閆奇奇 綜述 郝 麗，張 森 審校

近年來(lái)，慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)的發(fā)病率明顯升高，已經(jīng)嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康。慢性腎臟病患者早期易出現(xiàn)鈣磷代謝紊亂，及時(shí)檢測(cè)并糾正其紊亂、維持鈣磷代謝平衡對(duì)延緩慢性腎臟病進(jìn)展具有重要意義。研究[1]顯示，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子23(fibroblast growth factor 23，F(xiàn)GF23)可能在CKD 2期即出現(xiàn)升高，先于CKD患者甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)和磷水平的改變，且FGF23是CKD患者發(fā)生心血管事件及死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，有效降低FGF23水平或?qū)ρ泳徛阅I臟病進(jìn)展、改善患者預(yù)后具有重要意義。本文就FGF23基本作用機(jī)制、與CKD患者鈣磷代謝及心血管疾病關(guān)系做一綜述。

1 FGF23及Klotho蛋白簡(jiǎn)介

FGF23是成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族的一員，是一類(lèi)主要由骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞產(chǎn)生的多肽。編碼蛋白產(chǎn)物包含251個(gè)氨基酸，而分泌型FGF23，即成熟全段 FGF23(iFGF23)分子量約32 ku，包含227個(gè)氨基酸。分泌過(guò)程中iFGF23可被降解成N末端FGF23(nFGF23)和C末端FGF23(cFGF23)，但只有iFGF23才具有生物活性。nFGF23具有FGF23受體(fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR)結(jié)合域，可與FGFR結(jié)合，cFGF23則可與Klotho蛋白結(jié)合。Klotho蛋白包括α-Klotho、β-Klotho和γ-Klotho 3種，其中α-Klotho蛋白主要表達(dá)在腎臟及甲狀旁腺，又可分為分泌型α-Klotho蛋白和膜型α-Klotho蛋白。分泌型α-Klotho蛋白作為具有酶活性的內(nèi)分泌因子發(fā)揮作用，而膜型α-Klotho蛋白則作為FGF23與FGFR結(jié)合的輔助因子，增強(qiáng)其親和力[2]。

