Association between indoxyl sulfate and bone histomorphometry in pre-dialysis chronic kidney disease patients

Abstract

Introduction: Experimental studies have suggested that indoxyl sulfate (IS), a protein-bound uremic toxin, may be involved in the development of renal osteodystrophy. Objective: evaluate the association between IS levels and biochemical parameters related to mineral metabolism and bone histomorphometry in a cohort of pre-dialysis chronic kidney disease (CKD) patients. Methods: This is a post-hoc analysis of an observational study evaluating the association between coronary calcification and bone biopsy findings in 49 patients (age: 52 ± 10 years; 67% male; estimated glomerular filtration rate: 36 ± 17 ml/min). Serum levels of IS were measured. Results:Patients at CKD stages 2 and 3 presented remarkably low bone formation rate. Patients at CKD stages 4 and 5 presented significantly higher osteoid volume, osteoblast and osteoclast surface, bone fibrosis volume and bone formation rate and a lower mineralization lag time than CKD stage 2 and 3 patients. We observed a positive association between IS levels on one hand and the bone formation rate, osteoid volume, osteoblast surface and bone fibrosis volume on the other. Multivariate regression models confirmed that the associations between IS levels and osteoblast surface and bone fibrosis volume were both independent of demographic and biochemical characteristics of the study population. A similar trend was observed for the bone formation rate. Conclusion: Our findings demonstrated that IS is positively associated with bone formation rate in pre-dialysis CKD patients.

Introdução: Estudos experimentais indicam que o indoxil sulfato (IS), uma toxina urêmica ligada à proteína, pode estar envolvido no desenvolvimento da osteodistrofia renal. Objetivo: Avaliar a associação entre os níveis séricos de IS e parâmetros bioquímicos do metabolismo mineral e da histomorfometria óssea em uma coorte de pacientes com doença renal crônica (DRC) pré-diálise. Métodos: Análise post-hoc de um estudo que avaliou a associação entre calcificação coronariana e histomorfometria óssea em 49 pacientes (idade: 52 ± 10 anos; 67% sexo masculino; taxa de filtração glomerular estimada: 36 ± 17 ml/min). Os níveis séricos de IS foram dosados. Resultados: Pacientes com DRC estágio 2 e 3 apresentaram uma taxa de formação óssea baixa. Pacientes com DRC estágio 4 e 5 apresentaram volume osteoide, superfícies osteoblástica e osteoclástica, volume de fibrose e taxa de formação óssea significativamente maiores e intervalo de mineralização significativamente menor que os pacientes com DRC estágio 2 e 3. Os níveis séricos de IS associaram-se positivamente com a taxa de formação óssea, volume osteoide, superfície osteoblástica e volume de fibrose. A análise de regressão multivariada identificou que o IS é um fator independente determinante da superfície osteoblástica e fibrose. Uma tendência similar foi observada para a taxa de formação óssea. Conclusão: Nosso estudo sugere que, na DRC pré-dialítica, o IS correlaciona-se positivamente com a formação óssea.