Kalsiumsenstive reseptorer, kalsimimetika og kalsilytika

Bare så det er sagt, foreløpig har vi ikke kalsimimetika tilgjengelig i Norge, men de kommer! og kalsilytika er fortsatt heller ikke tilgjengelig, men kommer kanskje etter hvert.

Introduksjon
I 1993 ble kalsiumreseptoren (CaSR) i parathyroidea klonet og karakterisert. Da hadde man allerede vist i mer enn 10 år at PTH i hovedsak var regulert av en reseptor lokalisert på celleoverflata i PT som reagerte på små variasjoner i ekstracellulært ionisert kalsium (ecCa2+). Reseptoren er G-proteinkoblet, og finnes i hovedsak i parathyroidea, men er også lokalisert i proksimale nyretubuli hvor den fysiologiske funksjonen ikke er helt klarlagt. Reseptoren er også påvist andre steder i kroppen. Reseptoren er lite selektiv og kan også reagere på andre divalente kationer som for eksempel magnesium og også trivalente/polyvalente kationer. Resultatet av en aktivert CaSR (stimulering av G-protein, og deretter aktivering av proteinkinase C eller hemming av adenylsyklasesystemet og PKA) er en hemming av PTH sekresjonen. CaR er en lavaffinitetsreseptor som svarer på relativt høye konsentrasjoner av ecCa2+, over 1 mmol/L. En noe langsommere regulering av PTH sekrejonen skjer via vit D reseptoren (se siste figur). Enda langsommere regulering er den som reflekteres av vekst i kjertelen. CaSR hemmer også celleproliferasjon i PT.

Flere sjeldne arvelige tilstander skyldes mutasjoner i CaSR genet, som familiær hypokalsiurisk hyperkalsemi (FHH), autosomal dominant hyperkalsiurisk hypokalsemi og alvorlig hyperparathyreoidisme hos nyfødte, har bidradd til forståelsen av CaSR. Ved inaktivert eller nedregulert CaSR, vil ecCa2+ måtte være høyere for å kunne supprimere PTH sekresjonen, noe som ses ved FHH. I nyretubuli vil CaSR være med å justere kalsiumutskillelsen i urinen, men ved FHH vil nedregulert eller inaktivt CaSR resultere i mindre kalsiumutskillelse i urinen til tross for hyperkalsemi. Hvis derimot CaSR blir oppregulert, vil det kreves mindre konsentrasjoner av ecCa2+ for å stimulere CaR, og det vil være økt kalsiumutskillelse til tross for hypokalsemi. PTH er en viktig regulator av fosfatabsorbsjonen i proksimale tubuli, og PTH hemmer Na-Pi cotransporteren. Høg kalsium reduserer fosfatutskilling i urinen, men mekanismen for dette har vært ukjent, om det er en direkte av kalsium eller via en effekt på PTH. Det er i dyreeksperimentelle studier vist at CaSR i nyretubuli særlig særlig påvirker den PTH-regulerte fosfat absorbsjonen (1).

Polymorfisme i et enkelt nukleotid, SNP (codon G099R) kan påvirke responsen på ecCa2+ også ved uremi (2). Ved uremisk sekundær hyperparathyreoidisme er reguleringen av CaSR påvirket, og CaSRmRNA synes å være nedregulert i parathyroideavev fjernet fra uremiske pasienter.

Kalsimimetika
Siden CaSR er så sentral i regulering av PTH, er det ikke uventet at medikamenter rettet mot CaSR er kommet. Kloning av CaSR har ledet til utviklingen av såkalte kalsimimetiske substanser, og disse kan modulere funksjonen til CaSR (3). Type I kalsimimetika etterligner effekten av ecCa2+, og er agonister, mens type II kalsimimetika vil modulere strukturen (allosteriske aktivatorer) av CaSR og derved øke sensitiviteten for ecCa2+ og derved lede til redusert PTH-sekresjon uten å endre konsentrasjonen av ecCa2+ . Type II kalsimimetika vil derfor ikke virke dersom det ikke finnes ecCa2+, og det er kanskje derfor feil å kalle det ”kalsimimetika”. I tillegg synes det å komme såkalte kalsilytika som hemmer CaSR og derved stimulerer PTH sekresjonen (se senere).

