学术报告厅

除了缺乏以外:增加维生素K摄入量对骨和
血管健康的潜在益处

Beyond deficiency: Potential benefits of increased intakes of vitamin K for bone and vascular health

Cees Vermeer1Martin J. Shearer2Armin Zittermann3Caroline BoltonSmith4Pawel Szulc5 Stephen Hodges6Paul Walter7Walter Rambeck8Elisabeth St.cklin·Peter Weber91 通讯作者,Maastricht大学生化系,荷兰;2 St.Thomas医院,英国伦敦;3 德国波恩大学;4 MRC Human Nutrition Research,英国剑桥;5 INSERM,法国里昂;6 S.Hodges大学伦敦学院,英国伦敦;7 巴塞尔大学,瑞士巴塞尔;8 慕尼黑大学,德国慕尼黑;9 Roche 维生素有限公司,瑞士巴塞尔)

王劲译自Eur J Nutr, 2004, 43(6)∶325-335.


本文由Roche欧洲区维生素有限公司自由教育基金赞助。

摘要:维生素K以其合成许多血凝因子的作用而著名。最近几年发现维生素K依赖性蛋白对骨和血管的健康有极其重要作用。膳食维生素K推荐摄入量是以肝脏合成血凝因子需要量为基础制定的。积累的证据提示用于其他功能的需要量比用于血凝的需要量可能要高。本文是一个封闭专题讨论会的结果,会上许多欧洲维生素K专家回顾了现有的资料并阐明了他们在膳食维生素K推荐摄入量和使用含维生素K补充剂的立场。

关键词:维生素K;γ羧基谷氨酸;骨质疏松症;骨矿物质密度;心血管病

引言

    历史上,维生素K活性的化合物按2甲基1,4萘醌骨架在3位上的类异戊二烯侧链的化学结构分类。主要的天然存在形式是叶绿醌(维生素K1,缩写为K1)和甲基萘醌类(维生素K2)。甲基萘醌类依据其侧链长度可进一步细分,以甲基萘醌n等命名不同的形式(缩写为MKn),n指代侧链中异戊二烯基团的数量。甲萘醌(维生素K3)是没有侧链的人工合成化合物,但其可在体内转化成MK4而具有生物活性。与营养关系最密切的甲基萘醌类是和MK7至MK9。在人类膳食中,维生素K1主要见于绿叶蔬菜和一些植物油及人造黄油,而甲基萘醌类以低浓度形式出现在肉类、乳制品和蛋类(MK4)及动物肝、干酪和纳豆(MK5至MK13)中。有证据表明K1能内源性转换成MK4。
    在所有合成维生素K依赖蛋白的细胞中,膳食来源的醌型维生素K被还原成氢醌型维生素K,后者作为谷氨酸残基翻译后羧化的辅因子,产生γ羧基谷氨酸(Gla)。因此,维生素K依赖蛋白也称为γ羧基谷氨酸蛋白质。在γ谷氨酸羧化期间,氢醌型维生素K辅因子转换成环氧型维生素K(KO);此代谢产物随后通过法华令敏感性环氧型维生素K还原酶(VKOR)再生为氢醌型维生素K。除了传统的血凝作用,含Gla的蛋白质有多种调节功能,包括血凝、骨转换、血管修复过程、预防血管钙化、细胞循环调节、细胞间粘附和信号转导。维生素K缺乏导致低羧化的Gla蛋白质(如,无活性)产生,并因而影响了上述生理过程。迄今为止,膳食维生素K推荐摄入量是以肝脏正常合成凝血因子的所需量为基础确定的。积累的证据提示,其他组织,尤以骨和动脉需要更高的维生素K摄入量满足局部产生Gla蛋白质所需的羧化作用。本文基于一个封闭专题会上的会议录,会上作者们回顾了新的和现有的有关维生素K抗骨质疏松和保护心脏属性的资料,目的是确定是否高于目前推荐量的摄入量(来自膳食或补充剂)有可察觉的健康益处。所达成的主要意见和结论代表了座谈小组大多数成员的意见。