2 FGF23生理機(jī)制及對(duì)鈣磷代謝的影響

2.1FGF23-Klotho軸腎臟是α-Klotho蛋白的主要表達(dá)器官，近幾年有關(guān)腎臟FGF23-Klotho軸的研究取得了顯著進(jìn)展。在近端腎小管，F(xiàn)GF23能夠在Klotho存在時(shí)直接激活其上皮細(xì)胞中細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase-1/2，ERK1/2)及血清/糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)激酶1(serum/glucocorticoid-regulated kinase-1，SGK1)，SGK1的激活進(jìn)一步導(dǎo)致Na+/H+交換調(diào)節(jié)輔因子1(Na+/H+exchange regulatory cofactor-1，NHERF-1)磷酸化，并隨后抑制鈉依賴性磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2a(NaPi-2a)和鈉依賴性磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2c(NaPi-2c)在細(xì)胞膜上的表達(dá)。其中FGF23主要通過(guò)抑制NaPi-2a表達(dá)減少磷酸鹽重吸收，NaPi-2c僅起小部分作用。但有一些動(dòng)物研究顯示，NaPi-2c無(wú)功能動(dòng)物模型出現(xiàn)不能由NaPi-2a調(diào)節(jié)恢復(fù)的低磷血癥和磷酸鹽排泄增加，而NaPi-2a無(wú)功能動(dòng)物模型卻不會(huì)出現(xiàn)上述改變。這可能是由于物種差異引起，其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究[3]。Han et al[4]研究發(fā)現(xiàn)敲除近端腎小管FGFR1的小鼠出現(xiàn)了高磷血癥及FGF23抵抗，進(jìn)一步證實(shí)FGF23可直接激活近端腎小管上皮細(xì)胞，并提示其受體可能為FGFR1。此外，有動(dòng)物研究[5]顯示，完全消除FGF23抑制磷酸鹽重吸收的作用必須敲除FGFR1和FGFR4，提示FGFR4也為其受體之一。而NHERF-1是否為SGK1的直接靶目標(biāo)以及SGK1激活是否可引起NHERF-1下游目標(biāo)的磷酸化，目前仍尚未明確。此外，F(xiàn)GF23還可在Klotho存在及FGFR1、3、4參與下激活ERK1/2，從而抑制腎臟1α-羥化酶的表達(dá)，盡管ERK1/2下游信號(hào)通路目前還不清楚。在遠(yuǎn)端腎小管，鈣的重吸收受上皮細(xì)胞鈣通道瞬時(shí)受體電位香草酸亞型5(transient receptor potential vannilloid-5，TRPV5)開(kāi)放數(shù)目調(diào)節(jié)。研究[6]顯示，F(xiàn)GF23在遠(yuǎn)端腎小管獨(dú)立于維生素D水平調(diào)節(jié)TRPV5，使其開(kāi)放數(shù)目增多。其機(jī)制主要是FGF23引起ERK1/2、SGK1及WNK4(with-no-lysine kinase 4)激活，而WNK4不僅是TRPV5等膜蛋白胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵酶，還是NCC(Na+Cl-cotransporter)表達(dá)數(shù)量的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子?？偟膩?lái)說(shuō)，F(xiàn)GF23不僅抑制近端腎小管磷酸鹽重吸收，也通過(guò)激活WNK4調(diào)節(jié)遠(yuǎn)端腎小管鈣鈉轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.2FGF23/OPG軸FGF23在血管平滑肌細(xì)胞中的作用機(jī)制尚未完全明確，過(guò)往研究發(fā)現(xiàn)人和小鼠血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)沒(méi)有Klotho mRNA表達(dá)，F(xiàn)GF23對(duì)鈣沉積不起作用。但也有研究[7]顯示Klotho mRNA在小鼠血管平滑肌細(xì)胞中表達(dá)，F(xiàn)GF23通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2)信號(hào)傳導(dǎo)通路促進(jìn)成骨細(xì)胞分化并加速血管鈣化。骨保護(hù)素(osteoprotegerin，OPG)是一種調(diào)節(jié)骨形成和血管鈣化的分泌蛋白，被認(rèn)為是核因子κB配體的受體激活劑(receptor activator of nuclear factor κB ligand，RANKL)的受體。RANKL可通過(guò)RANK的激活上調(diào)骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(bone morphogenetic protein 4，BMP4)的表達(dá)，從而促進(jìn)血管鈣化。Nakahara et al[8]在體外研究中發(fā)現(xiàn)，水平升高的FGF23會(huì)在α-Klotho蛋白存在時(shí)激活ERK信號(hào)傳導(dǎo)并通過(guò)FGFR1上調(diào)OPG表達(dá)，但對(duì)RANKL的表達(dá)沒(méi)有影響。OPG/RANKL表達(dá)上調(diào)進(jìn)一步抑制MSX2、RUNX2、BMP2、BMP4及ALP等成骨分化基因的表達(dá)，并最終抑制血管鈣化。這是一種新的機(jī)制，但OPG基因在FGF23介導(dǎo)下的具體調(diào)控機(jī)制以及FGF23/OPG軸在體內(nèi)對(duì)血管鈣化的作用尚有待研究。此外，這些研究結(jié)果的差異可能與實(shí)驗(yàn)采用的血管平滑肌細(xì)胞物種不同、培養(yǎng)條件不同以及細(xì)胞傳代次數(shù)不同等有關(guān)。

2.3FGF23-Klotho軸/RAAS系統(tǒng)阻斷腎素血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin angiotensin-aldosterone system，RAAS)可通過(guò)降低血壓及尿蛋白、抗纖維化等作用延緩慢性腎臟病進(jìn)展。RAAS和FGF23-Klotho軸之間存在復(fù)雜的相互作用機(jī)制。FGF23 升高可下調(diào)1α-羥化酶表達(dá)，導(dǎo)致1，25(OH)2D3水平下降，腎素分泌增加，腎素血管緊張素系統(tǒng)激活，從而使血管緊張素Ⅱ升高，而血管緊張素Ⅱ可下調(diào)Klotho蛋白表達(dá)，造成 FGF23抵抗，使FGF23 水平進(jìn)一步升高[9]。FGF23還可干擾RAAS阻斷劑的藥理作用。此外，有研究[10]表明Klotho蛋白通過(guò)抑制Wnt/β Catenin途徑參與調(diào)節(jié)RAAS的激活。

