nefrНефрологияNephrology (Saint-Petersburg)1561-62742541-9439Pavlov First Saint-Petersburg State Medical Universitynefr-18Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL ARTICLES. EXPERIMENTAL INVESTIGATIONПочечная экспрессия белка aKlotho, фактор роста фибробластов 23 и паратиреоидный гормон при экспериментальном моделировании ранних стадий хронического повреждения почекRenal aKlotho expression, fibroblast growth factor 23 and parathyroid hormone in experimental modeling of early stages of chronic kidney injuryДобронравовВ. А.DobronravovVAdobronravov@nephrolog.ruБогдановаЕ. О.BogdanovaE. O.noemail@neicon.ruСеменоваН. Ю.SemenovaN. YU.noemail@neicon.ruБересневаО. Н.BeresnevaO. N.noemail@neicon.ruПарастаеваМ. М.ParastaevaM. M.noemail@neicon.ruГалкинаО. В.GalkinaO. V.noemail@neicon.ruЗубинаИ. М.ZubinaI. M.noemail@neicon.ruЗуеваЕ. Е.ZuevaE. E.noemail@neicon.ruИвановаГ. Т.IvanovaG. T.noemail@neicon.ruКаюковИ. Г.KaukovI. G.noemail@neicon.ruКоваленкоТ. Л.KovalenkoIL. .noemail@neicon.ruКотенкоЛ. В.KotenkoL. V.noemail@neicon.ruНутфуллинаГ. М.NuftullinaG. M.noemail@neicon.ruСиповскийВ. Г.SipovskyV. G.noemail@neicon.ruЦинзерлингВ. А.ZinserlingVAnoemail@neicon.ruСмирновА. В.SmirnovA. V.noemail@neicon.ruНаучно-исследовательский институт нефрологии Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. ПавловаRussian FederationРоссийский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологииRussian FederationПервый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. ПавловRussian FederationСанкт-Петербургский научноисследовательский институт фтизиопульмонологииRussian Federation2014010320141827278Copyright © Добронравов В.А., Богданова Е.О., Семенова Н.Ю., Береснева О.Н., Парастаева М.М., Галкина О.В., Зубина И.М., Зуева Е.Е., Иванова Г.Т., Каюков И.Г., Коваленко Т.Л., Котенко Л.В., Нутфуллина Г.М., Сиповский В.Г., Цинзерлинг В.А., Смирнов А.В., 20142014Добронравов В.А., Богданова Е.О., Семенова Н.Ю., Береснева О.Н., Парастаева М.М., Галкина О.В., Зубина И.М., Зуева Е.Е., Иванова Г.Т., Каюков И.Г., Коваленко Т.Л., Котенко Л.В., Нутфуллина Г.М., Сиповский В.Г., Цинзерлинг В.А., Смирнов А.В.Dobronravov V., Bogdanova E.O., Semenova N.Y., Beresneva O.N., Parastaeva M.M., Galkina O.V., Zubina I.M., Zueva E.E., Ivanova G.T., Kaukov I.G., Kovalenko I..., Kotenko L.V., Nuftullina G.M., Sipovsky V.G., Zinserling V., Smirnov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.nephrolog.ru/jour/article/view/18

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Определить направленность изменений экспрессии белка aKlotho, фактора роста фибробластов 23 (FGF23), интактного паратиреоидного гормона (РТН) и параметров обмена неорганического фосфата (Pi) в экспериментальных моделях ранних стадий дисфункции почек. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ. Для моделирования хронического повреждения почек выполняли резекцию 3/4 и 5/6 почек у крыс линии SHR, сроки эксперимента - 1 и 2 мес. Контрольные группы составили ложнооперированные животные. Определяли показатели мочевой экскреции неорганического фосфата (Pi). Экспрессию aKlotho в тубулярном эпителии оценивали иммуногистохимически. Концентрации FGF23 и РТН в сыворотке крови определяли методом иммуноферментного анализа. РЕЗУЛЬТАТЫ. Реализованные модели соответствовали клиническим стадиям 1-3 хронической болезни почек. Почечная экскреция Pi достоверно увеличивалась в группах животных, подвергнутых нефрэктомии. Концентрации РТН в контрольных и опытных группах достоверно не отличались, вне зависимости от сроков и характера воздействия. Не выявлено достоверных изменений концентрации FGF23 и РТН в сыворотке крови по мере нарастания степени повреждения почек и увеличения экскреции фосфата с мочой. Достоверное увеличение FGF23 выявлено только в экспериментальной модели 5/6 нефрэктомии. Уровень тканевой экспрессии aKlotho был достоверно ниже в экспериментальных моделях 3/4 и 5/6 нефрэктомий с различными сроками эксперимента по сравнению с контролем. Кроме того, существенное снижение aKlotho выявлено на самых ранних стадиях повреждения почек (группа ложнооперированных крыс SHR через 2 мес) в сравнении с контролем. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Изменения в системе FGF23/aKlotho существенно опережают развитие вторичного гиперпаратиреоза; на ранних стадиях хронического повреждения редукция aKlotho в почке является первичным событием по отношению к системному повышению FGF23; увеличение относительной и абсолютной экскреции фосфатов на ранних стадиях экспериментальной ХБП происходят независимо от aKlotho, FGF23 и РТН.