如何监测维生素K营养状况

    当给予健康人相同克分子当量的K1、MK4和MK9时,K1可获得最高血浆水平,而MK4和MK9的血浆浓度均较低(MK4水平上升更快)。MK9比其他形式的血浆半衰期要长很多。生物利用率研究表明,给予K1补充剂比同样数量的膳食K1所达到的血浆水平要高。在人群研究显示,血浆K1水平与膳食K1摄入量呈正线性相关,但每天摄入量超过200μg则血浆K1水平出现平台。假如以去垢剂溶解制备的药理制剂给药,则线性剂量反应关系可以持续至很高的摄入量。在英国Dundee进行的维生素K研究及英国国家膳食与营养调查显示,维生素K的摄入量范围很宽。青年人群的平均摄入量约70μg/d,而老年人均值在80-120μg/d。美国的人群调查中也获得了类似的结果,而在传统上蔬菜消费高的荷兰,维生素K的摄入量更高。单就这些摄入量的资料还不能提供维生素K摄入量适宜的证据。
    人群调查表明5%~15%健康对象检测不到血清叶绿醌浓度,提示这些对象的维生素K营养状况可能处于亚临床状态,尤其假如无凝血作用的Gla蛋白的低羧化作用显示对健康的负面影响。血清维生素K水平的直接测定受近期膳食的影响,并且变异度大。由于维生素K由脂蛋白运输并与血脂相关,因而研究对象的分析血样应隔夜空腹后采集。血清维生素K被认为是反映维生素K营养状况的总的标志物,且K1值在150-200pg/ml被认为是正常范围的下限。即使血清个体甲基萘醌类(Mk4至MK13)浓度通常低于目前分析方法的检测下限,结合的甲基萘醌类片段也可成为循环和组织中维生素K储备的一部分。我们知识的缺陷在于甲基萘醌类作为不同细胞和组织中维生素K依赖羧化酶的辅因子的相对效力还不知道。作为可能替换血清维生素K来测定维生素K营养状况的方法是测定尿中维生素K的代谢产物:K1和K2在尿中排出是缩短了2个侧链的代谢产物(5C和7C)。理论上,这些代谢产物的分析有助于确定维生素K营养状况,因为通过它们能了解所有维生素K(K1+K2)的利用情况。然而,需要进一步的研究证实尿中代谢产物排出vs.维生素K营养状况的其他指标。
    尽管血清和尿中维生素K测定是有价值的,但它们不能提供组织中水平适宜的信息。因此,理论上需要直接测定重要组织中产生的Gla蛋白的γ羧化状态。因为Gla凝血蛋白是在肝脏中合成的,所以检测该类蛋白适用于监测肝维生素K营养状况。严重的维生素K缺乏可以通过凝集试验诊断,但这种试验对亚临床缺乏不敏感。使用结构特异性单克隆抗体的微量滴定板分析识别低羧化类的凝血素提供了评价肝脏维生素K营养状况的替代而灵敏的工具。骨钙素(OC)是仅在骨中合成的小Gla蛋白,并且循环中低羧化的骨钙素(ucOC)提供了测定骨中维生素K营养状况的方法。人群研究提示循环维生素K、ucOC和羧化骨钙素(cOC)水平间存在相关,并且这3个参数最好应该都检测以提供维生素K营养状况和功能的准确标志。ucOC和cOC间的比例可能是骨维生素K营养状况的最敏感标志物。大量的证据显示健康成人日常膳食维生素K摄入量(包括来自肠道细菌合成的MKs等未知部分)远足以确保几乎所有涉及血凝的肝Gla蛋白羧化作用。然而,同样清楚的是维生素K膳食摄入量不足以确保所有骨钙素的羧化,健康成人大约10%-30%(该值是准确检测来的)的骨钙素处于低羧化状态。就骨健康方面,ucOC是否有生理意义目前还不清楚,但可能关系重要的是,据报道血清ucOC高与髋部骨矿物质密度负相关及与髋骨骨折风险正相关。人群ucOC/cOC比例可通过使用微分结合分析法分离cOC和ucOC片段间接测定或通过结构特异性抗体直接测定,2种形式均可获得OC的特异性抗体。间接结合检测法的出版值变异很宽,并且与这类检测方法有关的许多变量的标化及对基线OC水平作出恰当的校正是重要的。尽管直接分析法似乎有吸引力,但对ucOC和cOC抗体与完整的OC及其几个片段的相对亲和力相对知之甚少,这些OC及其几个片段可能天然存在循环血中,或是潜在骨病或样品处理不当产生赝品而引起它们升高。尽管ucOC是对需增加膳食维生素K的反应,但仅在摄入药理剂量的维生素K时才会达到最大的反应。对于在组织中而不是在肝脏和骨骼中合成的Gla蛋白,需要确定新的生物标志物。目前主要感兴趣的Gla蛋白是基质Gla蛋白(MGP)。该蛋白主要由软骨细胞和血管平滑肌细胞合成;因此,低羧化形式的MGP反映了软骨和动脉的维生素K营养状况。

