Changes of parathyroid hormone and vitamin D metabolites according to glomerular filtration rate in chronic kidney disease patients

Abstract

BACKGROUNDS: Disturbances of mineral metabolism are common during the course of chronic kidney disease (CKD) and lead to serious and debilitating complications unless these abnormalities are addressed and treated. While secondary hyperparathyroidism develops during the early stages of chronic kidney disease, few patients are evaluated for elevations in serum parathyroid hormone (PTH) before they become frankly hypocalcemic. Quantification of the prevalence of these abnormalities has not been described using current assays in patients with non-dialysed chronic kidney disease in Korea. MATERIALS AND METHODS: Patients who had documented eGFR<60 mL/min/1.73 m2 and non-dialysed and had not received any vitamin D compounds. eGFR was calculated by simplified MDRD (Modification of Diet in Renal Disease study) equation. Blood samples were collected for serum creatinine, calcium, phosphate, intact PTH, 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D3) and 1,25-dihydroxyvitamin D (1,25(OH)2D3) between May 2006 and April 2007. RESULTS: There were 32 patients with CKD stage 3 (30-59 mL/min/1.73 m2), 37 with CKD stage 4 (15-29 mL/min/1.73 m2) and 44 with CKD stage 5 (<15 mL/min/1.73 m2). The prevalence of hyperparathyroidism (iPTH>65 pg/mL) was 56.3% (18/32) in stage 3, 70.3% (26/37) in stage 4 and 95.5% (42/44) in stage 5 patients. The prevalence of 25-hydroxyvitamin D deficiency (25(OH)D3<15 ng/mL) was 86.2% (25/29) in stage 3, 75.7% (28/37) in stage 4 and 88.4% (38/43) in stage 5. The prevalence of 1,25-dihydroxyvitamin D (1,25(OH)2D3)<25 pg/mL) was 22.7% (5/22) in stage 3, 50.0% (6/12) in stage 4 and 62.5% (10/16) in stage 5. Correlation analysis indicated that there was a negative correlation between eGFR and intact PTH (r=-0.531, P=0.000) and a positive correlation between eGFR and 1,25-dihydroxyvitamin D (r=0.587, P=0.000). CONCLUSIONS: These data indicate that vitamin D deficiency and abnormality of parathyroid hormone are prevalent even in the early stage of chronic kidney disease. There are significant correlations of eGFR with intact PTH, 1,25-dihydroxyvitamin D but no correlation between eGFR and 25-hydroxyvitamin D. In non-dialysed CKD patients, quantification of the prevalence of abnormality of intact PTH and vitamin D deficiency has been described in this study in Korea. Future research should be conducted in a prospective, multi-center community cohort study including early stage like CKD 1 and 2.

목적: 만성 신장질환 환자에서 여러 가지 무기질 대사의 장애가 초래된다는 것은 널리 알려진 사실이다. 국내에는 신대체요법을 시행받고 있는 말기 신부전 환자에서 이차성 부갑상선기능항진증에 관한 연구는 많이 이루어지고 있으나, 만성 신장질환의 초기 단계에서의 부갑상선 호르몬과 비타민 D에 관한 자료는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 신대체요법을 시행받지 않고 있는 만성 신장질환 환자에서 사구체 여과율에 따른 부갑상선호르몬과 비타민 D의 변화 및 기타 무기질 대사 관련 물질과의 연관성을 조사하고자 한다. 방법: 2006년 5월부터 2007년 4월까지 아주대학교 병원에서 이전에 비타민 D 제제를 복용한 경험이 없으며 신대체요법을 받지 않은 환자들 중 MDRD (Modification of Diet in Renal Disease study) 공식을 이용하여 계산한 사구체 여과율이 60 mL/min/1.73 m2 미만인 환자를 대상으로 연구를 시행하였다. 사구체 여과율을 기준으로 만성 신장질환(Chronic Kidney Disease, CKD) 단계 3, 4, 5에 해당되는 환자에서 혈청 부갑상선호르몬, 25-hydroxyvitamin D, 1,25-dihydroxyvitamin D, 혈청 칼슘 및 인 등을 측정하여 평균을 구하였으며 이차성 부갑상선기능항진증과 비타민 D 결핍의 유병율 및 사구체 여과율과 혈청 칼슘, 인, 부갑상선호르몬, 비타민 D와의 연관성을 알아보았다. 결과: 총 113명의 환자 중 만성 신장질환 3단계 환자는 32명, 4단계 환자는 37명, 5단계 환자는 44명이었으며 평균 혈청 부갑상선호르몬은 만성 신장질환 3단계에서 81.9 ± 58.5 pg/mL, 4단계에서 148.0 ± 139.5 pg/mL, 5단계에서 315.0 ± 208.3 pg/mL 였다. 부갑상선기능항진증 (intact PTH>65 pg/mL)의 유병율은 각 단계별로 56.3% (18/32예), 70.3% (26/37예), 95.5% (42/44예)로 나타났다. 혈청 25-hydroxyvitamin D가 15 ng/mL 미만인 예는 만성 신장질환 3단계에서 86.2% (25/29예), 4단계에서 75.7% (28/37예), 5단계에서 88.4% (38/43예)로 나타났다. 또한 혈청 1,25-dihydroxyvitamin D가 25 pg/mL 미만인 예는 만성 신장질환 3단계에서 22.7% (5/22예), 4단계에서 50.0% (6/12예), 5단계에서 62.5% (10/16예)로 나타났다. 사구체 여과율과 혈청 칼슘, 인, 부갑상선호르몬, 비타민 D와의 상관관계 분석에서 사구체 여과율은 혈청 부갑상선호르몬(r=-0.531, P=0.000), 혈청 인 (r=-0.357, P=0.000), alkaline phosphatase (r=-0.214, P=0.023)와 음의 상관관계를 보였고, 1,25-dihydroxyvitamin D (r=0.587, P=0.000), 혈청 칼슘 (r=0.459, P=0.000)과는 양의 상관관계를 보였다. 사구체 여과율과 25-hydroxyvitamin D (r=0.095, P=0.326)는 의미있는 상관관계를 보이지 않았다. 결론: 이차성 부갑상선기능항진증 및 비타민 D 결핍은 만성 신장질환의 조기 단계에서부터 시작됨을 알 수 있었다. 국내에서 신대체요법 시행 전의 만성 신장질환 환자에서 사구체 여과율의 저하에 따른 부갑상호르몬과 비타민 D의 변화를 수치화한 최초의 연구이며, 앞으로 보다 많은 환자를 대상으로 한 전향적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 만성 신장질환 1단계와 2단계에서도 이러한 연구가 필요할 것으로 생각된다.