THEAIM. To determine changes of aKlotho protein kidney expression, circulating levels of fibroblast growth factor 23 (FGF23) and intact parathyroid hormone (PTH) and the parameters of inorganic phosphate (Pi) exchange in experimental modeling of early stages of chronic kidney disease. MATERIAL AND METHODS. The experimental models the chronic kidney injury were 3/4 or 5/6 nephrectomy (NE) in SHR rats while sham-operated SHR rats served as control groups. The duration of experiments was 1 or 2 months. The indices of Pi urinary excretion were determined as well as renal aKlotho protein expression by immunohistochemistry, serum concentrations of FGF23 and PTH (by enzyme-linked immunosorbent assay). RESULTS. The implemented models corresponded to 1C-3C stages of chronic kidney disease. Renal excretion of Pi was significantly increased in the groups of nephrectomized animals. No significant differences were observed in the serum concentration of FGF23 and PTH between control and experimental groups. FGF23 levels were significantly higher only in model of 5/6NE in compare to control groups. In contrary, the renal expression of aKlotho protein was significantly lower in all experimental models of 3/4NE, 5/6 NE compared to the control (sham-operated SHR, 1 month). Moreover, a significant reduction of aKlotho protein was identified at the earliest stage of kidney damage among models applied that was sham-operated SHR, 2 months (vs. sham-operated SHR, 1 month). CONCLUSION. Changes in FGF23/aKlotho system preceeds development of secondary hyperparathyroidism; in early stages of chronic kidney injury the reduction aKlotho in kidney occurs earlier than the systemic increase of FGF23; increase of relative and absolute phosphate excretion in the early stages of experimental CKD is independent from aKlotho, FGF23 and PTH.

фактор роста фибробластов 23паратиреоидный гормонэкспериментальное моделированиехроническое повреждение почекхроническая болезнь почекнеорганический фосфатмочевая экскрецияaKlothoKlothofibroblast growth factor 23parathyroid hormoneexperimental modelingchronic kidney injurychronic kidney diseaseinorganic phosphateurinary excretionReferencesKestenbaum В, Sampson JN, Rudser KD. Serum phosphate levels and mortality risk among people with chronic kidney disease. J Am Soc Nephrol 2005;16(2):520-528Kestenbaum В, Sampson JN, Rudser KD. Serum phosphate levels and mortality risk among people with chronic kidney disease. J Am Soc Nephrol 2005;16(2):520-528Добронравов ВА. Современный взгляд на патофизиологию вторичного гиперпаратиреоза: роль фактора роста фибробластов 23 и Klotho. Нефрология 2011;15(4):11-20Добронравов ВА. Современный взгляд на патофизиологию вторичного гиперпаратиреоза: роль фактора роста фибробластов 23 и Klotho. Нефрология 2011;15(4):11-20Craver L, Marco MP, Martonez I et al. Mineral metabolism parameters throughout chronic kidney disease stages 1-5-achievement of K/DOQI target ranges. Nephrol Dial Transplant 2007;22(4):1171-1176Craver L, Marco MP, Martonez I et al. Mineral metabolism parameters throughout chronic kidney disease stages 1-5-achievement of K/DOQI target ranges. Nephrol Dial Transplant 2007;22(4):1171-1176Hruska KA, Mathew S, Lund R et al. Hyperphosphatemia of chronic kidney disease. Kidney Int 2008;74(2):148-157Hruska KA, Mathew S, Lund R et al. Hyperphosphatemia of chronic kidney disease. Kidney Int 2008;74(2):148-157Hu MC, Kuro-o M, Moe OW. Klotho and chronic kidney disease. Contrib Nephrol 2013;180:47-63Hu MC, Kuro-o M, Moe OW. Klotho