圖1 腎臟FGF23-Klotho軸示意圖

2.4FGF23對(duì)鈣磷代謝的影響腎臟是人體維持水、電解質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽平衡，排出代謝廢物的重要器官，也是體內(nèi)1，25(OH)2D3的主要來(lái)源。1，25(OH)2D3合成關(guān)鍵酶1α-羥化酶主要在近端腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)，并受PTH、FGF23、1，25(OH)2D調(diào)節(jié)。FGF23是重要的磷酸鹽代謝調(diào)節(jié)分子，可通過(guò)抑制近端腎小管磷酸鹽重吸收調(diào)節(jié)體內(nèi)磷酸鹽穩(wěn)態(tài)。CKD患者腎臟清除能力下降，早期即可出現(xiàn)鈣磷代謝紊亂，引起FGF23代償性升高，以減少腎臟磷的重吸收和1，25(OH)2D3的合成，從而維持鈣磷代謝平衡[1]。在CKD晚期，由于腎臟 Klotho合成減少以及靶器官出現(xiàn)FGF23抵抗，高FGF23水平不僅不能有效調(diào)節(jié)鈣磷平衡，反而出現(xiàn)一系列毒性作用，如甲狀旁腺功能亢進(jìn)、佝僂病、左心室肥厚、血管鈣化等。

3 FGF23對(duì)CKD患者相關(guān)靶器官的調(diào)節(jié)作用

3.1FGF23對(duì)甲狀旁腺的作用甲狀旁腺是FGF23的另一靶器官，可表達(dá)FGFR及α-Klotho蛋白。其分泌的PTH是機(jī)體調(diào)節(jié)磷代謝的又一重要調(diào)節(jié)分子。FGF23在甲狀旁腺中的正常生理作用尚未明確，體內(nèi)外研究表明FGF23可抑制PTH的合成和分泌，但大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明FGF23與PTH呈正相關(guān)。這種相互矛盾的結(jié)果可能與甲狀旁腺FGFR及α-Klotho蛋白表達(dá)下降、細(xì)胞增生標(biāo)志物Ki67上調(diào)、甲狀旁腺組織出現(xiàn)FGF23抵抗等有關(guān)，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。CKD患者可出現(xiàn)繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)(secondary hyperparathyroidism，SHPT)，其機(jī)制與FGF23代償性升高從而抑制1，25(OH)2D3的合成，以及隨著CKD進(jìn)展，F(xiàn)GF23不能有效維持磷平衡以及FGF23-Klotho軸對(duì)甲狀旁腺功能的抑制作用減弱有關(guān)。

3.2FGF23對(duì)骨骼系統(tǒng)的作用在骨骼礦化過(guò)程中磷不可或缺，F(xiàn)GF23作為磷代謝調(diào)節(jié)分子，必然也對(duì)骨的發(fā)育和功能起到一定作用。FGF23過(guò)度表達(dá)者可出現(xiàn)低磷血癥、佝僂病/骨軟化等，而FGF23缺乏者可出現(xiàn)高磷、高鈣血癥及嚴(yán)重骨疾病等。由于FGF23受DMP1、PHEX蛋白、FAM20C激酶、血清磷水平、硬骨素等局部因素和PTH、1，25(OH)2D3等全身因素調(diào)節(jié)，其對(duì)骨礦化的影響可能是通過(guò)多種與磷酸鹽穩(wěn)態(tài)相關(guān)的傳導(dǎo)途徑相互作用介導(dǎo)。FGF23作為一種局部信號(hào)分子，通過(guò)促進(jìn)骨礦化拮抗物的產(chǎn)生發(fā)揮其抑制骨礦化的作用。

4 FGF23對(duì)心血管系統(tǒng)的作用

FGF23是CKD患者多種心血管事件的危險(xiǎn)因素，對(duì)預(yù)測(cè)CKD患者臨床終點(diǎn)事件有重要價(jià)值。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)GF23可促進(jìn)心肌纖維化并加重由心肌梗死或缺血/再灌注引起的舒張功能障礙，這與活性β-連環(huán)蛋白和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β的上調(diào)有關(guān)[11]。

4.1血壓一項(xiàng)對(duì)128例CKD患者的臨床研究[12]表明，血清FGF23水平與平均動(dòng)脈壓呈正相關(guān)。這提示，F(xiàn)GF23對(duì)反映CKD患者血壓水平及透析治療效果有重要臨床意義。