骨代谢生理学

    骨是一种处于不断转换过程的活组织。重建包括破骨细胞降解基质的骨吸收和成骨细胞形成基质的骨形成。在成人骨架中,新骨形成是骨重塑的主要结果。在小梁骨和皮质骨中,骨重塑来自骨重塑单位的骨吸收和骨形成活性的偶联,结果以新骨代替旧骨。骨重塑是一个维持骨骼机械完整性的终生过程。青年人的骨吸收和骨形成是偶联的。然而,骨吸收和骨形成过程解偶联时才发生净骨吸收。骨骼完整性主要取决于机械负荷。最终,骨量和骨强度主要受机械力影响。除了外伤,肌力对骨骼形成最大负荷和最大骨应变。
    已知调节骨重塑过程的许多局部和全身因素能够影响骨丢失和骨增长的阈值水平。有趣的是,诸如白细胞介素6等促破骨细胞的细胞因子的上调会刺激骨吸收,并会促进动脉粥样硬化。近几年,许多成骨细胞和破骨细胞活性的生物标志物已进入临床应用。其中有Ⅰ型胶原前肽及其降解产物释放入循环血中。对完整的或总OC这种骨骼中最丰富的非胶原蛋白的检测通常用于评价骨形成,同时,正如上述,现在可以分别评价cOC和ucOC表达中的翻译后差异。骨标志物反映了骨代谢的变化,因而能够提供骨骼的生理学和病理生理学的观察。
    正如所估计的,骨转换的生物标志物受制动和微重力的负面影响。然而,航天飞行中获得的资料也表明骨转换标志物的一些变化与机械失重无关而与维生素K缺乏有关。此外,还观察到骨转换标志物的生理周期的变化、每月波动和年节律等,这些变化似乎至少部分受维生素D营养状况、钙供应和循环血中性激素波动等的影响。所有这些观察与这些概念是一致的,即净骨丢失或净骨形成的阈值不仅受骨的机械负荷或失负荷影响,也受维生素K等特定营养素等许多外源性因素的影响。
    在骨重塑调节中,维生素K可能是一个令人感兴趣的贡献因子。除了骨钙素低羧化与低骨量有关的丰富文献证据外,另一种Gla蛋白,S蛋白的缺乏也与低骨量有关。骨钙素在骨骼中的精确作用还不清楚。骨钙素缺乏的小鼠比其同窝出生的野生型仔鼠有更大的骨骼提示,骨钙素是骨骼形成的负面调节因子。另一方面,蛋白质对老年人生长骨和骨重塑期间的羟磷灰石沉积起作用。最终,骨钙素基因敲除模型显示,去势后动物骨丢失增强,这提示绝经后骨钙素有保护作用。人类研究发现骨质疏松性骨折患者血清维生素K浓度低下,并且第一个随机干预研究表明,增加维生素K摄入量有助于减少绝经后骨丢失(见下)。
    MGP对预防不成熟的钙化有重要作用,且可抑制软骨和动脉血管壁中细胞外钙基质的沉积。MGP缺乏小鼠出生时正常,但随后数周在所有大动脉中形成大量的钙化斑块。所有动物在出生后8周内死于胸或腹主动脉的破裂。MGP缺乏小鼠的钙化类型与衰老和糖尿病(也称为Mnckeberg硬化症)发现的相关钙化类型相当,而与动脉粥样硬化无关。然而,动脉粥样硬化是以炎症、巨噬细胞浸润、内膜变厚及斑块形成为特征的动脉内膜疾病,而Mnckeberg硬化症主要是以弹性纤维蛋白周围开始钙化、随后更复杂钙盐沉积和血管损伤为特征的被膜介质的疾病。以我们目前的知识基础,可能增加维生素K摄入量可通过改善MGP羧化作用来保护血管健康,因而其可能对年龄相关的血管硬化有保护作用,而不是对经典的动脉粥样硬化起作用。在用阻断维生素K作用的拮抗剂香豆素处理的大鼠也证明了维生素K对骨骼和血管健康的重要性;在骨骼畸形和大动脉钙化的模型中同样观察到了这种重要性。

