Influence of diet caloric content on phosphate metabolism and vascular calcification

Abstract

Para investigar el efecto de la alimentación con dieta alta en grasa (AG) sobre el balance de fósforo (P), se llevaron a cabo estudios en ratas con función renal normal alimentadas con P normal (0.6%) y elevado (1.2%) y en ratas uninefrectomizadas alimentadas con 0.6% P. Las ratas fueron alimentadas con una dieta con un contenido normal de grasa (NG) o AG durante 30 días. Al final de los experimentos, las ratas alimentadas con AG no difirieron de las ratas alimentadas con NG en peso corporal, función renal ni perfil lipídico. Cuando se compararon con ratas alimentadas con NG, las ratas alimentadas con AG que recibieron 1,2% de P y las ratas uninefrectomizadas mostraron retención de P. Además, se detectó un aumento en el factor de crecimiento de fibroblastos 23 (FGF23), tanto en los niveles circulantes como en la expresión ósea, en todos los grupos alimentados con AG. El aumento de FGF23 fue probablemente secundario a la disminución en la expresión renal de alfa-klotho observado en las ratas alimentadas con AG. Todas las ratas alimentadas con AG también mostraron reducción de calcitriol plasmático y concentraciones normales de calcidiol en plasma. En ratas urémicas (nefrectomía 5/6) alimentadas con 0,9% de P, la ingesta de dieta AG dio lugar a calcificaciones extraesqueléticas más graves que en las alimentadas con NG. En un segundo conjunto de experimentos, la influencia de la dieta AG sobre la calcificación vascular y extraesquelética se evaluó con más detalle. En este estudio, las ratas fueron alimentadas con dietas NG o AG, con 0,6% de P, durante 45 días, antes de realizar una nefrectomía (Nx) 5/6. Después de la Nx, las ratas se alimentaron con dietas (NG o AG) con 1,2% de P y se trataron con calcitriol (80 ng/kg en días alternos). La mitad de las ratas de cada grupo de alimentación (NG o AG) se trataron con vitamina E (30000 mg / kg). Durante los 45 días previos a la Nx, las ratas no aumentaron el peso corporal, pero mostraron hiperglucemia moderada y dislipidemia. Como en experimentos previos, el FGF23 aumentó y el calcitriol disminuyó en ratas alimentadas con AG. Después de Nx, las ratas alimentadas con dieta AG mostraron calcificación extraesquelética sustancial. Las ratas urémicas alimentadas con dietas AG desarrollaron calcificaciones extraóseas más severas que las ratas urémicas alimentadas con NG. La suplementación dietética con vitamina E protege contra las calcificaciones urémicas en ratas alimentadas con dieta AG. Para evaluar si la reducción de la carga de P mediante alimentación con dieta con bajo contenido de P evitaría el aumento de FGF23 provocado por una dieta AG, se alimentaron las ratas con dietas AG con P normal (0.6%) o P bajo (0.2%) durante 7 meses. Al final de los experimentos, cuando se compararon con ratas alimentadas con NG, las ratas alimentadas con AG aumentaron su peso corporal y sus niveles plasmáticos de triglicéridos y leptina. Además, estas ratas mostraron una tendencia a disminuir la función renal y aumentar el estado inflamatorio. Como en experimentos previos, la alimentación de AG dio como resultado un aumento de las concentraciones plasmáticas de FGF23 y una disminución de las concentraciones plasmáticas de calcitriol. La restricción de fósforo no normalizó las concentraciones plasmáticas de FGF23 y no restableció los niveles disminuidos de alfaklotho renal en ratas alimentadas con AG. Al comparar los grupos alimentados con 0.6% P, la excreción urinaria de P fue mayor y la expresión renal del cotransportador de fósforo-sodio, NaPiIIa, fue menor en las ratas alimentadas con AG. La excreción urinaria de P fue muy baja en ratas alimentadas con 0,2% de P aunque estas ratas tenían concentraciones elevadas de FGF23 secundarias a la alimentación con AG.

To investigate the effect of feeding a high fat (HF) diet on phosphorus (P) balance, studies were conducted in rats with normal renal function fed normal (0.6%) and elevated (1.2%) P and in uninephrectomized rats fed 0.6% P. Rats were fed either a normal fat (NF) or HF diet for 30 days. At the end of the experiments rats fed HF did not differ from rats fed NF in body weight, renal function and lipid profile. When compared with rats fed NF, rats fed HF that received 1.2% P and uninephrectomized rats showed P retention. In addition, an increase in fibroblast growth factor 23 (FGF23), both circulating levels and bone expression, was detected in all groups fed HF. The increase in FGF23 was likely secondary to a decrease in renal expression of alfaklotho observed in the rats fed HF. All rats fed HF also showed reduced plasma calcitriol and normal plasma calcidiol concentrations. In uremic rats (5/6 nephrectomy) fed 0.9% P, HF diet intake resulted in more severe extraskeletal calcifications than in their NF fed counterparts. In a second set of experiments, the influence of HF diet on vascular and extraskeletal calcification was evaluated with more detail. In this study rats were fed either NF or HF diets, with 0.6% P, for 45 days, before performing 5/6 nephrectomy. After nephrectomy, rats were switched to diets (NF or HF) with 1.2% P and were treated with calcitriol (80 ng/kg on alternate days). Half of the rats in each feeding schedule (NF or HF) were supplemented with vitamin E (30000 mg/kg). Prior to nephrectomy, after 45 days feeding HF, rats did not increase body weight but showed moderate hyperglycemia and dyslipidemia. As in previous experiments, plasma FGF23 was increased and calcitriol was decreased in rats fed HF. After Nx, rats fed HF diet showed substantial extraskeletal calcification. Uremic rats fed HF diets developed more severe extraosseous calcifications than uremic rats fed NF. Dietary vitamin E supplementation protected against uremic calcifications in rats fed HF diets. To evaluate whether reducing P load by feeding a diet with low P content would prevent the increase in FGF23 elicited by high fat diet, rats were fed HF diets with normal (0.6%) or low (0.2%) P for 7 months. At the end of the experiments, when compared with rats fed NF, rats fed HF had increased their body weight and their plasma levels of triglycerides and leptin. In addition, these rats showed a tendency to reduced renal function and increased inflammatory status. As in previous experiments, feeding HF resulted in increased plasma concentrations of FGF23 and decreased plasma concentrations of calcitriol. Phosphorus restriction did not normalize the plasma concentrations of FGF23 and did not restore the decreased levels of renal alfa-klotho in rats fed HF. When comparing the groups fed 0.6% P, urinary excretion of P was higher and renal expression of the sodium-phosphate co-transporter NaPiIIa was lower in rats fed HF. Urinary excretion of P was very low in rats fed 0.2% P even though these rats had elevated FGF23 concentrations secondary to HF feeding.