維生素K在慢性腎臟病患者血管鈣化中的作用#

徐丹 楊安秀 譚競毛楠 黨萬太

（1.成都醫學院第一附屬醫院腎病科，四川 成都 610500；2.川北醫學院臨床醫學院，四川 南充 637000；3.成都醫學院第一附屬醫院風濕免疫科，四川成都 610500）

心血管疾病是慢性腎臟病（Chronic kidney disease，CKD）死亡的主要原因，血管鈣化與CKD患者心血管疾病死亡率增加密切相關，且患病率高。國外透析前的CKD患者中，血管鈣化的患病率高達79%，其中嚴重血管鈣化的患病率為47%[1]，中國透析患者鈣化患病率高達77.3%。血管鈣化不是礦物質的被動沉積，而是一個主動調節復雜的類似于骨形成的過程。維持性血液透析（Maintenance hemodialysis，MHD）患者的血管鈣化包括內膜鈣化和中膜鈣化，而中膜鈣化是其血管鈣化的主要特征。現有研究顯示其核心環節是血管平滑肌細胞（Vascular smooth muscle cells，VSMCs）由收縮表型向成骨樣和成軟骨樣表型轉分化。MHD患者普遍存在維生素K缺乏，補充維生素K可能是防治血管鈣化有效辦法。然而，現有研究結果顯示維生素K在慢性腎臟病患者血管鈣化中的作用尚無一致結論，現綜述如下。

1 維生素 K 依賴性蛋白-基質γ-羧基谷氨酸蛋白（Matrix Gla protein, MGP）

維生素K是一類人體必需的脂溶性維生素，其要生物學作用是作為維生素依賴性蛋白的羧化必須的輔助因子。所有維生素k依賴性蛋白都含有谷氨酰胺殘基，轉化為與鈣離子有高親和力的-羧化谷氨酸結構域。基質γ-羧基谷氨酸蛋白（Matrix Gla protein，MGP）是一種存在于細胞外基質的分泌型維生素 K 依賴性蛋白，主要由軟骨中的軟骨細胞和動脈血管壁的平滑肌細胞、內皮細胞合成, 在血管中膜中幾乎均由平滑肌細胞表達，而內膜主要由平滑肌細胞巨噬細胞和內皮細胞表達。MGP最先從從骨組織中分離出來，認為是骨代謝的維生素 K 依賴性蛋白。后來研究發現MGP基因及其表達產物和多種疾病密切相關，如骨質疏松、異位鈣化、心血管疾病等疾病。早期學者發現MGP基因敲除的小鼠出生約2個月后，均因血管破裂及心衰而死亡，解剖發現主動脈瓣、彈力及肌性大中動脈發生廣泛鈣化。后來，El-Maadawy S等學者的研究也驗證了MGP缺乏小鼠的出現血管鈣化，并發性鈣化動脈中普遍有軟骨形成[2]。前瞻性研究中通過對單純絕經期女性冠狀動脈鈣化患者中血清MGP表達的檢測發現，冠脈鈣化的嚴重程度與MGP表達呈明顯負相關性[3]。

