Las fosfatoninas son factores reguladores del metabolismo del fósforo, y el FGF23 es el mejor estudiado de ellos. Esto ha producido un cambio en nuestra comprensión del metabolismo mineral, y especialmente de la regulación del fósforo. El FGF23 es un factor de 251 aminoácidos con una novedosa porción carboxilo terminal de 71 aminoácidos, producido primariamente por los osteocitos en el hueso. Tiene un rol central en la regulación de la homeostasis del fósforo, produciendo fosfaturia, y de la vitamina D, inhibiendo su producción por supresión de la 1 alfa hidroxilasa renal. Se ha pensado que tiene un papel importante en la patogénesis del hiperparatiroidismo secundario temprano relacionado a la insuficiencia renal crónica al inhibir la síntesis renal de 1,25(OH)2D en respuesta a su incremento en sangre producido para favorecer la excreción renal de fósforo y mantener su balance. En IRC, sus niveles parecerían ser predictores independientes de progresión hacia la IRC terminal. En los pacientes en diálisis, sus niveles permitirían predecir el resultado de la terapia con calcitriol, así como parecen ser predictores independientes de riesgo de mortalidad en el primer año de hemodiálisis. Sus niveles también se han relacionado con el desarrollo de calcificaciones vasculares en arterias de las manos, pero con las calcificaciones aórticas. La exposición a niveles excesivos de FGF23 en período temprano postrasplante parece estar más fuertemente asociado con la hipofosfatemia postrasplante que la PTH.
Phosphatonins are regulatory factors of phosphate metabolism and the FGF23 is the best studied of them. This has produced a change in our understanding in mineral metabolism and specifically of phosphate regulation. FGF23 is a 251-amino acid factor that differs from other FGF family members by having a 71-amino acid extension on the carboxyl-terminal end of the molecule that is specific for this factor. It is primarily produced by osteocytes in bone. It has a central role in phosphate homeostasis regulation, producing phosphaturia, and in vitamin D metabolism, inhibiting its production by suppression of renal 1 Alfa hydroxylase. It is believed to have an important place in the pathogenesis of early secondary hyperparathiroidism related to chronic renal insufficiency by inhibiting renal synthesis of 1,25(OH)2D in response to its increment in blood produced to increase renal phosphate excretion and maintain phosphate balance. In CRF its serum levels seem to be independent predictors of progression to terminal renal failure. In dialysis patients the determination of its serum levels would allow to predict the results of therapy with calcitriol in the treatment of secondary hyperparathyroidism; they also seem to be independent predictors of the risk of mortality during the first year of hemodialysis. Its serum levels have also been related to the development of vascular calcifications of hand arteries but not with aortic calcifications. The exposure to excessive levels of FGF23 in the early postransplant period seems to be strongly associated with postransplant hypophophatemia more than to PTH or other phosphatonins.
Introducción
El descubrimiento reciente de las fosfatoninas, factores reguladores del metabolismo del fósforo1, y especialmente el FGF232, el mejor estudiado de ellos, ha producido un cambio en nuestra comprensión del metabolismo mineral, cuestionando anteriores paradigmas.
Según el paradigma clásico, la regulación del fósforo sérico se hacia a través de las variaciones de las dos hormonas calciotrópicas fundamentales3:
1- El aumento del fósforo extracelular estimulaba directamente la secreción de PTH. El incremento de la PTH inhibía la reabsorción tubular renal de fosfato.
2- El incremento del Pi extracelular disminuía la expresión de la 1 alfa-hidroxilasa renal y reducía así la síntesis de 1,25(OH)2D3. La reducción del 1,25(OH)2D3provocaba la disminución de la absorción intestinal de Pi.
Sin embargo, en un grupo de condiciones patológicas se vio que los niveles de fósforo estaban alterados sin una modificación significativa en las concentraciones de PTH o 1,25(OH)2D3, lo cual era incomprensible según el esquema clásico de regulación del fósforo, sugiriendo que otros factores intervendrían en su regulación.
Estas enfermedades que se caracterizan por hipofosfatemia, hiperfosfaturia y mineralización ósea defectuosa, incluyen a la Hipofosfatemia ligada al X (XLH)4, el Raquitismo hipofosfatémico autosómico dominante (ADHR)5 el recesivo (ARHR)6 y la osteomalacia inducida por tumores7.
