维生素K在慢性肾脏病患者血管钙化中的作用#

徐丹 杨安秀 谭竞毛楠 党万太

（1.成都医学院第一附属医院肾病科，四川 成都 610500；2.川北医学院临床医学院，四川 南充 637000；3.成都医学院第一附属医院风湿免疫科，四川成都 610500）

心血管疾病是慢性肾脏病（Chronic kidney disease，CKD）死亡的主要原因，血管钙化与CKD患者心血管疾病死亡率增加密切相关，且患病率高。国外透析前的CKD患者中，血管钙化的患病率高达79%，其中严重血管钙化的患病率为47%[1]，中国透析患者钙化患病率高达77.3%。血管钙化不是矿物质的被动沉积，而是一个主动调节复杂的类似于骨形成的过程。维持性血液透析（Maintenance hemodialysis，MHD）患者的血管钙化包括内膜钙化和中膜钙化，而中膜钙化是其血管钙化的主要特征。现有研究显示其核心环节是血管平滑肌细胞（Vascular smooth muscle cells，VSMCs）由收缩表型向成骨样和成软骨样表型转分化。MHD患者普遍存在维生素K缺乏，补充维生素K可能是防治血管钙化有效办法。然而，现有研究结果显示维生素K在慢性肾脏病患者血管钙化中的作用尚无一致结论，现综述如下。

1 维生素 K 依赖性蛋白-基质γ-羧基谷氨酸蛋白（Matrix Gla protein, MGP）

维生素K是一类人体必需的脂溶性维生素，其要生物学作用是作为维生素依赖性蛋白的羧化必须的辅助因子。所有维生素k依赖性蛋白都含有谷氨酰胺残基，转化为与钙离子有高亲和力的-羧化谷氨酸结构域。基质γ-羧基谷氨酸蛋白（Matrix Gla protein，MGP）是一种存在于细胞外基质的分泌型维生素 K 依赖性蛋白，主要由软骨中的软骨细胞和动脉血管壁的平滑肌细胞、内皮细胞合成, 在血管中膜中几乎均由平滑肌细胞表达，而内膜主要由平滑肌细胞巨噬细胞和内皮细胞表达。MGP最先从从骨组织中分离出来，认为是骨代谢的维生素 K 依赖性蛋白。后来研究发现MGP基因及其表达产物和多种疾病密切相关，如骨质疏松、异位钙化、心血管疾病等疾病。早期学者发现MGP基因敲除的小鼠出生约2个月后，均因血管破裂及心衰而死亡，解剖发现主动脉瓣、弹力及肌性大中动脉发生广泛钙化。后来，El-Maadawy S等学者的研究也验证了MGP缺乏小鼠的出现血管钙化，并发性钙化动脉中普遍有软骨形成[2]。前瞻性研究中通过对单纯绝经期女性冠状动脉钙化患者中血清MGP表达的检测发现，冠脉钙化的严重程度与MGP表达呈明显负相关性[3]。

