血清維生素K1水平與絕經(jīng)后女性腰椎骨密度相關性分析

趙利濤 榮雪芹 鄭慶玲 呂海文

1. 海南省第三人民醫(yī)院疼痛脊柱微創(chuàng)中心，海南 三亞 572000 2. 河南科技大學第二附屬醫(yī)院脊柱外科，河南 洛陽 471000

骨質(zhì)疏松癥是一種代謝性骨病，特征為骨密度降低，骨質(zhì)脆弱，易發(fā)生骨折[1]。隨著年齡增加而產(chǎn)生的骨密度降低是由于破骨細胞引導的骨吸收超過成骨細胞引導的骨形成。對于女性來說，20至30歲之間骨骼達到最大密度，峰值骨量保持在同一水平直到40歲左右，然后逐漸減少直至更年期，最后下降[2]。近年來維生素K除了在血液凝固中的作用之外，其在骨代謝中的作用正受到更多關注。維生素K作為γ-羧化酶的輔因子發(fā)揮生物學作用，可以介導谷氨酸殘基(Glu)對γ-羧基谷氨酸(Gla)的γ-羧化作用。維生素K依賴性蛋白Gla蛋白的β-羧基化對其功能至關重要。一些維生素K依賴性蛋白存在于骨中，如骨鈣蛋白(骨Gla蛋白)和Matrix Gla蛋白(MGP)。骨鈣素需要維生素K，因為其礦物結合能力與在正常骨骼生長和發(fā)育中向骨基質(zhì)添加礦物質(zhì)有關[3]。有研究[4]顯示維生素K可改善骨礦化并減少破骨細胞的骨吸收。維生素K還可以通過刺激骨形成促進骨折修復，并減少尿液中排出的鈣[4]。這些結果證實了維生素K在骨代謝中的重要作用。維生素K實際上是一組化合物，包括維生素K1和維生素K2。維生素K1是從綠葉蔬菜和其他一些蔬菜中獲得的，對保持骨骼Gla蛋白功能和骨形成的作用顯著[5]。本研究目的是比較絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性和絕經(jīng)后正常骨密度女性血清維生素K1水平以及絕經(jīng)后女性維生素K1水平與骨密度之間的關系。

1 材料和方法

1.1 一般資料

本研究選取2016年12月至2018年1月期間在我院病房或者門診就診的絕經(jīng)后女性合并腰背部疼痛且需要進行骨密度檢測的患者。入選標準：根據(jù)中華醫(yī)學會骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病分會2011年制定的《原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診治指南》推薦的診斷標準，即在絕經(jīng)后5～10年內(nèi)，經(jīng)雙能X線骨密度儀檢測的骨密度降低程度≥2.5個標準差或者<1個標準差。排除標準：患有腎衰竭、惡性腫瘤、胃腸道異常、甲狀腺疾病、甲狀旁腺疾病、關節(jié)炎或骨軟化癥等繼發(fā)性引起骨丟失的患者，服用骨代謝藥物(雌激素、糖皮質(zhì)激素、抗驚厥藥、維生素D、鈣)、維生素K拮抗劑、維生素K補充劑的受試者均被排除在外。共有46例絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥女性(骨密度降低) 和30名健康對照者(絕經(jīng)后腰椎和股骨頸骨密度均正常)入組，將她們分為研究組(n=46)和對照組(n=30)，兩組之間的年齡相比，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

1.2 樣本收集和檢測指標

所有女性均采集晨起空腹靜脈血3～5 mL，全血在3 000 r/min下離心20 min獲取血清。采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)， 根據(jù)試劑盒(Sun Red，China)說明書上的方法檢測維生素K1水平。同時記錄使用美國 GE 公司生產(chǎn)的Lunar雙能X射線吸收(DEXA)骨密度儀檢測所獲得的腰椎(L1～4)骨密度(bone mineral density, BMD)和血清維生素D、鈣、磷、ALP水平。

