Введение В эндокринологии принято рассматривать кость в качестве органа-мишени для таких гормонов, как половые гормоны, гормон роста, паратиреоидный гормон (ПТГ), D-гормон, кальцитонин, а также целый ряд других гормонов, осуществляющих регуляцию костного обмена [1,2]. Однако исследования последних лет показывают, что кость обладает самостоятельной эндокринной функцией, секретируя, по меньшей мере, два гормона - фактор роста фибробластов 23 и остеокальцин. Фактор роста фибробластов 23 (ФРФ23) синтезируется остеоцитами и является основным регулятором обмена фосфора в организме. Остеокальцин секретируется преимущественно остеобластами и в декарбоксилированном виде, способен связываться с собственным рецептором на бета-клетках поджелудочной железы и клетках Лейдига яичек. Таким образом, декарбоксилированная форма остеокальцина участвует в регуляции энергетического обмена и половой функции у мужчин [3]. Регуляция фосфорно-кальциевого обмена Традиционно считается, что за регуляцию фосфорнокальциевого обмена отвечает биологическая ось ПТГ/ви-тамин D. В ответ на снижение уровня кальция в сыворотке крови в околощитовидных железах увеличивается продукция ПТГ. Воздействуя на почечные канальцы, ПТГ активирует фермент 1а-гидроксилазу, в результате чего 25-гидрок-сиколекальциферол превращается в активный 1,25-дигидро-колекальциферол (1,25(ОН)2D), или D-гормон. D-гормон увеличивает всасывание кальция и фосфора в желудочнокишечном тракте. Кроме того, за счет влияния на рецепторы остеобластов и остеокластов, ПТГ стимулирует ремоделирование кости, в процессе которого из костной ткани высвобождаются соли кальция (Рисунок 1). Открытие ФРФ23 позволило расширить современные представления о фосфорно-кальциевом обмене и включить данный гормон в ось ПТГ/витамин D в качестве контр-регулирующего элемента, приводящего к снижению уровня 1,25(ОН)2D и увеличению выведения фосфатов почками (Рисунок 2). Кроме ФРФ23 обнаружены и другие новые Общие сведения о ФРФ23 ФРФ23 в основном секретируется остеоцитами в кости, однако, в небольшом количестве экспрессируется в слюнных железах, желудке, скелетных мышцах, головном мозге, молочных железах, печени и сердце. На молекулярном уровне ФРФ23 представляет собой белок молекулярной массой 32 Ша, N-концевой домен которого гомологичен всем другим факторам роста фибробластов, а С-концевой фрагмент является филогенетически новым [8]. Большинство факторов роста фибробластов действуют за счет связывания гепа-рансульфата, входящего в состав протеогликанов базальных мембран клеток, что позволяет осуществлять паракринную функцию. ФРФ23 вместе с ФРФ19 и ФРФ21 образуют группу белков, которые имеют слабое сродство к гепарансуль-фату [9], что предотвращает их захват внеклеточным матриксом. Для осуществления биологического эффекта они связываются с альтернативным ко-фактором - Клото, и в * e-mail: rozhinskaya@rambler.ru 28 № 1/2015 Остеопороз и остеопатии таком виде связываются с рецепторами в других органах и тканях, реализуя эндокринную функцию [10]. Ген Клото был идентифицирован при изучении трансгенных мышей с заблокированной экспрессией Клото. Эти животные имели все признаки преждевременного старения (атрофия кожи, замедление роста, эктопическая кальцификация, бесплодие, короткий жизненный цикл). Введение рекомбинантного Клото нивелировало симптомы старения у экспериментальных животных [11]. В последующем было выявлено, что Клото-дефицитные мыши по аналогии с ФРФ23-дефицитными мышами демонстрируют не только схожий фенотип, но и имеют гиперфосфатемию [12]. В настоящее время выделено 2 формы существования белка Клото: трансмембранная (a Клото) и экстрацеллюляр-ная (b Клото), влияющая на продукцию инсулина и содержание инсулиноподобный фактор роста через связывание с ФРФ19 и ФРФ21. ФРФ23 образует комплекс с a-Клото, который, связываясь с несколькими подтипами рецепторов к фактору роста фибробластов 23 (ФРФР), а именно ФРФ-Р1, ФРФ-Р3 или ФРФ-Р4, осуществляет гепаран-не-зависимую активацию ФРФ-Р. [12,13,14,15]. Клото секре-тируется в кровь посредством ADAMs (A Disintegrin and Metalloproteinases) - ADAM 10 и ADAM 7 [16,17,18]. Сродство ФРФ23 к ФРФ-Р без Клото очень низкое, поэтому локализация экспрессии Клото определяет тканевую специфичность функции ФРФ23: почки, околощитовидные железы, гипофиз и сосудистые сплетения [19]. В почках ФРФ23 ингибирует реабсорбцию фосфатов посредством воздействия на натрий-зависимый фосфат ко-транспортер NaPi2a и № Рі2с в эпителиальных клетках проксимальных канальцев, тем самым способствуя фосфа-турии и гипофосфатемии. ФРФ23 также влияет на уровень витамина D посредством ингибирования 1-а гидроксилазы. Таким образом, 25(OH)D не преобразуется в активную форму- 1,25(OH)2D, а за счет 24-гидроксилазы превращается в метаболиты 24,25(OH)2D с меньшей биологической актив Рис. 1. Регуляция обмена кальция. Эффекты паратгормона. Снижение уровня кальция в сыворотке крови приводит к повышению концентрации паратгормона. Паратгормон активизирует фермент 1-альфа-гидроксилазу, что способствует переходу нативного витамина D в активную форму - 1,25дигидроколекальциферол, или D-гормон. D-гормон увеличивает всасывание кальция и фосфора в желудочнокишечном тракте, повышая его концентрацию в сыворотке