Vitamin D and soluble Klotho inhibit FGF23-mediated cardiac hypertrophy in Chronic Kidney Disease

维生素 D 和可溶性 Klotho 抑制慢性肾病中 FGF23 介导的心脏肥大

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY Chronic kidney disease (CKD) is a public health problem that increases the risk of cardiovascular disease and death. By promoting heart failure, cardiac hypertrophy is an important pathology in CKD and affects up to 90% of patients by the time they reach dialysis. Elevated serum levels of bone-derived fibroblast growth factor (FGF) 23 are a common, early metabolic complication of CKD that is strongly associated with cardiovascular events and mortality. In recent experimental studies, we demonstrated that in this context, FGF23 might act as a causal factor by directly targeting cardiac myocytes and inducing cardiac hypertrophy. We could show that FGF23 can specifically activate FGF receptor isoform 4 (FGFR4) and subsequent PLCγ/calcineurin/NFAT signaling leading to hypertrophic growth of cardiac myocytes that occurs independently of elevations in blood pressure. Administration of an FGFR4-specific blocking antibody reduced cardiac hypertrophy in the 5/6 nephrectomy rat model of CKD, suggesting that pharmacological interference with myocardial FGF23/FGFR4 signaling might serve as a novel cardio-protective therapeutic approach in CKD. Here, we will study if active vitamin D (VitD) and soluble klotho (sKL), two endocrine factors with known cardio-protective functions and whose serum levels are significantly reduced in CKD, confer their anti-hypertrophic actions by blocking FGF23/FGFR4/PLCγ/calcineurin/NFAT signaling in cardiac myocytes. This hypothesis is supported by our preliminary data showing that sKL and VitD block FGF23-induced hypertrophic growth of cultured cardiac myocytes. In Aim 1, we will determine if these inhibitory actions of sKL and VitD are associated with a reduction in FGF23-induced PLCγ and NFAT activity. Our preliminary work indicates that VitD inhibits the FGFR4/PLCγ interaction in FGF23-stimulated cardiac myocytes, and we will study if activated VitD receptor (VDR) can directly bind PLCγ and/or FGFR4 to block PLCγ activation post FGF23 treatment. Klotho is a transmembrane protein that binds to FGFRs and acts as co-receptor for FGF23 in the kidney. Here, we will determine if sKL can also interact with FGF23 and/or FGFR4 thereby blocking FGF23/FGFR4 binding and subsequent PLCγ/calcineurin/NFAT signaling in cardiac myocytes. It has been shown that administration of VitD or sKL in rodent models of CKD reduces cardiac hypertrophy, and our preliminary data in 5/6 nephrectomized rats indicates that VitD inhibits myocardial calcineurin/NFAT activity. In Aim 2, we will determine if delivery of VitD or sKL can block FGFR4/PLCγ/calcineurin/NFAT signaling in 5/6 nephrectomized rats and reduce cardiac hypertrophy. Furthermore, we will study if administration of VitD or sKL to an established genetic mouse model for cardiac hypertrophy induced by expression of a constitutively active FGFR4 mutant form, inhibits FGFR4/PLCγ/calcineurin/NFAT signaling and improves cardiac morphology and function. We postulate that by interfering with FGF23-induced cardiac hypertrophy, administration of sKL and VitD might serve as a novel therapeutic strategy to tackle cardiac injury and death in patients with CKD.
项目摘要 慢性肾脏病(CKD)是一个公共卫生问题,可增加心血管疾病和 死亡。通过促进心力衰竭,心脏肥大是CKD的重要病理,最多影响90% 到患者到达透析时。骨源性成纤维细胞生长因子的血清水平升高 (FGF)23是CKD的常见,早期的代谢并发症,与心血管密切相关 事件和死亡率。在最近的实验研究中,我们证明在这种情况下,FGF23可能充当 通过直接靶向心肌细胞和诱导心脏肥大的因果因素。我们可以证明 FGF23可以特异性激活FGF受体同工型4(FGFR4)和随后的PLCγ/钙调神经/NFAT 信号传导导致心肌细胞的肥厚性生长,这与血液中的高度无关 压力。施用FGFR4特异性阻断抗体减少了5/6中的心肥大 CKD的肾切除大鼠模型,表明药物干扰了心肌FGF23/FGFR4 信号传导可能是CKD中新型的心脏保护治疗方法。在这里,我们将研究是否活跃 维生素D(VITD)和固体Klotho(SKL),两个具有已知心脏保护功能的内分泌因子和 CKD中的血清水平显着降低,通过阻塞来赋予其抗肌营养作用 心肌细胞中的FGF23/FGFR4/PLCγ/钙调神经/NFAT信号传导。这个假设得到了我们的支持 初步数据表明SKL和VITD阻滞FGF23诱导的培养心脏的肥厚性生长 心肌细胞。在AIM 1中,我们将确定SKL和VITD的这些抑制作用是否与 FGF23诱导的PLCγ和NFAT活性的降低。我们的初步工作表明VITD抑制 FGFR4/PLCγ相互作用在FGF23刺激的心肌细胞中,如果激活的VITD接收器,我们将研究 (VDR)可以直接结合PLCγ和/或FGFR4,以阻止FGF23处理后的PLCγ激活。克洛托是一个 跨膜蛋白与FGFR结合并充当肾脏中FGF23的共受体。在这里,我们会的 确定SKL是否也可以与FGF23和/或FGFR4相互作用,从而阻止FGF23/FGFR4结合和 心肌细胞中随后的PLCγ/钙调神经/NFAT信号传导。已经表明的是 CKD的啮齿动物模型中的VITD或SKL降低了心脏肥大,我们的初步数据在5/6中 肾切除大鼠表明VITD抑制心肌钙调神经/NFAT活性。在AIM 2中,我们将 确定VITD或SKL的递送是否可以阻止5/6 Nephrrctomized中的FGFR4/PLCγ/Clacineurin/NFAT信号传导 大鼠并减少心脏肥大。此外,我们将研究是否给予VITD或SKL 由组成型活性表达诱导的心脏肥大的遗传小鼠模型 FGFR4突变体形式,抑制FGFR4/PLCγ/钙调神经/NFAT信号传导,并改善心脏形态和心脏形态和 功能。我们假设通过干扰FGF23诱导的心脏肥大,SKL和给药 VITD可能是解决CKD患者心脏损伤和死亡的一种新型治疗策略。

项目成果

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