La evidencia a favor de la existencia de otros factores circulantes que regulan los niveles de Pi sérico provino de:
1- El Síndrome de osteomalacia tumoral: pequeños tumores mesenquimáticos que causan pérdida renal de fosfato y osteomalacia, todo lo cual desaparece con la resección del tumor, sugiriendo una base humoral para ese fenómeno8-9.
2- El ratón Hyp, un modelo animal del trastorno de XLH. Se puede inducir pérdida renal de fosfato en un ratón normal poniéndolo en parabiosis con un ratón Hyp10 y en un riñón de ratón normal al trasplantarlo en un ratón Hyp indicando también la presencia de un factor circulante que modifica la fosfaturia11.
El factor de crecimiento fibroblástico 23 (FGF23) es un factor de 251 aminoácidos, con un peso molecular de 32 KDa perteneciente a la misma familia de los otos 22 factores de crecimiento fibroblástico. Está compuesto por un péptido señal de 25 aminoácidos en la porción amino terminal; luego le sigue una región que contiene el dominio característico de los otros 22 factores de crecimiento fibroblástico y finalmente se encuentra una novedosa porción carboxilo terminal de 71 aminoácidos. Entre el dominio común a los FGF y el dominio final novedoso existe el sitio de clivaje de la molécula que contiene un motivo RXXR. Este motivo es característico de los sitios de clivaje por enzimas del tipo de la pro-convertasa de la familia de serinoproteasas tipo subtilisina/Kexina. Es probable que las proconvertasas sean las enzimas responsables de la degradación del FGF23. El sitio de clivaje se encuentra mutado en los pacientes portadores de ADHR12. El FGF23 es producido primariamente por los osteocitos en el hueso13,14.
Los FGFs tienen 4 tipo de receptores: FGFR 1,2,3 y 4 con subtipos. El FGF 23 se une con alta afinidad al FGFR1 (IIIC). FGFR1 esta expresado en el túbulo renal15, pero primariamente en el túbulo distal, mientras que el principal FGFR en el túbulo proximal, sitio de la regulación del fosfato, es el FGFR3. Además para poder actuar sobre su receptor específico, el FGF23 necesita unirse a una proteína transmembrana conocida como Klotho16,17. La proteína Klotho se une a múltiples receptores de FGF incrementando la afinidad por estos. La unión al Klotho se produce a nivel del sitio carboxilo terminal de la molécula. La expresión del Klotho en un tejido determina si ese tejido es blanco del FGF23 o no.
El estudio del fenotipo de los ratones nulos para el Fgf23 indican que el FGF23 tiene un rol central en la regulación de la homeostasis del fósforo y la vitamina D18. Los ratones heterocigotas son enteramente normales, con niveles séricos normales de FGF23, pero los ratones en los cuales ambos alelos para el gen Fgf23 están alterados tienen un fenotipo notable con extrema hiperfosfatemia y altos niveles séricos de 1,25(OH)2D. Ellos desarrollan hiperfosfatemia porque hay retención renal de fosfato, con un incremento en la presencia apical de cotransportodores sodio - fosfato NaPi-2a en el túbulo proximal, así como un incremento en la captación de fosfato en los cortes de sección renales. Los ratones deficientes en Fgf23 también tienen altos niveles de 1,25(OH)2D por el incremento en la actividad de la 1 –hidroxilasa renal. Los ratones nulos para Fgf23 desarrollan una progresiva hipercalcemia, presumiblemente por los muy altos niveles de 1,25(OH)2D, y finalmente mueren por fallo renal y nefrocalcinosis. Las características de hiperfosfatemia e incremento de los niveles de 1,25(OH)2D son imágenes en espejo del síndrome de exceso de FGF23 y encaja bien en la hipótesis de que el FGF23 es un regulador fisiológico del Pi y del metabolismo de la vitamin D.