and chronic kidney disease. Contrib Nephrol 2013;180:47-63Razzaque MS, Lanske B. The emerging role of the fibroblast growth factor-23-klotho axis in renal regulation of phosphate homeostasis. J Endocrinol 2007;194(1):1-10Razzaque MS, Lanske B. The emerging role of the fibroblast growth factor-23-klotho axis in renal regulation of phosphate homeostasis. J Endocrinol 2007;194(1):1-10Hasegawa H, Nagano N, Urakawa I et al. Direct evidence for a causative role of FGF23 in the abnormal renal phosphate handling and vitamin D metabolism in rats with early-stage chronic kidney disease. Kidney Int 2010;78:975-980Hasegawa H, Nagano N, Urakawa I et al. Direct evidence for a causative role of FGF23 in the abnormal renal phosphate handling and vitamin D metabolism in rats with early-stage chronic kidney disease. Kidney Int 2010;78:975-980Sakan H, Nakatani K, Asai O et al. Reduced Renal б-Klotho Expression in CKD Patients and Its Effect on Renal Phosphate Handling and Vitamin D Metabolism. PLoS One. 2014;9(1):e86301. doi: 10.1371/journal.pone.0086301Sakan H, Nakatani K, Asai O et al. Reduced Renal б-Klotho Expression in CKD Patients and Its Effect on Renal Phosphate Handling and Vitamin D Metabolism. PLoS One. 2014;9(1):e86301. doi: 10.1371/journal.pone.0086301Wolf M. Update on fibroblast growth factor 23 in chronic kidney disease. Kidney Int 2012;82(7):737-747Wolf M. Update on fibroblast growth factor 23 in chronic kidney disease. Kidney Int 2012;82(7):737-747Isakova T, Xie H, Barchi-Chung A et al. Fibroblast growth factor 23 in patients undergoing peritoneal dialysis. Clin J Am Soc Nephrol 2011;6:2688-9520Isakova T, Xie H, Barchi-Chung A et al. Fibroblast growth factor 23 in patients undergoing peritoneal dialysis. Clin J Am Soc Nephrol 2011;6:2688-9520Hu MC, Kuro-o M, Moe OW. The emerging role of Klotho in clinical nephrology. Nephrol Dial Transplant 2012;27(7):2650-2657Hu MC, Kuro-o M, Moe OW. The emerging role of Klotho in clinical nephrology. Nephrol Dial Transplant 2012;27(7):2650-2657Takahashi S, Okada K, Nagura Y et al. Three-quarters nephrectomy in rats as a model of early renal failure. Jpn J Nephrol 1991;33(1):27-31Takahashi S, Okada K, Nagura Y et al. Three-quarters nephrectomy in rats as a model of early renal failure. Jpn J Nephrol 1991;33(1):27-31Береснева ОН, Парастаева ММ, Иванова ГТ. и др. Оценка кардиопротективного действия малобелковой соевой диеты и уровень неорганических анионов сыворотки крови у спонтанно-гипертензивных крыс с нефрэктомией. Нефрология 2007;11(3):70-76Береснева ОН, Парастаева ММ, Иванова ГТ. и др. Оценка кардиопротективного действия малобелковой соевой диеты и уровень неорганических анионов сыворотки крови у спонтанно-гипертензивных крыс с нефрэктомией. Нефрология 2007;11(3):70-76Ormrod D, Miller T. Experimental uremia. Description of a model producing varying degrees of stable uremia. Nephron 1980; 26(5):249-254Ormrod D, Miller T. Experimental uremia. Description of a model producing varying degrees of stable uremia. Nephron 1980; 26(5):249-254Feldman HI, Appel LJ, Chertow GM et al. The Chronic Renal Insufficiency Cohort (CRIC) Study: Design and Methods. J Am Soc Nephrol 2003;14:148-153Feldman HI, Appel LJ, Chertow GM et al. The Chronic Renal Insufficiency Cohort (CRIC) Study: Design and Methods. J Am Soc Nephrol 2003;14:148-153Gutierrez O, 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;16:2205-2215Gutierrez O, 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;16:2205-2215Larsson T, Nisbeth U, Ljunggren O, et al. Circulating