diagnostyka laboratoryjna Journal of Laboratory Diagnostics Diagn Lab 2016; 52(3): 177-184 Praca oryginalna Original Article ISSN 0867-4043 Ocena stężenia czynnika wzrostu fibroblastów FGF-23 u chorych hemodializowanych oraz po przeszczepieniu nerki Evaluation of concentration fibroblast growth factor FGF-23 in hemodialysed patients and after kidney transplantation Marcin Dziedzic 1, Ewelina Orłowska 2, Anna Bednarek-Skublewska 2, Beata Petkowicz 3, Jarosław Kuna 4, Jacek Furmaga 5, Iwona Kaznowska-Bystryk 1, Janusz Solski 1 1 Katedra i Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 2 Katedra i Klinika Nefrologii, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 3 Zakład Medycyny Jamy Ustnej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 4 Katedra i Zakład Epidemiologii i Metodologii Badań Klinicznych, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 5 I Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej, Transplantacyjnej i Leczenia Żywieniowego Streszczenie Zespół zaburzeń mineralnych oraz kostnych w przebiegu mocznicy jest konsekwencją choroby nerek i charakteryzuje się nieprawidłowościami metabolizmu wapnia, fosforu, witaminy D i wydzielania PTH, osteodystrofią nerkową oraz zwapnieniami naczyń lub innych tkanek miękkich. Jednym z regulatorów gospodarki wapniowo-fosforanowej jest niedawno odkryty czynnik wzrostu fibroblastów 23 (FGF-23). FGF-23 wytwarzany głównie przez osteocyty i osteoblasty, pełni funkcje endokrynne podobne do hormonów. Celem pracy była ocena stężenia czynnika FGF-23 oraz wybranych parametrów gospodarki wapniowo-fosforanowej w badanej grupie chorych hemodializowanych (HD) oraz po przeszczepieniu nerki (KT). Materiał i Metody: Badaniami objęto 49 pacjentów HD w Stacji Dializ DIAVERUM w Lublinie oraz 35 pacjentów KT z I Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Transplantacyjnej i Leczenia Żywieniowego Szpitala Klinicznego Nr 4 w Lublinie. Oznaczenia stężenia FGF-23 w surowicy krwi wykonano testem ELISA z wykorzystaniem odczynników firmy USCN. Wyniki: Stwierdzono, iż średnie stężenie FGF-23 w surowicy krwi u pacjentów HD przyjmowało wartość 131,23±160,84 pg/ml w grupie pacjentów KT stężenie FGF-23 wyniosło 112,09±36,63 pg/ml. W grupie pacjentów KT leczonych cyklosporyną średnie stężenie FGF-23 wynosiło 111,18±34,2 pg/ml i nie różniło się istotnie statystycznie od pacjentów leczonych takrolimusem FGF-23 (121,4±43,29 pg/ml). Analiza korelacji w grupie pacjentów HD wykazała, iż FGF-23 korelowało z wapniem (R s =0,27; p=0,04). W grupie KT zaobserwowano dodatnią korelację FGF-23 z fosforem (R s =0,35; p=0,03). Wnioski: Obserwuje się wprost proporcjonalną zależność między FGF-23 a stężeniem wapnia u pacjentów hemodializowanych oraz FGF- 23 i wartościami fosforu u pacjentów po przeszczepieniu nerki. Stężenie FGF-23 nie różni się między grupami pacjentów KT w których zastosowano inhibitor kalcyneuryny takrolimus lub cyklosporyna A. Summary Disorders of calcium and phosphorus are important and frequent complications of uremia patients on hemodialysis (HD). The observed secondary hyperparathyroidism for most dialysis patients, and circulating in excess parathyroid hormone recognized as a uremic toxin, adversely affects most of the body systems. One of the regulators of calcium phosphate is a relatively recently discovered fibroblast growth factor-23 (FGF-23). FGF-23 is mainly produced by osteoblasts and osteocytes has the function related to endocrine hormones. The aim of this study was to evaluate the concentration factor FGF-23 and selected parameters of calcium-phosphate in hemodialysed patients as well as after kidney transplantation (KT). Material and Methods: The study was conducted among 49 HD in the Dialysis Diaverum in Lublin and 35 KT patients I Chair and Department of General and Transplant Surgery and Nutritional Treatment Clinical Hospital No. 4 in Lublin. Concentrations of of FGF-23 in the serum of study groups was performed by ELISA using reagents from USCN. Results: The mean concentration of FGF-23 in the serum of HD were 131.23±160.84 pg/ml, whereas in patients after KT concentration of FGF-23 were 112.09±36.63 pg/ml. In the group after KT treated with cyclosporine, the mean concentration of FGF-23 was 111.18±34.2 pg/ml and did not differ significantly between patients treated with tacrolimus FGF-23 (121.4±43.29 pg/ml). The correlation analysis 177