2 dp-ucMGP水平与血管钙化

MGP产生活性前要通过两种翻译后修饰，半胱氨酸残基的磷酸化和谷氨酸残基的羧化。这两种翻译后修饰常未完全完成，因此循环中可以发现四种不同类型的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）。维生素K是MGP羧化过程中限速酶谷氨酸γ羧化酶必需的辅助因子，当维生素K在脉管系统缺乏时，负反馈调节引起未羧化无活性MGP升高。因除dp-ucMGP外，所有其他类型MGP均对沉淀的钙盐和羟基磷灰石具有高亲和力，阻碍其自由进入血液循环中，故现在对这些类似MGP水平的监测存在争议。循环dp-ucMGP成为研究心血管终点事件的良好生物标志物和评估脉管系统维生素K状态的最佳参数。Dp-uc-MGP水平可以反映了脉管系统维生素K状态的变化，补充维生素K循环中dp-ucMGP水平下降，而维生素K拮抗使dp-ucMGP水平增加。在一般人群中，循环dp-uc-MGP水平在400至500 pmol/L之间[4]。Dp-ucMGP浓度不仅取决于机体维生素K的状态，也受总MGP水平影响，总MGP水平会随着年龄增长以及心血管疾病而上升。在一项纳入571名女性，平均年龄57.3岁的前瞻性队列研究中，血浆中dp-ucMGP水平与冠状动脉钙化积分显著相关[5]。Aoun M等学者研究结果显示，MHD患者循环dp-uc-MGP水平与主动脉钙化积分呈线性关系增长，可作为血管钙化的指标[6]。一项针对肾功能正常或轻度受损的198例2型糖尿病患者进行了横断面研究，结果显示循环的dp-ucMGP是与动脉钙化评分独立相关[7]。另一项107例CKD2-5期患者的调查研究显示，患者血浆dp-ucMGP水平血浆dp-ucMGP水平随着肾小球滤过率的降低而升高，并与主动脉钙化评分呈正相关[8]。纳入了83例CKD3-5期的横断面研究也显示相同结果，患者血浆dp-ucMGP水平随着肾功能损害的加重而升高，并与腹主动脉钙化的严重程度呈正相关[9]。同样，有队列研究显示MHD血浆dp-ucMGP水平明显升高与动脉钙化评分显著相关[10]。也有研究显示相反结果，认为MHD患者dp-ucMGP水平仅代表脉管系统维生素K 缺乏，与血管钙化无关，无法作为血管钙化如冠状动脉钙化评分和血管硬化的替代标志物[11]。因此，dp-uc-MGP水平与动脉钙化的相关性尚有争议，但dp-uc-MGP水平升高，CKD患者全因或心血管死亡风险明显升高，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]。

补充MK-7可使dp-ucMGP水平下降，然而，即使是最大剂量的MK-7也不能使dp-ucMGP水平正常化，有可能是受CKD潜在导致MGP合成增加的影响，以dp-ucMGP水平为维生素K 状态的参数在MHD患者更为复杂。Mendoza等学者研究结果表明钙和PTH的刺激下，MGP合成增加[12]。有学者认为这是因为MHD患者γ-羧化酶活性降低有关。即使在明显钙化出现之前，在尿毒症患者的多个组织中，γ-羧化酶活性也降低了，这可能是导致血管钙化发生和MHD患者存在功能性维生素K缺乏的原因。维生素K能够部分降低骨外钙含量，增加γ-羧化酶活性[13]。提示补充维生素K不仅可以改善维生素K 低摄入量现状，还可以挽救内源性维生素K的循环，MHD患者需要剂量可能更大或长时间的补充。

3 维生素K对血管钙化的影响

ERSD房颤患者，为了抗凝防止血栓形成，常使用维生素K拮抗剂法华令，类似于建造了维生素K 功能性缺乏的临床模型，可能会促进血管钙化的形成和进展。早期研究发现，长期服用华法林治疗的HD患者，主动脉瓣钙化更严重[14]，后来有研究发现主动脉和髂动脉钙化加重并且与ucMGP水平显著降低有关[10]，近期研究结果显示冠状动脉钙化也更严重[15,16]。德国钙化防御登记的数据表明华法林治疗是钙化防御的危险因素[17]。一项日本的调查结果显示，MHD患者使用法华令，钙化防御的风险增加了10倍[18]。鹿特丹研究中，4800多名健康人群每天补充45ug维生素K2，随访10年后发现，补充维生素K2可使血管钙化发生率和心血管死亡率降低50%，总死亡率降低25%[19]，维生素K1无此作用，但有学者研究显示维生素K1亦有延缓主动脉瓣钙化的作用[20]。