Una nueva manera de analizar el mecanismo de acción del FGF23 ha sido usar anticuerpos monoclonales anti-FGF23 que pueden neutralizar las actividades del FGF23 tanto in vitro como in vivo. Yamazaki y col. desarrollaron dos anticuerpos (FN1 y FC1) que reconocían las regiones N- y C-terminales del FGF23, respectivamente19. Tanto el FN1 como el FC1 inhibían la actividad del FGF23 en un reporter ensayo basados en células Klotho-dependiente. Su administración causó marcados incrementos en los niveles de fósforo sérico y 1,25(OH)2D en ratones normales. Estos cambios fueron acompañados por una alteración en la expresión en el cotransportador sodio fosfato tipo NaPi IIa, de la 25-hidroxivitamina-D-1alpha-hidroxilasa, y la 24-hidroxilasa. Por lo tanto este estudio utilizando anticuerpos neutralizantes confirmó que el FGF23 es un verdadero regulador fisiológico del metabolismo del fósforo y la vitamina D.
FGF23 en IRC temprana
En un gran estudio transversal reciente que abarcó más de 1800 pacientes con IRC, Levin y col. demostraron que los niveles de calcitriol comienzan a declinar con las más leves reducciones de la tasa de filtración glomerular estimada20. Algunos autores han sugerido que esta reducción del calcitriol estaría asociada a un déficit de su sustrato, la 25OHD. Sin embargo Levin no encontró una correlación entre las dos formas de vitamina D: aproximadamente el 45% de los pacientes con bajos niveles de calcitriol tenía niveles normales de 25OHD. En la insuficiencia renal crónica temprana, se ha demostrado ya hace largo tiempo que la disminución de los niveles de 1,25(OH)2D y la aparición de hiperparatiroidismo secundario ocurren en un momento cuando la retención de Pi no ha ocurrido todavía y el Pi sérico esta incluso reducido21. De esto surge una pregunta muy importante: Juega el FGF23 un papel importante en la patogénesis del hiperparatiroidismo secundario temprano al inhibir la síntesis renal de 1,25(OH)2D en respuesta a los cambios en el manejo del Pi? Y si es así, exactamente como se censan los cambios en el manejo del Pi?
Los estudios del FGF23 en IRC temprana son limitados debido a las dificultades de estimar con precisión la TFG en disfunción renal leve. Además, la porción C-terminal del FGF23 puede ser filtrada por los riñones, por lo cual la disminución de la filtración glomerular podría llevar a la acumulación de estos fragmentos del FGF23. Tampoco esta claro si esto también ocurre con la molécula intacta de FGF23. Actualmente existen dos tipos de ensayos para medir el FGF23 y ambos son de tipo ELISA: uno detecta el la porción C-terminal del factor y usualmente se informa en RU/ml, mientras que el otro ensayo detecta el péptido completo y se informan en pg/ml. Hasta el presente no esta clara la relación que existe entre ambas mediciones y cuales son los rangos normales en diferentes poblaciones.
Varios estudios han analizado la relación entre el FGF23, PTH y calcitriol en IRC temprana. Shigematsu y col. estudiaron 62 pacientes prediálisis con una edad promedio de 51.3 ± 14.0 años (32 hombres y 30 mujeres)22. Estimaron la tasa de filtración glomerular por colecciones de 24 horas y por mediciones de cistatina. Dividieron a los pacientes en tres grupos: aquellos con Ccr > 80, de 80 a 30 y aquellos <30 ml/min. Tanto los niveles de PTHi como PTH 1–84 se correlacionaron estrechamente con los niveles de FGF23 mientras que se encontró una correlación negativa (relación también exponencial) entre las concentraciones séricas de FGF23 y de calcitriol. La tasa máxima de reabsorción tubular de fosfato se correlacionó negativamente con las concentraciones séricas de FGF23. A pesar de ello, las cantidades diarias de fosfato urinario excretadas fueron significativamente menores en pacientes con Ccr < 30 mL/min, mientras que sus niveles circulantes de FGF23 fueron significativamente mayores.
En otro estudio Gutierrez O y col. estudiaron 80 pacientes con IRC y los clasificaron de acuerdo a tasa de filtración estimada por formula de MDRD(eGFR)23. Determinaron FGF23 (porción carboxilo terminal), PTH, 25(OH)D3, calcitriol, calcio, fosfato, y la excreción fraccional de fosfato (EFPi). Evaluaron varias hipótesis entre ellas si el FGF23 estaba asociado a disminución en los niveles de calcitriol independientemente de la función renal, la hiperfosfatemia y los niveles de 25 (OH) D. Utilizaron regresión lineal múltiple para evaluar las hipótesis de que el FGF23 y la PTH estaban inversamente asociadas a la eGFR, mientras que los niveles de calcitriol estaban linealmente asociados a eGFR.
