Starnutie

Starnutie nie je len súhrnom chorôb vznikajúcich v posledných desaťročiach života, ale je aktívnym procesom počas celého života. Bol opísaný ako akumulácia fyziologických a molekulárnych deficitov narastajúcich rôznou rýchlosťou, a to ako v rámci rôznych tkanív a orgánov u toho istého jedinca, tak aj medzi rôznymi jedincami ( 28 ). Starnutie vedie k segmentálnej a progresívnej strate fyziologických funkcií a fyzických schopností v priebehu času, čo vedie k relatívnej fyziologickej krehkosti a strate odolnosti ( 29 – 33 ). Je aktívne regulovaný odlišnými biochemickými cestami a bol charakterizovaný radom molekulárnych a bunkových charakteristických znakov, ktoré sú spoločné pre všetky taxóny ( 33 ). Tieto charakteristické znaky zahŕňajú genómovú nestabilitu, opotrebenie telomér, epigenetickú dysreguláciu, stratu proteostázy, dysregulované vnímanie živín, mitochondriálnu dysfunkciu, bunkovú starnutie so sprievodným sekrečným fenotypom spojeným so starnutím (SASP), vyčerpanie kmeňových buniek a zmenenú medzibunkovú komunikáciu ( 33 ).

Starnutie a fosfát – FGF23-Klotho Axis

U cicavcov má starnutie k svojim spoločným znakom množstvo ďalších charakteristických znakov, medzi ktoré patrí toxicita fosfátov, znížená globálna expresia Nrf2 a mikrobiálna dysbióza ( 34 ). Tieto črty sú vlastné súvisiacej „chorobe starnutia“, kde dysregulované procesy starnutia sú spoločným základom individuálnych chorôb. Tie odrážajú „záťaž životného štýlu“ jednotlivca a generovanie alostatickej (nad)záťaže na molekulárnej a bunkovej úrovni so sprievodnou stratou fyziologickej odolnosti a schopnosti ( 34 ,  35 ). Práve v tomto rámci fosfát významne prispieva a prečo je dôležitá jeho interakcia s Klotho.

Hladiny fosfátu v sére (Pi) vykazujú výnimočne silnú negatívnu koreláciu s dĺžkou života u cicavcov ( 32 ,  36 ), metabolizmus fosfátov a reabsorpcia v obličkách je regulovaná prostredníctvom interakcie medzi obličkami, kosťami a črevom, riadená krížovou reguláciou endokrinnej siete obsahujúci para-tyroidný hormón (PTH), vitamín D, FGF-23 a Klotho ( 5 ). Keďže myši, ktorým chýba α-Klotho alebo FGF23, vykazujú retenciu fosfátov ( 37 ), naznačuje to, že táto signalizačná os je nevyhnutná pre homeostázu Pi. Niekoľko štúdií ukázalo, že FGF23 zvyšuje vylučovanie Pi močom a nepriamo potláča črevnú absorpciu Pi prostredníctvom down-regulácie vitamínu D3 ( 15 ,  38 ,  39 ). Nie je prekvapením, že myši s deficitom FGF23 aj Klotho vykazujú progerický fenotyp a súvisiacu abnormálnu reguláciu Pi ( 2 ,  3 ). Okrem toho myši s deficitom Klotho tiež vykazujú vysoké hladiny FGF23 ( 40 ) a ako dôsledok straty expresie Klotho môže dôjsť k maladaptívnej signalizácii downstream od receptora FGF (FGFR), čo môže prispievať ku komorbiditám spojeným s CKD, najmä kardiovaskulárnym komorbidita. Napríklad to môže viesť k zmene signalizácie indukovanej FGF23 v bunkách exprimujúcich FGFR4, ale nie a-Klotho ( 40 ). Na podporu tejto tézy sa ukázalo, že špecifické protilátky blokujúce FGFR4 zmierňujú hypertrofiu ľavej komory (LVH) u 5/6 nefrektomizovaných potkanov, pričom sa zdôrazňuje, že aktivácia FGFR4 je kritickým pato-mechanickým znakom, ktorý je základom LVH v stavoch deficitu α-Klotho a zvýšené hladiny nadbytku FGF23 ( 41 ).

K týmto pozorovaniam patria pozorovania Klotho signalizácie nezávisle od FGFR4 v srdci, pečeni a pľúcach ( 40 ,  42 ). V súvislosti s obličkami bola tiež hlásená závislá signalizácia; ani FGFR3 ani FGFR4 nie sú hlavným mediátorom účinkov FGF23 v proximálnom tubule, ale spoločná lokalizácia FGFR1 a Klotho naznačuje, že efektorové miesto pre FGF23 môže byť v distálnom tubule ( 43 ). Zníženie tubulárnej reabsorpcie fosfátu môže umožniť výskyt hyperfosfatémie v skorších štádiách CKD.