2 dp-ucMGP水平與血管鈣化

MGP產生活性前要通過兩種翻譯后修飾，半胱氨酸殘基的磷酸化和谷氨酸殘基的羧化。這兩種翻譯后修飾常未完全完成，因此循環中可以發現四種不同類型的MGP:去磷酸化未羧化MGP（ Dephosphorylated uncarboxylated MGP，dp-ucMGP），去磷酸化羧化MGP （D ephosphorylated carboxylated MGP，dp-cMGP），磷酸化未羧化MGP（Phosphorylated uncarboxylated MGP，p-ucMGP）和磷酸化羧化MGP（Phosphorylated carboxylated MGP，p-cMGP）。維生素K是MGP羧化過程中限速酶谷氨酸γ羧化酶必需的輔助因子，當維生素K在脈管系統缺乏時，負反饋調節引起未羧化無活性MGP升高。因除dp-ucMGP外，所有其他類型MGP均對沉淀的鈣鹽和羥基磷灰石具有高親和力，阻礙其自由進入血液循環中，故現在對這些類似MGP水平的監測存在爭議。循環dp-ucMGP成為研究心血管終點事件的良好生物標志物和評估脈管系統維生素K狀態的最佳參數。Dp-uc-MGP水平可以反映了脈管系統維生素K狀態的變化，補充維生素K循環中dp-ucMGP水平下降，而維生素K拮抗使dp-ucMGP水平增加。在一般人群中，循環dp-uc-MGP水平在400至500 pmol/L之間[4]。Dp-ucMGP濃度不僅取決于機體維生素K的狀態，也受總MGP水平影響，總MGP水平會隨著年齡增長以及心血管疾病而上升。在一項納入571名女性，平均年齡57.3歲的前瞻性隊列研究中，血漿中dp-ucMGP水平與冠狀動脈鈣化積分顯著相關[5]。Aoun M等學者研究結果顯示，MHD患者循環dp-uc-MGP水平與主動脈鈣化積分呈線性關系增長，可作為血管鈣化的指標[6]。一項針對腎功能正常或輕度受損的198例2型糖尿病患者進行了橫斷面研究，結果顯示循環的dp-ucMGP是與動脈鈣化評分獨立相關[7]。另一項107例CKD2-5期患者的調查研究顯示，患者血漿dp-ucMGP水平血漿dp-ucMGP水平隨著腎小球濾過率的降低而升高，并與主動脈鈣化評分呈正相關[8]。納入了83例CKD3-5期的橫斷面研究也顯示相同結果，患者血漿dp-ucMGP水平隨著腎功能損害的加重而升高，并與腹主動脈鈣化的嚴重程度呈正相關[9]。同樣，有隊列研究顯示MHD血漿dp-ucMGP水平明顯升高與動脈鈣化評分顯著相關[10]。也有研究顯示相反結果，認為MHD患者dp-ucMGP水平僅代表脈管系統維生素K 缺乏，與血管鈣化無關，無法作為血管鈣化如冠狀動脈鈣化評分和血管硬化的替代標志物[11]。因此，dp-uc-MGP水平與動脈鈣化的相關性尚有爭議，但dp-uc-MGP水平升高，CKD患者全因或心血管死亡風險明顯升高，CKD2-5期患者全因死亡率增加1.5倍[8]，MHD患者全因死亡率增加近3倍[11]。

補充MK-7可使dp-ucMGP水平下降，然而，即使是最大劑量的MK-7也不能使dp-ucMGP水平正常化，有可能是受CKD潛在導致MGP合成增加的影響，以dp-ucMGP水平為維生素K 狀態的參數在MHD患者更為復雜。Mendoza等學者研究結果表明鈣和PTH的刺激下，MGP合成增加[12]。有學者認為這是因為MHD患者γ-羧化酶活性降低有關。即使在明顯鈣化出現之前，在尿毒癥患者的多個組織中，γ-羧化酶活性也降低了，這可能是導致血管鈣化發生和MHD患者存在功能性維生素K缺乏的原因。維生素K能夠部分降低骨外鈣含量，增加γ-羧化酶活性[13]。提示補充維生素K不僅可以改善維生素K 低攝入量現狀，還可以挽救內源性維生素K的循環，MHD患者需要劑量可能更大或長時間的補充。

3 維生素K對血管鈣化的影響

ERSD房顫患者，為了抗凝防止血栓形成，常使用維生素K拮抗劑法華令，類似于建造了維生素K 功能性缺乏的臨床模型，可能會促進血管鈣化的形成和進展。早期研究發現，長期服用華法林治療的HD患者，主動脈瓣鈣化更嚴重[14]，后來有研究發現主動脈和髂動脈鈣化加重并且與ucMGP水平顯著降低有關[10]，近期研究結果顯示冠狀動脈鈣化也更嚴重[15,16]。德國鈣化防御登記的數據表明華法林治療是鈣化防御的危險因素[17]。一項日本的調查結果顯示，MHD患者使用法華令，鈣化防御的風險增加了10倍[18]。鹿特丹研究中，4800多名健康人群每天補充45ug維生素K2，隨訪10年后發現，補充維生素K2可使血管鈣化發生率和心血管死亡率降低50%，總死亡率降低25%[19]，維生素K1無此作用，但有學者研究顯示維生素K1亦有延緩主動脈瓣鈣化的作用[20]。

