El aumento de la expresión de FGF23 en médula ósea : potencial mecanismo de la resistencia a la acción de eritropoyetina en la enfermedad renal crónica

Abstract

La anemia en la enfermedad renal crónica (ERC) es frecuente y se asocia a mayor morbimortalidad y mala calidad de vida. En la etiopatogenia de la anemia de la ERC destaca la resistencia a la acción de la hormona eritropoyetina (EPO) en las células eritropoyéticas de la médula ósea (MO) y la deficiencia relativa de la producción de EPO. Dado este déficit relativo, la EPO recombinante humana (EPOrh) forma parte del tratamiento habitual de la anemia de la ERC terminal. Por otra parte, el Factor de Crecimiento Fibroblástico 23 (FGF23) es una hormona peptídica secretada por osteocitos y osteoblastos. Los niveles de FGF23 están elevados en el plasma de los pacientes ERC, lo que se asocia a efectos patológicos cardiovasculares y óseos. Nuestros estudios recientes demostraron que FGF23 también es producido por células progenitoras eritropoyéticas de la MO y que, frente al estímulo de EPO, estas células aumentan la expresión y secreción de FGF23. El objetivo principal de esta tesis fue estudiar el efecto de FGF23 sobre la acción eritropoyética de EPO en MO de ratones ERC. El modelo animal implementado fue el de nefropatía crónica por oxalato. Se utilizaron 4 principales grupos experimentales de ratones machos C57Bl/6: grupo control (CTL), CTL con EPOrh, ERC y ERC con EPOrh (misma dosis de EPOrh para ambos grupos: 5000 UI/Kg s.c, Recormon TM, Roche). Se realizaron mediciones en sangre (hematocrito (Hto), hemoglobina (Hb), porcentaje de reticulocitos y FGF23), riñón (mRNA de EPO y Klotho) y MO (abundancia relativa de progenitores y precursores eritropoyéticos a través de citometría de flujo; mRNA de FGF23, FGFR1, FGFR3, Klotho y EPOR; y proteína FGF23). Resultados: en relación al grupo CTL, en la MO de la ERC se encontró un aumento de la proteína FGF23 y de la abundancia del transcrito de FGF23, EPOR, FGFR1 y Klotho; además, encontramos en ERC hay un aumento del mRNA de EPO renal. Por otro lado, vimos que luego de la administración de EPOrh se produjo un aumento del mRNA FGF23 en la MO de ratones control y ERC, que se correlacionó a un aumento de FGF23 plasmático. Finalmente, en la ERC no hubo cambio en el Hto, Hb ni en la abundancia relativa de progenitores/precursores de la MO, contrariamente a lo observado en el grupo CTL, además, luego de EPOrh se observó una caída del porcentaje de reticulocitos en ERC. Las principales conclusiones y discusiones de esta tesis son: 1) en la MO de la ERC hay un aumento de la expresión de FGF23, lo que sugiere que la MO es una fuente que contribuye al aumento de los niveles circulantes de FGF23 en la ERC; 2) se encontró una resistencia a la acción eritropoyética de EPO en la MO de la ERC, la que dependería de un efecto diferencial de EPO sobre las células eritropoyéticas que más proliferan (progenitores eritropoyéticos) que podría estar mediado por FGF23 a nivel local en la MO y 3) EPO estimula la expresión y secreción de FGF23 en grupos CTL y ERC.

Anemia in chronic kidney disease (CKD) is common and is associated with increased morbimortality and poor life quality. Resistance to the action of the hormone erythropoietin (EPO) in the erythropoietic cells of the bone marrow (BM) and the relative deficiency production of EPO are factors that contribute to anemia in CKD. Because of this relative deficit, human recombinant EPO (EPOrh) is a usual anemia treatment in end stage renal disease. Moreover, the Fibroblast Growth Factor 23 (FGF23) is a peptide hormone secreted by osteocytes and osteoblasts. The plasma levels of FGF23 are elevated in CKD patients, which is associated with adverse cardiovascular and bone effects. Our recent studies showed that FGF23 is also produced by erythropoietic progenitor cells of BM and that against the stimulation of EPO, these cells increase the expression and secretion of FGF23. The main objective of this thesis was to study FGF23 effect on erythropoietic action of EPO in BM of CKD. The CKD model implemented was oxalate nephropathy. Four main experimental groups of male C57Bl/6 mice were used: control group (CTL), CTL with rhEPO, CKD, and CKD with rhEPO (same dose of EPOrh for both groups: 5000 IU/Kg s.c, Recormon TM, Roche). Measurements were made in blood (hematocrit (Hct), hemoglobin (Hb), percentage of reticulocytes and FGF23), kidney (mRNA of EPO and Klotho) and BM (relative abundance of progenitors and erythropoietic precursors through flow cytometry; mRNA of FGF23, FGFR1, FGFR3, Klotho and EPOR; and protein FGF23). Results: in the BM of CKD we found greater FGF23 protein abundance and greater mRNA abundance of FGF23, EPOR, FGFR1 and Klotho vs. CTL. In addition, we saw an increase in renal EPO mRNA of CKD. After EPO administration we detected a FGF23 mRNA increase in CTL and CKD BM, which was correlated to plasma FGF23 rise. Also; in CKD, after EPO administration, there was no change in the Hct, Hb or in the relative BM abundance of progenitors/precursors, contrary to what was observed in CTL; additionally, after rhEPO a drop in the percentage of reticulocytes was observed in CKD. The main conclusions and discussions of this thesis are: 1) there is a higher FGF23 expression in the BM of CKD, suggesting that BM is a source that contributes to the higher FGF23 plasma levels in CKD, 2) BM of CKD is resistance to the EPO erythropoietic action, which would depend on a differential effect of EPO on the erythropoietic cells that proliferate the most (erythropoietic progenitors), what could be mediated by FGF23 locally in the BM and 3) EPO stimulates the expression and secretion of FGF23 in CTL and CKD groups.