Nie je jasné, ako sa detegujú zmeny Pi v sére, predpokladá sa však, že ide o snímanie kalciproteínových častíc (CPP), čo sú koloidy zložené z vápnika-Pi naviazaného na fetuín A, cirkulujúci inhibítor vaskulárnej kalcifikácie ( 5 ,  37 ,  44 ). V proximálnych tubuloch sa krvou prenášaný FGF23 viaže na α-Klotho-FGF receptory 1c, 3c a 4 komplexy, čím priamo aktivuje ERK 1/2 a SGK-1 signálne kaskády, čo vedie k down-regulácii regulačného kofaktora výmeny Na/H Expresia NHERF-1, lokalizovaná na membráne kefového lemu proximálnych tubulárnych buniek, hlavné miesto reabsorpcie Pi ( 38 ). Down-regulácia NTP2A má za následok zníženú reabsorpciu Pi v proximálnych tubuloch a zvýšenú exkréciu Pi močom ( 8 ,  45 ). Aktívny vitamín D a PTH indukujú expresiu FGF23 ( 46 ,  47 ). Ukázalo sa, že vitamín D indukuje heterodimerizáciu receptora s retinoidným receptorom, čo má za následok up-reguláciu cieľových génov prvkov reagujúcich na vitamín D vrátane FGF23 ( 48 ). Väzba PTH na svoj receptor má za následok aktiváciu PKA a supresiu sklerostínu, antagonizujúcu signálnu dráhu WNT a supresiu expresie FGF23 ( 49 ). Sérové ​​hladiny aktívneho vitamínu D aj PTH sú znížené FGF23, zatiaľ čo FGF23 potláča syntézu aktívneho vitamínu D upreguláciou  Cyp24a1 , ktorý kóduje 24-hydroxylázu, ktorá je zodpovedná za premenu na neaktívny vitamín D mechanizmom závislým od Klotho. ( Obrázok 1 ).  Expresia Cy27b1  , ktorá premieňa formu D3 na aktívnu formu vitamínu D, je znížená. PTH je potláčaný prostredníctvom a-Klotho závislých aj nezávislých dráh. α-Klotho je exprimovaný v prištítnych telieskach a FGF23 potláča expresiu aj sekréciu PTH ( 46 ). Sérové ​​hladiny FGF23 korelujú s hladinami Pi a vápnika v sére a dôkazy naznačujú, že Pi aj vápnik sú potrebné na stimuláciu hladín FGF23 osteocytmi ( 50 ,  51 ). Pozoruhodne sa ukázalo, že hyperfosfatémia vyvoláva poškodenie DNA v bunkách hladkého svalstva ciev, čo vedie k starnutiu buniek, čo ďalej prispieva k procesu predčasného starnutia pozorovanému pri dysregulácii alebo strate Klotho ( 3 ,  52 ). To má dôsledky pre klinické stavy, v ktorých môže Klotho hrať úlohu. Toto je teraz diskutované nižšie so špecifickým odkazom na CKD ako chorobu starnutia.

CKD a starnutie

CKD je súčasťou choroby starnutia a vykazuje prekrývajúci sa fenotyp s myšami s deficitom Klotho. Predpokladá sa, že funkcia Klotho úzko koreluje s patogénnymi mechanizmami, ktoré sú základom CKD ( 18 ,  53 – 55 ).