维生素K摄入量、骨量和骨折

    几个研究报道了维生素K摄入量、骨量和髋骨骨折间的关系。护士健康研究招募了72327名年龄在38~63岁的女性,即相对年轻的女性髋骨骨折率明显低于老年女性。她们平均的基线维生素K摄入量是192μg/d。在10年的研究期间,有270例髋骨骨折(骨折率=384/100000人年)。研究人群按照膳食维生素K摄入量被进一步分为五等分(Q1为接受最低的维生素K摄入量,Q5摄入量最高)。Q2~Q5女性的髋骨骨折率相对低于Q1女性,多重调整的相对危险度是070(95%CI:053~093)。按照激素替代疗法(HRT)应用检查这些女性,发现维生素K摄入量对目前或过去HRT使用者的髋骨骨折风险没有效果。相反,没有使用HRT者有显著的保护作用(至少可保护绝经后骨质疏松)。Q1中的研究对象显示骨折率为818/人年,而Q2~Q5中的研究对象报道的骨折/人年率更低,为548/人年。

    Framingham研究调查了老年女性(平均年龄75岁)维生素K摄入量,她们的平均膳食维生素K1摄入量是155μg/d。其膳食K1摄入量与骨矿物质密度(BMD)或骨丢失之间没有显著相关。然而,当把队列按K1摄入量分成四等分(Q4=最高K1摄入量),Q4的髋骨骨折风险显著低于Q1(RR=035,95%CI:013~094)。作者推断维生素K对骨折的作用比对BMD的作用更显著,并且膳食维生素K摄入量低于109μg/d与髋骨骨折风险增加有关。在另一项男女性更年轻的Framingham后代队列(平均年龄分别是:59岁和58岁)研究中,发现女性K1摄入量与BMD间呈正相关,而男性没有。然而,发现男性BMD与血中维生素K营养状况的参数(血清K1和ucOC)间存在正相关。男女性间这种差异的生理学意义有待于阐明。
    纳豆是一种尤其在日本东部地区(如东京)受到青睐的发酵豆制品,并且它极其富含维生素K(特别是MK7)。在日本人的研究中,传统上高纳豆摄入量的绝经后妇女与纳豆不是日常食品地区的西部日本人(如广岛)相比。发现纳豆消费量与血清MK7水平显著升高有关。有趣的是,西部日本人的髋骨骨折率明显高于东部日本人。因此,提示来自纳豆的高MK7摄入量导致了东部日本人低的髋骨骨折率。还有一些其他调查2类其他人群的髋骨骨折率的研究。住养老院的老年人与居家者相比,前者的维生素K和D远低于后者,而髋骨骨折风险远高于后者。数项研究已确定低维生素K摄入量为独立的风险因子。
    所有这些人群研究尽管提供了大量证据表明高维生素K摄入量作为一个独立的因子降低绝经后骨质疏松和髋骨骨折的风险,然而方法学的不完整和可能的混杂因子意味着不能得出肯定的结论。膳食问卷调查可评估近期的维生素K摄入量,但很难评估一生的平均摄入量。一些队列研究中,反复评估了不同年龄人群的维生素K摄入量;然而,不太健康和缺乏膳食意识的对象流失可能导致样本人群没有代表性。高维生素K摄入量通常取决于高绿色蔬菜消费量,且通常与较健康的生活方式有关。因此,维生素K在骨骼健康方面重要性的最终证据应来自设计恰当的干预试验。最近而不是最少,需要机制的研究来描绘维生素K和Gla蛋白在分子水平上的骨骼生理学作用。