www.diagnostykalaboratoryjna.eu in HD patients showed that FGF-23 correlated with calcium (R s =0.27; p=0.04). Wheres, in the KT group were a positive correlation FGF- 23 with phosphorus (R s =0.35; p=0.03). Conclusions: The results suggest a direct relationship between FGF-23 and calcium levels in HD patients and FGF-23 with phosphorus concentration in patients after KT. The concentration of the FGF-23 did not differ between the group after KT was used calcineurin inhibitor the cyclosporine A or the tacrolimus Słowa kluczowe: Keywords: Wprowadzenie FGF-23, transplantacja, hemodializa, przewlekła choroba nerek FGF-23, transplantation, hemodialysis, chronic kidney disease Przewlekła choroba nerek (PChN) jest wieloobjawowym zespołem chorobowym, u podłoża którego leży uszkodzenie miąższu nerki przez toczące się w nim przewlekłe procesy patologiczne, które powodują postępujące zmniejszenie funkcji narządu, prowadząc do wystąpienia toksemii mocznicowej w zaawansowanym stadium choroby [1], a głównym sposobem leczenia tych chorych jest dializoterapia. Gromadzące się w organizmie chorego toksyny mocznicowe powodują wystąpienie objawów klinicznych oraz zaburzeń funkcjonowania niemal wszystkich narządów i układów. Wielki postęp dokonał się na polu badań dotyczących wielu aspektów gospodarki wapniowo-fosforanowej u pacjentów hemodializowanych (HD) w ciągu ostatnich lat. Jednakże pomimo wielu odkryć aspekty biochemiczne gospodarki wapniowo-fosforanowej wymagają dalszych badań i wyjaśnień. Powszechnie wiadomym jest, iż pacjenci hemodializowani charakteryzują się zaburzeniami gospodarki wapniowo-fosforanowej. Zmiany w zakresie gospodarki wapniowo-fosforanowej są wczesnym powikłaniem rozpoznawanym u pacjentów z niewydolnością nerek, zwiększającym ryzyko zarówno dysfunkcji nerek jak i chorób sercowo-naczyniowych. Jednym z regulatorów gospodarki wapniowo-fosforanowej jest stosunkowo niedawno odkryty hormon fosfatonina, czynnik wzrostu fibroblastów 23 (FGF-23; Fibroblast Growth Factor-23) produkowany przez osteocyty i osteoblasty. Narządem docelowym dla FGF-23 są nerki, gdzie hamuje on reabsorpcję zwrotną fosforanów w cewkach nerkowych. Czynnikowi temu przypisuje się znaczący związek z progresją niewydolności nerek, występowaniem powikłań sercowo-naczyniowych i wtórnej nadczynności przytarczyc. Z drugiej zaś strony, FGF-23 może pełnić istotną rolę protekcyjną dla organizmu przed toksycznym stężeniem fosforanów we krwi. Jednak na pytanie, czy FGF-23 jest rzeczywiście białkiem ochronnym, czy też jest jedną z toksyn mocznicowych, do tej pory nie uzyskano jednoznacznej odpowiedzi. Ocena przydatności pomiaru stężenia FGF-23 w zaawansowanej przewlekłej chorobie nerek jest tematem licznych badań naukowych. Należy podkreślić, iż oszacowanie wartości FGF-23 w początkowych fazach rozwoju PChN jest ograniczone ze względu na trudności w precyzyjnym ustaleniu wielkości przesączania kłębuszkowego. Shigematsu i wsp. [2] zaobserwowali, iż wartość stężenia FGF-23 wzrasta wykładniczo wraz ze spadkiem wielkości GFR. Ci sami autorzy [2] zaobserwowali, iż przy wartości GFR poniżej 30 ml/min odnotowuje się znaczny wzrost stężenia FGF-23. Obserwowany maksymalny poziom reabsorpcji fosforanów w kanalikach nerkowych wykazywał negatywną zależność ze stężeniem FGF-23. Co więcej, Gutierrez O i wsp. [3] wykazali, iż w grupie badanych chorych stężenia FGF-23 i parathormonu (PTH) są ujemnie powiązane z wartością GFR, natomiast wartość kalcytriolu jest liniowo-zależna od GFR. Ponadto, autorzy [3] wnioskowali, iż w PChN wzrost wartości FGF-23 może przyczynić się do utrzymania stałego stężenia fosforanów kosztem narastania już istniejącego niedoboru kalcytriolu [3, 4]. Uwzględniając dążenie mechanizmów regulujących organizmu do zachowania homeostazy gospodarki wapniowo-fosforanowej oraz wartości przesączania kłębuszkowego po przeszczepieniu nerki, występowanie powyższych zaburzeń jest powszechne. Do obserwowanych dysfunkcji dochodzi w następstwie przetrwałej nadczynności przytarczyc przyjmując postać autonomiczną lub de novo podczas zaburzeń czynności wydalniczej graftu występującej po przeszczepieniu nerki, gdy przeszczepiony narząd nie podejmuje jeszcze funkcji, bądź w odległym okresie po zabiegu w następstwie przewlekłej postępującej dysfunkcji przeszczepu. Rozpowszechnienie hiperkalcemii w pierwszych miesiącach po przeszczepieniu nerki szacuje się nawet na ponad 50% [5]. Natomiast, wiele danych literaturowych wskazuje na jeszcze częstsze występowanie hipofosfatemii w tej grupie chorych [6, 7, 8]. Biorąc pod uwagę istotę problemu zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej za cel niniejszej pracy obrano ocenę stężenia czynnika wzrostu FGF-23 oraz wybranych parametrów gospodarki wapniowo-fosforanowej w grupie chorych hemodializowanych oraz u pacjentów po przeszczepieniu nerki. Materiał i metody Badania przeprowadzono u pacjentów NZOZ Stacji Dializ DIAVERUM w Lublinie. Obserwacjami objęto 49 chorych przewlekle hemodializowanych oraz 35 pacjentów po transplantacji nerki z I Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Transplantacyjnej i Leczenia Żywieniowego Szpitala Klinicznego Nr 4 w Lublinie. Wśród chorych hemodializowanych była grupa 23 kobiet w wieku od 20 do 88 lat (średnia wieku 66,8 lat) i 26 mężczyzn w wieku od 30 do 83 lat (średnia wieku 67,5 lat). Natomiast, pośród pacjentów po przeszczepieniu nerki było 17 kobiet w wieku od 22 do 61 lat (średnia wieku 40,2 lat) oraz 18 mężczyzn w wieku od 20 do 62 lat (średnia wieku 41,9 lat). Pacjenci poddawani byli zabiegom hemodializ średnio przez 55,54 miesięcy, 3 razy w tygodniu. Ponadto, wyłączono z grupy badanej pacjentów leczonych hemodializami w krótkim okresie od rozpoczęcia cyklu hemodializ. Czas trwania pojedynczej sesji dializacyjnej wynosił średnio 4,0±0,18 godziny. U każdego z pacjentów stosowano wodorowęglanowy płyn dializacyjny oraz leczenie erytropoetyną. Oznaczenia parametrów biochemicznych tj. stężenie wapnia, fosforu, PTH dokonano za pomocą metod rutynowo stosowanych 178