CKD je progresívne systémové ochorenie, ktoré postihuje 10–12 % populácie ( 56 ). Prevalencia CKD sa za posledné desaťročia výrazne zvýšila v dôsledku starnutia populácie na celom svete a nárastu výskytu obezity a cukrovky 2. typu; významným hybnou silou CKD ( 57 ). Progresívne poškodenie obličiek vedie k zvýšenému počtu systémových komplikácií, ktoré sa vyznačujú pretrvávajúcim (chronickým) zápalom nízkeho stupňa, vrátane hyperfosfatémie, CVD, anémie, hypertenzie, porúch minerálnych kostí, úbytku svalov, osteoporózy, zvyšujúcej sa krehkosti a anémie ( 58 ). . V skorších štádiách CKD zníženie reabsorpcie Pi obličkami spúšťa zvýšenú sekréciu FGF-23, ktorá podporuje renálnu sekréciu Pi. Keď však pacienti dosiahnu CKD štádium 3, zvyčajne sa objaví systémová hyperfosfatémia, ktorá prispieva k systémovému zápalu a VC, čo vedie k skorému starnutiu ciev (EVA) ( 59 ). Hyperfosfatémia podporuje endoteliálnu dysfunkciu ( 60 ) a indukuje expresiu prozápalovej dráhy NFkB ( 61 ). Zhoršená funkcia obličiek má za následok akumuláciu systémových dusíkatých zlúčenín, čo vedie k pretrvávajúcemu zápalu zahŕňajúcemu aktiváciu imunity aj imunosupresiu ( 62 ). Uremický fenotyp v rámci CKD je charakterizovaný zvýšenou frekvenciou pridružených komplikácií súvisiacich s vekom, ako je stuhnutie ciev, osteoporóza, ochabovanie svalov, depresia, kognitívna dysfunkcia a krehkosť ( 58 ,  63 ). Pre patogenézu predčasného starnutia bol navrhnutý model štyroch kľúčových mechanizmov založený na: (i) pretrvávajúcom zvýšení alostatickej záťaže v dôsledku oxidačného stresu, zápalu (zápalu) a porúch sympatiko-vagálnej rovnováhy a cirkadiánneho rytmu; (ii) aktivácia reakcie odolnosti voči stresu, ktorá prispieva k inhibícii anabolických dráh, zvýšenému katabolizmu proteínov a atrofii tkaniva; (iii) zmeny súvisiace s ochorením, ktoré priamo podporujú proces starnutia; iv) chybné mechanizmy proti starnutiu ( 58 ). Ak mechanizmy alostatickej odozvy zostanú chronicky aktivované, nasledujú systémové komplikácie.

Chronický zápal nízkeho stupňa tiež prispieva k fenotypu predčasného starnutia pri CKD ( 64 ) a iných „záťaže životného štýlu“ ochorení, ako je chronická obštrukčná choroba pľúc (CHOCHP), chronické srdcové zlyhanie (CHF) a reumatoidná artritída (RA). Tieto ochorenia vykazujú fenotypové podobnosti, ktoré odrážajú predčasné biologické starnutie ( 58 ). Zodpovedajúcim spôsobom sú znaky bunkového starnutia, ako je opotrebovanie telomér a akumulácia p16 pozitívnych senescentných buniek, charakteristické pre CKD a ďalšie stavy v rámci choroby starnutia ( 8 ,  29 ). Nie je preto prekvapením, že uremický zápal sa podobá systémovému zápalu spojenému s účinkami starnutia na imunitný systém, ktorý sa nazýva „inflammageing“ a podobné patogénne mechanizmy boli pozorované pri starnutí a CKD, konkrétne pri predčasnom imunologickom starnutí ( 65 ). S tým je spojená imunosenescencia, ktorá vzniká v dôsledku chronického vyčerpania naivných T-buniek, B-buniek a dendritických buniek, expanzia pamäťových T-buniek, najmä prozápalových CD4+CD28-T buniek, spolu so zhoršenou neutrofilnou fagocytárnou kapacitou a strata reno-protektívnych faktorov, vrátane Klotho a kostných morfogénnych proteínov, vaskulárna zriedkavosť a zvýšený oxidačný stres ( 58 ,  66 ). Hladiny reaktívnych foriem kyslíka (ROS) môžu tiež regulovať signalizáciu prostredníctvom stresom aktivovaných kináz, p38 a JNK. Tieto dráhy sú často aktivované v starých tkanivách a prispievajú k zápalu a starnutiu buniek ( 67 – 70 ).

Spolu so systémovým oxidačným stresom je mitochondriálna dysfunkcia partnerom zločinu, ktorý sa spája so zápalom a účinkami uremických toxínov na urýchlenie procesu starnutia ( 44 ,  58 ,  71 ,  72 ). Dva uremické toxíny viazané na proteíny, indoxylsulfát (IS) a p-krezylsulfát (pCS), ktoré sa neodstránia konvenčnou dialýzou, sú silnými induktormi zápalu, oxidačného stresu a poškodenia vaskulárnych endotelových buniek ( 73 ) a prispievajú k progresia renálnej insuficiencie ( 74 ) a pridružené komorbidity ( 75 ). Advanced Glycation End Products (AGE), ktoré sú tiež uremickými toxínmi, sa hromadia v CKD, čo vedie k mitochondriálnej dysfunkcii, zvýšenej produkcii ROS a štrukturálnym zmenám prostredníctvom makromolekulárneho zosieťovania. V dôsledku toho AGE os indukuje renálny cytosolický oxidačný stres a zápal ( 76 ,  77 ), čo vedie k poškodeniu buniek a tkanív a indukcii predčasného starnutia v proximálnych tubulárnych epiteliálnych bunkách a mezangiálnych bunkách  in vivo  ( 78 ,  79 ).