4.2房顫房顫(atrial fibrillation，AF)在ESRD患者中發(fā)病率更高，并增加了CKD患者進(jìn)展為ESRD的風(fēng)險(xiǎn)。日本一項(xiàng)研究[13]表明FGF23和房顫患病率獨(dú)立于腎功能和血清鈣磷代謝調(diào)節(jié)因子呈U型相關(guān)，但其機(jī)制尚不明確。

4.3左心室肥厚左心室肥厚(left ventricular hypertrophy，LVH)在CKD患者，尤其是ESRD患者中普遍出現(xiàn)，并與CKD患者心血管事件發(fā)生率及死亡率密切相關(guān)。多項(xiàng)臨床研究證實(shí)FGF23對(duì)LVH具有促進(jìn)作用。但FGF23與其受體結(jié)合需α-Klotho蛋白的參與，心肌細(xì)胞中沒(méi)有α-Klotho蛋白表達(dá)，有研究卻發(fā)現(xiàn)FGF23仍可導(dǎo)致左心室肥厚，提示FGF23可對(duì)心臟產(chǎn)生直接毒性作用。Mitsnefes et al[14]在一項(xiàng)對(duì)587例CKD兒童研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于eGFR≥45 ml/(min·1.73 m2)的患兒，高FGF23水平與高LVH發(fā)生率顯著相關(guān)。Leifheit-Nestler et al也在一項(xiàng)對(duì)24例終末期腎病患兒的研究中發(fā)現(xiàn)CKD患者FGF23水平和LVH呈強(qiáng)正相關(guān)，并提示其信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制可能是FGFR4依賴的PLCγ/鈣依賴磷酸酶/NFAT途徑的級(jí)聯(lián)型信號(hào)傳導(dǎo)，但目前尚缺乏數(shù)據(jù)證實(shí)[15]。

4.4血管鈣化血管鈣化(vascular calcification，VC)在CKD3-5期患者中發(fā)病率可達(dá)79%，并可用于預(yù)測(cè)CKD患者死亡率。CKD晚期患者幾乎在所有動(dòng)脈，包括冠狀動(dòng)脈中均出現(xiàn)血管內(nèi)膜及中膜鈣化。FGF23是各階段CKD患者血管鈣化的獨(dú)立生物標(biāo)志物。最近一項(xiàng)在對(duì)227例維持性血液透析患者的研究也發(fā)現(xiàn)FGF23水平與維持性血液透析患者腹主動(dòng)脈鈣化程度獨(dú)立相關(guān)。FGF23在血管鈣化中如何發(fā)揮作用尚未完全明確，研究[7]表明，F(xiàn)GF23的增加可促進(jìn)磷誘導(dǎo)的血管鈣化。Nakahara et al[8]在一項(xiàng)體外研究中發(fā)現(xiàn)FGF23抑制成骨細(xì)胞基因表達(dá)并誘導(dǎo)人主動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞中骨保護(hù)素的表達(dá)，提示FGF23可能通過(guò)抗血管平滑肌細(xì)胞成骨轉(zhuǎn)化作用抗血管鈣化。

圖2 FGF23對(duì)CKD患者相關(guān)靶器官的調(diào)節(jié)作用示意圖

5 降FGF23藥物在延緩慢性腎臟病進(jìn)展中的應(yīng)用

FGF23是 CKD患者鈣磷代謝紊亂、血管鈣化、心血管事件的重要生物標(biāo)志物，也是維持性透析患者死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可能在CKD 2期即出現(xiàn)升高，先于CKD患者PTH和磷水平的改變[1]。CKD早期FGF23水平代償性升高可維持體內(nèi)鈣磷代謝平衡，但CKD晚期FGF23水平升高明顯，促使患者出現(xiàn)各種全身并發(fā)癥。鑒于FGF23水平升高較早，可早期有效預(yù)測(cè)CKD患者病情進(jìn)展，降低FGF23水平可能是延緩慢性腎臟病病情進(jìn)展，改善預(yù)后的有效措施。

5.1降低血磷限制飲食中磷攝入量或使用磷結(jié)合劑可以降低FGF23水平[16]。采用不含鈣的磷結(jié)合劑司維拉姆可降低CKD患者FGF23水平，盡管還沒(méi)有明確的劑量-反應(yīng)關(guān)系。而含鈣的磷結(jié)合劑不僅不能降低其水平，甚至可使其水平升高。其機(jī)制可能是由于鈣被認(rèn)為是刺激FGF23合成的次要因子。煙酰胺是磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑，可有效阻斷腸道NaPi-2b的表達(dá)，導(dǎo)致磷酸鹽吸收減少，并可有效降低FGF23水平。