1.3 統(tǒng)計學分析

2 結果

兩組患者的一般臨床特征見表1。研究組的維生素K1水平明顯低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.0001)，如圖1 A所示；兩組女性血清ALP、Ca、P、維生素D水平相比，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05);兩組血清維生素K1與腰椎1～4骨密度的關系如圖1B和圖1C所示，維生素K1與L1～4骨密度呈正相關；對所有檢測指標進行多元線性回歸分析以評估骨密度與血清維生素K1之間的關聯(lián)，調(diào)整多個協(xié)變量后，血清維生素K1與絕經(jīng)后女性脊柱骨密度呈正相關。在所有參加研究的人群中(研究組和對照組合并為一組)，血清維生素K1與腰椎骨密度呈正相關(R=0.876，R2=0.787，P<0.0001)，血清維生素K1每增加1 ng/mL，腰椎骨密度即增加0.115 g/cm2。進行ROC曲線并計算相應的曲線下面積(AUC)。研究組血清維生素K1水平相對于對照組的靈敏度和特異性分別為91%和98%，截止值為0.858 ng/mL，維生素K1達到AUC (0.985)。維生素的ODD比例為18.88，置信區(qū)間為95%(圖1D)。這些結果表明維生素K1對女性骨骼健康有保護作用。

表1 兩組女性血清骨生化指標和維生素K1水平

Table 1 The levels of serum biochemical indicators and vitamin K1 in both groups of women

類別對照組研究組年齡/歲55.8±0.756.3±1.1L1～4/(g/cm2)1.06±0.0730.69±0.08BMI/(kg/m2)35.67±4.2433.18±5.32維生素K1/(ng/mL)3.64±1.230.78±0.45維生素D/(ng/mL)30.32±3.4728.5±5.29鈣/(mg/dL)9.03±0.399.23±0.45磷/(mg/dL)3.19±0.543.18±0.57ALP/(IU/L)75.25±3383.34±39

圖1 A： 兩組女性的血清維生素K1水平(與對照組相比，#P<0.05)；圖1B：對照組女性血清維生素K1與L1～4骨密度呈正相關(R=0.513，P=0.009)；圖1C：研究組血清維生素K1與脊柱骨密度之間存在正相關(R=0.545，P=0.003)；圖1D：ROC分析血清維生素K1，曲線下面積(AUC)為(0.985) 95%，P<0.0001Fig.1 A: Serum vitamin K1 levels in two groups of women (#P<0.05 compared with the control group); B: serum vitamin K1 in the control group was positively correlated with L1-4bone mineral density (R=0.513,P=0.009);C: There was a positive correlation between serum vitamin K1 and spinal bone mineral density in the study group (R=0.545,P=0.003); D: ROC analysis of serum vitamin K1, area under the curve (AUC) was (0.985) 95%,P<0.0001

3 討論

骨骼是一個代謝活躍的器官，在整個生命過程中不斷進行重塑。女性更年期骨丟失在骨折風險方面起著主要作用。絕經(jīng)后女性骨量減少的基本原因是雌激素合成的減少，雌激素是育齡期天然骨吸收抑制劑。因此，骨代謝增加不足以抵消骨吸收的增加是絕經(jīng)早期女性骨丟失的重要原因[6]。這種不平衡主要歸因于骨骼衰老的正常過程以及遺傳和體質(zhì)因素，絕經(jīng)后雌激素水平降低，Ca調(diào)節(jié)激素代謝異常，不健康飲食和生活方式因素(如吸煙和體力活動不足)。在絕經(jīng)期間，骨吸收的增加比骨形成更多，因此，骨組織中骨吸收增加，破骨細胞數(shù)量增加，骨轉(zhuǎn)換增加活化，導致成骨細胞骨鈣素分泌增加，骨吸收和骨形成均增加[2]。

骨鈣蛋白具有三個谷氨酸(Gla)殘基，通過依賴于維生素K的過程進行γ羧化，因此骨鈣蛋白的β-羧化對其功能是必需的。α-羧化骨鈣素對羥基磷灰石和骨基質(zhì)表現(xiàn)出高親和力，有助于骨形成[3]。研究還報道[7]了維生素K通過完全不同于β-羧化的機制來防止骨吸收。