Charakteristickým znakom uremického zápalu je aktivácia a chybná regulácia vrodeného imunitného systému. Abnormálna aktivácia vrodeného imunitného systému, najmä zvýšená aktivácia monocytov, prispieva k systémovému zápalu prostredníctvom zvýšenej syntézy prozápalových cytokínov. Uvádza sa, že niekoľko cirkulujúcich prozápalových markerov sa postupne mení pri CKD so zlyhaním funkcie obličiek, vrátane IL-6, fetuínu A a TNF, ktoré boli predtým spojené so starnutím obličiek a ochorením ( 80 ). Aktivácia inflammasómovej signalizácie cytokínmi, ROS a molekulárnymi vzormi spojenými s poškodením (DAMP) vedie k zvýšeniu IL-1p a IL-18, čo vedie k nerovnováhe v regulácii epigenetických mediátorov starnutia, ako sú miRNA. Napríklad sa ukázalo, že oxidačný stres potláča expresiu Klotho v bunkách HK-2 prostredníctvom indukcie miR-200c ( 81 ). Ukázalo sa tiež, že deregulovaný TGFp epigeneticky indukuje Klotho deficit a renálnu fibrózu u myší prostredníctvom indukcie množstva miRNA, vrátane miR-21, miR-192, miR-491, miR-382, miR-377, miR-214 a miR-433 ( 82 ). Výsledná nerovnováha pro- a protizápalových makrofágov a poškodenie mitochondrií vedie k chronickému systémovému uremickému zápalu spojenému s CKD ( 44 ). Okrem toho následné zvýšenie syntézy prozápalových cytokínov a chemokínov senescentnými bunkami, ako súčasť senescenčného sekrečného fenotypu (SASP), zhoršuje tak zápalovú záťaž, ako aj dysregulované procesy starnutia pri CKD ( 44 ).

Klotho a vaskulárna biológia

Početné štúdie naznačujú, že Klotho je kritický pre zdravie ciev a jeho terapeutické podávanie pri CKD môže mať vaskuloprotektívne účinky. Vaskulárna kalcifikácia sa pri CKD vyvíja skoro a je spojená s poklesom funkcie obličiek a up-reguláciou Pi, čo vedie k vysokému riziku kardiovaskulárnej mortality a morbidity ( 8 ,  108 – 110 ).

V súlade s tým je nedostatok Klotho u myší s CKD paralelný s vývojom VC a výskytom vysokých hladín Pi. Keďže nadmerná expresia Klotho zvyšuje fosfatúriu a zlepšuje funkciu obličiek, naznačuje sa, že dysregulácia funkcie Klotho je kľúčovým prvkom vo vývoji VC ( 27 ,  55 ).

Zhao a kol. ( 111 ) preukázali, že up-regulácia expresie Klotho chráni pred VC pri CKD prostredníctvom inhibície signalizácie mTOR vo VSMC, v súlade s CKD ako chorobou zrýchleného starnutia ( 111 ,  112 ). V súlade s tým sa uvádza, že stabilné dodávanie rozpustného Klotho znižuje chronickú hyperfosfatémiu a VC  in vitro  aj  in vivo  ( 113 ). Na podporu týchto pozorovaní sa ukázalo, že rozpustný Klotho priamo potláča príjem Pi a mineralizáciu indukovanú vysokým Pi  in vivo , zatiaľ čo podávanie rekombinantného Klotho zvyšuje rozpustné Klotho liečbou agonistami receptora vitamínu D (VDRA). V súlade s tým sa uvádza, že stabilné dodávanie rozpustného Klotho znižuje chronickú hyperfosfatémiu a VC  in vitro  aj  in vivo  ( 113 ). To je v súlade s údajmi z iných prístupov na zmiernenie účinkov VC poháňaných hyperfosfatémiou. Lau et al. preukázali, že na myšom modeli chronického ochorenia obličiek, kde fosfátová záťaž vyvolala kalcifikáciu aorty, podávanie agonistov receptora vitamínu D (kalcitriol alebo parikalcitol) znížilo kalcifikáciu aorty a zvýšilo expresiu antikalcifikačného faktora, osteopontín, v aortálnych mediálnych bunkách ( 27 ,  114 ).