крови. Кроме того, паратгормон увеличивает экспрессию лиганда рецептора активатора ядерного фактора каппа-бета (РАНКЛ), что приводит к увеличению количества остеокластов, а также паратгормон напрямую способствует повышению активности этих клеток. Таким образом, кальций высвобождается при разрушении костной ткани и его концентрация в сыворотке крови повышается. обзоры литературы ностью. В кишечнике FGF23 уменьшает всасывание фосфатов за счет подавления экспрессии интестинального натрий-фосфатного транспортера NPT2b [4, 20]. В околощитовидных железах физиологическое действие ФРФ23 остается неясным [14,19]. С одной стороны, клинически доказано, что избыток ФРФ23 стимулирует секрецию ПТГ [12] - выявлена ассоциация между повышенным уровнем ФРФ23 и тяжелым гиперпаратиреозом при терминальных стадиях хронической болезни почек. С другой стороны, было показано, что ФРФ23 подавляет экспрессию мРНК ПТГ in vitro и снижает сывороточный уровень ПТГ in vivo [21]. Кроме того, ФРФ23 секретируется в вентролатеральных ядрах таламуса и может воздействовать на сосудистые сплетения, где экспрессируется комплекс Клото-ФРФР. Между спиномозговой жидкостью и сывороткой крови существует градиент фосфата (в ликворе уровень фосфатов ниже), в связи с чем, существует предположение об участии ФРФ23 в регуляции уровня фосфатов в спиномозговой жидкости. Еще одним потенциальным органом-мишенью ФРФ23 является гипофиз, где выявлено повышение экспрессии генов раннего реагирования в ответ на введение ФРФ23 при исследовании на мышах. В отсутствие ФРФ23 у мышей наблюдают тяжелую задержку роста, что может быть связано с регулирующим воздействием ФРФ23 на гипофиз [10]. Не до конца понятным остается вопрос, обладает ли ФРФ23 паракринным действием в кости. Клото, необходимый для оказания эффекта ФРФ23, не экспрессируется в костной ткани, и наблюдаемые изменения в участках с низким и высоким содержанием ФРФ23 являются скорее вторичными по отношению к изменению уровня фосфатов и 1,25(OH)2D в сыворотке крови. Тем не менее, есть сведения о том, что ФРФ23 подавляет дифференцировку остеобластов [22]. Также, по мнению ряда авторов, ФРФ23 может воздействовать на гомеостаз глюкозы, функции тимуса, рост и процессы старения [23,24,25]. Однако, другие эксперты счи Рис. 2. Регуляция обмена фосфора. Эффекты фактора роста фибробластов 23 (ФРФ23). При разрушении костной ткани помимо кальция в сыворотку крови выделяется фосфор. Кроме того, D-гормон повышает всасывание фосфора из желудочно-кишечного тракта вместе с кальцием. D-гормон и повышение уровня фосфора в сыворотке крови повышает выработку фактора роста фибробластов 23 (ФРФ23). ФРФ23 способствует выведению фосфора с мочой и дезактивирует D-гормон, повышая активность 24-альфа-гидроксилазы. Дезактивация D-гормона способствует снижению всасывания фосфора в кишечнике. Таким образом, ФРФ23 способствует снижению уровня фосфора в сыворотке крови. 29 обзоры литературы № 1/2015 Остеопороз и остеопатии тают, что в отсутствие Клото эти изменения представляют собой вторичные эффекты повышенного уровня 1,25(OH)2D и гиперфосфатемии [26, 27,28]. Предполагается, что высокие концентрации ФРФ23, такие, например, как при ХБП, могут неспецифически воздействовать на ФРФ-Р независимо от Клото [7]. Была выявлена взаимосвязь между ростом уровня ФРФ23 и сердечно-сосудистыми осложнениями при ХБП. Высокие уровни ФРФ23 были независимо связаны с эндотелиальной дисфункцией. При терапии препаратами фосфатбиндеров наблюдается снижение концентрации ФРФ23 с улучшением поток-опосредо-ванной вазодилатации (маркер эндотелиальной функции) [29]. Также получены данные о корреляции высоких уровней ФРФ23 с гипертрофией левого желудочка [30]. Кроме того, у Клото выявлен ряд функций, не требующих образования комплекса с ФРФ23. Одна из них - прямое регулирование фосфатного транспорта в проксимальных канальцах путем дегликозилирования NaPi2a, что делает его более восприимчивым к протеазам проксимальных канальцев, приводя к снижению количества и активности NaPi2a, тем самым содействуя фосфатурии независимо от ФРФ23 [16,20]. Генетические нарушения секреции ФРФ23 Наиболее достоверную информацию о роли ФРФ23 и Клото у человека можно получить при изучении редких генетических заболеваний, ассоциированных с повреждением гена ФРФ23 или его ко-фактора Клото, а также генов, регулирующих синтез этих белков и их деградацию. Механизмы развития данных заболеваний, на сегодняшний день, достаточно хорошо изучены (Таблица 1). Высокий уровень ФРФ23, обусловленный нарушениями в регуляции синтеза и деградации белка, приводит к гипо-фосфатемии из-за резкого снижения почечной реабсорбции фосфатов при нормальном уровне 1,25(OH)2D, рахиту или остеомаляции. Характерно, что гиперкальциурия при этом отсутствует. Несмотря на схожую клиническую картину заболеваний, механизмы повышения уровня ФРФ23 имеют отличия. Х-связанный гипофосфатемический рахит является наиболее частой причиной витамин-Э-резистентного рахита. Его развитие связано с инактивирующей мутацией в PHEX (фос-фат-регулирующем гене), локализованном в Х-хромосоме [31]. Мутация в гене PHEX у мышей с гипофосфатемией (гомологична для Х-связанного гипофосфатемического рахита у человека) приводит к дефектной минерализации