The effect of stimulation of calcium sensing receptors via cinacalcet on renal and bone histomorphometry

Amaç: Cinacalcet ile kalsiyum duyarlı reseptör uyarılmasının böbrek tübül fonksiyonları, mezangial hücre çoğalması ön planda olmak üzere böbrek histolojisi ve kemik histomorfometrisi üzerine etkisini araştırmak. Yöntem: Çalışmaya ağırlıkları 120-130 gr arasında olan yedişer adet 6 haftalık dişi Sprague-Dawley ırkı sıçandan oluşan iki grup alındı. Çalışma grubuna 21 gün oral gavaj ile 25 mg/kg/gün cinacalcet diğer gruba ise aynı yöntem ile distile su uygulandı. Çalışma sonunda böbrek tübül fonksiyonları idrar ve serum biyokimyasal analizleri ile değerlendirildi. Böbrek ve kemiğe ait histolojik incelemeler ışık mikroskobu ile yapıldı. Glomerüler mezangial hücre sayısı böbrek dokusundan elde edilen 0,7 µm kalınlığındaki kesitlerde ve ekstraglomerüler mezangial hücre sayısı afferent ve efferent arteriollerinden geçen 5 µm'lik kesitlerde mezangial hücreler sayılarak saptandı. Elde edilen 5 µm'lik kemik dokusu kesitlerinden elde edilen digital görüntüler, histomorfometrik olarak büyüme kıkırdağının kalınlığı, kortikal kemik kalınlığı, osteoblast sayısı, osteoklast sayısı, trabeküler kemik hacmi ve osteoid kemik hacmi ölçümleri için kullanıldı. Bulgular: Çalışma bitiminde sıçanların 100 gr vücut ağırlığı başına ağırlık artışları çalışma ve kontrol gruplarında benzer olduğu gözlendi (p>0,05). Cinacalcet verilen sıçanlar kontrol grubu ile karşılaştırıldığında serum iyonize kalsiyum (0,86±0,08 ve 1,22±0,15 mmol/l, p=0,001), total kalsiyum (9,17±0,61 ve 11,30±0,46 mg/dl, p=0,001)ve PTH düzeylerinin (14,6±7,5 ve 64,9±31,4 pg/ml, p=0,001) daha düşük olduğu saptandı. Serum fosfor, sodyum, potasyum, kan üre azotu, kreatinin, magnezyum, total protein ve 25-OH vitamin D düzeyleri arasında fark saptanmadı (p>0,05). Cinacalcet verilen sıçanların 24 saatlik idrar hacimleri kontrol grubu ile karşılaştırıldığında daha fazla olduğu gözlendi (65,6±18,9 ve 31,7±9,1 ml/kg/gün, p=0,001). Gruplar arasında Tmp/GFR değerleri çalışma grubunda daha yüksek olmakla beraber anlamlı fark saptanmadı (p>0,05). Cinacalcet verilen sıçanların 24 saatlik idrar analizinde kalsiyum atılımında kontrol grubu ile karşılaştırıldığında ortalama kalsiyum atılımında %50'lik bir artış olmasına rağmen anlamlı fark saptanmadı (p>0,05). İdrar kalsiyum atılımı ve idrar hacimleri arasında pozitif ilişki saptandı (r2= 0,399, p=0,001). İdrar ile atılan kalsiyumun serum kalsiyumuna oranı çalışma grubunda kontrol grubuna göre yüksek olarak bulundu (8,73±5,25 ve 4,64±2,84 p=0,006). Çalışma grubunda kontrol grubuna göre fraksiyonel sodyum (1,82±0,42 ve 1,28±0,35 p=0,026) ve fraksiyonel klor atılımının (3,22±0,87 ve 2,27±0,43 p= 0,053) artmış olduğu saptandı. Magnezyum atılımı ve proteinüri açısından fark saptanmadı (p>0,05). Çalışma grubu kontrol grubu ile karşılaştırıldığında ortalama glomerüler mezangial hücre sayısının (7,42±0,32 ve 4,87±0,34 p=0,001) ve ekstraglomerüler mezangial hücre sayısının(4,28±0,94 ve 2,15±0,58 p=0,001) çalışma grubunda artmış olduğu bulundu. Çalışma grubundaki 4 kontrol grubunda 1 sıçan'nın böbrek kesitlerinde mononükleer hücre infiltrasyonu gözlendi ancak fark istatistiksel olarak anlamlı değil idi (p>0,05). Büyüme plağı kalınlığı ve kortikal kemik kalınlığı kontrol grubu ile karşılaştırıldığında cinacalcet ile tedavi edilen sıçanlarda artmış olduğu saptandı (sırasıyla 209,61±3,63 ve 200,64±6,58 µm, p Sonuç: Sağlıklı sıçanlarda cinacalcet ile CaR uyarılması paratiroid bezi etkileyerek düşük PTH düzeylerine yol açarken böbrek mezangial hücrelerinde çoğalmaya kemikte düşük döngülü kemik hastalığı ile uyumlu histomorfometrik değişikliklere neden olmaktadır. Anahtar kelimeler: Cinacalcet, mezangial hücre çoğalması, kemik histomorfometrisi