Summary

 Chronic kidney disease (CKD) is a worldwide public health threat that increases risk of death due to cardiovascular complications, including left ventricular hypertrophy (LVH). Novel therapeutic targets are needed to design treatments to alleviate the cardiovascular burden of CKD. Previously, we demonstrated that circulating concentrations of fibroblast growth factor (FGF) 23 rise progressively in CKD and induce LVH through an unknown FGF receptor (FGFR)-dependent mechanism. Here, we report that FGF23 exclusively activates FGFR4 on cardiac myocytes to stimulate phospholipase Cγ/calcineurin/nuclear factor of activated T cell signaling. A specific FGFR4-blocking antibody inhibits FGF23-induced hypertrophy of isolated cardiac myocytes and attenuates LVH in rats with CKD. Mice lacking FGFR4 do not develop LVH in response to elevated FGF23, whereas knockin mice carrying an FGFR4 gain-of-function mutation spontaneously develop LVH. Thus, FGF23 promotes LVH by activating FGFR4, thereby establishing FGFR4 as a pharmacological target for reducing cardiovascular risk in CKD.

Abstract Fibroblast growth factor (FGF) 21, a hormone that increases insulin sensitivity, has shown promise as a therapeutic agent to improve metabolic dysregulation. Here we report that FGF21 directly targets cardiac myocytes by binding β-klotho and FGF receptor (FGFR) 4. In combination with high glucose, FGF21 induces cardiac myocyte growth in width mediated by extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) signaling. While short-term FGF21 elevation can be cardio-protective, we find that in type 2 diabetes (T2D) in mice, where serum FGF21 levels are elevated, FGFR4 activation induces concentric cardiac hypertrophy. As T2D patients are at risk for heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF), we propose that induction of concentric hypertrophy by elevated FGF21-FGFR4 signaling constitutes a novel mechanism promoting T2D-associated HFpEF and that FGFR4 blockade might serve as a cardio-protective therapy in T2D. In addition, potential adverse cardiac effects of FGF21 mimetics currently in clinical trials should be investigated.