CKD-minerálna kostná porucha (CKD-MBD) a renálna fibróza sú spojené so zníženou expresiou Klotho. Štúdie na myšom modeli CKD-MBD ukázali, že strata expresie Klotho je kľúčovou udalosťou pri poraneniach obličiek a kostí a že obnovenie expresie Klotho oslabilo kostné defekty súvisiace s CKD ( 115 ). Tieto pozorovania sú podporené zvýšenou expresiou Klotho prostredníctvom diferenciálnej demetylácie promótora, o ktorej sa preukázalo, že chráni pred poranením obličiek a kostí na myšom modeli CKD ( 116 ). Renálna fibróza je tiež ovplyvnená hladinami expresie Klotho. Renálna fibróza sa vyskytuje po neúplnom hojení poraneného obličkového tkaniva v priebehu CKD, po chronickom trvalom poranení. Je charakterizovaná glomerulosklerózou, tubulárnou atrofiou a intersticiálnou fibrózou ( 117 ). Zníženie Klotho môže byť výsledkom aj príčinou renálnej fibrózy a môže podporiť začarovaný kruh vytvárania a zmierňovania RF ( 118 ). Kľúčovým regulátorom tohto cyklu renálnej fibrózy pri CKD je TGF-β, ktorý stimuluje akumuláciu matricových proteínov na vyvolanie ECM, inhibíciu degradácie matrice a reguláciu aktivácie myofibroblastov ( 119 ). V súlade s touto tézou myšie modely ukázali, že inhibícia Klotho zvyšuje expresiu TGF-β a že TGF-β následne znižuje expresiu Klotho prostredníctvom negatívnej spätnej väzby ( 120 ). Indukcia Klotho tiež priamo zmierňuje účinky iných profibrotických faktorov, ako je angiotenzín II (Ang II) a základný fibroblastový rastový faktor 2 (bFGF2). Uvádza sa, že Klotho zmierňuje poškodenie obličiek vyvolané Ang II a potláča expresiu bFGF 2  in vivo  ( 121 ) v súlade s navrhovanou renoprotektívnou úlohou pre Klotho prostredníctvom inhibície viacerých signálnych dráh.

Obnova úrovní a aktivity Klotho

Blokáda FGF23

Ukázalo sa, že blokáda FGF23 pomocou burosumabu je účinná pri kontrole a zlepšení krivice u pacientov s X-viazanou hypofosfatémiou ( 150 ,  151 ). Použitie pri CKD by si vyžadovalo veľmi úzke a definované okno terapie na udržanie fosfátovej rovnováhy. Keďže blokáda FGF23 na zvieracích modeloch viedla k zhoršeniu minerálnej rovnováhy a následným vaskulárnym abnormalitám ( 152 ), je potrebné lepšie porozumieť rovnováhe FGF23-fosfátu.

Cvičenie

Početné štúdie preukázali účinnosť cvičenia na prevenciu, zvrátenie alebo zmiernenie predčasného starnutia ( 58 ,  153 ,  154 ). Cvičenie je spojené s reakciou regeneračného tkaniva ( 155 ), zníženou aterosklerózou ( 156 ) a rizikom cukrovky 2. typu ( 157 ). Konkrétne vyššie koncentrácie Klotho sú spojené so zvýšenou silou dolných končatín ( 158 ), zníženou pravdepodobnosťou rozvoja Alzheimerovej choroby ( 14 ), odolnosťou voči oxidačnému stresu ( 159 ) a nižším rizikom KVO a úmrtnosti ( 160 ). V predklinických myšacích modeloch boli hladiny s-Klotho spojené so svalovou silou a vytrvalostnou kapacitou ( 161 ). Ukázalo sa však, že odpoveď na cvičenie sa líši s vekom ( 162 ) a môže podliehať antagonistickej pleiotropii. U ľudí však dlhodobý cvičebný program viedol k zvýšeniu hladiny rozpustného Klotho u mladých aj starých účastníkov ( 162 ). Hladiny rozpustného Klotho sa tiež ukázali ako vyššie u trénovaných mladých a starých jedincov v porovnaní s netrénovanými subjektmi ( 163 ) a bolo hlásené, že aeróbne cvičenie zvyšuje hladiny Klotho v plazme u mladých subjektov ( 164 ). Avšak na rozdiel od týchto správ, napriek funkčnému zlepšeniu počas rehabilitačného programu, hladiny Klotho zostali u pacientov s CHOCHP nezmenené ( 165 ). V štúdii InCHIANTI, čo bol kohortový prieskum iniciovaný v roku 1998, súviselo niekoľko komponentov fyzickej zdatnosti s hladinami s-Klotho v plazme, predovšetkým na štúdium rizikových faktorov a mechanizmov straty mobility a starnutia ( 158 ,  166 ,  167 ). Dôkazy z kohortových štúdií všeobecnej populácie o úlohe beta alebo gama Klotho zostávajú slabé. Optimálne a komplexné terapeutické stratégie zamerané na Klotho preto môžu stále potrebovať zabezpečiť adresu každej z jednotlivých izoforiem, aby sa identifikovala väčšina klinicky prospešných izoforiem v porovnaní s konkrétnym životným priebehom alebo kontextom choroby. Požadovaná koncentrácia cirkulujúceho Klotho a každej z jeho izoforiem bude potrebné presne identifikovať a vziať do úvahy genetickú variabilitu. Vysoké hladiny Klotho môžu mať za následok hyperparatyreózu a hypofosfatemickú rachitídu ( 168 ) alebo mať iné toxické účinky. Načasovanie podávania Klotho je tiež kritické, pretože sa ukázalo, že rozpustný Klotho je vysoko nestabilný v krvi a moči ( 169 ) a prevencia degradácie môže byť nevyhnutná.

