FACTORS AFFECTING GROWTH IN CHILDREN WITH CHRONIC KIDNEY DISEASE. THE GH-IGF1 Axis.

Transcripción

1 FACTORS AFFECTING GROWTH IN CHILDREN WITH CHRONIC KIDNEY DISEASE. THE GH-IGF1 Axis. Francisco Cano MD Titular Professor Division of Pediatric Nephrology Luis Calvo Mackenna Children s Hospital Department of Pediatrics University of Chile

2 GROWTH in PD, a global picture from PedPD data Growth and Nutritional status Height SDS Your Center All At PD initiation - mean ± SD ± ± 1.77 At most recent visit - mean ± SD ± ± 1.78 Body mass index SDS (for Height age) Your Center All At PD initiation - mean ± SD 0.25 ± ± 1.39 At most recent visit - mean ± SD 0.11 ± ±

3 GROWTH IN PEDIATRIC PD, a global picture

4 FACTORS AFFECTING GROWTH IN CHILDREN WITH CHRONIC KIDNEY DISEASE. anemia Resistencia GH Hipertension Acidosis Metab Mineral Adecuación Nutricion

5 . Hormona de Crecimiento La GH es un polipéptido de 191 aminoácidos sintetizado y secretado por las células somatotrofas de la hipófisis anterior. Presenta una cadena única con dos puentes disulfuro y un peso molecular de 21,5 kd. Incluye cuatro hélices, necesarias para la interacción funcional con el receptor de GH. Se encuentra codificado por un gen localizado en el brazo largo del cromosoma 17. GH viaja unido a una proteína de alta afinidad (GHBP), tiene una vida media en circulación de 15 a 20 minutos luego de su secreción. Su efecto lo ejerce fundamentalmente por IGF-1

6 GROWTH HORMONE RESISTANCE IN CRF Roelfsema V., J Am Soc Nephrol 2001

7 Effects of Chronic Renal Failure and Growth Hormone on Serum Levels of Insulin-Like Growth Factor-Binding Protein-4 (IGFBP-4) and IGFBP-5 in Children: A Report of the Southwest Pediatric Nephrology Study Group

8 INICIO DE SEÑAL INTRACELULAR: ACTIVACION DE RGH

9 GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IS IMPAIRED IN CRF GH receptor-associated Tyrosine kinase JAK-2 (Janus associated kinase 2) Signal transducers and activators Of transcription (STATs ) Supressors of Cytokine Signaling SOCS Rabkin R, et al Pediatr Nephrol 2005, 20;313-8

10 Expression of SOCS1, SOCS2, and SOCS3 in growth hormone-stimulated skin fibroblasts from children with idiopathic short stature Ocaranza et al., J Pediatr Endocr Met 2012

11 STATs En el camino de señalización de citoquinas hay un gran nº de ligandos y Rs concentrados en un nº limitado de factores de transcripción STAT 1 : Señalización de IFN-γ e IFN-α/β, GH STAT 2 : Señalización de IFN-α/β STAT 3 : Señalización de Interleuquinas, principalmente IL-6, GH STAT 4 : Señalización de IL-12 STAT 6 : Señalización de IL-4, IL-13. Desarrollo de las células T STAT 5 : Los productos de los genes de STAT 5a y STAT 5b, son activados por un amplio rango de citoquinas, GH, PL y EPO.

12 STAT5b Is Required for GH-Induced Liver Igf-I Gene Expression Davey H, Endocrinology 2001

13 GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IS IMPAIRED IN CRF RATS Schaeffer F, et al J Clin Invest 2001, 108;467-75

14 GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IS IMPAIRED IN CRF RATS Schaeffer F, et al J Clin Invest 2001, 108;467-75

15 GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IN VIVO GH receptor-associated Tyrosine kinase JAK-2 (Janus associated kinase 2) Signal transducers and activators Of transcription (STATs ) Supressors of Cytokine Signaling SOCS Rabkin R, et al Pediatr Nephrol 2005, 20;313-8

16 ROL DEL EJE GH/IGF1 EN EL RETRASO DE CRECIMIENTO EN NIÑOS EN DIALISIS PERITONEAL. FONDECYT Controles y Casos Biopsia de piel Cultivo de Fibroblast os Confluenci a 80% Estimulación con GH (200 ng/ml) 0, 30 y 60 CITOPLASMA WB JAK2 JAK2-p STAT5b STAT5b-p Actina Extracción de Proteínas Citoplasmáticas y nucleares NE-PER Nuclear and cytoplasmic Extraction reagents PIERCE NUCLEO WB STAT5b STA5b-p TFIIB

