Mutations in fibroblast growth factor 23 (FGF-23) cause autosomal dominant hypophosphatemic rickets. Clinical and laboratory findings in this disorder are similar to those in oncogenic osteomalacia, in which tumors abundantly express FGF-23 messenger RNA, and to those in X-linked hypophosphatemia, which is caused by inactivating mutations in a phosphate-regulating endopeptidase called PHEX. Recombinant FGF-23 induces phosphaturia and hypophosphatemia in vivo, suggesting that it has a role in phosphate regulation. To determine whether FGF-23 circulates in healthy persons and whether it is elevated in those with oncogenic osteomalacia or X-linked hypophosphatemia, an immunometric assay was developed to measure it.

Circulating concentration of FGF-23 increases as renal function declines in patients with chronic kidney disease, but does not change in response to variation in phosphate intake in healthy volunteers.BackgroundHyperphosphatemia is a risk factor for the development of several different complications of chronic kidney disease (CKD), including secondary hyperparathyroidism and cardiovascular complications, due to the formation of calcium-phosphate deposits. Fibroblast growth factor-23 (FGF-23) is a recently discovered protein that is mutated in autosomal-dominant hypophosphatemic rickets, an inherited phosphate wasting disorder, and it may represent a novel hormonal regulator of phosphate homeostasis. We therefore hypothesized that FGF-23 levels may be altered in hyperphosphatemia associated with renal failure and that its concentration changes in response to different levels of phosphate intake.MethodsUsing a two-site enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) detecting the C-terminal portion of FGF-23, serum concentration was measured in 20 patients with different stages of renal failure (creatinine range 155 to 724 μmol/L), in 33 patients with end-stage renal disease (ESRD) on dialysis treatment, and in 30 patients with functioning renal grafts. Furthermore, six healthy males were given oral phosphate binders in combination with low dietary phosphate intake for 2 days followed by 3 days of repletion with inorganic phosphate. FGF-23 levels were determined at multiple time points.ResultsFGF-23 serum levels were significantly elevated in CKD with a strong correlation between serum creatinine and FGF-23 concentration. Independent correlations were also seen between FGF-23 and phosphate, calcium, parathyroid hormone (PTH), and 1,25(OH)2D3. No changes in serum FGF-23 levels were observed in volunteers following ingestion of oral phosphate binders/low dietary phosphate intake, which led to a decline in phosphate excretion or during the subsequent repletion with inorganic phosphate through oral phosphate and a normal diet.ConclusionCirculating FGF-23 was significantly elevated in patients with CKD and its concentration correlated with renal creatinine clearance. In healthy volunteers, FGF-23 levels did not change after phosphate deprivation or phosphate loading. Circulating concentration of FGF-23 increases as renal function declines in patients with chronic kidney disease, but does not change in response to variation in phosphate intake in healthy volunteers. Hyperphosphatemia is a risk factor for the development of several different complications of chronic kidney disease (CKD), including secondary hyperparathyroidism and cardiovascular complications, due to the formation of calcium-phosphate deposits. Fibroblast growth factor-23 (FGF-23) is a recently discovered protein that is mutated in autosomal-dominant hypophosphatemic rickets, an inherited phosphate wasting disorder, and it may represent a novel hormonal regulator of phosphate homeostasis. We therefore hypothesized that FGF-23 levels may be altered in hyperphosphatemia associated with renal failure and that its concentration changes in response to different levels of phosphate intake. Using a two-site enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) detecting the C-terminal portion of FGF-23, serum concentration was measured in 20 patients with different stages of renal failure (creatinine range 155 to 724 μmol/L), in 33 patients with end-stage renal disease (ESRD) on dialysis treatment, and in 30 patients with functioning renal grafts. Furthermore, six healthy males were given oral phosphate binders in combination with low dietary phosphate intake for 2 days followed by 3 days of repletion with inorganic phosphate. FGF-23 levels were determined at multiple time points. FGF-23 serum levels were significantly elevated in CKD with a strong correlation between serum creatinine and FGF-23 concentration. Independent correlations were also seen between FGF-23 and phosphate, calcium, parathyroid hormone (PTH), and 1,25(OH)2D3. No changes in serum FGF-23 levels were observed in volunteers following ingestion of oral phosphate binders/low dietary phosphate intake, which led to a decline in phosphate excretion or during the subsequent repletion with inorganic phosphate through oral phosphate and a normal diet. Circulating FGF-23 was significantly elevated in patients with CKD and its concentration correlated with renal creatinine clearance. In healthy volunteers, FGF-23 levels did not change after phosphate deprivation or phosphate loading.