對于CKD患者血管鈣化形成的機制更加復雜，影響因素多樣。流行病學調查顯示有90%的透析患者在存維生素K缺乏[21]。尿毒癥小鼠補充維生素K可顯著降低腎臟中的鈣組織含量，并與主動脈的鈣組織含量呈平行趨勢，在心臟和腎臟，維生素比維生素K 2500 mg·kg-1低的劑量在預防鈣化方面有同等的效果，但補充維生素K1后，肝臟和腎臟的維生素K2組織濃度未檢測到升高，這表明檢測到的影響可能是由于維生素K1本身或者是主動脈維生素k1向維生素K2轉換。MHD患者補充MK-7可以降低dp-ucMGP水平，但對血管鈣化的影響尚無定論。近期一項隨機雙盲對照研究，納入35例腎小球濾過率＞30 ml·min-1的糖尿病患者，每日補充MK-7 360 μg半年后與安慰劑相比，MK-7并不能降低動脈鈣化積分，補充MK-7不能抑制血管鈣化[22]。KING研究評估了腎移植術后患者每日補充維生素K2360 μg，研究結果發現維生素K2可以顯著減慢患者PWV，表明維生素K2可以延緩動脈彈性的減退，延緩動脈硬化，但無依據表明維生素K2對血管鈣化有明確的抑制作用[23]。Oikonomaki等學者進行了為期1年的隨機對照研究，結果表明MK-7沒有明確的延緩主動脈鈣化的作用[24]。

同樣近期De Vriese AS等學者進行的一項隨機對照研究，納入132例合并房顫的MHD患者，隨機分為兩組，一組使用法華令抗凝，一組使用利伐沙班+維生素K2，18個月后，盡管使用維生素K2的患者dp-ucMGP水平明顯降低，兩組患者PWV，胸主動脈鈣化積分、冠狀動脈鈣化積分和心瓣膜鈣化積分均無顯著差異，提示維生素K2沒有延緩血管鈣化[25]。

Ilona Kurnatowska等學者對把43例無糖尿病CKD3-5期患者隨機分為兩組，分別補充維生素K+D和維生素D，觀察患者冠狀動脈鈣化積分（Coronary artery calcification score，CACS）和頸總動脈內膜-中膜厚度（Common carotid intima-media thickness，CCA-IMT）變化，1年后，維生素K2+D組CCA-IMT顯著低于維生素D組，兩組CACS均有增加，但維生素K2+D組CACS增長略緩于維生素D組，但無統計學差異，顯示維生素K2有延緩動脈粥樣硬化的作用，這項研究首次評估了維生素K2對CKD患者動脈粥樣硬化的作用，顯示維生素K2亦有延緩動脈粥樣硬化的作用[26]。可能與低羧基化MGP在動脈粥樣硬化內膜和硬化內膜中大量存在，局部維生素K缺乏，補充維生素K使MGP羧化程度增加有關[8]。但此項研究結果提示維生素K2對冠狀動脈鈣化無明顯延緩作用，進一步分析結果，CACS基線值較低的患者，維生素K2明顯延緩CACS的升高，提示早期使用維生素K2可能有延緩動脈鈣化作用明顯，對嚴重動脈鈣化無效，嚴重動脈鈣化難以防治。但近期觀察性研究表明, 非透析的CKD患者攝入大量維生素K2食物與降低冠狀動脈疾病和血管鈣化的風險有關[27]。補充維生素K對CKD患者血管鈣化的影響尚無定論。目前全世界范圍還有多項隊列研究正在進行中。

4 維生素K的不良反應

此外，補充維生素K的安全性也受到學者的關注。理論上，過量的維生素K可以促進凝血，因此長期補充維生素K，尤其老年和MHD患者是否會有副作用，導致血栓性事件增加，一直是眾學者關注的重點。然而，維生素k依賴凝血因子羧化反應的谷氨酰胺殘基數量有限，故維生素K過量亦不會再導致其他殘基進一步的羧化作用，低劑量的MK-7補充改善了肝外維生素K的狀態，但健康受試者的凝血酶的生成并沒有受到影響[28]。此外，維生素k依賴性抗凝蛋白也是與凝血因子激活平行，維持機體凝血狀態的平衡。一項長時間大樣本的觀察性研究發現，維生素K的攝入不是中風的危險因素，長期補充維生素K也沒有出現血栓風險升高或其他毒副作用[22,24]。

目前，雖然證據證實CKD患者特別是MHD患者存在維生素K缺乏，無活性的血管鈣化抑制因子MGP水平明顯升高，補充維生素K可以降低dp-ucMGP水平，但補充維生素K對血管鈣化的作用上存在爭議。并且怎樣判定MHD患者維生素K缺乏程度進而個體化，精準化選擇補充人群及補充劑量，進而達到防治或延緩血管鈣化以及降低心血管疾病發病率和死亡率目標，尚需大樣本多中心的研究進一步明確。