костей, ассоциированной с повышением ФРФ23 и гипофосфатемией [10]. Механизм, посредством которого снижение уровня PHEX приводит к увеличению ФРФ23, остается неясным. Причиной развития аутосомно-рецессивной гипофосфа-темии и остеомаляции (АРГО) является инактивирующая мутация в DMP1 (dentin matrix protein 1) [32,33]. Уровень ФРФ23 у пациентов с АРГО увеличивается, как и у DMP1-дефицитных мышей. Иммунногистохимический анализ показал увеличение транскрипции ФРФ23 в остеоцитах [32]. У пациентов с гипофосфатемическим рахитом и остеомаляцией, связанной с фиброзной дисплазией с или без МакКью-ин-Олбрайт синдрома, также наблюдается гипофосфатемия с повышенным уровнем ФРФ23 [34]. При аутосомно-доминантной гипофосфатемии и остеомаляции (АДГО) мутации гена ФРФ23 делают белок устойчивым к протеолитическому расщеплению, что приводит к увеличению его активности и потере фосфата почками. [35,36]. Остеомаляция, индуцированная опухолью - это паранео-пластический синдром, включающий в себя потерю фосфатов почками, аномальное изменение метаболизма витамина D и остеомаляцию, что также ассоциировано с повышением уровня ФРФ23. В одном из исследований было предположено, что нарушения в MEPE и ФРФ-Р4 могут регулировать PHEX и метаболизм DMP1, соответственно, и вызывать повышение ФРФ23. Тем не менее, у пациентов с эктопической секрецией ФРФ23 опухолью фосфатонины не повышены. Дефицит PHEX приводит к гипофосфатемии, однако уровни MEPE и ФРФР4 при это не повышены. Таким образом, ФРФ23, по-видимому, является основным гуморальным фактором развития гипофосфатемических заболеваний, хотя вполне возможно, что фосфатонины вносят вклад в их развитие вместе с ФРФ23 [4]. При дефиците ФРФ23 клиническая картина обратная: гиперфосфатемия и повышение продукции 1,25(OH)2D. Семейный гиперфосфатемический опухолевый кальциноз является редким аутосомно-рецессивным заболеванием и характеризуется гиперфосфатемией, нормальным или повышенным уровнем 1,25(OH)2D, кальцификацией мягких тканей и околосуставной кальцификацией [37]. При исследовании на грызунах: у ФРФ23-дефицитных мышей имеется кальцификация мягких тканей, отставание в росте, нарушенная минерализация кости и сокращается жизненный цикл [24,25,27]. В настоящее время, известны три генетические мутации, вызывающие данное заболевание. Они включают в себя мутации в генах ФРФ23, Клото и GALNT3 [38,39,40]. Мутация в GALNT3 приводит к дестабилизации структуры ФРФ23, деактивируя С-концевые домены ФРФ23, в результате чего уровень биологически активного ФРФ23 снижается. При мутации в гене ФРФ23 возрастает чувствительность ФРФ23 к протеолизу. Мутация в гене, кодирующем Клото, приводит к снижению экспрессии Клото, вследствие чего количество комплексов ФРФ23-Клото-ФРФ-Р снижается и возникает резистентность к ФРФ23 [39]. При исследовании на мышах уменьшение уровня Клото приводит к фенотипу, схожему с фенотипом ФРФ23-дефицитных мышей [41]. Регуляция эффектов ФРФ23 И гиперфосфатемия и гипофосфатемия обладают негативным действием на организм, поэтому эволюционно должны были появиться адаптационные механизмы, позволяющие избежать данных состояний. Биологическая ось Таблица 1. Заболевания, связанные с нарушением действия ФРФ23 Заболевание Ген Механизмы нарушения ФРФ23 Заболевания, связанные с избыточной продукцией ФРФ23 Х-связанный гипофосфатемический рахит PHEX Избыточная продукция ФРФ23 Аутосомно-доминантная гипофосфа-темия и остеомаляция ФРФ23 Резистентность ФРФ23 к протео-лизу, его избыточная продукция Аутосомно-рециссивный гипофосфа-темический рахит и остеомаляция DMP1 Увеличение ФРФ23 в сыворотке крови Остеомаляция, индуцированная опухолью Заболе вание Избыток продукции ФРФ23 опухолью Гипофосфатемический рахит и остеомаляция, связанная с фиброзной дисплазией с или без синдрома МкКьюин-Олбрайт синдромом GNAS1 Избыток ФРФ23 Заболевания, связанные с недостаточной продукцией ФРФ23 Семейный гиперфосфатемический кальциноз опухолей GALNT3 Повышенная чувствительность ФРФ23 к расщеплению протеинов (дефицит ФРФ23) Семейный гиперфосфатемический кальциноз опухолей ФРФ23 Повышенная чувствительность ФРФ23 к протеолизу Семейный гиперфосфатемический кальциноз опухолей Клото Резистентность к ФРФ23 30 № 1/2015 Остеопороз и остеопатии ПТГ-витамин D давно рассматривалась с позиции регулирования метаболизма фосфатов, однако ПТГ обладает преимущественным влиянием на кальциевый обмен. ФРФ23 также участвует в фосфорно-кальциевом обмене за счет осуществления трех физиологических функций: контррегуляция витамина D, влияние на метаболизм ПТГ, координация почечного метаболизма фосфатов с минерализацией костей. Из возможных факторов, которые могли бы регулировать экспрессию ФРФ23 (кальций, фосфаты, ПТГ и 1,25(OH)2D), только 1,25(OH)2D оказывает влияние на продукцию ФРФ23. 