Diagn Lab 2016; 52(3): 177-184 w laboratoriach analitycznych. Dodatkowo, oszacowanie stężenia FGF-23 w surowicy krwi grup badanych wykonano testem ELISA z wykorzystaniem odczynników firmy USCN, przy czym minimalne stężenie FGF-23 wykrywane za pomocą zastosowanych zestawów zaburzenia gospodarki wapniowo-fosforanowej podawano kalcymimetyki w dawce 30 mg na dobę, dążąc do ustalenia docelowej dawki podtrzymującej nie przekraczając dawki leku 180 mg na dobę. Ponadto, pacjenci po przeszczepieniu nerki leczeni byli według trójlekowego schematu immunosupresji w którym sto- ELISA wynosiło 6,7 pg/ml. Wybrane oznaczane parametry biochemiczne oznaczono w grupie pacjentów hemodializowanych przed zabiegiem hemodializy, natomiast w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki oznaczono badane parametry w przedziale czasowym od 3 do 36 miesięcy od wykonania zabiegu. Ponadto, badania przeprowadzono w sezonie jesiennym oraz zimowym. Pacjentom hemodializowanym przy stężeniu 25(OH)D niższym niż 30 ng/ml podawano aktywne metabolity witaminy D: kalcytriol lub alfakalcytriol w dawce początkowej 0,25 µg/dobę. U chorych z hyperfosfatemią, gdy stężenie fosforu w surowicy przekroczyło wartości 4,5 mg/dl podawano w pierwszej kolejności preparaty wiążące fosforany głównie węglan wapnia w dawce nie więcej niż 6 g na dobę. U pacjentów hemodializowanych stosowano aktywne metabolity witaminy D gdy stężenie PTH w osoczu było wyższe niż 300 pg/ml, przy wartościach stężeń PTH 300-600 pg/ ml podawano witaminę D w dawce 0,5-1,5 µg/dobę doustnie lub dożylnie, a przy stężeniu PTH większym niż 600 pg/ml stosowano doustnie lub dożylnie dawki 1-7 µg na dobę witaminy D. Przy wtórnej nadczynności przytarczyc u pacjentów długotrwale leczonych hemodializą z powodu schyłkowej niewydolności nerek i stężeniu PTH większych niż 500 pg/ml stosowano kalcymimetyki w dawce 30 mg na dobę, aż do maksymalnej dawki 180 mg na dobę w celu osiągnięcia pożądanego stężenia PTH w zakresie 150-300 pg/ml. W grupie pacjentów we wczesnym okresie po przeszczepieniu nerki stosowano węglan wapnia w dawce od 1-6 g na dobę. sowano inhibitor kalcyneuryny (takrolimus lub cyklosporynę A), lek antyproliferacyjny (mykofenolan mofetylu) oraz glikokortykosteroidy. W grupie badanej pacjentów po przeszczepieniu nerki wbrew obecnie dominującym tendencjom przeważali pacjenci leczeni cyklosporyną (25);(72%) oraz 10 leczonych takrolimusem co stanowiło 28 % pacjentów po przeszczepieniu nerki. Zakwalifikowani pacjenci po zapoznaniu się z celem wykonywanych oznaczeń, wyrazili zgodę na udział w badaniach o charakterze naukowym. Projekt pracy został zaakceptowany przez Komisję Bioetyczną przy Uniwersytecie Medycznym w Lublinie (nr decyzji KE-0254/91/2010). Do opracowania uzyskanych wyników badań, stosowano programy: pakiet MS Office 2007 i program statystyczny Statistica dla Windows wersja 10.0 firmy StatSoft (licencja akademicka dla Uniwersytetu Medycznego w Lublinie). Zgodność rozkładu zmiennych z hipotetycznym rozkładem normalnym sprawdzono testem normalności Shapiro-Wilka. Uzyskane wyniki badań przedstawiono wykorzystując podstawowe elementy statystyki opisowej. Analizę porównawczą dla badanych zmiennych przeprowadzono wykorzystując nieparametryczny test statystyczny U Manna-Whitneya. Natomiast, do oceny prostych zależności pomiędzy pojedynczymi parametrami wykorzystano testy korelacji Spearmana. Obserwowane różnice oraz zależności uznano za statystycznie istotne przy poziomie istotności p<0,05. Natomiast, w odległym czasie po zabiegu stosowano węglan wapnia w dawce do 1 g na dobę. W grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki zaobserwowano szybką normalizację stężenia fosforu po zabiegu w czasie od 2 do 4 tygodni. Co więcej, w ramach profilaktyki uwzględniono ograniczenie podaży fosforu w diecie w grupie badanych pacjentów po przeszczepieniu nerki oraz hemodializowanych. Ograniczoną podaż fosforu w diecie do Wyniki W badanej grupie chorych leczonych hemodializami oraz u pacjentów po przeszczepieniu nerki oznaczono stężenia wybranych parametrów biochemicznych oceniających homeostazę wapniowo-fosforanową. Zestawienie otrzymanych wyników badań przedstawiono w tabeli I. Zgodność rozkładu zmiennych 800-1000 mg na dobę, uzyskano ograniczając podaż białka w diecie, ponieważ 1 g białka dostarcza około 12-16 mg Tabela I. Charakterystyka czynnika wzrostu fibroblastów 23 oraz wybranych parametrów gospodarki wapniowo- -fosforanowej w badanych grupach chorych hemodializowanych