Na použitie pri CKD bolo schválených množstvo zlúčenín, ale len niektoré pozitívne výsledky naznačujú, že rozsah reaktivácie a/alebo nahradenia Klotho a jeho účinky ešte nie sú objasnené ( 170 ).

Výživa

Množstvo štúdií naznačilo, že expresia Klotho je prístupná nutričnému zásahu. Zmeny v expresii génu Klotho súvisiace s vekom, najmä expresia génu Klotho v obličkách, a metabolizmus vitamínu D môžu byť ovplyvnené príjmom Pi v strave. Výživové získavanie Pi ako také môže radikálne ovplyvniť zdravie súvisiace s vekom, čo otvára ľahkú cestu terapie. Takýto prístup má dobré opodstatnenie, pretože Pi sa spája so zrýchleným biologickým starnutím (vrátane skrátených telomér, vekom podmienenej genómovej hypometylácie) a horšou funkciou obličiek ( 171 ) S príjmom Pi sa spája aj vyššie riziko úmrtnosti na všetky príčiny a kardiovaskulárne ochorenia. ( 172 ) a na zrýchlené starnutie ciev v bežnej populácii ( 60 ,  173 ). Okrem toho sa v predklinických štúdiách preukázalo, že vysoký príjem Pi v strave skracuje dĺžku života u myší s deficitom Klotho prostredníctvom aktivácie AKT/cicavčieho cieľa komplexu rapamycínu 1 (mTORC1) ( 174 ). Problematická môže byť modulácia fosfátov v strave. Potraviny s vysokým obsahom bielkovín majú tendenciu mať vysoký obsah fosforu a diéty s nízkym obsahom fosfátov predstavujú problémy s dodržiavaním. Preto je dôležité definovať diéty prijateľné pre pacientov. V krátkej štúdii s obmedzením fosfátov u pacientov s ESKD na hemodialýze Tsai et al. porovnávali diéty s nízkym a veľmi nízkym obsahom fosfátov (pomer fosfát:proteín 8 oproti 10 mg/g, 2 dni každá, oddelené 5 dňami vymývania). Zatiaľ čo obe diéty viedli k zníženiu hladiny fosfátov, čo bolo výraznejšie pri diéte s veľmi nízkym obsahom fosfátov, nebol zaznamenaný žiadny rozdiel v hladinách FGF23 medzi týmito dvoma diétami, ktoré fungovali podobne pri znižovaní FGF23. Suplementácia analógmi ketokyselín (KA, analógy aminokyselín bez aminoskupiny, konvertovaná na AA bez ďalšieho dusíka) bola navrhnutá na zmiernenie rizika nutričných porúch spojených s diétami s veľmi nízkym obsahom bielkovín (VLDP). V krátkej krížovej štúdii u pacientov s CKD (1 týždeň na diéte s veľmi nízkym obsahom bielkovín 0,3 g/kg/deň doplnenej o ketoanalógy; 1 týždeň na diéte s nízkym obsahom bielkovín 0,6 g/kg/deň) Di Iorio et al. ( 175 ) preukázali ~34% zníženie FGF-23 po VLPD+ ketoanalógoch. U pacientov s CKD 3b-4 bola 14-mesačná diéta s nízkym obsahom bielkovín (0,6–0,8 g bielkovín/kg/deň) účinná pri znižovaní BMI na úkor svalovej hmoty bez zaznamenaného zníženia sérových fosfátov. Na porovnanie, suplementácia LPD analógom ketokyseliny bola účinná pri udržiavaní FGF23 a hladín Klotho v sére, zatiaľ čo tieto sa v neprítomnosti KA zvýšili, respektíve znížili ( 176 ). Po 14 mesiacoch liečby LPD doplnenej ketokyselinou bolo skóre kalcifikácie chlopní tiež nižšie v porovnaní s pacientmi, ktorí dodržiavali iba LPD diétu.

Iné predklinické štúdie ukázali, že diéta s vysokým obsahom tukov (HFD) ako náhrada za energeticky bohatú a kaloricky bohatú západnú stravu má za následok zmeny v obličkovej expresii α-Klotho súvisiace s vekom, ktoré by mohli ovplyvniť reakciu fosfátov v potrave na vitamín D metabolizmus ( 177 ).