Mutations in the fibroblast growth factor 23 gene, FGF23, cause autosomal dominant hypophosphatemic rickets (ADHR). The gene product, FGF-23, is produced by tumors from patients with oncogenic osteomalacia (OOM), circulates at increased levels in most patients with X-linked hypophosphatemia (XLH) and is phosphaturic when injected into rats or mice, suggesting involvement in the regulation of phosphate (Pi) homeostasis. To better define the precise role of FGF-23 in maintaining Pi balance and bone mineralization, we generated transgenic mice that express wild-type human FGF-23, under the control of the alpha1(I) collagen promoter, in cells of the osteoblastic lineage. At 8 wk of age, transgenic mice were smaller (body weight = 17.5 +/- 0.57 vs. 24.3 +/- 0.37 g), exhibited decreased serum Pi concentrations (1.91 +/- 0.27 vs. 2.75 +/- 0.22 mmol/liter) and increased urinary Pi excretion when compared with wild-type littermates. The serum concentrations of human FGF-23 (undetectable in wild-type mice) was markedly elevated in transgenic mice (>7800 reference units/ml). Serum PTH levels were increased in transgenic mice (231 +/- 62 vs. 139 +/- 44 pg/ml), whereas differences in calcium and 1,25-dihydroxyvitamin D were not apparent. Expression of Npt2a, the major renal Na(+)/Pi cotransporter, as well as Npt1 and Npt2c mRNAs, was significantly decreased in the kidneys of transgenic mice. Histology of tibiae displayed a disorganized and widened growth plate and peripheral quantitative computerized tomography analysis revealed reduced bone mineral density in transgenic mice. The data indicate that FGF-23 induces phenotypic changes in mice resembling those of patients with ADHR, OOM, and XLH and that FGF-23 is an important determinant of Pi homeostasis and bone mineralization.

Fibroblast growth factor-23 (FGF23) is a circulating factor that decreases serum levels of inorganic phosphate (Pi) as well as 1,25-dihydroxyvitamin D 3 . Recent studies also suggest a correlation between serum levels of FGF23 and parathyroid hormone (PTH) in patients with chronic kidney disease. It is, however, unknown whether FGF23 directly modulates PTH expression, or whether the correlation is secondary to abnormalities in Pi and vitamin D metabolism. The objective of the current study was therefore to elucidate possible direct effects of FGF23 on bovine parathyroid cells in vitro . Treatment of parathyroid cells with a stabilized form of recombinant FGF23 (FGF23(R176Q)) induced a rise in early response gene-1 mRNA transcripts, a marker of FGF23 signaling. FGF23(R176Q) potently and dose-dependently decreased the PTH mRNA level within 12 h. In agreement, FGF23(R176Q) also decreased PTH secretion into conditioned media. In contrast, FGF23(R176Q) dose-dependently increased 1α-hydroxylase expression within 3 h. FGF23 (R176Q) did not affect cell viability nor induce apoptosis, whereas a small but significant increase in cell proliferation was found. We conclude that FGF23 is a negative regulator of PTH mRNA expression and secretion in vitro . Our data suggest that FGF23 may be a physiologically relevant regulator of PTH. This defines a novel function of FGF23 in addition to the previously established roles in controlling vitamin D and Pi metabolism.

Abstract Introduction Components of both the innate and adaptive immune system impact on arterial walls in atherosclerosis. Fibroblast growth factor-23 (FGF23) is a phosphate regulating hormone linked to cardiovascular disease (CVD) in patients with and without chronic renal disease. However, it remains controversial whether FGF23 is merely a biomarker or contributes to CVD. Here, we overexpressed FGF23 in ApoE-/- mice to delineate the role of FGF23 in atherogenesis. Methods and Results 10-week old ApoE-/- mice received a hydrodynamic tail vein with a plasmid encoding for Fgf23, and were sacrificed 10 weeks later. Fgf23 concentrations increased more than 400-fold in the Fgf23 treated group, remaining high throughout the experiment. Mice in the Fgf23 group developed hypophosphatemia, secondary hyperparathyroidism and a moderate increase in plasma creatinine concentrations. Male ApoE-/- mice exposed to high Fgf23 developed larger atherosclerotic lesions compared to controls, in two different locations of aorta, whereas no differences in plaque burden were seen between female ApoE-/- mice and controls. Serum IL-6 concentrations were increased in the Fgf23 group, associated with a vascular inflammatory response of recruited macrophages and neutrophils, and with a shift of CD4+ T effector cells from Th1 to Th17 and migration of lymphocytes to the spleen. Conclusion Fgf23 increases the atherosclerotic burden in male ApoE-/- mice and alters both the innate immune system and T cell subpopulations, generating an inflammatory environment that may promote adverse clinical outcomes associated with Fgf23 excess.