17 Cultivo Primario de Fibroblastos Confluencia 20% Confluencia 50% Confluencia 80% Gentileza Dr C Irarrazabal. Fisiología Integrativa y Molecular de la U. de los Andes

18 Cultivo Primario de Fibroblastos o 100 % de los tejidos recibidos generaron fibroblastos en cultivo. o No existieron diferencias morfológicas en los cultivos de fibroblastos de controles y casos. o EL tiempo necesario para lograr el 80% de confluencia en el cultivo de fibroblastos fue de 3-4 semanas. o No se observaron diferencias en la velocidad de crecimiento de los fibroblastos de controles y casos

19 ROL DEL EJE GH/IGF1 EN EL RETRASO DE CRECIMIENTO EN NIÑOS EN DIALISIS PERITONEAL. FONDECYT Pacientes (n=17) Controles (n=20) N (H/M) 17 (9/8) 20 (18/2) Edad (años) 5,7 + 4,3 4,5 + 1,58 Tiempo en PD (meses) 11,8 + 9,8 Z T/E -2,68 + 1,4-0,3 + 2,2 Z IMC -0,12 + 0,85 0,67 + 2,05 Z IGF-1 1,21 + 3,21 Z IGFBP-3 1,33 + 1,52 ORAL PRESENTATION, IPNA SHANGHAI 2013

20 GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IN VIVO: GHR GH receptor-associated Tyrosine kinase JAK-2 (Janus associated kinase 2) Signal transducers and activators Of transcription (STATs ) Supressors of Cytokine Signaling SOCS Rabkin R, et al Pediatr Nephrol 2005, 20;313-8

21 El gen de RGH humano está ubicado en el brazo corto del cromosoma 5 (región p13.1-p12). Posee 9 exones codificantes (2-10). El exón 2 codifica para el péptido señal, los exones 3-7 al dominio extracelular, el exón 8 al dominio transmembrana, y el 9-10 al dominio intracitoplasmático. La molécula de RGH está constituida por 638 aminoácidos. Se han descrito mas de 50 mutaciones del gen.

22 En su estructura se pueden diferenciar tres dominios: un DIC de 350 aminoácidos, una porción transmembrana, y un DEC de unión a la hormona de crecimiento de 246 aminoácidos- Este último es idéntico a la proteína ligadora de hormona de crecimiento humana de alta afinidad (GHBP) circulante en el plasma. La enzima TACE (MP tumour necrosis factor alpha converting enzyme) produce el clivaje proteolítico del ectodominio del RGH y genera la proteína de transporte de GH en circulación (GHBP). En conjunto, los niveles de GH, el recambio o turnover del RGH, las señales post-receptor, y los niveles de GHBP determinan el efecto biológico final de la hormona de crecimiento humana.

23 Reduced Concentration of Serum Growth Hormone (GH)-Binding Protein in Children with Chronic Renal Failure: Correlation with GH Insensitivity Tonshoff B. J Clin Endocrinol Metab 1997

24 Growth hormone binding protein levels in children under chronic peritoneal dialysis. Fondecyt GHBP ng/ml VC cm/año 40,30 9,50 6,0 9,30 5,0 21,50 8,0 40,50 7,5 9,90 9,0 10,50 4,5 114,30 11,0 75,90 11,0 231,10 24,3 121,00 11,0 9,70 2,0 37,50 8,00 21,70 6,50 8,70 6,00 50,76 8,56 58, , ,

25 STAT5 TOTAL/ACTIN jak-2 TOTAL Niveles basales de JAK2 y STAT5b en fibroblastos de niños en diálisis peritoneal crónica 0,016 0,014 0,012 0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 0,000 0,014 0,0111 0,0115 0,0055 0,0053 0,0053 Patients Controls Basal 0-24 h h 0,012 0, ,008 0,006 0,004 0,002 0, Patients Controls Basal 0-24 h h

26 PStat5/Stat5-T AU/B-actine PJak2/Jak2-T AU/B-actine Niveles de PJAK2/Jak2T y PSTAT5b/Stat5bT en fibroblastos de niños en diálisis peritoneal crónica Patients Controls Basal 0-30 min min Patients Controls Basal 0-30 min min