Alternatívne nutričné ​​intervencie boli navrhnuté tak, aby modulovali interaktivitu Klotho-FGF23 pri CKD, a tak riešili významné znaky spojené s jeho patofyziológiou vrátane hyperfosfatémie, nedostatku železa a anémie [prehľad ( 178 )]. Intervencie využívajúce terapiu železom vykazovali rôzny vplyv na toxicitu Pi ( 179 ), hoci stratégie zahŕňajúce viazače fosfátov na báze železa riešia dvojité výzvy zmierňovania účinkov hyperfosfatémie a nedostatku železa. U myší viedlo podávanie citrátu železitého (diéta obohatená o 5 % citrátu železitého) k väzbe fosfátov, úprave nedostatku železa, zníženiu cirkulujúceho FGF23 a zlepšeniu výsledkov CKD ( 180 ).

Nedávno sa preukázalo, že používanie diéty s vysokým obsahom horčíka zabraňuje rozsiahlej vaskulárnej kalcifikácii u myší Klotho knock-out, čím sa otvára nová cesta k riešeniu klinickej VC. Tieto účinky boli potenciálne sprostredkované redukciou remodelačných dráh zápalu a extracelulárnej matrice v aorte. Predovšetkým sérový parathormón, 1,25-dihydroxyvitamín D3 _a  hladiny vápnika neboli ovplyvnené. Vysoký obsah horčíka však znížil minerálnu hustotu kostí a predstavoval u liečených zvierat možnú osteomaláciu ( 181 ).

Použitie horčíka v tomto kontexte nie je prekvapujúce, keďže Mg ²⁺  je kľúčovým faktorom v regulácii biológie telomér a jeho hladina v tele je znížená pri mnohých chorobách starnutia ( 182 ).

Nízka kvalita stravy bola spojená s vyššou úrovňou diétnych fosfátových prísad, vyšším príjmom tukov, nízkym stavom vitamínu D a nižším množstvom ovocia a zeleniny bohaté na bioaktívne látky.

Medzi stravou a FGF23 sa rýchlo objavuje súvislosť s opísanými asociáciami medzi kvalitou stravy/nebezpečnosťou potravín a hladinami FG23. U mladých dospelých študovaných v kontexte rozvoja rizika koronárnych artérií sa to testovalo na základe hypotézy, že potravinová neistota by bola spojená s príjmom jedla a nápojov s vyššími hladinami fosfátových aditív, s potenciálnym vplyvom na zvýšené hladiny FGF23 ako kompenzačného odpoveď na vyšší príjem fosfátov v strave ( 183 ). Pool a kol. ( 183 ) ukázali, že jedinci prechádzajúci smerom k nižšej potravinovej bezpečnosti (tj „rozvíjajúca sa potravinová neistota“ – definovaná ako neschopnosť zabezpečiť si jedlo v dostatočnom množstve a kvalite) súviseli so zvýšenou pravdepodobnosťou vysokých hladín expresie FGF23. Táto štúdia však nedokázala spojiť príjem fosforu s pravdepodobnosťou zvýšenej expresie FGF23 v kohorte pri absencii chronického ochorenia obličiek. Ďalšie predklinické štúdie ukázali, že diéta s vysokým obsahom tukov (HFD), ako náhrada za energeticky bohatú a kaloricky bohatú západnú stravu, vedie k silnej stimulácii myšacieho FGF23 prostredníctvom zápalových dráh, konkrétne k tvorbe TNFα ( 184 ). V súlade s tým sa ukázalo, že deficit Klotho u myší urýchľuje a zhoršuje HFD-indukované stuhnutie tepien a hypertenziu prostredníctvom down-regulácie expresie a aktivity vaskulárneho AMPKα ( 185 ). Yoshikawa a kol. preukázali aj pokles renálnej expresie α-Klotho u myší súvisiaci s vekom, ktorý sám o sebe negatívne súvisí s odpoveďou hladiny vitamínu D na diétu s vysokým obsahom fosfátov ( 177 ).

Sekundárna analýza placebom kontrolovanej štajerskej štúdie hypertenzie vitamínu D ( 186 ) u 181 dospelých s arteriálnou hypertenziou a nízkou sérovou koncentráciou 25(OH)D (<30 ng/ml) ukázala, že zatiaľ čo suplementácia vitamínu D (2 800 IU denne) nemal žiadny vplyv na hladiny FGF23 v celkovej kohorte, mal účinok v podskupinách so základnou hodnotou pod 20 nl/l. Autori navrhli, že tento pozoruhodný nárast hladín FGF23 v podskupine s nízkou základnou hodnotou možno vysvetliť výrazným zvýšením hladín kalcitriolu a sprievodnou zvýšenou absorpciou fosfátov v čreve. Systematický prehľad od Charoenngama a kol. ( 187 ) zdôraznil, že dôkaz podporujúci vplyv vitamínu D na FGF23 je najsilnejší, keď štúdie merajú intaktný FGF23 (namiesto C-terminálneho FGF23) so súhrnným štandardizovaným stredným rozdielom (SMD) 0,36 (95 % CI, 0,14, 0,57 p  = 0,001  2  z 36 %) u jedincov s ^nedostatkom  vitamínu D.