oraz po przeszczepieniu nerki. fosforu. W grupie badanych pacjentów po przeszczepieniu nerki w miarę możliwości motorycznych pacjenta polecono zwiększenie aktywności fizycznej tak aby utrzymać stopień mineralizacji Badany parametr Hemodializowani N= 43 x _ ± SD Me Min-Max Po przeszczepieniu nerki N= 35 x _ ± SD Me Min-Max Poziom istotności p 131,23±160,84 112,09±36,63 kości. Ponadto, dobowa podaż wapnia FGF-23 [pg/ml] 93,15 111,9 w diecie nie przekraczała 2000 mg włączając 12,5-886,3 63,8-194,4 p<0,05 w to preparaty wiążące fosforany. Syntetyczny prekursor czynnego metabolitu witaminy D 3 podawano w dawce 0,25-1,0 µg na dobę. Przy stwierdzeniu hiperkalcemii (stężenie wapnia całkowitego P [mg/dl] Ca [mg/dl] 5,38±1,77 5,14 1,48-10,09 8,99±0,79 8,97 3,08±0,79 2,9 2,0-5,9 10,21±0,61 10,3 p<0,05 p<0,05 11 mg/dl), utrzymującej się 7,01-10,98 8,8-12,1 389,74±229,74 122,74±97,1 w okresie powyżej 3 miesięcy od zabiegu PTH [pg/ml] 335,0 83,0 p<0,05 i stwierdzeniu, iż nie był spowodowa- ny innymi przyczynami niż przetrwałe 44,0-985,0 30,0-438,0 179
www.diagnostykalaboratoryjna.eu z hipotetycznym rozkładem normalnym sprawdzono testem normalności Shapiro-Wilka. Zaobserwowano w grupie pacjentów przewlekle hemodializowanych, iż jedynie stężeni oznaczanego fosforu spełniało założenia kryteriów (W=0,97; p>0,05) w pozostałych przypadkach stężenie oznaczanych związków: PTH (W=0,91; p<0,05), wapnia (W=0,58; p<0,05) oraz FGF-23 (W=0,92; p<0,05) nie spełniały założenia kryteriów normalności rozkładu. Natomiast, w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki wyłącznie stężenie oznaczanego wapnia spełniało założenia kryteriów normalności rozkładów (W=0,95;p>0,05) w pozostałych przypadkach w badanej grupie chorych po przeszczepieniu nerki oznaczane parametry: fosfor (W=0,82; p<0,05), FGF-23 (W=0,92;p<0,05), PTH (W=0,72;p<0,05) nie spełniały założenia kryteriów normalności rozkładu. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż średnie stężenie FGF-23 w surowicy krwi u pacjentów hemodializowanych przyjmowało wartość średnią 131,23±160,84 pg/ml. Natomiast, w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki średnie stężenie FGF-23 wyniosło 112,09±36,63 pg/ml. Uzyskane dane wskazują na istotną statystycznie różnicę pomiędzy badanymi grupami przy poziomie istotności p<0,05 ocenianą w teście U Manna-Whitneya (ryc. 1). W odniesieniu do pozostałych wyników oznaczanych parametrów gospodarki wapniowo-fosforanowej pomiędzy badanymi grupami chorych odnotowano istotne statystycznie różnice w wartościach stężeń wapnia, fosforu oraz PTH w teście U Manna- -Whitneya (tabela I). Porównując stężenia FGF-23 oraz pozostałe badane parametry biochemiczne w grupie pacjentów hemodializowanych oraz po przeszczepieniu nerki, wykonana analiza poziomu istotności testem U Manna-Withneya nie wykazała istotnych statystycznie różnic w stężeniach analizowanych parametrów pomiędzy grupą kobiet oraz mężczyzn (p>0,05). Określając stężenia analizowanych parametrów biochemicznych w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki leczonych cyklosporyną odnotowano, iż średnie stężenie FGF-23 wynosiło 111,18±34,2 pg/ml i nie różniło się istotnie statystycznie od pacjentów leczonych takrolimusem FGF-23 (121,4±43,29 pg/ml) w teście U Manna-Withneya (tabela II). Podobnych istotności nie odnotowano w teście U Manna- -Withneya między wartościami wapnia oraz PTH między grupą leczonych cyklosporyną i takrolimusem pacjentów po przeszczepieniu nerki (p>0,05). Ponadto, analizując stężenie fosforu w grupie pacjentów leczonych cyklospryną (3,22±0,86 mg/dl) a takrolimusem (2,55±0,33 mg/dl), odnotowano istotną statystycznie różnicę (p<0,05) w teście U Manna-Withneya. Uzyskane wyniki poszczególnych parametrów poddano analizie statystycznej z zastosowaniem współczynnika korelacji rang Spearmana. Przeprowadzona analiza w grupie pacjentów hemodializowanych wykazała, iż wartości stężeń FGF-23 istotnie statystycznie korelowały ze Rycina 1. Wykres ramka-wąsy dla zmiennej FGF-23 w badanej grupie pacjentów hemodializowanych oraz po przeszczepieniu nerki. stężeniem wapnia (R s =0,27; p=0,04). Natomiast, podobnych zależności w teście korelacji rang Spearmana nie zaobserwowano między Tabela II. Charakterystyka czynnika wzrostu fibroblastów 23 oraz wybranych parametrów gospodarki wapniowo- -fosforanowej w badanych grupach chorych po przeszczepieniu nerki. stężeniem FGF-23 a wartościami fosforu (R s =-0,11; p=0,45) oraz PTH (R s =-0,09; Cyklosporyna Takrolimus p=0,57). Podobnych zależności nie odnotowano w teście korelacji rang Spearma- N= 25 Badany parametr x _ N= 10 ± SD x _ Poziom ± SD istotności na między stężeniem FGF-23 a okresem Me Me p hemodializoterapii (R s =-0,18; p=0,28), Min-Max Min-Max który przyjmował wartość średnią 55,54 111,18±34,2 121,41±43,29 miesięcy. FGF-23 [pg/ml] 111,3 120,35 p>0,05 68,1-183,8 63,8-194,4 Określając stężenie FGF-23 w grupie pacjentów P [mg/dl] 3,22±0,86 3,0 2,55±0,33 2,5 p<0,05 po przeszczepieniu nerki odno- towano istotną statystycznie dodatnia Ca [mg/dl] 2,2-5,9 10,08±0,54 10,2 2,0-3,0 10,52±0,86 10,4 p>0,05 korelację rang Spearmana z wartościami stężeń fosforu (R s =0,35; p=0,03); (ryc. 2). Uwzględniając stężenie PTH oraz wapnia, 8,8-11,0 9,4-12,1 analiza korelacji Spermana nie dowodzi 138,28±104,33 126,0±107,37 istnienia istotnych statystycznie zależności PTH [pg/ml] 95,0 71,0 p>0,05 44,00-438,0 30,0-389,0 między stężeniem FGF-23 a warto- ściami PTH (R s =0,23; p=0,15) oraz FGF-23 180