Hiperfosfatemia e hipocalcemia estaban presentes en solo 12 y 6% de los pacientes, respectivamente, todos los cuales tenían un eGFR <30. Los incrementos en la EFPi se asociaron con una eGFR disminuida, y tanto el incremento en el FGF23 como la PTH estaban asociados en forma independiente con el incremento en la EFPi. El incremento en el FGF23 y la disminución del 25(OH)D eran predictores independientes de la disminución del calcitriol. Los efectos de la propia función renal y la hiperfosfatemia sobre los niveles de calcitriol desaparecieron completamente luego de ajustar por FGF23. Concluyeron que el incremento en el FGF23 puede contribuir a mantener los niveles normales de fósforo en presencia de una IRC que avanza a costa de un empeoramiento en la deficiencia de calcitriol y por lo tanto podría ser un factor central en la patogénesis temprana del HPT secundario. (Figuras 1 y 2)
Recientemente se ha propuesto al FGF23 como predictor de progresión de insuficiencia renal. Fliser y col. estudiaron una cohorte de 227 pacientes no diabéticos con IRC en los cuales evaluaron las concentraciones plasmáticas de FGF23 y otras variables del metabolismo fosfocálcico24. En la cohorte basal, encontraron una correlación inversa significativa entre TFG y los niveles tanto del FGF23 C-terminal como intacto. A 177 de esos pacientes los siguieron prospectivamente por una media de 53 meses para valorar progresión enfermedad renal. En 65 pacientes observaron duplicación de la creatinina sérica y/o fallo renal terminal. Por regresión de Cox tanto el FGF23 C-terminal como el intacto fueron predictores independientes de progresión de IRC luego de ajustes por edad, sexo, TFG basal, proteinuria, Ca, Pi, y iPTH.
La explicación del valor predictivo del FGF23 en la progresión de la IRC podría provenir de su relación inversa con la producción de calcitriol y la relación de este con la inflamación tisular. Un trabajo reciente examinó el papel potencial del calcitriol sobre la inflamación del tejido renal asociado a la enfermedad renal crónica. Zehnder y col.25 midieron los metabolitos de la vitamina D, marcadores de inflamación y expresión génica en 174 pacientes con una variedad de enfermedades renales. La proteína urinaria MCP-1 y la infiltración renal por macrófagos estuvieron cada una de ellas inversamente correlacionadas con los niveles séricos de 1,25(OH)2D. El análisis de regresión logística con la proteína urinaria MCP-1 usada como desenlace binario mostró que por cada 10-unidades de incremento en los niveles séricos de 1,25(OH)2D o 25OHD resultó en menor inflamación renal. El análisis de 111 biopsias renales mostró que la injuria renal no estaba asociada con un incremento compensador en el ARNm para la enzima 25-hidroxivitamina D-1 -hidroxilasa (CYP27B1). In vitro, la 1,25(OH)2D atenúa la expresión de proteína de MCP-1 inducida por TNF por las células humanas de túbulo proximal. Este estudio por lo tanto sugiere que la inflamación renal esta asociada a una disminución de metabolitos séricos de la vitamina D.