骨钙素羧化作用、骨量和骨折

    最初刺激研究膳食维生素K摄入量与骨健康间关系是因为一些小型患者研究提示低血清K1与骨质疏松间可能有联系,且甚至Szulc及其合作者获得的更有说服力的流行病学证据显示法国老年女性ucOC与骨折风险间存在正相关,而ucOC与骨量间存在负相关。另一项老年居家法国女性的前瞻性研究显示血清ucOC最高四等分者的髋骨骨折风险增加。随后荷兰和芬兰也报道了类似的OC羧化受损与骨量及骨折风险间的关联。正如已讨论的,OC羧化对日常膳食范围的维生素K摄入量敏感,这些与ucOC的关联使对维生素K适宜摄入量是维持健康骨骼所必需的假设增添了信任。最近,这个假设被慢性胃肠道疾病患者的研究所增强,这些患者通常对脂溶性维生素吸收不良。因此,胆囊硬化和克隆氏病患者已知处于骨质疏松高风险,并且通常血清维生素K1浓度低及循环血中ucOC浓度高。重要的是,Schoon等的研究提供了ucOC与克隆氏病BMD间的负相关关系的证据。
维生素K1对骨健康的干预研究
    Dundee骨与维生素干预研究(DBAVIS)是一项2年的干预研究,涉及维生素K1、维生素D和钙。这项研究的目的是确定维生素K1和/或维生素D加钙是否有益于健康老年女性的BMD,及是否维生素K1和维生素D对骨健康结局有协同作用。244名年龄60-87岁的女性按年龄分层随机分为4个补充组:\[1\]安慰剂组、\[2\]维生素K1200μg/d、\[3\]维生素D310μg/d+钙1g/d、\[4\]维生素D3 10μg/d+钙1g/d+维生素K1 200μg/d。研究对象每6个月随访,分别进行DXA扫描骨骼、骨转换生化标志物、血清25OHD、Glu片段和Gla骨钙素等维生素D和K营养状况的测定。总之,结果是有基线维生素D和K营养状况欠佳的证据,补充维生素D和K明显增加了血清25OHD和cOC浓度,提示改善了此2种维生素的营养状况,补充维生素D不影响骨钙素的γ羧化,所有各组ucOC和cOC从基线增加的总量相当,交联N端肽(NTX)和骨骼特异性碱性磷酸酶均不随时间或在组间变化,相对于基线期,第4组的骨矿物质含量和肢端面积密度有明显增加,所有各组仅在中间段有明显的同等的骨矿物质丢失,任何一组(包括安慰剂组)均无髋部明显的骨矿物质丢失发生。作者推断,膳食中联合补充维生素K1和D3摄入量可显著改善小梁骨所测定的BMD值,并且在骨质疏松高风险组等量补充也可能是有益的。
     在Maastricht骨研究中,188名年龄50-60岁的绝经后女性研究对象每日补充处理达3年。第1组接受安慰剂(麦芽糊精),第2组接受矿物质(钙500mg/d、镁150mg/d和锌10mg/d)+维生素D3 8μg/d,第3组接受矿物质+维生素D3+维生素K1 1mg/d。假如维生素K与矿物质及维生素D联合使用,在股骨颈部位可获得最佳骨保护效应。尽管不能达到完全预防骨丢失的作用,但与安慰剂组和矿物质+维生素D组相比,骨丢失减少35%~40%。可以推测假如所观察到的效应持续几十年,则终生补充可延缓骨折10年。