Diagn Lab 2016; 52(3): 177-184 Rycina 2. Dodatnia korelacja liniowo Spearmana między stężeniem fosforu a stężeniem FGF-23 w badanej grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki. a stężeniem wapnia (R s =-0,19; p=0,15) w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki. Dyskusja Zespół zaburzeń mineralnych oraz kostnych w przebiegu mocznicy jest konsekwencją choroby nerek i charakteryzuje się nieprawidłowościami metabolizmu wapnia, fosforu, witaminy D i wydzielania PTH, osteodystrofią nerkową oraz zwapnieniami naczyń lub innych tkanek miękkich. Zespół zaburzeń pojawiają się gdy GFR<45 ml/ min/1,73m 2 i nasila się w miarę dalszego upośledzenia czynności nerek. Uważa się, że zaburzenia gospodarki wapniowo-fosforanowej są one jedną z przyczyn zwiększonej chorobowości i śmiertelności sercowo-naczyniowej w tej grupie chorych. Obserwowana wtórna nadczynność przytarczyc dotyczy większości chorych dializowanych, a krążący w nadmiarze PTH, uznany za toksynę mocznicową, wpływa niekorzystnie na funkcjonowanie poszczególnych narządów i układów organizmu ludzkiego. Co więcej, duże stężenie fosforanów we krwi, niskie lub prawidłowe stężenie wapnia oraz niedobory witaminy D 3 to klasyczna triada czynników patogenezy wtórnej nadczynności przytarczyc w przewlekłej chorobie nerek [9]. Kolejne lata badań pokazały, że patogeneza wtórnej nadczynności przytarczyc u chorych hemodializowanych jest bardziej złożona niż wcześniej sądzono [10]. Gromadzenie fosforanów, niskie stężenie kalcytriolu, hipokalcemia, nieprawidłowa degradacja PTH, oporność tkanki kostnej na działanie PTH, to mechanizmy prowadzące do wtórnej nadczynności przytarczyc w przebiegu choroby nerek. Wtórna nadczynność przytarczyc u pacjentów hemodializowanych z powodu schyłkowej niewydolności nerek jest spowodowana mechanizmem kompensacyjnym i w większości przypadków ustępuje po udanym przeszczepieniu nerki. Zapobieganie i leczenie tych zaburzeń stanowi cel terapeutyczny w opiece nad pacjentem hemodializowanym z powodu przewlekłej choroby nerek. Myślą przewodnią przedstawionych badań była ocena stężenia czynnika wzrostu FGF-23 oraz wybranych parametrów gospodarki wapniowo-fosforanowej w grupie chorych hemodializowanych oraz u pacjentów po przeszczepieniu nerki. Uzyskane wyniki pomiarów stężeń FGF-23, fosforu, wapnia oraz PTH u pacjentów HD, znamiennie różnią się w odniesieniu do wartości stężeń otrzymanych w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki. Ponadto, zaobserwowano, iż wartości FGF- 23 były wprost proporcjonalne do wartości stężenia wapnia u pacjentów hemodializowanych. Analiza własna sugeruje, iż czynnikiem inicjującym obserwowane zaburzenie hiperkalcemia może mieć charakter jatrogenny, związany ze stosowaniem aktywnych metabolitów witaminy D, doustnych preparatów wapnia wiążących fosforany w przewodzie pokarmowym i zawierających sole wapnia, oraz stosowaniem płynu dializacyjnego o dużej zawartości wapnia [11]. Biorąc pod uwagę istotę problemu zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej oraz towarzyszących zaburzeń funkcjonowania przytarczyc obserwuje się zmniejszoną wrażliwość receptorów wapniowych, skutkiem czego dochodzi do zahamowania syntezy i wydzielania PTH. Zatem niezbędne stają się coraz wyższe stężenia wapnia. Ten fakt wskazuje na to, iż receptory wykrywające wapń na powierzchni głównych komórek gruczołu przytarczycznego zapewniają podstawową regulację wydzielania PTH. Co więcej, stosowane leczenie lekiem kalcymimetycznym w badanej grupie chorych bezpośrednio obniża stężenie PTH poprzez podwyższenie wrażliwości receptora wapniowego na wapń pozakomórkowy. Kalcymimetyki wiążą się z białkiem receptorowym w innej domenie niż wapń zmieniając konformację receptora wapniowego, zwiększając wrażliwość na wapń oraz wzrost potencjału wiązania wapnia przez receptor. W rezultacie dochodzi do zahamowania produkcji i uwalniania PTH z przytarczyc. Ponadto, wraz ze zmniejszającym się stężeniem leku kalcymimetycznego, stężenie PTH może zwiększać się aż do 12 godzin po podaniu, po czym obserwuje się, iż supresja wydzielania PTH utrzymuje się na stałym poziomi do końca przerwy między dawkami leku podawanymi raz na dobę. Otrzymane wyniki stężeń PTH w niniejszym badaniu grupy pacjentów hemodializowanych wyraźnie sugerują, że wzrost stężenia PTH związany jest z obserwowaną hiperfosfatemią oraz spadkiem stężenie aktywnej witaminy D (kalcytriolu) w odpowiedzi na hamujący wpływ FGF-23. Obserwowany