1,25(OH)2D непосредственно стимулирует экспрессию ФРФ23 в остеоцитах через участок в промоте-ре ФРФ23, чувствительный к витамину D,^ то время как ФРФ23 в почках по механизму обратной связи подавляет образование 1,25(OH)2D [42] (Рисунок 2). В ситуации с повышенным уровнем 1,25(OH)2D, когда снижается уровень ПТГ, ФРФ23-опосредованная фосфатурия позволяет предотвратить потенциальную возможность гиперфосфатемии в связи с 1,25(OH)2D-индуцированным увеличением всасываемости фосфатов в желудочно-кишечном тракте и снижением ПТГ-опосредованной фосфатурии [10]. Таким образом, способность ФРФ23 увеличивать экскрецию фосфатов и снижать образование активного 1,25(OH)2D, возможно, защищает организм от избытка витамина D [42]. ФРФ23 действует в околощитовидных железах, образуя комплекс с Клото-ФРФР [43]. Исследования показали, что ФРФ23 подавляет экспрессию мРНК ПТГ in vitro и снижает сывороточный уровень ПТГ in vivo [21]. Однако когда у пациентов с терминальной ХБП развивается вторичный ги-перпаратиреоз (ВГПТ), уровень ФРФ23 прямо коррелируют с уровнем ПТГ [17,44]. Возможно, при ВГПТ развивается относительная резистентность гиперплазированных око-лощитовидных желез (ОЩЖ) к действию ФРФ23 за счет уменьшения в их ткани основных типов рецепторов: CaSR, VDR, ФРФ-Р и Клото, а также вследствии снижения (или прекращения) экспрессии Клото в почках у пациентов с терминальной стадией ХБП [44,45,46,47]. Другим возможным объяснением является то, что увеличение ФРФ23 приводит к уменьшению уровня 1,25(OH)2D, содействуя гипокальцие-мии и хронической стимуляции секреции ПТГ [20]. Открытым остается вопрос наличия обратной связи - влияние ПТГ на уровень ФРФ23. При исследованиях in vitro ПТГ не стимулирует ФРФ23 в остеобластах или у мышей с нормальной функцией почек [42]. ФРФ23 также не повышается при первичном гиперпаратиреозе [48]. Однако, in vivo - после выполнения паратиреоидэктомии в сыворотке крови уремических крыс отмечалось отчетливое снижение уровня ФРФ23 [49]. Также потенциально возможно перекрестное взаимодействие между ПТГ и ФРФ23 через косвенный механизм стимуляции 1,25(OH)2D [50]. Ни уровень сывороточного кальция, ни уровень ПТГ напрямую не стимулируют секрецию ФРФ23. Предполагается, что их воздействие является косвенным или влияние ПТГ может быть различным в зависимости от длительности действия. Известно, что костное ремоделирование меняется в зависимости от прерывистого или непрерывного действия ПТГ. Это поддерживает гипотезу о том, что уровень ФРФ23 находится в зависимости от костного ремоделирования, и ПТГ может влиять на уровень ФРФ23 косвенно путем воздействия через местные факторы при ремоделировании костной ткани [10]. Роль ФРФ23 в координации почечного метаболизма фосфатов с минерализацией костной ткани и костным ремоделированием Помимо снижения содержания фосфора в сыворотке крови и координации почечного метаболизма фосфатов, ФРФ23, возможно, опосредовано вовлечен в регуляцию минерализации костей и костное ремоделирование. Гипотеза обзоры литературы о данной функции ФРФ23 возникла в результате изучения Х-связанного гипофосфатемического рахита и аутосомно-рецессивной гипофосфатемии и остеомаляции, связанных с повышением ФРФ23. Развитие данных заболеваний связано с инактивирующими мутациями в генах PHEX и DMP1 соответственно. PHEX и DMP1 секретируются в остеоцитах и остеобластах костной ткани, где они регулируют минерализацию внеклеточного пространства, тем самым обеспечивая сигнальные пути для координации увеличения фосфатов в кости с почечной потерей путем регулирования уровня ФРФ23. Инактивация генов PHEX и DMP1 вызывает увеличение уровня ФРФ23, которое приводит к гипофосфатемии и снижению 1,25(ОН)^, а также к повышенной экспрессии предполагаемого ингибитора минерализации - мингибина. В результате, возникает внутренний дефект минерализации внеклеточного матрикса, не зависимый от уровня фосфатов [51, 52]. Было предположено, что ФРФ23 обладает прямым действием на кость, подавляя минерализацию. Однако не удалось обнаружить экспрессию Клото в костях [53], что опровергает предполагаемое прямое действие ФРФ23 на кости посредством комплекса Клото-ФРФ-Р. У PHEX-дефицитных мышей внутренние нарушения минерализации сохранялись даже после удаления ФРФ23 и восстановления уровня фосфатов. Механизм влияния PHEX на минерализацию костной ткани до конца не изучен. В исследованиях восстановление гена PHEX у мышей лишь частично корректировало фенотип кости, не влияя на компенсацию гипофосфатемии. Роль DMP1 в минерализации костной ткани более ясна. DMP1 является неактивным белком, который активируется при расщеплении на фрагменты - 37 kDa и 57 kDa - с помощью BMP1 или катепсина В. Высоко фосфолирированный С-конец 57 kDa-фрагмента выполняет функцию ядра минерализации. ЫИ2-концевой фрагмент DMP1 обладает способностью связываться с ФРФ23 [54]. Последние исследования показывают, что ФРФ23 увеличивается в костной мозоли при переломе кости и является местным стимулирующим фактором [55]. Вероятно, повышения экспрессии ФРФ23 в остеоцитах у PHEX- и DMP1-дефицитньїх мышей объясняется наличием неизвестных матричных факторов, увеличивающихся вследствие мутации в гене PHEX или DMP1. Таким образом, существует местная регуляция экспрессии ФРФ23 в остеоцитах. В физиологических условиях DMP1 взаимодействует с PHEX с помощью ASARM и интегринов, образуя комплекс PHEX-DMP1-интегрин, необходимый для подавления транскрипции ФРФ23. При наличии инактивирующей мутации в генах PHEX и DMP1 уровень ФРФ23 увеличивается, возможно, через опосредованную продукцию и накопление в костном матриксе биологически активных веществ, которые обладают ФРФ23-стимулирующей активностью [10]. Кроме того, на экспрессию PHEX и DMP1 