FGF- 23 en insuficiencia renal avanzada
Varios estudios han evaluado la utilidad de medir los niveles de FGF-23 en pacientes con insuficiencia renal crónica avanzada en varias circunstancias:
1- Como predictores del resultado de la terapia con calcitriol:
Kazama y col estudiaron 62 pacientes en hemodiálisis con niveles plasmáticos de PTH intacta mayores de 300 pg/ml a los cuales se administró calcitriol por vía intravenosa tres veces por semana26. Los pacientes cuya PTH disminuyó por debajo de 300 pg/ml dentro de 24 semanas se definieron como aquellos tratados con éxito. A los mismos pacientes también se le determinó el FGF-23 por ensayo ELISA. Los niveles pretratamiento de FGF23 se relacionaron con los niveles de PTH intacta, producto Ca x Pi, e historia de terapia con Vitamina D activa. Los niveles pretratamiento de FGF23, PTHi y calcio eran menores en los pacientes que fueron tratados con éxito con calcitriol. El análisis de regresión logística mostró que los niveles pretratamiento de PTHi y FGF23 afectaban en forma significativa los resultados de la terapia. Los análisis de las curves ROC mostró que los niveles de FGF23 eran los que mejor servían como prueba de orientación para identificar pacientes con una futura respuesta refractaria a la terapia con calcitriol. El tratamiento sería exitoso en el 88.2% de aquellos con niveles de FGF-23
2- Como predictores de riesgo de mortalidad en el primer año de hemodiálisis :
Gutierrez y col. examinaron la mortalidad de acuerdo a los niveles séricos de Pi en una cohorte prospectiva de 10,044 pacientes que empezaban hemodiálisis27. Luego analizaron los niveles de FGF23 y la mortalidad en una muestra caso–control de 200 sujetos que murieron y 200 que sobrevivieron durante el primer año de HD. La hipótesis analizada fue que los niveles incrementados de FGF23 al inicio de hemodiálisis podrían estar asociados a un incremento en la mortalidad. El análisis multivariado ajustado mostró que los incrementos en los niveles de FGF23 se asociaban con un incremento monotónico en el riesgo de muerte cuando se examinaban ya sea como una escala continua (odds ratio por unidad de incremento de valores log-transformados de cFGF23: 1,8; IC 95%, 1,4 a 2,4) o en quartilos, con quartilo 1 como referencia: OR para quartilo 2, 1,6 [IC, 0,8 a 3,3], OR para quartilo 3, 4,5 [IC, 2,2 a 9,4] y OR para quartilo 4, 5,7 [IC, 2,6 a 12,6]. Los investigadores encontraron además que el valor predictivo de los niveles séricos elevados de FGF23 estaban conservados a diferentes grados de hiperfosfatemia, excepto para el quartilo más alto (>5,5 mg/dL), el cual per se estaba asociado con un 20% de incremento en el riesgo ajustado de muerte. No esta claro si el incremento en la mortalidad es debido a causas cardiovasculares lo que requerirá de futuras investigaciones. Tampoco esta claro si el FGF23 afecta directamente la función cardiovascular.
3- Como predictores de calcificaciones vasculares
Inaba y col investigaron la importancia del FGF23 en el desarrollo de calcificaciones vasculares28. Estos autores estudiaron pacientes varones en hemodiálisis con diabetes mellitus (DM) y sin DM. Los niveles plasmáticos de FGF23 se determinaron al inicio de las sesiones de diálisis por ELISA. Las calcificaciones vasculares se evaluaron por radiografías de la aorta y las arterias de las manos por un examinador, ciego a las características de los pacientes. En los pacientes no-DM el análisis de regresión múltiple mostró que los niveles de FGF23, el producto Ca x Pi, y el peso corporal eran factores independientes asociados significativamente con calcificación de las arterias de las manos y la presión diastólica se asociaba a calcificación aórtica. En pacientes DM, los niveles plasmáticos de FGF23 y la duración de hemodiálisis fueron factores independientes asociados a las calcificaciones de las arterias de las manos mientras que la presión diastólica se asoció con las calcificaciones aórticas.
En otro estudio Kojima y col.29 analizaron pacientes en hemodiálisis con DM y sin DM. Se midieron los niveles de FGF23 antes del comienzo de la diálisis por ELISA. Se evaluaron las calcificaciones de la aorta abdominal por tomografía computada y se estableció el índice de calcificación aórtica. Estos autores no hallaron relación entre los valores de FGF23 y la calcificación aórtica.
