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(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院腎病科，四川 成都 610500；2.川北醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，四川 南充 637000；3.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，四川成都 610500）

心血管疾病是慢性腎臟?。–hronic 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(guān)，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(dá)79%，其中嚴(yán)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(dá)77.3%。血管鈣化不是礦物質(zhì)的被動沉積，而是一個(gè)主動調(diào)節(jié)復(fù)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(nèi)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(xiàn)有研究顯示其核心環(huán)節(jié)是血管平滑肌細(xì)胞（Vascular smooth muscle cells，VSMCs）由收縮表型向成骨樣和成軟骨樣表型轉(zhuǎn)分化。MHD患者普遍存在維生素K缺乏，補(bǔ)充維生素K可能是防治血管鈣化有效辦法。然而，現(xiàn)有研究結(jié)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(jié)論，現(xiàn)綜述如下。

1 維生素 K 依賴性蛋白-基質(zhì)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(xué)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(zhuǎn)化為與鈣離子有高親和力的-羧化谷氨酸結(jié)構(gòu)域?；|(zhì)γ-羧基谷氨酸蛋白（Matrix Gla protein，MGP）是一種存在于細(xì)胞外基質(zhì)的分泌型維生素 K 依賴性蛋白，主要由軟骨中的軟骨細(xì)胞和動脈血管壁的平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞合成, 在血管中膜中幾乎均由平滑肌細(xì)胞表達(dá)，而內(nèi)膜主要由平滑肌細(xì)胞巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)。MGP最先從從骨組織中分離出來，認(rèn)為是骨代謝的維生素 K 依賴性蛋白。后來研究發(fā)現(xiàn)MGP基因及其表達(dá)產(chǎn)物和多種疾病密切相關(guān)，如骨質(zhì)疏松、異位鈣化、心血管疾病等疾病。早期學(xué)者發(fā)現(xiàn)MGP基因敲除的小鼠出生約2個(gè)月后，均因血管破裂及心衰而死亡，解剖發(fā)現(xiàn)主動脈瓣、彈力及肌性大中動脈發(fā)生廣泛鈣化。后來，El-Maadawy S等學(xué)者的研究也驗(yàn)證了MGP缺乏小鼠的出現(xiàn)血管鈣化，并發(fā)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(jīng)期女性冠狀動脈鈣化患者中血清MGP表達(dá)的檢測發(fā)現(xiàn)，冠脈鈣化的嚴(yán)重程度與MGP表達(dá)呈明顯負(fù)相關(guān)性[3]。