могут влиять другие факторы роста фибробластов. Например, ФРФ2, синтезирующийся в остеобластах, оказывает паракринный ингибирующий эффект на дифференциацию остеобластов и вызывает гипофосфате-мию, возможно, через стимуляцию секреции ФРФ23. При изучении профиля экспрессии генов в кости при гипофосфатемии были определены ранее неизвестные нарушения в факторах, регулирующих минерализацию в кости. Например, выявлено, что экспрессия матричного Gla-белка (ингибитора минерализации) была увеличена, как и уровень Тромбоспондина 4, который экспрессируется в костной ткани и, возможно, является ингибитором минерализации [10]. Клото: общие характеристики, основные функции и терапевтический потенциал Клото представляет собой белок молекулярной массой 130 kDa, кодируемый геном Klotho. Секретируемая форма Клото имеет молекулярную массу 70 kDa и является резуль 31 обзоры литературы № 1/2015 Остеопороз и остеопатии татом альтернативного сплайсинга [19,56,57,58]. Внеклеточный домен мембранного Клото, который еще называют растворимой формой Клото, может выделяться и циркулировать в крови [59,60]. Отщепление внеклеточного домена происходит за счет влияния ADAM 10 и ADAM 17, которые стимулируются инсулином и подавляются ингибиторами металлопротеиназ [59]. Основными местами синтеза Клото являются почки и головной мозг, хотя экспрессия происходит во многих органах. Одной из функций Клото является поддержание минерального гомеостаза в результате образования комплекса с ФРФ23. Имеются данные, что секретируемая часть Клото участвует в регуляции почечной экскреции калия [61], кальция [62], фосфора [63]. Уровень Клото снижен при хронической болезни почек (ХБП) различной этиологии: ишемическом снижении перфузии, субтотальной нефроэктомии, хроническом гломерулонефрите, диабетической нефропатии и др. При изучении Клото-дефицитных мышей выявлена гиперфос-фатемия [19,63-65], которая, как известно, является одним из осложнений ХБП, непосредственно увеличивающим риск сердечно-сосудистых осложнений. В исследованиях на Клото-дефицитных мышах ФРФ23 тоже был повышен [66]. Интересным является наблюдение, что у Клото-дефи-цитных мышей развивается эктопическая кальцификация, в том числе артерий [19,67], такая же как при ХБП [68,69]. Дефицит Клото ассоциирован с дисфункцией и истощением стволовых клеток, что характерно для старения организма в норме. Уменьшение количества стволовых клеток связано с увеличением клеток-предшественников старения. Секре-тируемый Клото связывается с различными компонентами Wnt сигнального пути и ингибирует их активность. Более того, активация wnt сигнального пути при дефиците Клото ускоряет старение клеток in vitro и in vivo [70]. При ХБП возникает вторичный дефицит Клото, что способствует преждевременному старению почечных эпителиальных клеток [71]. Как следствие уменьшается способность почек к регенерации [72]. При исследовании на КЛото-дефицитных мышах, было отмечено, что у них нарушается функция эндотелия [73] и ангиогенез [74]. Эти два фактора также могут способствовать прогрессированию хронической болезни почек [75,76,77]. Почечный фиброз является одной из гистологических характеристик ХБП, причем у Клото-дефицитных мышей тубулоинтерстициальный фиброз выражен в большей степени [78]. Известно, что TGF-ß1 играет ключевую роль в развитии фиброза [79,80,81]. Предполагается, что белок Клото подавляет почечный фиброз посредством подавления передачи сигнала TGF-ß1. Ингибитор активатора плазминоге-на-1 также регулирует фибринолиз и протеолиз. Его уровень увеличен в почках при гломерулонефрите, нефросклерозе, диабетической нефропатии и др. По результатам исследований на грызунах [82] выявлено, что дефицит Клото увеличивает активность экспрессии мРНК ингибитора активатора плазминогена-1 [72]. Дефицит Клото не только ускоряет развитие ХБП, но и способствует развитию его осложнений, таких как кальцификация сосудов [19,66], левожелудочковая гипертрофия [67], вторичный гиперпаратиреоз [83,84], минеральные нарушения в костях [64,85,86]. Клото является потенциальным биомаркером ХБП, причем его можно исследовать как в крови, так и в моче. Проводятся исследования уровня секре-тируемого Клото в крови у здоровых людей, предложен референтный интервал для иммуноферментного анализа [87]. Однако требуется дальнейшее изучение уровня Клото в крови у пациентов, страдающих ХБП [72]. Согласно современным представлениям, восстановление уровня КЛОТО при ХБП может замедлить прогрессирование заболевания и развития осложнений [72]. Теоретически генная терапия имеет потенциал для лечения ХБП на фундаментальном уровне. Эксперименты на животных показали обнадеживающие результаты, например, аденовирус-опосредованный перенос генов Клото. Однако токсичность и иммуногенность данного метода ограничивает его клиническое применение [88, 89]. Более реальным методом является введение экзогенного Клото. Рекомбинантный белок Клото способен модулировать почечные ионные каналы и транспортеры [90], контролировать действие ФРФ23 [91]. В исследованиях на мышах получен положительный эффект от его введения [92]. Таким образом, введение экзогенного белка Клото является перспективным методом заместительной терапии Клото-дефи-цитных состояний. Терапия, направленная