Det finnes allerede 1. og 2. generasjons kalsimimetika, og det er gjort både eksperimentelle studier og studier hos friske personer og uremiske pasienter. Særlig har 2.generasjon Cinacalcet HCl (AMG-073) i per oral dosering 30 - 180 mg, vanligst rundt 50-100 mg, blitt undersøkt i flere studier som dels er publisert, dels omtalt på kongresser og møter inkludert årets ASN. En rekke postere ble presentert, korttids (uker) og langtids (>2 år), med undersøkelser av Cinacalcet HCl hos HD pasienter, både på dialysedag, mellom dialyser, for begge kjønn, i ulike aldre, og med ulik etnisistet. Alle med samme resultat på sekundær hyperparathyreoidisme, med redusert PTH, fall i kalsium*fosfatproduktet og med få bivirkninger. Dette kom uavhengig av fosfatbindere og bruk av vit D. Det samme gjaldt også PD-pasienter, og 1 poster presenterte tilsvarende resultat for predialytiske pasienter med kronisk nyresvikt. Studiene har stort sett vist reduksjon i PTH med mer enn 30%, og en reduksjon i kalsiumfosfatproduktet, og virkning også over lengre tid. BMD (beinmassetetthet) er vist å bedres og samtidig er det redusert beinspesifikk ALP som er en ganske god markør for beindannelse. Bivirkningene av disse medikamentene angis å være på placebonivå, men inkluderer det meste som kvalme, hodepine, lavt blodtrykk, tungpustenhet, smerter i ekstremiteten osv. Derimot ses en forbigående og ofte ganske uttalt hypokalsemi 2-4 timer etter inntak. Dette kan være praktisk viktig i en HD-setting hvor medikamentet kanskje er blitt satt ved dialysestart og sammen med HD-assosiert hypokalemi, kan hypokalsemien forårsake arrytmier, men var et større problem ved den intravenøse administrasjonen.

Ved årets ASN viste man at ikke bare at CaSR aktivering reduserer PTH sekresjon og celleproliferasjonen, men det synes også som PTHmRNA (altså genekspresjonen/aktivitet i genet for PTH) påvirkes av kalsimimetika i eksperimentelle modeller (4, SA-PO738). Videre ble det hos 5/6 nefrektomerte rotter vist at reseptorer for vit D og CaSR blir oppregulert av kalsimimetika (5, SA-PO757). I cellekulturer øker kalsimimetika kalsitonin-sekresjonen (6, SA-PO750), men ved en forelesning av EF Nemeth på et av de mange symposiene ved ASN , ble det sagt at dette kun skjedde ved svært høye doser. I terapeutiske doser hos menneske synes bare PTH sekresjonen å påvirkes.
Nemeth diskuterte også om ikke effekten på PTH av kalsimimetika som er oscillerende i motsetning til effekten av calcitriol (se figur) vil kunne være gunstig i forhold til beinmasse (se også tidligere), fordi nydanning av bein blir stimulert ved slikt oscillerende fall, men mulig mineral efflux fra bein må også has i mente.
Når skal man bruke kalsimimetika?
Klinisk og biokjemisk sekundær hyperparathyreoidisme vil naturlig nok være hovedindikasjon, både som førstevalg eller når annen behandling ikke har hjulpet. Det er viktig å starte tidlig for å hindre PT-hyperplasi, men på hvilket serumnivå av PTH man skal starte er ikke fastlagt ennå., og de aller fleste studiene er gjort på pasienter med betydelig forhøyet PTH (mer enn 5 x referanseverdi). Når behandling startes, anbefales det at medikamentet alltid gis på samme tid på døgnet og at opptrappingen skjer langsomt. Monitorering av PTH, kalsium og fosfat må skje ukentlig i startfasen og opptitreingsfasen, kanskje oftere hos dialysepasienter siden behandlingen kan oppfattes som en slags ”kjemisk” parathyreoidektomi” og det kan skje en slags mineral efflux fra bein. Men altså fortsatt finnes de ikke tilgjengelig til vanlig klinisk bruk..

Kalsilytika eller kalsiumreseptorantagonister
Siden CaSR er det molekylet som påvirker PTH sekresjonen, vil medikamenter som retter seg mot denne reseptoren altså kunne hemme PTH sekresjonen (kalsimimetika, reseptoragonister) eller stimulere PTH sekresjonen (kalsilytika, reseptorantagonister). Kalsilytika er underutvikling, bl.a. GSK som er kommet lengst og brukes i fase I studier. Kalsilytika ble diskutert undersymnposiene, men det var ingen postere om denne typen medikament. Det som blant annet ble diskutert ved ASN-møtet var om kalsilytika ved sin stimulasjon av PTH, kunne gi hyperplasi av kjertelen. Eksperimentelt har disse reseptorantagonistene vist seg å kunne øke PTH konsentrasjonen 3-4 ganger, og påvirke beinomsetningen med økt mengde trabekulært vev og økt beinmassetetthet (7). Dette er raske effekter. Dette er altså medikamenter som teoretisk vil kunne bli nyttig ved osteoporose.

