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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
GROWTH in PD, a global picture from PedPD data
Growth and Nutritional status
Height SDS Your Center All
At PD initiation - mean ± SD -2.09 ± 1.32 -2.27 ± 1.77
At most recent visit - mean
± SD
-2.40 ± 1.09 -2.33 ± 1.78
Body mass index SDS (for
Height age)
Your Center All
At PD initiation - mean ± SD 0.25 ± 1.31 0.06 ± 1.39
At most recent visit - mean
± SD
0.11 ± 1.06 0.17 ± 1.41
http://www.pedpd.org/
GROWTH IN PEDIATRIC PD, a global picture
anemia
Hipertension
Metab Mineral
Nutricion Adecuación
Acidosis
Resistencia GH
FACTORS AFFECTING GROWTH IN CHILDREN WITH
CHRONIC KIDNEY DISEASE.
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
.
GROWTH HORMONE RESISTANCE IN CRF
Roelfsema V., J Am Soc Nephrol 2001
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
INICIO DE SEÑAL INTRACELULAR:
ACTIVACION DE RGH
GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IS
IMPAIRED IN CRF
Rabkin R, et al
Pediatr Nephrol 2005, 20;313-8
GH receptor-associated
Tyrosine kinase JAK-2
(Janus associated kinase 2)
Signal transducers and activators
Of transcription (STATs )
Supressors of Cytokine
Signaling SOCS
Ocaranza et al., J Pediatr Endocr Met 2012
Expression of SOCS1, SOCS2, and SOCS3 in growth hormone-stimulated
skin fibroblasts from children with idiopathic short stature
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.
STAT5b Is Required for GH-Induced Liver Igf-I
Gene Expression
Davey H, Endocrinology 2001
Schaeffer F, et al
J Clin Invest 2001, 108;467-75
GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IS
IMPAIRED IN CRF RATS
Schaeffer F, et al
J Clin Invest 2001, 108;467-75
GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IS
IMPAIRED IN CRF RATS
GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IN
VIVO
Rabkin R, et al
Pediatr Nephrol 2005, 20;313-8
GH receptor-associated
Tyrosine kinase JAK-2
(Janus associated kinase 2)
Signal transducers and activators
Of transcription (STATs )
Supressors of Cytokine
Signaling SOCS
Controles y Casos
Biopsia de piel
Cultivo de
Fibroblast
os
Confluenci
a 80%
Extracción de Proteínas
Citoplasmáticas y nucleares
NE-PER
Nuclear and cytoplasmic
Extraction reagents
PIERCE
Estimulación con
GH (200 ng/ml)
0’ , 30’ y 60’
CITOPLASMA
WB JAK2
JAK2-p
STAT5b
STAT5b-p
Actina
NUCLEO
WB STAT5b
STA5b-p
TFIIB
ROL DEL EJE GH/IGF1 EN EL RETRASO DE CRECIMIENTO EN
NIÑOS EN DIALISIS PERITONEAL. FONDECYT 1110226
Cultivo Primario de Fibroblastos
Confluencia 20%
Confluencia 50%
Confluencia 80%
Gentileza Dr C Irarrazabal.
Fisiología Integrativa y Molecular de la U. de los Andes
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
Cultivo Primario de Fibroblastos
ROL DEL EJE GH/IGF1 EN EL RETRASO DE
CRECIMIENTO EN NIÑOS EN DIALISIS PERITONEAL.
FONDECYT 1110226
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
Rabkin R, et al
Pediatr Nephrol 2005, 20;313-8
GH receptor-associated
Tyrosine kinase JAK-2
(Janus associated kinase 2)
Signal transducers and activators
Of transcription (STATs )
Supressors of Cytokine
Signaling SOCS
GH-MEDIATED JAK2/STAT SIGNAL TRANSDUCTION IN
VIVO:
GHR
• 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.
•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.
Tonshoff B. J Clin Endocrinol Metab 1997
Reduced Concentration of Serum Growth Hormone (GH)-Binding Protein
in Children with Chronic Renal Failure: Correlation with GH Insensitivity
Growth hormone binding protein levels in children under chronic peritoneal
dialysis. Fondecyt 1110226
GHBP VC
ng/mL 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
58,3005982 4,879168547
0,018577574
0,0055 0,0053 0,0053
0,0111 0,0115
0,014
0,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0,016
Basal 0-24 h. 24- 48 h
jAK
-2 T
OT
AL
Patients Controls
00.000 00.000 00.000
00.000
00.000 00.000
0,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
Basal 0-24 h. 24- 48 h
ST
AT
5 T
OT
AL/A
CT
IN
Patients Controls
Niveles basales de JAK2 y STAT5b en fibroblastos de niños en
diálisis peritoneal crónica
07 07
1
21
10
0
5
10
15
20
25
Basal 0-30 min 30-60 min
PJa
k2
/Ja
k2
-T A
U/B
-actin
e
Patients Controls
06 06
1
17
13
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Basal 0-30 min 30-60 min
PS
tat5
/Sta
t5-T
A
U/B
-actin
e
Patients Controls
Niveles de PJAK2/Jak2T y PSTAT5b/Stat5bT en fibroblastos de
niños en diálisis peritoneal crónica
01 01
00
03
02
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Basal 0-30 min 30-60 min
N-P
Sta
t5/S
tat5
-T A
U/T
FII
B
Patients Controls
Expresión nuclear de N-PStat5/Stat5-T AU/TFIIB
Expresión IGFBP3 estimulado con GH (200 mg/mL)CONTROLES
DATOS CRUDOS
0 hrs 24 hrs 48 hrs0
10
20
30
40***
mR
NA
IG
FB
P3
/18
S (
AU
)
Expresión IGFBP3 estimulado con GH (200 mg/mL)ENFERMOS
DATOS CRUDOS
0 hrs 24 hrs 48 hrs0
10
20
30
40
mR
NA
IG
FB
P3
/18
S (
AU
)
***p < 0,05
Nuclear transcription of IGFBP3-mRNA in
PD children
001
002
000
001
002
001
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Basal 0-24 h. 24- 48 h
No
rma
lize
d A
LS
Patients
Controls
01 01
01
01
02
01
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Basal 0-24 h. 24- 48 h
No
rma
lize
d IG
F
Patients Controls
Nuclear transcription of IGF-1 and ALS
genes in dialyzed children
-1,9
-2,16 -2,04
-1,85
-3,5
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
6 m pre (n:14) inicio GH (n:14) 6 m post (n:9) 12 m post (n:7)
Z ta
lla/e
dad
ROL DEL EJE GH/IGF1 EN EL RETRASO
DE CRECIMIENTO EN NIÑOS EN DIALISIS
PERITONEAL. FONDECYT 1110226
Tratamiento con GH
…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.
…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.
muchas gracias por su paciencia