fakt może mieć swój początek od wczesnych stadiów rozwoju przewlekłej choroby nerek, retencji fosforanów prowadząc do kompensacyjnego wzrostu FGF-23 i nadmiernej sekrecji PTH przez przytarczyce. Jak wynika z danych zawartych w dostępnym piśmiennictwie, podwyższone stężenie FGF-23 u pacjentów hemodializowanych może być wieloczynnikowe. Co więcej, w dostępnym piśmiennictwie [12] wykazuje się, że pomiędzy FGF-23 a PTH występuje dodatnia zależność u pacjentów hemodializowanych. W przeprowadzonych badaniach własnych w grupie pacjentów hemodializowanych nie zaobserwowano powyższej zależności pomiędzy stężeniem FGF- 23 a wartościami PTH. Zatem, to nie znaczy że stężenia FGF-23 nie hamują sekrecji PTH, szczególnie w obecności hiperfosfatemii a brak obserwowanej zależności może być związany z leczeniem 181
www.diagnostykalaboratoryjna.eu pacjentów hemodializowanych. Otrzymane wyniki mogą zastanawiać, czy stężenia FGF-23 w grupie pacjentów hemodializowanych nie są też zależne od adekwatności prowadzonej hemodializy. Z drugiej zaś strony, należy przytoczyć badania prowadzone przez Nishi H. i wsp. [13], które wykazały, iż u pacjentów hemodializowanych obserwuje się wysokie stężenia czynnika FGF-23 oraz towarzyszącą hiperfosfatemię. Wyniki tej pracy wyraźnie sugerują, iż jedną z przyczyn wzmożonej produkcji FGF-23 przez kości jest hiperfosfatemia spowodowana zmniejszonym wydalaniem fosforanów przez nerki. Jest to ściśle powiązane z brakiem czynnych nefronów. Co więcej, w przypadku niskiego lub wysokiego stężenia witaminy D, czynnikiem decydującym o stężeniu FGF-23 może być 1,25(OH) 2 D. W badaniach przeprowadzonych przez Gutierrez O.M. i wsp. [14] wykazano, iż u pacjentów hemodializowanych wartość FGF-23 ulega wzrostowi znacznie wcześniej niż stężenie PTH. Zatem, wzrost stężenia czynnika FGF-23 w surowicy krwi przyczynia się do redukcji wytwarzania kalcytriolu, którego niedobór może zwiększać wydzielanie PTH. Ponieważ kalcytriol bezpośrednio stymuluje szkieletową sekrecję FGF-23, to leczenie aktywną witaminą D również może zwiększać stężenia FGF-23 [12,15]. Związku z tym trudno jest interpretować wyniki badań wykazując, że FGF-23 jest negatywnym regulatorem funkcji przytarczyc [3,12] u pacjentów z ze schyłkową niewydolnością nerek poddawanych przewlekłej dializoterapii, ponieważ u tych pacjentów sekrecja PTH jest wysoka pomimo wysokich stężeń FGF-23 [12,16,17], co może sugerować występowanie oporności na działanie FGF-23. Liczne badania dowiodły [12], iż jedną z przyczyn tej oporności mogą by toksyny mocznicowe, które akumulują się w schyłkowej niewydolności nerek. Toksyny mocznicowe mogą interferować z oddziaływaniami pomiędzy FGF-23 i kompleksem FGFR1/Klotho lub z następującym po tej interakcji sygnałem wewnątrzkomórkowym w sposób podobny do oporności na erytropoetynę w anemii nerkowej oraz szkieletowej oporności na PTH [12]. W przedstawionych badaniach w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki wykazano proporcjonalną zależność między wartościami stężeń FGF-23 a fosforem. Powyższe wyniki dowodzą, że czynniki immunosupresyjne mogą modulować metabolizm mineralny i witaminy D u pacjentów po przeszczepieniu nerki [12,18]. Należy pamiętać, iż po udanej transplantacji nerki u pacjentów nadal możemy obserwować wtórną nadczynność przytarczyc. Z drugiej zaś strony przeszczepiona nerka produkując 1,25(OH) 2 D 3 doprowadza do nagłego obniżenia zapotrzebowania na PTH powodując wzrost absorpcji wapnia i fosforu w jelicie cienkim w ten sposób zamykając pętlę sprzężenia zwrotnego [12,13,20]. Analiza przeprowadzona przez Yilmaz i wsp. [21] wydaje się potwierdzać rolę FGF-23 w normowaniu wydzielania parathormonu przez przytarczyce. Należy jednak pamiętać, że ci pacjenci są leczeni po przeszczepieniu nerki węglanem wapnia w początkowym okresie po zabiegu 1-6 g na dobę, a w odległym czasie po zabiegu dawką do 1 g na dobę. Co więcej, w badanej grupie chorych obserwowano szybką normalizację stężenia fosforu po zabiegu w czasie od 2 do 4 tygodni. Ponadto, w ramach profilaktyki ograniczono podaż fosforu w diecie w badanej grupie chorych. W przeprowadzonym badaniu nie wykazano zależności między wartościami FGF-23 a oznaczanym wapniem oraz PTH u pacjentów po przeszczepieniu nerki. Odnosząc się do uzyskanych wyników badań własnych powyższą zależność można tłumaczyć podawaniem witaminy D i jej aktywnych analogów zwiększając ryzyko hiperfosfatemii. Nie mniej jednak, po przeszczepieniu nerki stwierdza się wysokie stężeni FGF-23 i możliwe, że właśnie ten hormon, a nie PTH, jest odpowiedzialny za hipofosfatemię we wczesnym okresie po-transplantacyjnym. Ponadto, hipofosfatemia i nieprawidłowo niskie stężenie aktywnej witaminy D są często występującym powikłaniem po udanej transplantacji nerki [22]. Wyniki ostatnio przeprowadzonych badań wskazują, że zjawisko to jest spowodowane utrzymującym się wysokim stężeniem FGF- 23, który promuje fosfaturię i hamuje syntezę aktywnej witaminy D w przeszczepionej