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.
项目概要 慢性肾脏病 (CKD) 是一个公共卫生问题,会增加心血管疾病和糖尿病的风险 通过促进心力衰竭,心脏肥大是 CKD 的重要病理,影响高达 90%。 患者进行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 的一种常见早期代谢并发症,与心血管密切相关 在最近的实验研究中,我们证明在这种情况下,FGF23 可能发挥作用。 通过直接靶向心肌细胞并诱导心脏肥大,我们可以证明这一点。 FGF23可以特异性激活FGF受体亚型4(FGFR4)和随后的PLCγ/钙调神经磷酸酶/NFAT 导致心肌细胞肥大生长的信号传导,其发生与血液升高无关 施用 FGFR4 特异性阻断抗体可减少 5/6 的心脏肥大。 肾切除大鼠 CKD 模型,提示药物干扰心肌 FGF23/FGFR4 信号传导可能作为 CKD 的一种新型心脏保护治疗方法,我们将研究其是否有效。 维生素 D (VitD) 和可溶性 klotho (sKL),两种已知具有心脏保护功能的内分泌因子, CKD 患者血清水平显着降低,通过阻断其抗肥厚作用 心肌细胞中的 FGF23/FGFR4/PLCγ/钙调神经磷酸酶/NFAT 信号转导得到了我们的支持。 初步数据显示 sKL 和 VitD 阻断 FGF23 诱导的培养心脏肥大性生长 在目标 1 中,我们将确定 sKL 和 VitD 的这些抑制作用是否与 减少 FGF23 诱导的 PLCγ 和 NFAT 活性 我们的初步工作表明 VitD 抑制 FGF23 诱导的 PLCγ 和 NFAT 活性。 FGF23刺激的心肌细胞中FGFR4/PLCγ相互作用,我们将研究是否激活VitD受体 (VDR) 可以直接结合 PLCγ 和/或 FGFR4,以阻断 FGF23 治疗后的 PLCγ 激活。 与 FGFR 结合并充当肾脏中 FGF23 共同受体的跨膜蛋白。 确定 sKL 是否也可以与 FGF23 和/或 FGFR4 相互作用,从而阻断 FGF23/FGFR4 结合,以及 已经表明,心肌细胞中随后的 PLCγ/钙调神经磷酸酶/NFAT 信号传导。 CKD 啮齿动物模型中的 VitD 或 sKL 可减少心脏肥大,我们的初步数据为 5/6 肾切除大鼠表明 VitD 抑制心肌钙调神经磷酸酶/NFAT 活性 在目标 2 中,我们将。 确定 VitD 或 sKL 的递送是否可以阻断 5/6 肾切除术中的 FGFR4/PLCγ/钙调神经磷酸酶/NFAT 信号传导 此外,我们将研究是否给予大鼠 VitD 或 sKL。 建立了由表达组成型活性物质诱导的心脏肥大的遗传小鼠模型 FGFR4 突变形式,抑制 FGFR4/PLCγ/钙调神经磷酸酶/NFAT 信号传导并改善心脏形态和 我们假设通过干扰 FGF23 诱导的心脏肥大,给予 sKL 和 VitD 可能作为一种新的治疗策略来解决 CKD 患者的心脏损伤和死亡问题。

项目成果

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