El FGF 23 en el postransplante renal Bhan y col30 efectuaron un estudio prospectivo longitudinal en 27 receptores de transplante con donante vivo para evaluar la hipótesis de que los niveles excesivos de FGF23 dan cuenta de la hiposfosfatemia y la disminución en los niveles de calcitriol que siguen al transplante renal. La presencia de hipofosfatemia <2,5 mg/dl se desarrollo en 85% de los sujetos, incluyendo uno con paratiroidectomía previa. En 37% de ellos se desarrollo una hipofosfatemia de < o =1,5 mg/dl. Los niveles de FGF23 cayeron rápidamente dentro de la primera semana de valores pre-transplante de 1.218+/-542 RU/ml a 557+/-579 RU/ml, los cuales estaban todavía francamente por encima de los valores normales. Los niveles de FGF23 se asociación en forma independiente a los niveles séricos de fosfato (P < 0,01), la excreción urinaria de fosfato (P < 0,01), y los niveles de calcitriol (P < 0,01), mientras que los niveles de PTH no se asociaron en forma independiente a ninguno de esos parámetros. Estos autores calcularon el área bajo la curva para FGF23 y PTH entre los niveles pre- y primer valor post-transplante como una medida sumaria de la exposición temprana a estas hormonas fosfatúricas. Un área bajo la curva de FGF23 mayor que la mediana se asoció con un riesgo relativo de desarrollar hipofosfatemia < o =1,5 mg/dl de 5,3 (P = 0,02) comparado con niveles más bajos. Por otro lado el incremento en el área bajo la curva de PTH no estuvo asociada con mayor riesgo de hipofosfatemia. La exposición a niveles excesivos de FGF23 en período temprano postransplante parece estar más fuertemente asociado con la hipofosfatemia post-transplante que la PTH.
En otro trabajo Pande y col31 evaluaron los niveles de dos fosfatoninas FGF23 y sFRP-4 en pacientes post transplante renal. Observaron dramáticas reducciones en el FGF23 (-88,8 +/- 5,4%) y en el fósforo (-64 +/- 10.2%) a los 4-5 días post-transplante. En los pacientes con hipofosfatemia post-transplante, los niveles de FGF-23 se correlacionaron inversamente con el fósforo plasmático (r2 = 0,661, p < 0,05), mientras que no hubo relación entre los niveles de sFRP-4 y la hipofosfatemia post-transplante.
Conclusion :
El FGF23 ha surgido en los últimos años como un importante factor que interviene en los circuitos endocrinos de retroalimentación que regulan la homeostasis mineral, básicamente controlando la excreción de fósforo y la síntesis de calcitriol a nivel del túbulo renal. El reconocimiento de que el FGF23 esta elevado en la insuficiencia renal temprana ha impulsado a distintos autores a averiguar su rol en la génesis del hiperparatiroidismo secundario, fundamentalmente por su efecto principal de reducir la producción de calcitriol. Ya que el FGF 23 se encuentra muy elevado en la insuficiencia renal crónica terminal, diferentes trabajos han mostrado la importancia de medir este factor para predecir resistencia al tratamiento con calcitriol en el hiperparatiroidismo secundario, o en la predicción de mortalidad temprana en diálisis. Estos trabajos son escasos y requieren ser corroborados por otros estudios más amplios. Es por esta razón que las guías de manejo del metabolismo mineral en diálisis y transplante todavía no han sugerido la medición del FGF23 en pacientes con insuficiencia renal crónica. Tampoco sabemos con precisión si la determinación de este factor agrega más información útil para el manejo clínico de los pacientes sumado a las determinaciones que ya hacemos como la medición de niveles de PTH sérica y otros parámetros del metabolismo fosfocálcico.
Conceptos clave
1- Es posible que el incremento en los niveles de FGF23 sean responsables de una mayor reducción de los niveles de calcitriol en las fases tempranas de la insuficiencia renal y contribuya al desarrollo del hiperparatiroidismo secundario de la enfermedad renal crónica.
2- Recientemente se ha demostrado la utilidad de las determinaciones del FGF23 en los pacientes con IRC prediálisis en la predicción de la progresión hacia la IRC terminal.
3- En los pacientes en diálisis las determinaciones del FGF23 pueden ser útiles para predecir el resultado de la terapia con calcitriol en el tratamiento del hiperparatiroidismo secundario, así como para predecir el riesgo de mortalidad en el primer año de hemodiálisis y como predictor de ciertas calcificaciones vasculares.
4- En el período temprano post-transplante los niveles de FGF23 parecen estar más fuertemente asociados con la hipofosfatemia post-transplante que los niveles de PTH y otras fosfatoninas.
Figura 1.
Figura 2.