此外，近年來(lái)研究[17]顯示鐵缺乏可刺激FGF23生成，而對(duì)于常染色體顯性低磷血癥性佝僂病以及CKD患者，其FGF23降解功能障礙，最終導(dǎo)致FGF23水平升高。因此，糾正鐵缺乏也可能是有效降低FGF23水平的手段之一。含鐵磷酸鹽結(jié)合劑主要包括蔗糖羥基氧化物(sucroferric oxyhydroxide，PA21)和檸檬酸鐵復(fù)合物兩種。PA21與FGF23水平下降相關(guān)，提示PA21可降低FGF23水平，但其具體機(jī)制目前尚未明確。檸檬酸鐵復(fù)合物可有效降低非透析CKD患者FGF23水平，在一項(xiàng)對(duì)27名鐵缺乏的血液透析患者的為期3個(gè)月的研究中發(fā)現(xiàn)，檸檬酸鐵復(fù)合物降FGF23效果優(yōu)于司維拉姆，這種作用獨(dú)立于血清磷水平[18]。但由于其實(shí)驗(yàn)為短期開(kāi)放標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)，故長(zhǎng)期療效不能肯定。

5.2擬鈣劑一項(xiàng)對(duì)49名腹膜透析患者的單中心回顧性研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用西那卡塞及增加腹膜透析灌注量可降低FGF23水平，提示西那卡塞及特定腹膜透析方案或可有效降低FGF23水平[19]。西那卡塞是一種鈣受體增敏劑，其降低FGF23水平的可能機(jī)制一方面是直接作用于骨細(xì)胞抑制FGF23合成，一方面是通過(guò)激活甲狀旁腺鈣敏感受體降低PTH(已被證實(shí)可直接誘導(dǎo)FGF23合成)分泌，從而間接引起FGF23水平下降。

活性維生素D及其類(lèi)似物已證實(shí)可引起FGF23水平升高。Hansen et al[20]研究表明，阿法骨化醇和帕立骨化醇均可使血液透析患者FGF23升高2～3倍，而在清除后恢復(fù)基線水平。故避免過(guò)度使用活性維生素D及其類(lèi)似物對(duì)降低FGF23水平或可發(fā)揮一定作用。

5.3FGF23抗體及FGFR阻斷劑FGF23抗體可明顯降低FGF23水平，但卻可能引起血磷水平升高，增加患者死亡率。故如何在應(yīng)用FGF23抗體降低CKD患者FGF23水平的同時(shí)有效控制磷水平尚有待進(jìn)一步探索。此外，NVP-BGJ398(一種選擇性FGFR阻斷劑)能在分子信號(hào)傳導(dǎo)通路水平上有效阻斷FGFR發(fā)揮作用[21]，但如何在抑制FGF23對(duì)心臟等器官的毒性作用的同時(shí)不影響其正常生理功能尚有待研究。

5.4甲狀旁腺切除術(shù)及腎移植對(duì)于難治性SHPT，甲狀旁腺切除術(shù)是一種有效治療手段。有研究[22]顯示，F(xiàn)GF23水平升高與CKD 5期患者心率變異性降低獨(dú)立相關(guān)，而成功的甲狀旁腺切除術(shù)可以逆轉(zhuǎn)這些異常指標(biāo)。腎移植作為終末期腎病的治療手段，也可顯著降低FGF23水平。Coskun et al[23]在一項(xiàng)對(duì)106例腎移植患者和30例CKD患者的研究中則發(fā)現(xiàn)腎小球?yàn)V過(guò)率相同時(shí)其血清FGF23水平無(wú)明顯差異。

6 展望

FGF23作為CKD患者發(fā)生心血管事件及死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素及預(yù)測(cè)CKD進(jìn)展的早期指標(biāo)，有效降低FGF23水平對(duì)延緩慢性腎臟病進(jìn)展、改善預(yù)后具有重要意義。限制磷攝入、降低磷水平、應(yīng)用擬鈣劑、合理應(yīng)用活性維生素D、應(yīng)用FGF23抗體及FGFR阻斷劑等是降低血清FGF23水平的有效措施，但仍有許多問(wèn)題，如FGF23應(yīng)控制在何種水平、FGF23抗體和FGFR阻斷劑應(yīng)用時(shí)機(jī)及安全性等尚有待更多研究。