nerce [4,23]. Uważa się również, że pewne czynniki immunosupresyjne mogą modulować metabolizm mineralny i witaminy D u tych pacjentów [22]. Z drugiej strony, leczenie zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej u chorych po przeszczepieniu nerki może wykazywać wiele odrębności, zwłaszcza w późnym okresie po zabiegu. Co więcej, udany zabieg normalizuję większość obserwowanych zaburzeń typowych dla przewlekłej mocznicy. Przeszczepienie nerki skutecznie obniża stężenie wapnia i aktywność PTH ale może zwiększać stężenie fosforanów w przypadku przetrwałej nadczynności przytarczyc. Z wielu badań wynika [24,25], że u większości chorych, u których usunięto ze schematu leczenia immunosupresyjnego glikokortykosteroidy, obserwuje się występującą utratę masy kostnej. Obserwowany brak zależności pomiędzy FGF-23 oraz stężeniem wapnia i PTH w grupie pacjentów po przeszczepieniu nerki może być zgodne z prezentowanymi pracami przez Ben-Dov i wsp. [26] oraz Krajisnik i wsp. [27]. Autorzy stwierdzają, iż FGF-23 bezpośrednio wpływa na przytarczyce i hamuje syntezę PTH oraz jego sekrecję. Co więcej, bezpośredni wpływ FGF-23 na hamowanie sekrecji PTH pozostaje w sprzeczności do pośredniego wpływu hamowania nerkowej produkcji aktywnej witaminy D, sugerując że systemowe oddziaływanie FGF-23 na funkcję przytarczyc może się zmieniać w zależności od różnych warunków [12]. Zaobserwowana w opisywanych badaniach powyższa złożona zależność regulacji sekrecji PTH przez FGF-23 może wyjaśniać niezgodność stężeń PTH z wartościami FGF-23 obserwowanych u pacjentów po przeszczepieniu nerki w badaniach własnych. Z drugiej zaś strony, FGF-23 w przytarczycach stymuluje aktywność 1α hydroksylazy witaminy D, przez co może obniżać ekspresję PTH drogą lokalnej produkcji kalcytriolu [26]. W innej pracy z tego kręgu tematycznego, badania Komaba i wsp. [18] dowiodły, iż hipofosfatemia oraz nieprawidłowo niskie stężenie aktywnej witaminy D są często występującym powikłaniem po udanej transplantacji nerki. Wykazano w badaniach Bhan i wsp. [28] jak również Negri i wsp. [29], iż powyższe zjawisko jest następstwem utrzymującego się wysokiego stężenia FGF-23, które nasila fosfaturię jednocześnie hamując syntezę aktywnej witaminy D w przeszczepionej nerce. Niemniej jednak trudno rozstrzygnąć, czy niskie wartości PTH obserwowane w badanej grupie chorych po przeszczepieniu nerki są bezpośrednim skutkiem wzrostu stężenia FGF-23, czy niską wartością aktywnej witaminy D. Nie należy zapominać, że stosowane standardowo u chorych glikokortykosteroidów po przeszczepieniu nerki mogą mieć istotny wpływ na stężenie FGF-23 powodując jego obniżenie. Wówczas obserwuje 182
Diagn Lab 2016; 52(3): 177-184 się zmniejszenie wchłaniania wapnia z jelit oraz wzrost reabsorpcji fosforu w przeszczepionej nerce co może prowadzić do wzrost wydzielania PTH przez przytarczyce. Niezbędne są dalsze badania mogące wyjaśnić nieznane dotychczas szczegóły zaburzeń homeostazy wapniowo-fosforanowej, procesów ich powstawania, wpływu leczenia na poszczególne mechanizmy. Jest to trudne ze względu na liczne zaburzenia metaboliczne obserwowane w grupie pacjentów hemodializowanych oraz po przeszczepieniu nerki. Być może w przyszłości ogromny wysiłek włożony w poznanie tajemnic organizmu w stanie przewlekłej toksemii sprawi, iż czynnik FGF-23 znajdzie zastosowanie jako wysoce swoisty wskaźnik biochemiczny gospodarki waponiowo-fosforanowej u pacjentów hemodializowanych oraz po przeszczepieniu nerki. Podsumowanie Prawidłowe zrozumienie zasad rządzących gospodarką wapniową oraz poznanie roli FGF-23 w organizmie daje większą motywację do bardziej wnikliwego analizowania wyników badań laboratoryjnych, a to może ułatwić wcześniejsze rozpoznanie zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej u pacjentów hemodializowanych. Potrzeba wnikliwego analizowania stanu gospodarki wapniowej jest o tyle istotna, że zaburzenia bilansu wapniowo- -fosforanowego długo przebiegają bezobjawowo przybierając maski innych schorzeń. Na podstawie przeprowadzonych badań obserwuje się wprost proporcjonalną zależność między FGF-23 a stężeniem wapnia u pacjentów hemodializowanych oraz FGF- 23 i wartościami fosforu u pacjentów po przeszczepieniu nerki. Ponadto, stężenie FGF-23 nie różni się między grupami pacjentów po przeszczepieniu nerki w których zastosowano inhibitor kalcyneuryny takrolimus lub cyklosporyna A. Piśmiennictwo 1. KDIGO 2014 Clinical Practice Guideline for the Evaluation and Management of Chronic Kidney Disease. Am J Kidney Dis 2014; 63(5): 713 735. 2. Shigematsu T, Nakashima Y, Ohya M, et al. The management of hyperphosphatemia by lanthanum carbonate in chronic kidney disease patients. Int J Nephrol Renovasc Dis 2012; 5: 81-9. 3. Gutiérrez OM, Mannstadt M, Isakova T, et al. Fibroblast growth factor 23 and mortality among patients undergoing hemodialysis. N Engl J Med 2008; 359(6): 584-92. 