维生素K1对血管健康的干预研究

    积累的证据提示动脉钙化在许多方面类似于骨形成,这增加了维生素K对血管系统作用的重要性。以往的人群研究报道了高维生素K1和维生素K2摄入量伴随主动脉钙化明显减少,并发现维生素K2摄入量与缺血性心脏病及心血管疾病死亡率间呈显著性负相关。基于这些在Maastricht骨研究中监测到的对动脉特征的作用的结果,这些未出版的结果清楚地证明了补充维生素K1能保护血管免于硬化及动脉弹性的丢失。兔与人类的研究也显示似乎高剂量的MK4有降低胆固醇的属性。
MK4对骨健康的干预研究
    用极高剂量(45-90mg/d)的MK4治疗绝经后骨质疏松的日本人数年。首次临床试验出现阳性结果后,现用于大规模的治疗;迄今,还没有副作用的报道。许多独立的研究小组声称该药物可使绝经后女性完全预防进一步的骨丢失,甚至一些女性的BMD明显增加。这种治疗的成功报道也见于其他处于骨丢失风险的人群,如血液透析患者和用皮质类固醇治疗的患者。仍需要看是否高MK4摄入量的类似有益作用能在非日本人群中观察到,他们在遗传因素及诸如钙摄入量等生活方式因素等方面的骨质疏松易患性不同。

维生素K拮抗剂可能的副作用(口服抗凝剂)

    维生素K拮抗剂常常用于治疗和预防血栓栓塞事件。它们的作用模式是妨碍了维生素K环氧化物再生为醌的形式,因而迅速耗竭了维生素K的储备。近几年间,有一些不一致的资料报道了长期口服抗凝剂治疗是否会降低研究对象的骨量及增加其骨质疏松和骨折风险。Caraballo等最近的meta分析推断,长期口服抗凝剂可能与适度增加骨骼脆性和骨质疏松性骨折风险有关。然而,迄今大多数出版的研究是回顾性的,并且缺乏良好的对照人群。因为抗凝治疗的患者形成了一群患病人群,他们可能在许多方面(活动能力较低、饮食受到更多的限制、体质指数更低)不同于普通人群,所以这些研究不易解释。而同时,前瞻性随机研究中对研究对象进行的骨密度计量学或骨折风险评估还没有出版,这些研究对象用香豆素类药物(维生素K抗凝剂)或阿司匹林类药物抗凝治疗。
    口服抗凝剂第二个可能的副作用是其可能促使血管钙化。有报道,在动物模型系统中,用华法林相对短期处理后,出现严重的钙化。而华法林诱导的动脉钙化可完全被维生素K2而不是维生素K1显著地阻断,提示K2类维生素在脉管系统中的作用更为突出。

高剂量维生素K的免疫学基础

    在日本,作为预防性治疗药物,每日给予MK4的数量远超过了维生素K依赖的骨蛋白正常羧化所需的用量,提示在这种特殊应用中可能存在另一种作用机制。在正常膳食和生理条件下,维生素K主要由肝脏分解代谢成2个主要的尿糖苷配基,包括侧链缩短(大多数可能通过线粒体的β氧化途径),这2个代谢产物为5碳和7碳羧酸产物,其中5碳代谢产物占大多数。给予药理剂量的维生素K1、MK4和MK7后,尿中排出更多量的这2种糖苷配基,提示K族维生素有共同的分解代谢途径。是否维生素K同样的氧化降解发生在肝外组织还不清楚,但维生素K代谢产物本身产生增加可解释高剂量维生素K干预缓解骨丢失所观察到的一些治疗效应。使用细胞组织化学显示β羧化脱氢酶活性(β氧化酶)在骨吸收期间升高,提示维生素K分解代谢产物可能发挥了没有预料到的生物学活性。例如,在大鼠爪水肿模型中显示维生素K的7碳羧酸代谢产物通过细胞因子调节介导有有效的抗炎活性。
    白细胞普遍认为能够释放促炎和抗炎细胞因子。其它细胞也能释放细胞因子,包括骨骼中细胞,这些细胞因子与造血间隙中细胞稳定接触,当然包括白细胞。最近资料显示,有脂多糖(LPS)或125(OH)D3存在时,类成骨细胞系MG63能够再被释放出来的IL6诱导。此外,通过诱导形成破骨细胞,IL6也被认为是有效的骨吸收激活剂。因此,引起增加IL6水平的条件可增加骨吸收和降低骨形成,而抑制IL6的因素可有望阻断引起增加骨丢失的生物学途径。