на стимуляцию продукции эндогенного Клото, возможна только на ранних стадиях ХБП. Последние исследования показали, что ангио-тензин II способствует развитию заболеваний почек за счет снижения экспрессии Клото в почках [93], поэтому его блокада может иметь терапевтический эффект [72]. Возможности терапевтического воздействия на ФРФ23 В последние годы предметом пристального изучения исследователей стала возможность коррекции повышенного уровня ФРФ23 у пациентов с терминальными стадиями хронической болезни почек (ХБП). Пациенты с ХБП находятся в группе повышенного риска развития сердечно-сосудистых осложнений. Основным прогностическим маркером кардиоваскулярных осложнений является кальцификация сосудов, ассоциированная со значительным повышением их жесткости [94], гипертрофией левого желудочка [95]. В дополнение к «классическим» (т.е. сахарный диабет, артериальная гипертензия, дислипидемия, пожилой возраст) выделены «неклассические» факторы риска сердечно-сосудистых событий и смертности у пациентов с ХБП: нарушения минерального обмена (гиперкальцемия [96], гиперфосфате-мия [97]), гормональный дисбаланс (например, вторичный гиперпаратиреоз [98]), повышенный уровень ФРФ23 в сыворотке крови. В исследованиях показана корреляция повышенного уровня ФРФ23 с прогрессированием почечной недостаточности [99], гипертрофией левого желудочка [100], частотой неблагоприятных сердечно-сосудистых событий [101] и смертносттю [100,102] у пациентов с ХБП, независимо от уровня фосфатов крови. Кроме того, увеличение ФРФ23 связано с развитием минерально-костных нарушений у пациентов с ХБП. Поэтому возможность фармакологического влияния непосредственно на ФРФ23 представляется обоснованной в комплексной терапии ХБП. В 2012 году было проведено исследование эффективности применения антител к ФРФ23 у пациентов с хронической почечной недостаточностью [5]. Лечение антителами к ФРФ23 привело к повышению уровня кальция, витамина D, фосфатов крови и снижению уровня ПТГ. Однако, смертность на этом фоне увеличилась, что было связано с внутри-сосудистой кальцификацией и гиперфосфатемией. Гипер-кальцемию, и гиперфосфатемию связали с увеличением всасывания электролитов в ЖКТ на фоне повышения уровня витамина D. В этом же исследовании выявили положительное влияние антител к ФРФ23 на костную минерализацию, что вероятнее всего было связано с опосредованным действием антител к ФРФ23 через увеличение уровня активного витамина D в сыворотке крови и уменьшением уровня ПТГ [5]. В 2015 году проводилось исследование эффективности антител к ФРФ23 на мышиной модели ХБП с оценкой костной минерализации [103], которое также показало улучшение качества кости на фоне лечения. В ходе данного эксперимента у мышей наблюдалось снижение уровня ПТГ, увеличение уровней витамина D, кальция, фосфора в сыворотке крови, а также нормализация костных маркеров. Однако использование антител к ФРФ23 при ХБП может усугубить 32 № 1/2015 Остеопороз и остеопатии обзоры литературы гиперфосфатемию и, возможно, гиперкальциемию в результате увеличения 1,25(ОН)20, как было показано в исследовании на ФРФ23-дефицитных мышах. Более показательным в отношении эффективности действия антител к ФРФ23 стало рандомизированное клиническое исследование влияния антител к ФРФ23 при Х-связанном гипофосфатемическом рахите [6]. Пациентам с данной патологией проводилась однократная инъекция KRN23. KRN23 представляет собой рекомбинантный человеческий IgGj моноклональное антитело, которое, связываясь с ФРФ23, блокирует его биологическую активность. На фоне лечения у пациентов отмечалось клинически значимое увеличение фосфатов крови, причем гиперфосфатемии не наблюдалось. Витамин D также повышался, уровень кальция крови значимо не поднимался и не отличался от контрольной группы. Уровень ПТГ не увеличивался. Предполагается, что введение KRN23 1 раз в месяц станет оптимальной патогенетической терапией Х-связанного гипофосфате-мического рахита. Общие сведения об остеокальцине Остеокальцин - костно-специфический белок неколла-генового ряда, состоящий из 46-50 (обычно 49) аминокислот, который претерпевает посттрансляционные изменения путем витамин K-зависимого у-карбоксилирования тремя остатками глутаминовой кислоты. Его синтез происходит в остеобластах посредством экспрессии гена BGLAP, напрямую стимулируется витамином D. ПТГ тоже стимулирует продукцию остеокальцина, связываясь с рецептором PTH1R и активируя цАМФ-зависимую протеинкиназу А, запуская тем самым внутриклеточный сигнальный путь [104,105]. Вновь синтезируемый остеокальцин встраивается в костный матрикс и лишь небольшое его количество выделяется в циркуляцию, отражая позднюю стадию костеобразования. Уровень остеокальцина в сыворотке крови показывает сильную корреляционную зависимость с активностью костеобразования, полученного при гистоморфометрии кости и исследованиях кинетики кальция [106,107]. Остеокальцин в регуляции углеводного и энергетического обмена Исследователи долго не могли определить функциональную роль остеокальцина для скелета. Первоначально считалось, что остеокальцин нужен для минерализации костной ткани. Однако исследования на генетически модифицированных животных (не экспрессирующих остеокальцин) не продемонстрировали тяжелых