在此次研究中，筆者發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性所在的研究組血清維生素K1水平明顯低于對照組。一項包括3 199名中年蘇格蘭女性的橫斷面研究[8]表明，膳食攝入葉綠醌(VK1)的最高四分位數(shù)(162 μg/d)的女性腰椎(L2～4)和左側(cè)股骨頸的BMD明顯高于與最低四分位數(shù)(59 μg/d)女性相應部位的BMD。Hara等[8]研究表明，在動物細胞實驗中，維生素K以劑量依賴的方式抑制由IL-1α、PGE2、PTH和維生素D3誘導的骨吸收。此外，本研究還顯示了絕經(jīng)后女性血清維生素K1濃度與腰椎BMD呈正相關。這些數(shù)據(jù)與Booth等[9]的研究結果一致，他們發(fā)現(xiàn)低雌激素水平的血漿葉綠醌濃度與未使用雌激素替代治療的絕經(jīng)后女性低骨密度相關。據(jù)亞洲一項研究報道[10]，在對379名30歲至88歲的女性研究中，脊柱椎體骨折的高發(fā)生率與腰椎骨密度和維生素K1濃度呈反相關，這與筆者的研究結果一致。Fujita等[11]報道，大量攝入納豆，葉綠醌含量高的發(fā)酵大豆和MK-7與BMD較高有關。Ikeda等[12]也報道了相似的結果，在體內(nèi)骨質(zhì)疏松癥模型中，發(fā)現(xiàn)維生素K增加骨密度。Hodges等[13]的一項研究發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松癥患者的維生素K水平下降，非羧化骨鈣素水平升高。這些發(fā)現(xiàn)提示了維生素K在骨代謝中的重要作用，因此一直認為它可能會有效治療骨質(zhì)疏松癥。本研究結果再次證明了維生素K對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥骨代謝的重要作用。進一步研究表明維生素K的使用會使得骨質(zhì)疏松癥患者骨密度增加，此外，還發(fā)現(xiàn)維生素K的使用可防止骨量流失和減少骨折的發(fā)生[14]。第五次韓國國家健康和營養(yǎng)調(diào)查[15]涵蓋了維生素K攝入量數(shù)據(jù)，該調(diào)查納入了19歲以上(男性2 785人，女性4 307人)的研究對象，報道低維生素K攝入量與低骨密度有關。此外，由于女性維生素K攝入量增加，骨質(zhì)疏松癥的風險降低，但在調(diào)整因素后，這種影響并未延續(xù)。該調(diào)查建議增加膳食維生素K攝入量以保持BMD。

然而維生素K攝入量與骨密度之間的關系在觀察性研究中并不一致[16]。Fang等[17]推斷維生素K補充劑對股骨頸BMD沒有影響，但補充6～36個月后平均腰椎BMD增加1.3%(95%CI：0.5～2.1)。在這項薈萃分析中，有7項研究利用了維生素K1，每天的用量為0.2～10 mg。有10項研究利用維生素K2(8項使用MK-4，研究使用15～45 mg)，有兩項研究使用MK-7(0.2～3.6 mg/d)，并排除高風險偏倚后的研究，作者推論補充維生素K對亞組分析中的腰椎骨密度沒有顯著影響，他們發(fā)現(xiàn)補充維生素K2使平均腰椎骨密度增加1.8%(95%CI：0.9～2.8)。 據(jù)報道，骨質(zhì)疏松癥與氧化應激有關。此外，維生素K作為一種抗氧化維生素，可以有效降低氧化應激水平，并可能對骨骼產(chǎn)生有利的影響，正如幾種實驗模型所顯示的，維生素K是骨骼健康所必需的。

總的來說，筆者的研究表明，維生素K可能有助于維持BMD和診斷絕經(jīng)后女性的骨質(zhì)疏松癥。然而，此次研究的局限性在于樣本量少，且為同一家醫(yī)院所提供的樣本，具有地域特異性。關于維生素K對骨質(zhì)疏松癥診斷和治療的影響以及對骨密度的影響，需要進行更多的研究。