Referanser

1. Ba J et al. Calciumsensing receptor regulation of PTH-inhibitable proximal tubule phosphate transport. Am J Physiol Renal Physiol 2003; 285: F1233-43
2. Yokohama K et al. Calcium-sensing receptor gene polymorphism affects the parathyreoid response to moderate hypercalcemic suppression in patients with end-stage renal disease. Clin Nephrol 2002; 57: 131-5
3. Urena P, Frazao JM. Calcimimetic agnets: review and perspectives. Kidney Int 2003; 85: s91-6
4. Silver J et al. J Am Soc Nephrol 2003; 14: 460A (SA-PO738)
5. Mizobuchi M et al. J Am Soc Nephrol 2003; 14: 464-5A (SA-PO757)
6. Masrtin D et al. J Am Soc Nephrol 2003; 14: 463A
7. Nemeth EF. The search for calcium receptor antagonists. J Mol Endocrinol 2002; 29:15-21



Genpolymorfisme og genekspresjon og mulig sammenheng ulike nyresykdommer, spesifikt Alport syndrom og Goodpasture’s syndrom, og om type IV kollagen.


Jeg tillater meg å vise til oversikten skrevet i forbindelse med nyretransplantasjon siden de molekylærbiologiske teknikkene som benyttes er de samme. Fortsatt er det mange mulige innfallsvinkler til å se om spesielle genetiske variasjoner påvirker sykdomsutbrudd eller sykdomsforløp – man kan i grunnen bare velge en eller annen aktør (effektor, signalmolekyl, receptor +++) som man mener kan være av patofysiologisk betydning, og så undersøke genet som koder for proteinet og lete etter polymorfismer. Assosiasjonsstudier er hyppige, dvs relatere forekomst til en bestemt polymorfisme eller variant, men kanskje enda mer interessant er å se på mRNA i vev som er affisert, se hva som er oppregulert og hva som evt. er nedregulert ved ulike tilstander.

Professor BG Hudson fikk Homer Smith prisen for sine arbeider på type IV kollagen. I N Engl J Med var det nylig en flott oversiktsartikkel om emnet, og med relasjon til Alport og Goodpasture syndrom (1), og som i essens tar for seg det som ble diskutert i hans forelesning (”Molecular basis for Goodpasture syndrome and the discovery of type IV collagen family”). Han spekulerte i om diabetes nefropati også på samme måte kunne knyttes opp mot funn i de mer sjeldne syndromene i sin elegante forelesning, og generelt til tilstander i den glomerulære filtrasjonsbarrieren. På bakgrunn av sine funn har hans gruppe laget et medikament som påvirker nettverkdannelsen av kollagen IV, og som kanskje vil kunne komme til anvendelse i fremtiden. Det spekuleres allerede i ulike angreppunkt, både genterapi, proteasehemmere, immunmodulerende behandlinger, hemming av makrofagmigrasjon osv. Artikkelen i New Engl J Med (1) anbefales og dekker om lag det som ble diskutert i hans forelesning.

Kollagen IV er en viktig komponent i basalmembraner. Det er 6 ulike kjeder (a1-6), og disse finnes i ulike membraner. Selektivitet når det gjelder lokalisering av de ulike kjedene i kollagen IV forklarer klinikken ved skade i kollagen IV. Skade kan skyldes mutasjon som medfører fravær av disse akjeder (Alport) eller immunangrep (Goodpasture). 3 akjeder danner en protomer som i C-terminalen har et ikke kollagen område (NC1), og de 3 NC1 i protomeren går sammen og danner så en hexamer som så går inn i nettverket i BM. Hudson fokuserte på betydningen av denne regionen av kollagen IV, altså NC1, og dannelsen av hexamer som sentral i forståelsen av patofysiologien i Goodpasture og Alports syndrom. I glomerulær basalmembran (GBM) danner a3,a4 og a5 kjeder et helt spesielt nettverk som er nødvendig for stabiliteten for filtrasjonsbarriereren. Denne stabiliteten er borte ved Alport syndrom, mens ved Goodpasture dannes det antistoff mot a3 kjeden som leder til rask destruksjon av GBM.