Aim: To evaluate the effect of stimulation of calcium sensing receptors via cinacalcet on renal tubular functions, renal histology in terms of particularly Mesangial Cell proliferation and bone histomorphometry. Methods: Two groups, each including seven female, 6-week-old Sprague-Dawley rats with a mean body weight of 120-130gr were included into the study. The first group received cinacalcet (25mg/kg) by p.o. gavage and the control group received distillated water by the same method for 21 days. At the end of the study, renal tubular functions were evaluated by serum and urine biochemical analyses. Renal and bone histological investigations were performed via light microscopy. Glomerular Mesangial Cell numbers were determined by counting total Mesangial Cell numbers in five renal sections of 0.7 µm. Extraglomerular Mesangial Cells were evaluated in approximately ten sections with a thickness of 5 µm crossing both afferent and efferent arterioles. Histomorphometric analyses of bone were performed by using image analysis system. Histomorphometric analysis parameters were growth plate thickness, cortical thickness, osteoid volume, trabecular bone volume, osteoblast and osteoclast number per 1mm of osteoid surface. Glomerular and Extraglomerular Mesangial Cell numbers, histomorphometric bone analyses were compared between the two groups. Results: At the end of study, body weight gains per 100 g body weights were similar between the two groups (p>0.05). Serum ionized calcium (0.86±0.08 vs. 1.22±0.15 mmol/L), total calcium (9.17±0.61 vs. 11.30±0.46 mg/dL) and paratiroid hormone (14.6±7.5 vs. 64.9±31.4 pg/mL) levels were statistically lower in rats receiving cinacalcet (p=0.001 for each). However, no statistically significant difference was determined in the levels of serum phosphorus, sodium, potassium, blood urea nitrogen, creatinine, magnesium, total protein and 25-OH vitamin D levels between the two groups (p>0.05). Daily urine volumes of the rats under cinacalcet treatment were significantly higher than the control group (65.6±18.9 vs. 31.7±9.1 mL/kg/day, p=0.001). Although Tmp/GFR and daily calcium excretion levels of the rats in the study group were higher when compared with the control group, the differences were not statistically significant (p>0.05). However, daily calcium excretion/serum calcium ratio in study group were higher when compared with control group (8.73±5.25 vs. 4.64±2.84 p=0,006). There was a linear correlation between the daily urine volume and calcium excretion levels (r2= 0.399, p=0.001). The comparison of fractional sodium and chloride excretion between the two groups revealed increase in favour of the study group (respectively 1.82±0.42 vs. 1.28±0.35, p = 0.026 and 3.22±0.87 vs. 2.27±0.43, p = 0.053), while urinary excretion of magnesium, phosphorus and protein levels were similar between the two groups (p>0.05). There was a significant increase in renal glomerular (7.42±0.32 vs. 4.87±0.34, p=0.001) and ekstraglomerular (4.28±0.94 vs. 2.15±0.58 p=0.001) Mesangial Cell counts in the study group . Mononuclear Cell infiltration was demonstrated in renal sections of 4 rats in study group and 1 rat in control group. Nevertheless, this difference was not statistically significant (p>0.05). When histomorphometric parameters were evaluated, a significant increase was demonstrated in total growth plate thickness (209.61±3.63 vs. 200.64±6.58 µm, p Conclusion: Calcium sensing receptor stimulation via cinacalcet in healthy rats resulted in a decrease in PTH levels upon induction of parathyroid glands, proliferation of renal Mesangial Cells and bone histomorphometric changes compatible with low turnover bone disease. Keywords: Mesangial Cell proliferation, cinacalcet, bone histomorphometr