la influencia de citocinas profibróticas, las células epiteliales tubulares lesionadas se desdiferencian y pierden su polaridad y función transportadora, reorganizan su citoesqueleto en fibras de estrés, interrumpen la membrana basal tubular y migran al intersticio, donde sintetizan cantidades crecientes de MEC, lo que finalmente conduce a la fibrosis renal .

Muchos estudios indican que el TGF-β es uno de los reguladores profibróticos más importantes de la fibrosis renal en la ERC progresiva y estimula la acumulación de proteínas de la matriz para inducir la MEC, inhibe la degradación de la matriz y regula la activación de miofibroblastos . Con base en el papel del TGF-β, se han probado muchos enfoques terapéuticos que involucran la inhibición del TGF-β en modelos experimentales de ERC y ensayos clínicos, como la administración de anticuerpos neutralizantes anti-TGF-β y pequeños ARN interferentes que se dirigen al receptor de tipo II del TGF-β, que pueden reducir la lesión renal estructural y disminuir la fibrosis renal en ERC . Se ha informado que la inhibición de klotho aumenta la expresión de TGF-β1 en ratones con fibrosis renal inducida por obstrucción ureteral unilateral (UUO), y que el TGF-β1 reduce la expresión de klotho en células epiteliales cultivadas renales, lo que sugiere que la disminución de la expresión de klotho aumenta la actividad de TGF-β1 y que la deficiencia de klotho no solo es una causa, sino también un resultado de la fibrosis renal en la ERC . Por el contrario, la proteína klotho soluble se une directamente al receptor TGF-β tipo II e inhibe la unión del TGF-β1 a los receptores de la superficie celular, inhibiendo así la señalización del TGF-β1 en ratones con fibrosis renal inducida por UUO. Además, klotho disminuye la expresión de marcadores epiteliales y aumenta la expresión de marcadores mesenquimales para suprimir la transición epitelial a mesenquimal inducida por el TGF-β1 en las células epiteliales renales . Estos resultados indican que klotho puede suprimir la fibrosis renal inhibiendo la actividad del TGF-β1.

Otra molécula profibrótica principal se llama angiotensina II (Ang II); esta molécula modula la fibrosis mediante efectos directos sobre la matriz y mediante la regulación ascendente de la expresión de otros factores, como el TGF-β , el factor de crecimiento del tejido conjuntivo , el inhibidor activador del plasminógeno-1 , el factor de necrosis tumoral-α y el NF-EREB . Además, los datos han demostrado que el daño renal inducido por Ang II suprime la expresión de klotho, mientras que la inducción de la expresión génica de klotho mitiga el daño renal inducido por Ang II . Además, se ha demostrado que el klotho soluble inhibe la señalización de Wnt e IGF-1, lo que puede promover la transición epitelial a mesenquimal y la activación de miofibroblastos . Estudios recientes también muestran que el klotho exógeno disminuye la fibronectina inducida por glucosa alta y la hipertrofia celular a través de la vía de señalización de la quinasa ERK1/2-p38 para atenuar la nefropatía diabética in vitro y que la administración de la proteína klotho suprime la fibrosis túbulo-intersticial renal y la fibrosis renal inducida por UUO, al menos en parte, mediante el control de la señalización básica del factor de crecimiento de fibroblastos-2 in vivo . Estos resultados plantean la posibilidad de que el klotho soluble pueda funcionar como factor protector renal contra la fibrosis al inhibir múltiples vías de señalización.

Uso potencial de klotho en la enfermedad renal crónica humana

Un biomarcador potencial para la ERC

La ERC no es fácil de detectar en una etapa temprana de la ERC y, por lo tanto, es muy difícil hacer un diagnóstico temprano y preciso. Y no hay biomarcadores que puedan medirse de manera fácil, sensible, confiable y especialmente, en correlación con la presencia, el desarrollo y las complicaciones de la ERC . Como se describió anteriormente, la deficiencia de kloto renal está altamente asociada con trastornos iónicos, CV, inflamación, fibrosis renal y trastorno mineral óseo, que son características de la ERC. Se ha demostrado que el kloto soluble en la circulación comienza a disminuir al principio de la etapa 2 de la ERC y que el kloto urinario posiblemente disminuye incluso antes 1 . Además, los datos muestran que la deficiencia de kloto en la ERC puede mejorar la senescencia de las células tubulares renales y vasculares inducida por el estrés oxidativo y puede resultar en una función endotelial defectuosa y una vasculogénesis deteriorada . En conjunto, estos hallazgos indican que la deficiencia de klotho está estrechamente correlacionada con el desarrollo y la progresión de la ERC y las complicaciones extrarrenales. Por lo tanto, la deficiencia de klotho soluble parece tener potencial diagnóstico, sirviendo como un biomarcador temprano y sensible de la ERC.