Alport syndrome skyldes hos de fleste X-bundet arv i genet som koder for a5, COL4A5, men andre varianter i COL4A3 og COL4A4 er beskrevet inkludert en dominant form som ikke er X-bundet. De fleste mutasjoner synes å forårsake feil i sammenstillingen av protomerer. Tynnmembransykdom som finnes langt hyppigere enn Alport, og med et langt mer beningt forløp, knyttes også sterkt opp mot Alport siden mange med tynnmembransykdom har mutasjoner i a3 og a4 kjedene. Disse ulike akjedene kan oftest ikke påvises i BM hos Alport pasientene

Ved Goodpasture’s syndrom finnes vanligvis autoantistoffer mot a3, type 1 kjeden i NC1 området. Det forklarer at det ikke er rapportert om en eneste Alport pasient som har fått Goodpasture’s syndrom. En forutsetning for utvikling av Goodpasture’s syndrom er at visse områder (særlig to viktige epitoper) av NC1 må gjøres tilgjengelig for antistoff (oksydativt stress, miljøfaktorer, disse epitopene gjøres tilgjengelig ved dissosiasjon av hexameret). Mekanismene for hvordan antistoffet når frem til disse skjulte epitopene er ikke kjent, men på bakgrunn av musemodeller forsøker man å kartlegge dette. Hudsons gruppe hadde en poster om dette ved ASN 2003 (2, SU-PO451). Hos pasienter med Alport som er transplantert, kan man se en sjelden gang se Goodpasture’s syndrom med varierende grad av nefritt. Det synes å være ganske vanlig med alloantistoff hos Alport pasienter (påvises med sensitive metoder), men forløpet er altså svært variabelt og ofte uten ledsagende nefritt. Etter transplantasjon er epitopene langt mer tilgjengelige siden de finnes på overflaten av NC1.


Vår forståelse av Goodpasture’s syndrom og Alport er vel blitt bedre etter dette kanskje.

I fransk Polynesia er Alport årsak til kronisk nyresvikt hos nesten 1/5 del, mens prevalensen angis mellom 1-2,5% i Europa og USA blant terminale nyresviktpasienter (3, F-PO180). Det er påvist en mutasjon i COL4A5 som kan forklare Alport i Polynesia, som ofte har en noe annerledes klinikk utover nyreaffeksjonen. 100% har øyeforandringer (lenticonus) som forårsaker betydelig synsnedsettelse. Årsaken til den høye forekomsten er en mutasjon fra 1870-årene, med såkalt tandem duplikasjonen av 35 COL4A% exon (kodende del av genet), og dette øker lengden av a5 kjeden. En tysk gruppe som også presenterte en poster, foreslo hvordan man skulle gå frem i diagnostikken ved Alport på basis av gensekvensanalyse både av exon (kodende del i codon), men også av intron (ofte kalt junk DNA fordi man er usikker på funksjon, del av codon) hos en gruppe pasienter med Alport , og de rapporterte en rekke nye genvarianter ved Alport. Selv om det i tittelen ble angitt ”a practical approach”, var det kanskje ikke så relevant for oss. Tilsvarende rapporterte en kinesisk gruppe ulike genvarianter ved Alport.

Hunder (og også transgene musemodeller er laget) kan også få Alport (X-bundet) (4,F-FC180), men det ble gjort en interessant og sannsynlig viktig observasjon. En genmutasjon fører mye med seg, og resulterer i endring i transkripsjonsraten for en rekke mediatorer for betennelsesprosesser og fibrose. Den amerikanske gruppen fant ved genekspresjonsanalyser (genprofilering ,se tidligere) endringer i om lag 1200 forskjellige gener, med høyere aktivitet i mediatorer som korrelerte godt med histologiske forandringer i nyrebiopsi, dvs oppregulering av inflammasjonmediatorer som gp80, MVP1, i gen for interstitiell kollagen (COL1A1, COL1A2) og for matrix modellerende proteiner (MMP, TIMP1).

Anti-GBM undersøkelser oppfattes ofte som spesifikke og påviser autoantistoff mot a3-kjeden. Men på denne kongressen rapporteres det en pasient med positiv anti-GBM (kit), med hematuri, proteinuri, men helt normal nyrefunksjon og stabil proteinuri over mange år, og med pulmonale symptomer i form av lymefnuteforstørrelse (5, SU-PO1023). Fordi det var et atypisk og rolig forløp, ble det gjort nærmere undersøkelse av antistoffet som altså ikke var a3, men a2. Forfatterne peker på at ved overraskende anti-GBM resultat ved bruk av kommersielle kit, bør undersøkelsene være mer omfattende og annen teknikk for å påvise a3 antistoff bør benyttes.

Referanser
1. Hudson BG, Tryggvason K, Sundaramoorthy M, Nelson EG. N Engl J Med 2003; 348: 2543-56
2. Borza D-B, et al. JASN 2003; 14: 632A
3. Heidet L et al.. JASN 2003; 14: 102A
4. Cox MML, et al. JASN 2003; 14: 24-25A
5. Charytan DM et al. JASN 2003; 14: 760A