Na malej vzorke sedavých dospelých v strednom veku ( n  = 74) zaradených do štúdie FIT-AGEING bola preukázaná negatívna súvislosť medzi celkovým príjmom alkoholu a plazmatickými hladinami S-Klotho (β = −17,031;  R ²  = 0,096,  P  = 0,013), a to aj pri úprave o parametre zloženia tela ( 188 ). Predklinické modely naznačujú úlohu bioaktívnych látok v strave pri expresii Klotho. Konkrétne Hsu a kol. naznačujú, že to možno dosiahnuť podávaním resveratrolu  in vitro  (bunky NRK-52E) a  in vivo  (oblička myši) so zapojením dráhy ATF3/c-Jun ( 189 ). Následná analýza v kohorte FIT-AGEING však dokázala iba slabú súvislosť medzi diétnym zápalovým indexom (DII) ( 190 ) alebo dodržiavaním stredomorskej diéty ( 191 ) s rozpustným Klotho. Tieto asociácie zmizli po korekcii na Lean Mass Index. Zvlášť zaujímavá je úloha vlákniny v prevencii poklesu funkcie obličiek u pacientov s CKD. S nízkym príjmom ovocia a zeleniny sa zvyčajne znižuje príjem vlákniny a polyfenolov, čo by mohlo mať priamy vplyv na funkčnosť črevnej mikroflóry. V randomizovanej kontrolnej štúdii u 52 pacientov s CKD (3. – 5. štádium) mala suplementácia 50 g ovsa denne (bohatého na rozpustnú vlákninu beta-glukán a polyfenoly) počas 8 týždňov priaznivý vplyv na hladinu draslíka v sére, ale nie Hladiny Klotho alebo parathormónu ( 192 ). Chýbajú vysokokvalitné štúdie s dobre definovaným zápalovým stavom, stavom železa a vitamínu D so zameraním na bioaktívny príjem zo stravy podávaný v potravinách alebo doplnkových formách a nové dôkazy v tejto oblasti uľahčia lepšie stravovacie poradenstvo pre zdravie obličiek a zdravé starnutie.

Črevná mikrobiota

Črevná mikroflóra sa ukázala ako významný faktor prispievajúci k zdraviu súvisiacemu s vekom [prehľad v ( 35 )], kde sa zdá, že má významný vplyv na epigenetickú krajinu starnutia. Pochopenie akéhokoľvek vzťahu medzi črevnou mikrobiotou a Klotho zostáva embryonálne. Objavuje sa však nepriame prepojenie založené na modulácii reakcií bunkového stresu prostredníctvom spracovania (poly)fenolových kyselín získaných v strave, ktoré sú silnými agonistami Nrf2 ( 193 ). Vzťah medzi mikrobiotou a expresiou Nrf2 je novovznikajúcou terapeutickou osou pre rad liečby chorôb starnutia, a preto sa týka Klotho. Transkripčný faktor Nrf 2 riadi batériu viac ako 390 cytoprotektívnych génov a jeho expresia sa s pribúdajúcim vekom znižuje. Početné nutričné ​​intervenčné stratégie sa už skúšajú na zvýšenie jeho prejavu súvisiaceho s vekom [prehľad v ( 32 ,  194 )]. Okrem toho predklinické štúdie podporujú takýto prístup k riešeniu CKD prostredníctvom nepriamej up-regulácie Klotho dosiahnutej prostredníctvom agonizmu Nrf2. V skutočnosti sa už preukázalo, že použitie syntetického agonistu Nrf2 indukuje expresiu Klotho a zmierňuje účinky CKD u myší. Klotho  per se  (tj priamy Klotho agonizmus) sa neukázal ako mediátor takýchto účinkov, aj keď je to intuitívne vzhľadom na β-Klotho, pretože jeho substrát FGF19 je vylučovaný žlčovými kyselinami produkovanými črevnou mikroflórou ( 5 ).

Objavuje sa aj vzťah medzi črevnou mikrobiotou a osou vitamín D/FGF23. V myšacích modeloch Bora a kol. ( 195 ) preukázali, že liečba antibiotikami zvýšila stav vitamínu D, čo následne zvýšilo hladiny FGF23 po 14 dňoch. Účinok liečby na vitamín D bol však čiastočne nezávislý od mikrobioty (ako je ukázané u myší GF) a potenciálne indikoval priamy vplyv na absorpciu.