нарушений минерализации. Мыши с заблокированным геном остеокальцина демонстрировали клиническую картину ожирения, сахарного диабета и лишь небольшую остеопению [108]. Первые наблюдения фенотипа мышей с нулевой экспрессией остеокальцина долгое время оставались без объяснения. Однако затем в серии экспериментов было показано, что у мышей, «нулевых» по гену Esp (также известный как Ptprv [109]), кодирующему синтез тирозинфосфатазы остеотестикулярного белка (OST-PTP), имеются отличия, в частности, наблюдалось высокая смертность у новорожденных, вызванная тяжелой гипогликемией [109-112]. Обследование выживших мышей показало увеличение размеров панкреатических островков, числа ß-клеток и уровня циркулирующего инсулина, рост чувствительности к инсулину, несмотря на гипогликемию, снижение количества жировой ткани и усиление экспрессии генов-мишеней инсулина в печени и мышцах [112]. Так как фенотип этих животных был прямо противоположным по сравнению к генетически модифицированным мышам «нулевыми» по остеокальцину, последние были обследованы повторно. При этом обнаружено усиление висцерального ожирения, нарушения толерантности к глюкозе, уменьшение уровня инсулина в крови и пролиферации островковых клеток. Этот фенотип был аналогичен таковому у мышей с повышенной экспрессией OST-PTP в остеобластах. Таким образом, при генетических исследованиях, проводившихся на мышах, было установлено, что остеокальцин воздействует на ß-клетки поджелудочной железы, усиливает выработку инсулина, и повышает утилизацию глюкозы в них за счет улучшения чувствительности к инсулину [109]. Рецепторов к самому остеокальцину не было обнаружено, но белок может изменять активность широко представленного G-белок-связанного рецептора - GPRC6A [110, 111]. Биологической активностью обладает декарбоксилированная форма остеокальцина. Несмотря на то, что определение циркулирующего остеокальцина различными методиками не стандартизовано и затруднено ввиду гетерогенности его фрагментов, доля декарбоксилированного остеокальцина оценивается более чем в 50% от общего остеокальцина в образцах сыворотки здоровых людей [111]. В дальнейшем в ходе экспериментов in vitro с остеокальцин-продуцирующими остеобластами было установлено, что указанный белок усиливает продукцию инсулина островками и повышает чувствительность к инсулину. Дальнейшие изучение роли остеокальцина было проведено с использованием клеточных технологий; лечение нормальных (немутантных) мышей in vivo с применением генно-инженерного декарбоксилированного остеокальцина обнаружило возрастание количества панкреатических ß-клеток, секреции инсулина, расхода энергии и чувствительности к инсулину [112]. В ходе исследований с генетически модифицированными животными было установлено ингибирование лептином секреции инсулина посредством снижения выработки биоактивного (декарбоксилирован-ного) остеокальцина [113]. Избирательная блокада симпа-тергических сигнальных путей в остеобластах привела к лептин-зависимому усилению секреции инсулина [114]. Та же самая генетическая манипуляция/модификация была ассоциирована со сниженной продукцией OST-PTP, фермента, подавляющего активность остеокальцина, что в дальнейшем приводило к нарастанию гиперинсулинемии [114]. В подтверждение этому, результаты некоторых (но не всех) эпидемиологических исследований у человека показали обратную связь между общей концентрацией остеокальцина в сыворотке крови и уровнем гликемии, а также выраженностью ожирения [115]. Тем не менее, в нескольких исследованиях, где оценивалась концентрация декар-боксилированных форм остеокальцина, не было показано подобных связей между декарбоксилированными формами остеокальцина и уровнем глюкозы или ожирением [115]. Различия в строении генов остеокальцина (один ген человека сопоставим с тремя генами мышей), его концентрации и метаболизме у человеческих и мышиных особей могут объяснить это несоответствие [115]. Сложная связь между уровнем витамина K и остеокальцина может иметь другой характер. Увеличение витамина K приводило к снижению концентрации декарбоксилированных форм остеокальцина [115,116], однако оказывало неодинаковое влияние на метаболизм глюкозы по данным ограниченного количества исследований у людей [115]. Кроме того, не имеется никаких точных сведений о влиянии на энергетический обмен перо-рального антагониста витамина K - варфарина. C другой стороны, в двух исследованиях у пациентов с сахарным диабетом уровни остеокальцина крови были значительно ниже по сравнению со здоровым контролем. Концентрация остеокальцина была обратно пропорциональна жировой массе и уровню глюкозы крови [117,118]. У женщин в постменопаузе с сахарным диабетом 2 типа уровни остеокальцина были значительно ниже по сравнению с контрольной группой [119], и в исследовании эффектов гиперкалорийной диеты и физической активности уровни остеокальцина в плазме прямо соотносились с чувствитель 33 обзоры литературы № 1/2015 Остеопороз и остеопатии ностью к инсулину и обратно - с уровнем триглицеридов в плазме крови натощак [120]. Важно отметить, что при анализе уровня остеокальцина во всех указанных исследованиях использовался общий - не только декарбоксилированный - остеокальцин, в то время как именно декарбоксилирован-ная