27 N-PStat5/Stat5-T AU/TFIIB Expresión nuclear de N-PStat5/Stat5-T AU/TFIIB 3,5 3,0 2,5 03 Patients Controls 2,0 02 1,5 1, ,5 0,0 00 Basal 0-30 min min

28 mrna IGFBP3/18S (AU) mrna IGFBP3/18S (AU) Nuclear transcription of IGFBP3-mRNA in PD children Expresión IGFBP3 estimulado con GH (200 mg/ml) CONTROLES DATOS CRUDOS Expresión IGFBP3 estimulado con GH (200 mg/ml) ENFERMOS DATOS CRUDOS 40 *** ***p < 0, hrs 24 hrs 48 hrs 0 0 hrs 24 hrs 48 hrs

29 Normalized IGF Normalized ALS Nuclear transcription of IGF-1 and ALS genes in dialyzed children 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Patients 002 Controls Basal 0-24 h h 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Patients Controls Basal 0-24 h h

30 ROL DEL EJE GH/IGF1 EN EL RETRASO DE CRECIMIENTO EN NIÑOS EN DIALISIS PERITONEAL. FONDECYT Tratamiento con GH 0 6 m pre (n:14) inicio GH (n:14) 6 m post (n:9) 12 m post (n:7) -0,5-1 Z talla/edad -1,5-2 -2,5-1,9-2,16-2,04-1, ,5

31 EN PACIENTES PEDIÁTRICOS PORTADORES DE ENFERMEDAD RENAL CRÓNICA 5D EN DIÁLISIS PERITONEAL LA ETIOPATOGENIA DEL RETRASO DEL CRECIMIENTO ES MULTIFACTORIAL MUCHOS DE LOS FACTORES ASOCIADOS SON CONOCIDOS Y PUEDEN SER TRATADOS EXISTE UNA RESISTENCIA A LA HORMONA DE CRECIMIENTO (GH) QUE NO RESPONDE AL MANEJO TRADICIONAL DE LA ERC EN EL ESTUDIO PRESENTADO, SE CONFIRMA QUE LA RESISTENCIA A GH SE ASOCIA A UN DEFECTO EN LA VIA JAK2-STAT5b INTRACELULAR, DEL EJE GH- IGF1. EN ESTA VIA LOS NIVELES BASALES DE JAK2 ESTAN DISMINUIDOS AL COMPARAR CON NIÑOS NO URÉMICOS IGUALMENTE ESTAN DISMINUIDOS LOS NIVELES BASALES DE STAT5B EN ESTA VIA, LA FOSFORILACIÓN DE JAK2 SE ENCUENTRA DISMINUIDA AL COMPARAR CON NIÑOS NO URÉMICOS.

32 EN PACIENTES PEDIÁTRICOS PORTADORES DE ENFERMEDAD RENAL CRÓNICA 5D EN DIÁLISIS PERITONEAL IGUALMENTE EXISTE UNA SIGNIFICATIVA DISMINUCIÓN DE LA FOSFORILACIÓN DE STAT5B LA ABUNDANCIA DE P-STAT5B EN EL NÚCLEO DE LAS CÉLULAS ESTUDIADAS ESTA SIGNIFICATIVAMENTE DISMINUIDA FRENTE A LOS CONTROLES. LA TRANSCRIPCIÓN NUCLEAR PARA IGFBP-3 SE ENCUENTRA SIGNIFICATIVAMENTE DISMINUIDA EN EL GRUPO EN ESTUDIO AL ESTÍMULO CON GH A LAS 24 Y 48 H. LA TRANSCRIPCIÓN NUCLEAR DE IGF1 Y ACID LABEL SUBUNIT ALS, SE ENCUENTRA SIGNIFICATIVAMENTE DISMINUIDA A LAS 48 HS DEL ESTÍMULO CON GH. EN CONCLUSIÓN, LA VIA JAK2-STAT5b INTRACELULAR DEL EJE GH-IGF1 SE ENCUENTRA SIGNIFICATIVAMENTE ALTERADA EN NIÑOS EN DIÁLISIS PERITONEAL CRÓNICA, SUGIRIENDO QUE ES UN IMPORTANTE FACTOR DE RESISTENCIA A GH Y RETRASO DE CRECIMIENTO EN ESTA POBLACIÓN.

33 muchas gracias por su paciencia