concentration of FGF-23 increases as renal function declines in patients with chronic kidney disease, but does not change in response to variation in phosphate intake in healthy volunteers. Kidney Int 2003;64:2272-2279Larsson T, Nisbeth U, Ljunggren O, et al. Circulating concentration of FGF-23 increases as renal function declines in patients with chronic kidney disease, but does not change in response to variation in phosphate intake in healthy volunteers. Kidney Int 2003;64:2272-2279van Husen M, Fischer AK, Lehnhardt A et al. Fibroblast growth factor 23 and bone metabolism in children with chronic kidney disease. Kidney Int 2010;78:200-206van Husen M, Fischer AK, Lehnhardt A et al. Fibroblast growth factor 23 and bone metabolism in children with chronic kidney disease. Kidney Int 2010;78:200-206Martin A, David V, Quarles LD. Regulation and function of the FGF23/klotho endocrine pathways. Physiol Rev 2012;92(1):131-155Martin A, David V, Quarles LD. Regulation and function of the FGF23/klotho endocrine pathways. Physiol Rev 2012;92(1):131-155Aizawa H, Saito Y Nakamura T et al. Downregulation of the Klotho gene in the kidney under sustained circulatory stress in rats. Biochem Biophys Res Commun 1998; 249: 865-871Aizawa H, Saito Y Nakamura T et al. Downregulation of the Klotho gene in the kidney under sustained circulatory stress in rats. Biochem Biophys Res Commun 1998; 249: 865-871Burnett SM, Gunawardene SC, Bringhurst FR et al. Regulation of C-terminal and intact FGF-23 by dietary phosphate in men and women. J Bone Miner Res 2006;21:1187-1196Burnett SM, Gunawardene SC, Bringhurst FR et al. Regulation of C-terminal and intact FGF-23 by dietary phosphate in men and women. J Bone Miner Res 2006;21:1187-1196Haruna X Kashihara N, Satoh M et al. Amelioration of progressive renal injury by genetic manipulation of Klotho gene. Proc Natl Acad Sci USA 2007; 104: 2331-2336Haruna X Kashihara N, Satoh M et al. Amelioration of progressive renal injury by genetic manipulation of Klotho gene. Proc Natl Acad Sci USA 2007; 104: 2331-2336Wang X, Sun Z. Klotho gene delivery prevents the progression of spontaneous hypertension and renal damage. Hypertension 2009; 54:810-817Wang X, Sun Z. Klotho gene delivery prevents the progression of spontaneous hypertension and renal damage. Hypertension 2009; 54:810-817Moe SM, Radcliffe JS, White KE et al. The pathophysiology of early-stage chronic kidney disease-mineral bone disorder (CKD-MBD) and response to phosphate binders in the rat. J Bone Miner Res 2011;26(11):2672-2681Moe SM, Radcliffe JS, White KE et al. The pathophysiology of early-stage chronic kidney disease-mineral bone disorder (CKD-MBD) and response to phosphate binders in the rat. J Bone Miner Res 2011;26(11):2672-2681Spichtig D, Zhang H, Mohebbi N et al. Renal expression of FGF23 and peripheral resistance to elevated FGF23 in rodent models of polycystic kidney disease. Kidney Int 2014; doi:10.1038/ ki.2013.526Spichtig D, Zhang H, Mohebbi N et al. Renal expression of FGF23 and peripheral resistance to elevated FGF23 in rodent models of polycystic kidney disease. Kidney Int 2014; doi:10.1038/ ki.2013.526Rowe PS. Regulation of bone-renal mineral and energy metabolism: the PHEX, FGF23, DMP1, MEPE ASARM pathway. Crit Rev Eukaryot Gene Expr 2012;22(1):61-86Rowe PS. Regulation of bone-renal mineral and energy metabolism: the PHEX, FGF23, DMP1, MEPE ASARM pathway. Crit Rev Eukaryot Gene Expr 2012;22(1):61-86

The authors declare that there are no conflicts of interest present.