Muchos investigadores han investigado la posibilidad de usar klotho como biomarcador para la ERC. La ERC-MBD es una de las características llamativas asociadas a la alta morbimortalidad de eventos cardiovasculares en ERC y ERT . El metabolismo mineral anormal incluye niveles altos de fosfato sérico, FGF23 y PTH, que están estrechamente asociados o incluso inducidos por la deficiencia de klotho . Los estudios clínicos en pacientes con ERC han demostrado que el klotho soluble es inferior a lo normal (519 ± 183 frente a 845 ± 330 pg/ml, P < .0001) en pacientes renales, y el klotho soluble se correlaciona positivamente con el calcio sérico y se correlaciona negativamente con el fosfato sérico, la PTH y el FGF23, lo que sugiere que el klotho soluble podría reflejar la resistencia tubular resultante al FGF23, que podría ser un marcador temprano de ERC-MBD . Recientemente, otro estudio clínico sugirió que el klotho soluble está significativamente asociado con la reabsorción de fosfato independientemente del FGF-23, que puede ser un marcador de reabsorción de fosfato . Por lo tanto, el klotho soluble parece ser un marcador de trastornos del metabolismo óseo y del fosfato en la ERC.

La TFG, el estándar de oro para evaluar la función renal, disminuye significativamente en la ERC . Estudios clínicos y experimentales han demostrado que esta disminución significativa de klotho en los riñones se asocia positivamente con la TFG estimada (TFGe) en muestras de ERC . Varios otros estudios han confirmado la correlación positiva entre los niveles de klotho (en suero y orina) y el eGFR en pacientes adultos con ERC . Además, los niveles de klotho en suero y orina se asocian de forma independiente con la TFGe en pacientes con ERC . Otro estudio mostró que los niveles séricos de klotho son progresivamente más bajos con el avance de la etapa de ERC, con una disminución media ajustada de 3,2 pg/ml por cada disminución de 1 ml/min/1,73 m2 de eGFR . De manera consistente, se mostró una correlación positiva similar entre los niveles plasmáticos de klotho y el eGFR en niños con ERC . Estos resultados sugieren que la disminución del klotho soluble puede reflejar una disminución del eGFR en pacientes con ERC.

Sin embargo, algunos investigadores obtuvieron resultados adversos. Sarah Seiler et al. se analizó una gran cohorte de 312 pacientes con ERC en estadio 2-4 y se encontró que los niveles plasmáticos de klotho no se asociaban de forma significativa con la TFGe u otros parámetros del metabolismo del fosfato de calcio en estos pacientes . De manera similar, en un estudio observacional prospectivo entre 444 pacientes con ERC en estadios 2-4, los niveles de klotho no se relacionaron significativamente con los desenlaces cardiovasculares . Estos resultados indican que los niveles plasmáticos de klotho no están relacionados con la función renal y no predicen el desenlace adverso en pacientes con ERC. Puede haber dos razones para estos datos contradictorios. Una es la edad. Yamazaki et al. se sugirió que los niveles de kloto soluble están correlacionados con la edad, encontrando que los niveles de kloto son más altos en niños (edad media 7,1±4,8 años) que en adultos . Shimamura et al. también se notificaron niveles de klotho significativamente más bajos en pacientes con ERC en estadio 2-5 que en pacientes con ERC en estadio 1. Además, este hallazgo se basó en gran medida en datos de cuatro individuos jóvenes con TFGe normal y niveles de klotho extremadamente altos, mientras que los niveles de klotho en los participantes restantes no predijeron un resultado adverso de la ERC . Además, un estudio clínico reciente encontró que un alelo del polimorfismo del gen klotho G-395A tiene una frecuencia significativamente mayor entre los niños con ERC, lo que sugiere que este alelo mutante de klotho puede usarse como marcador de riesgo para el desarrollo de ERT y como predictor de ECV en niños . Otra razón puede ser las diferencias en el tamaño de la muestra. Los resultados obtenidos de algunos estudios con cohortes pequeñas de pacientes con ERC fueron diferentes de los obtenidos con una cohorte grande . La idea de una disminución en los niveles de klotho con insuficiencia renal ha sido cuestionada aún más por estudios más pequeños .