4. Gutiérrez OM, Januzzi JL, Isakova T, et al. Fibroblast growth factor 23 and left ventricular hypertrophy in chronic kidney disease. Circulation 2009; 119(19): 2545-52. 5. Stavroulopus A, Cassidy MJ, Porter CJ, et al. Vitamin D status in renal transplant recipiens. Am J Transplant 2007; 7: 2546-52. 6. Perrin P, Caillard S, Javier RM, et al. Persistent hyperparathyroidism is a major risk factor for fractures in the five years after kidney transplantation. Am J Transplant 2013; 13: 2653-63. 7. Torregrosa JV, Bergua C, Martinez de Osaba MJ, et al. Evolution of secondary hyperparathyroidism after kidney transplantation in patients receiving cinacalcet on dialysis. Transplant Proc 2009; 41: 2396-98. 8. Mazzaferro S, Pasquali M, Taggi F, et al. Progression of coronary artery calcification in renal transplantation and the role of secondary hyperparathyroidism and inflammation. Clin J Am Soc Nephrol 2009; 4: 685-90. 9. Nowak Z, Konieczna M, Saracyn M, et al. Cinacalcet in the therapy of secondary hyperparathyroidism--own experiences. Pol Merkur Lekarski 2008; 24(142): 303-6. 10. Polak-Jonkisz D, Zwolińska D, Nahaczewska W, et al. CIP and CAP fragments of parathormone and selected parameters of calcium-phosphate balance in patients with chronic kidney disease treated with repeated haemodialysis. Pediatr Endocrinol Diabetes Metab 2010; 16(1): 25-8. 11. Lafage-Proust MH. Does the downregulation of the FGF23 signaling pathway in hyperplastic parathyroid glands contribute to refractory secondary hyperparathyroidism in CKD patients? Kidney Int 2010; 77(5):390-2. 12. Fedak D, Bigaj K, Sułowicz W, et al. Fibroblast growth factor-23 (FGF-23). Part II. Significance in chronic kidney disease. Przegl Lek 2011; 68(7): 367-71. 13. Nishi H, Nii-Kono T, Nakanishi S, et al. Intravenous calcitriol therapy increases serum concentrations of fibroblast growth factor-23 in dialysis patients with secondary hyperparathyroidism. Nephron Clin Pract 2005; 101(2): 94-9. 14. Gutierrez OM, Isakova T, Rhee E, et al. Fibroblast growth factor-23 mitigates hyperphosphatemia but accentuates calcitriol deficiency in chronic kidney disease. J Am Soc Nephrol 2005; 16(7): 2205-15. 15. Drüeke TB. Klotho, FGF23, and FGF receptors in chronic kidney disease: a yin- -yang situation? Kidney Int 2010; 78(11): 1057-60. 16. Nakanishi S, Kazama JJ, Nii-Kono T, et al. Serum fibroblast growth factor-23 levels predict the future refractory hyperparathyroidism in dialysis patients. Kidney Int 2005; 67(3): 1171-8. 17. Sato T, Tominaga Y, Ueki T, et al. Total parathyroidectomy reduces elevated circulating fibroblast growth factor 23 in advanced secondary hyperparathyroidism. Am J Kidney Dis 2004; 44(3): 481-7. 18. Komaba H, Koizumi M, Fukagawa M, et al. Parathyroid resistance to FGF23 in kidney transplant recipients: back to the past or ahead to the future? Kidney Int. 2010; 78(10): 953-5. 19. Okazaki T, Igarashi T. Kronenberg HM, 5 -flanking region of the parathyroid hormone gene mediates negative regulation by 1,25-(OH)2 vitamin D3. J Biol Chem 1988; 15: 263(5): 2203-8. 20. Silver J, Naveh-Many T, Mayer H, et al. Regulation by vitamin D metabolites of parathyroid hormone gene transcription in vivo in the rat. J Clin Invest 1986; 78(5): 1296-301. 21. Yilmaz MI, Sonmez A, Saglam M, et al. FGF-23 and vascular dysfunction in patients with stage 3 and 4 chronic kidney disease. Kidney Int 2010; 78(7): 679-85. 22. Oliveira RB, Cancela ALE, Graciolli FG, et al. Early control of PTH and FGF23 in normophosphatemic CKD patients: A new target in CKD-MBD therapy? Clin J Am Soc Nephrol 2010; 5(2): 286-91. 23. Shimada T, Yamazaki Y, Takahashi M, et al. Vitamin D receptor-independent FGF23 actions in regulating phosphate and vitamin d metabolism. Am J Physiol Renal Physiol 2005; 289(5): 1088-95. 24. Malluche HH, Montier-Faugere MC, Herberth J. Bone disease after renal transplantation. Nat Rev Nephrol. 2010; 6: 32-40. 25. Evenepoel P, Claes K, Kuypers D, et al. Natural history of parathyroid function and calcium metabolism after kidney transplantation: a single-centre study. Nephrol Dial Transplant 2004; 19: 1281-87. 26. Ben-Dov IZ, Galitzer H, Lavi-Moshayoff V, et al. The parathyroid is a target organ for FGF23 in rats. J Clin Invest 2007; 117(12): 4003-8. 27. Krajisnik T, Björklund P, Marsell R, et al. Fibroblast growth factor-23 regulates parathyroid hormone and 1alpha-hydroxylase expression in cultured bovine parathyroid cells. J Endocrinol 2007; 195(1): 125-31. 28. Bhan I, Shah A, Holmes J. Post-transplant hypophosphatemia: Tertiary Hyper- -Phosphatoninism? Kidney Int 2006; 70(8): 1486-94. 29. Negri AL. FGF23 in chronic kidney disease and kidney post-transplant patients. Nefrologia 2009; 29(3): 196-202. Adres do korespondencji: dr n. farm. Marcin Dziedzic Katedra i Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej Uniwersytet Medyczny 20-093 Lublin, ul. W. Chodźki 1 tel. +48 81 4487122 e-mail: marcin.dziedzic@umlub.pl Otrzymano: 12.01.2016 Akceptacja do druku: 19.07.2016 Konflikt interesów: nie zgłoszono 183