форма гормона оценивалась в исследованиях на мышах. Таким образом, неизвестно, как декарбоксилированный остеокальцин участвует в регуляции энергетического обмена и является ли не-у-карбоксилированный остеокальцин гормонально активным у человеческих особей. Данный вопрос требует разрешения с помощью использования диагностических наборов с возможностью определения двух форм остеокальцина. Остеокальцин и репродуктивная функция у мужчин Экспериментальные исследования у животных, по аналогии с исследованиями, посвященными энергетическому обмену, продемонстрировали биологические эффекты остеокальцина на мужские половые гонады. Мыши с заблокированными генами Esp-/- и Ocn-/-, что в свою очередь демонстрирует избыточную или отсутствие продукции остеокальцина, принципиально отличались по продукции тестостерона. Мужские особи мышей с дефицитом остеокальцина демонстрировали низкую репродуктивную активность, что ассоциировалось со сниженным объемом яичек и семенных везикул, а также 50% снижением количества сперматозоидов [121-123]. У женских особей мышей нарушений со стороны репродуктивной системы не наблюдалось. Вместе с тем, особи мышей с генотипом Esp-/- имели увеличенный объем яичек и 30% увеличение количества сперматозоидов. При этом изолированное удаление гена остеокальцина клеток Лейдига не приводило к таким же изменениям, что свидетельствует о прямом вовлечении скелета в эндокринную регуляцию половой функции мужчин. Модели мышей с заблокированным геном остеокальцина, продуцируемого остеобластами, демонстрировали значительное ухудшение созревание клеток Лейдига и сниженный синтез тестостерона. Уровень андрогенов в периферической крови был значимо снижен у Ocn-/- мышей и повышен у Esp-/- животных. Последующие исследования, показали, что остеокальцин увеличивает продукцию цАМФ в клетках Лейдига путем воздействия на тот же, что и в поджелудочной железе - G-белок-связанный рецептор - GPRC6A. Этот рецептор не экспрессируется в тканях яичников, и женские половые гонады остаются нечувствительными к остеокальцину. В подтверждение этой гипотезы делеция гена GPRC6A в клетках Лейдига приводила к уменьшению фертильности мужских особей и снижению уровня тестостерона. Взаимодействие остеокальцина с рецептором GPRC6A обеспечивает синтез ферментов через механизм CREB, необходимых для продукции тестостерона клетками Лейдига. Однако эти исследования не доказывают сохраняются ли подобные регуляторные механизмы у человека. Вместе с тем, было проведено несколько клинических исследования у человека, которые в целом поддерживают гипотизу эндокринных эффектов остеокальцина на мужскую репродукцию [123,124,125]. В первом исследовании у молодых мужчин в период роста скелета уровень остеокальцина статистически значимо коррелировал с уровнем тестостерона, что также было связано с увеличением периостального костеобразования по данным pQCT лучевой кости, выполненного за период терапии. Такая же корреляция наблюдалась с уровнем декарбоксилированного остеокальцина. Максимальная сила корреляции между остеокальци-ном и тестостероном была в возрасте 11-14 лет, то есть в период максимального роста скелета. В этот период увеличение уровня остеокальцина (ввиду быстрого роста скелета) может больше стимулировать продукцию тестостеро на, что в свою очередь, еще усиливает набор пика костной массы. Можно предположить, что это объясняет больший размер скелета у мужчин по сравнению с женщинами при одинаковой плотности костной ткани [130]. В различных исследованиях, проведенных у пациентов с сахарным диабетом 2 типа циркулирующий декарбоксилированный остеокальцин демонстрировал прямую положительную зависимость с уровнем свободного тестостерона (даже после коррекции на ФСГ и ЛГ) и отрицательную зависимость с гликированным гемоглобином. Корреляционная зависимость между уровнем остеокальцина и тестостерона была выявлена в когорте мужчин (n=1338) в возрасте 25-86 лет, независимо от наличия или отсутствия диабета, также как и в меньшей популяции пациентов с патологией костной ткани [126]. Таким образом, костная ткань является активным секреторным органом, вовлеченным в процессы регуляции фосфорно-кальциевого обмена, энергетического обмена и продукции тестостерона у мужчин. Эндокринная активность фактора роста фибробластов 23 доказана у человека при изучении врожденных генетических дефектов, сопряженных с нарушением обмена фосфора и приобретенной эктопической продукцией ФРФ23 опухолью. Дальнейшие исследования в этой области имеют широкий терааевтиче-ский потенциал. Генетические исследования на моделях животных привнесли новую концепцию регуляции углеводного обмена, согласно которой остеокальцин, секретируемый остеобластами способствует усилению продукции инсулина, выживанию бета-клетки, увеличению чувствительности тканей к инсулину и уменьшению висцерального жира у мужчин и женщин. Кроме того, остеокальцин способствует увеличению продукции тестостерона у мужчин. Хотя эффекты остеокальцина только частично были подтверждены у человека, очевидна необходимость продолжения исследований в этой области для оценки клинического значения определения уровня остеокальцина или его декарбоксилированной формы у пациентов с диабетом или другими метаболическими заболеваниями.