2 dp-ucMGP水平與血管鈣化

MGP產(chǎn)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(huán)中可以發(fā)現(xiàn)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(dāng)維生素K在脈管系統(tǒng)缺乏時(shí)，負(fù)反饋調(diào)節(jié)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(jìn)入血液循環(huán)中，故現(xiàn)在對這些類似MGP水平的監(jiān)測存在爭議。循環(huán)dp-ucMGP成為研究心血管終點(diǎn)事件的良好生物標(biāo)志物和評估脈管系統(tǒng)維生素K狀態(tài)的最佳參數(shù)。Dp-uc-MGP水平可以反映了脈管系統(tǒng)維生素K狀態(tài)的變化，補(bǔ)充維生素K循環(huán)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(huán)dp-uc-MGP水平在400至500 pmol/L之間[4]。Dp-ucMGP濃度不僅取決于機(jī)體維生素K的狀態(tài)，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(xiàng)納入571名女性，平均年齡57.3歲的前瞻性隊(duì)列研究中，血漿中dp-ucMGP水平與冠狀動脈鈣化積分顯著相關(guān)[5]。Aoun M等學(xué)者研究結(jié)果顯示，MHD患者循環(huán)dp-uc-MGP水平與主動脈鈣化積分呈線性關(guān)系增長，可作為血管鈣化的指標(biāo)[6]。一項(xiàng)針對腎功能正常或輕度受損的198例2型糖尿病患者進(jìn)行了橫斷面研究，結(jié)果顯示循環(huán)的dp-ucMGP是與動脈鈣化評分獨(dú)立相關(guān)[7]。另一項(xiàng)107例CKD2-5期患者的調(diào)查研究顯示，患者血漿dp-ucMGP水平血漿dp-ucMGP水平隨著腎小球?yàn)V過率的降低而升高，并與主動脈鈣化評分呈正相關(guān)[8]。納入了83例CKD3-5期的橫斷面研究也顯示相同結(jié)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(yán)重程度呈正相關(guān)[9]。同樣，有隊(duì)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(guān)[10]。也有研究顯示相反結(jié)果，認(rèn)為MHD患者dp-ucMGP水平僅代表脈管系統(tǒng)維生素K 缺乏，與血管鈣化無關(guān)，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(biāo)志物[11]。因此，dp-uc-MGP水平與動脈鈣化的相關(guān)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(fēng)險(xiǎn)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(bǔ)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(dǎo)致MGP合成增加的影響，以dp-ucMGP水平為維生素K 狀態(tài)的參數(shù)在MHD患者更為復(fù)雜。Mendoza等學(xué)者研究結(jié)果表明鈣和PTH的刺激下，MGP合成增加[12]。有學(xué)者認(rèn)為這是因?yàn)镸HD患者γ-羧化酶活性降低有關(guān)。即使在明顯鈣化出現(xiàn)之前，在尿毒癥患者的多個(gè)組織中，γ-羧化酶活性也降低了，這可能是導(dǎo)致血管鈣化發(fā)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(bǔ)充維生素K不僅可以改善維生素K 低攝入量現(xiàn)狀，還可以挽救內(nèi)源性維生素K的循環(huán)，MHD患者需要?jiǎng)┝靠赡芨蠡蜷L時(shí)間的補(bǔ)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(jìn)血管鈣化的形成和進(jìn)展。早期研究發(fā)現(xiàn)，長期服用華法林治療的HD患者，主動脈瓣鈣化更嚴(yán)重[14]，后來有研究發(fā)現(xiàn)主動脈和髂動脈鈣化加重并且與ucMGP水平顯著降低有關(guān)[10]，近期研究結(jié)果顯示冠狀動脈鈣化也更嚴(yán)重[15,16]。德國鈣化防御登記的數(shù)據(jù)表明華法林治療是鈣化防御的危險(xiǎn)因素[17]。一項(xiàng)日本的調(diào)查結(jié)果顯示，MHD患者使用法華令，鈣化防御的風(fēng)險(xiǎn)增加了10倍[18]。鹿特丹研究中，4800多名健康人群每天補(bǔ)充45ug維生素K2，隨訪10年后發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充維生素K2可使血管鈣化發(fā)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(xué)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(jī)制更加復(fù)雜，影響因素多樣。流行病學(xué)調(diào)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(bǔ)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(yù)防鈣化方面有同等的效果，但補(bǔ)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(zhuǎn)換。MHD患者補(bǔ)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(xiàng)隨機(jī)雙盲對照研究，納入35例腎小球?yàn)V過率＞30 ml·min-1的糖尿病患者，每日補(bǔ)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(bǔ)充MK-7不能抑制血管鈣化[22]。KING研究評估了腎移植術(shù)后患者每日補(bǔ)充維生素K2360 μg，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(jù)表明維生素K2對血管鈣化有明確的抑制作用[23]。Oikonomaki等學(xué)者進(jìn)行了為期1年的隨機(jī)對照研究，結(jié)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(xué)者進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)對照研究，納入132例合并房顫的MHD患者，隨機(jī)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(gè)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(xué)者對把43例無糖尿病CKD3-5期患者隨機(jī)分為兩組，分別補(bǔ)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(nèi)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(tǒng)計(jì)學(xué)差異，顯示維生素K2有延緩動脈粥樣硬化的作用，這項(xiàng)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]?？赡芘c低羧基化MGP在動脈粥樣硬化內(nèi)膜和硬化內(nèi)膜中大量存在，局部維生素K缺乏，補(bǔ)充維生素K使MGP羧化程度增加有關(guān)[8]。但此項(xiàng)研究結(jié)果提示維生素K2對冠狀動脈鈣化無明顯延緩作用，進(jìn)一步分析結(jié)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(yán)重動脈鈣化無效，嚴(yán)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(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[27]。補(bǔ)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(xiàng)隊(duì)列研究正在進(jìn)行中。

4 維生素K的不良反應(yīng)

此外，補(bǔ)充維生素K的安全性也受到學(xué)者的關(guān)注。理論上，過量的維生素K可以促進(jìn)凝血，因此長期補(bǔ)充維生素K，尤其老年和MHD患者是否會有副作用，導(dǎo)致血栓性事件增加，一直是眾學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。然而，維生素k依賴凝血因子羧化反應(yīng)的谷氨酰胺殘基數(shù)量有限，故維生素K過量亦不會再導(dǎo)致其他殘基進(jìn)一步的羧化作用，低劑量的MK-7補(bǔ)充改善了肝外維生素K的狀態(tài)，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(jī)體凝血狀態(tài)的平衡。一項(xiàng)長時(shí)間大樣本的觀察性研究發(fā)現(xiàn)，維生素K的攝入不是中風(fēng)的危險(xiǎn)因素，長期補(bǔ)充維生素K也沒有出現(xiàn)血栓風(fēng)險(xiǎn)升高或其他毒副作用[22,24]。

目前，雖然證據(jù)證實(shí)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(bǔ)充維生素K可以降低dp-ucMGP水平，但補(bǔ)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(jìn)而個(gè)體化，精準(zhǔn)化選擇補(bǔ)充人群及補(bǔ)充劑量，進(jìn)而達(dá)到防治或延緩血管鈣化以及降低心血管疾病發(fā)病率和死亡率目標(biāo)，尚需大樣本多中心的研究進(jìn)一步明確。