对于CKD患者血管钙化形成的机制更加复杂，影响因素多样。流行病学调查显示有90%的透析患者在存维生素K缺乏[21]。尿毒症小鼠补充维生素K可显著降低肾脏中的钙组织含量，并与主动脉的钙组织含量呈平行趋势，在心脏和肾脏，维生素比维生素K 2500 mg·kg-1低的剂量在预防钙化方面有同等的效果，但补充维生素K1后，肝脏和肾脏的维生素K2组织浓度未检测到升高，这表明检测到的影响可能是由于维生素K1本身或者是主动脉维生素k1向维生素K2转换。MHD患者补充MK-7可以降低dp-ucMGP水平，但对血管钙化的影响尚无定论。近期一项随机双盲对照研究，纳入35例肾小球滤过率＞30 ml·min-1的糖尿病患者，每日补充MK-7 360 μg半年后与安慰剂相比，MK-7并不能降低动脉钙化积分，补充MK-7不能抑制血管钙化[22]。KING研究评估了肾移植术后患者每日补充维生素K2360 μg，研究结果发现维生素K2可以显著减慢患者PWV，表明维生素K2可以延缓动脉弹性的减退，延缓动脉硬化，但无依据表明维生素K2对血管钙化有明确的抑制作用[23]。Oikonomaki等学者进行了为期1年的随机对照研究，结果表明MK-7没有明确的延缓主动脉钙化的作用[24]。

同样近期De Vriese AS等学者进行的一项随机对照研究，纳入132例合并房颤的MHD患者，随机分为两组，一组使用法华令抗凝，一组使用利伐沙班+维生素K2，18个月后，尽管使用维生素K2的患者dp-ucMGP水平明显降低，两组患者PWV，胸主动脉钙化积分、冠状动脉钙化积分和心瓣膜钙化积分均无显著差异，提示维生素K2没有延缓血管钙化[25]。

Ilona Kurnatowska等学者对把43例无糖尿病CKD3-5期患者随机分为两组，分别补充维生素K+D和维生素D，观察患者冠状动脉钙化积分（Coronary artery calcification score，CACS）和颈总动脉内膜-中膜厚度（Common carotid intima-media thickness，CCA-IMT）变化，1年后，维生素K2+D组CCA-IMT显著低于维生素D组，两组CACS均有增加，但维生素K2+D组CACS增长略缓于维生素D组，但无统计学差异，显示维生素K2有延缓动脉粥样硬化的作用，这项研究首次评估了维生素K2对CKD患者动脉粥样硬化的作用，显示维生素K2亦有延缓动脉粥样硬化的作用[26]。可能与低羧基化MGP在动脉粥样硬化内膜和硬化内膜中大量存在，局部维生素K缺乏，补充维生素K使MGP羧化程度增加有关[8]。但此项研究结果提示维生素K2对冠状动脉钙化无明显延缓作用，进一步分析结果，CACS基线值较低的患者，维生素K2明显延缓CACS的升高，提示早期使用维生素K2可能有延缓动脉钙化作用明显，对严重动脉钙化无效，严重动脉钙化难以防治。但近期观察性研究表明, 非透析的CKD患者摄入大量维生素K2食物与降低冠状动脉疾病和血管钙化的风险有关[27]。补充维生素K对CKD患者血管钙化的影响尚无定论。目前全世界范围还有多项队列研究正在进行中。

4 维生素K的不良反应

此外，补充维生素K的安全性也受到学者的关注。理论上，过量的维生素K可以促进凝血，因此长期补充维生素K，尤其老年和MHD患者是否会有副作用，导致血栓性事件增加，一直是众学者关注的重点。然而，维生素k依赖凝血因子羧化反应的谷氨酰胺残基数量有限，故维生素K过量亦不会再导致其他残基进一步的羧化作用，低剂量的MK-7补充改善了肝外维生素K的状态，但健康受试者的凝血酶的生成并没有受到影响[28]。此外，维生素k依赖性抗凝蛋白也是与凝血因子激活平行，维持机体凝血状态的平衡。一项长时间大样本的观察性研究发现，维生素K的摄入不是中风的危险因素，长期补充维生素K也没有出现血栓风险升高或其他毒副作用[22,24]。

目前，虽然证据证实CKD患者特别是MHD患者存在维生素K缺乏，无活性的血管钙化抑制因子MGP水平明显升高，补充维生素K可以降低dp-ucMGP水平，但补充维生素K对血管钙化的作用上存在争议。并且怎样判定MHD患者维生素K缺乏程度进而个体化，精准化选择补充人群及补充剂量，进而达到防治或延缓血管钙化以及降低心血管疾病发病率和死亡率目标，尚需大样本多中心的研究进一步明确。