Aunque los resultados de las relaciones entre los niveles circulantes de klotho y los resultados de la ERC son contradictorios, tres productos de inmunoensayo comercial de uso común para medir klotho soluble soluble están disponibles en IBL (IBL International GmbH, Hamburgo, Alemania), Cusabio (Cusabio Biotech, Wuhan, China) y USCN (USCN Life Science Inc., Wuhan, China). Solo el kit IBL proporciona información sobre la especificidad del epítopo . Sin embargo, los investigadores han encontrado que estos ensayos exhibieron un rendimiento deficiente, incluida la falta de estandarización de unidades en las lecturas, y los ensayos deben mejorarse para producir resultados precisos antes de que puedan proporcionar conclusiones confiables .

Como estrategia de tratamiento potencial para la ERC

Aunque las causas de la ERC son multifactoriales, la deficiencia de klotho se asocia significativamente con el desarrollo y la progresión de la ERC y las complicaciones extrarrenales. Muchos estudios clínicos y en animales han sugerido que cuando se rescata el estado de deficiencia de kloto en la ERC, la función renal, la lesión morfológica y las complicaciones de la ERC mejoran obviamente . Por ejemplo, la administración de proteína kloto soluble atenuó significativamente la fibrosis renal inducida por UUO y suprimió la expresión de marcadores de fibrosis y genes diana TGF-β1, como Caracol y Twist . Además, klotho conectó intermedin 1-53 a la supresión de la CV en ratas con ERC , y la suplementación con klotho suprimió el sistema renina-angiotensina para mejorar la nefropatía por Adriamicina. Además, la proteína kloto pareció suprimir la transición epitelial-mesenquimal al inhibir la señalización TGF-β y Wnt . Por lo tanto, la deficiencia de klotho no solo puede ser un intermediario patógeno en la aceleración de la progresión de la ERC, sino que también puede ser un contribuyente importante a las complicaciones crónicas, como la ERC-MBD y las enfermedades cardiovasculares en la ERC. Es concebible que cualquier terapia que restablezca el nivel de klotho mediante la suplementación con klotho exógeno y / o la regulación ascendente de la producción de klotho endógeno podría ser una estrategia de tratamiento novedosa para la ERC .

Varios métodos dependen de varios mecanismos para aumentar la expresión de kloto (Tabla 1) ; estos incluyen lo siguiente: (1) Desmetilación. La metilación del promotor del gen klotho reduce su actividad entre un 30% y un 40%, mientras que la desmetilación del ADN aumenta la expresión de klotho entre 1,5 y tres veces . (2) Desacetilación. Los datos muestran que el TNF y la regulación descendente inducida por el AJUSTE de la expresión de klotho en las líneas celulares renales y renales pueden ser embotados por la inhibición de la histona deacetilasa . (3) Drogas. Se ha demostrado que varios medicamentos en el mercado mejoran la expresión de klotho in vivo y/o in vitro, incluidos los agonistas de PPAR-γ , los antagonistas de los receptores de angiotensina II tipo I , los derivados activos de la vitamina D y la intermedina . (4) Entrega del gen Klotho. Se ha demostrado que la entrega del gen Klotho a través de un portador viral mejora eficazmente múltiples fenotipos fisiopatológicos en ratones con deficiencia de klotho , previniendo así la progresión del daño renal en modelos de ratas y mejorando la CV y la función endotelial en la ERC . (5) Administración de proteína kloto soluble. El aumento de los niveles circulantes de klotho a través de la administración de proteína klotho soluble, que es el dominio extracelular de longitud completa escindido del klotho de membrana, es más directo, más seguro y una modalidad más fácil de restaurar la deficiencia de klotho endocrino . Los estudios en animales han demostrado que la administración en bolo de proteína klotho soluble es un medio seguro y eficaz para proteger contra lesiones renales y preservar la función renal .