    当骨肉瘤MG63细胞系用LPS刺激时,能被诱导释放IL6,因而满足研究维生素K代谢产物的生物学属性的细胞模型。假如MG63细胞同时被LPS(来自E. coli)和维生素K的5碳代谢产物刺激,则观察到该代谢产物在高浓度(10-5M)时抑制了IL6的释放。此外,发现7碳羧酸代谢产物在MG63细胞培养基中(10-7-10-8M)有更强的抑制LPS诱导IL6释放的能力。这种结果提示给予高剂量维生素K也有可能通过调节细胞因子介导的事件来作用于骨骼。在高剂量维生素K方案中,活性7碳羧酸维生素K代谢产物通过抑制细胞因子介导的破骨细胞形成可阻止骨吸收,并且促进骨形成,同时,维生素K自身可确保骨中维生素K依赖的蛋白质完全γ羧化。尽管是推测的,但维生素K可通过操纵细胞因子网络来调节生理反应的可能性提示在代谢性骨病防治方面,存在一个令人可能感兴趣的假设和崭新的研究方法。

维生素K1和K2哪一个更重要?

    没有结论性的证据显示在营养剂量范围,维生素K1和维生素K2的生理功能是不同的:两者都可作为γ谷氨酸羧化酶的辅因子,并且差异仅可能在于药物代谢动力学和组织分布方面。这可能是一些维生素K2类似乎在预防动脉钙化方面比K1作用大的原因。西方膳食中,来自绿色蔬菜的K1占总维生素K摄入量的80%,但因为它们生物利用率低,所以它们对总维生素K营养状况的贡献可能高估了:来自某些植物油的维生素K1可能更有效,但在该领域还需要做更多的工作。假如维生素K2类潜在的抗动脉粥样硬化作用被确定,则增加某些含MK食物(或高MK食物提取物或单纯的补充剂)的消费可能有益于健康。
    K1和MK4是仅有用于人类的人工合成的维生素K形式;这2种形式吸收都很好。已发表的MK4的临床试验都是使用高剂量(45-90mg/d),而K1采用相对低的剂量试验。K1是西方市场中几乎所有含K食品补充剂和多种维生素制剂中采用的类似物。营养剂量范围一般远低于1mg/d;不幸的是,在该剂量或低于该剂量范围下,没有MK4的研究发表。MK4的药理剂量一般是45mg/d,而在该剂量水平没有进行K1的研究。假如两者采用相当的剂量水平,则差异可能会较明显,并且在膳食摄入量达1mg/d和药理剂量达100mg/d时能够作出更强的对比。基于可获得的文献,还不能评估K1和MK4在相似剂量水平时的功效,应该鼓励进行新的对比试验。骨骼和动脉管壁是增加维生素K摄入量可能的靶组织,两者都有显著的能力在生理条件下将K1转换成MK4。迄今,还没有令人信服的临床理由支持一类维生素K优于另一类维生素K,但从膳食的观点,可能应优先研究K1。
    考虑MK4药理剂量潜在的功效时,应该注意该类维生素除了在谷氨酸羧化作用方面的第2种功能的证据。现有证据(主要来自细胞培养实验)提示MK4(而不是K1)也与IL6产生、调节PGE2合成,或在二膦酸盐类似的路径中抑制甲羟戊酸通路等有关,但目前仅有初步的资料。这种情况下,我们限制了自身对维生素K营养剂量的潜在益处的理解。

在欧盟立法范围内,推荐的和补充的维生素K水平需要考虑的事情

    渐渐明白,假如其他营养素存在不足,仅仅维生素K适宜,尤其用于食品补充剂时,对骨健康可能没有多大的效果。类似地,仅含钙和维生素D的补充剂的长期益处一直都不明显;这类补充剂可能会显示短暂的骨骼效应,但3年及以上的研究显示,相对于安慰剂通常没有表现出有益的效应。正出现的资料提示维生素K补充剂也应该包含钙和维生素D,或许也应包括其他诸如镁和锌等有最佳成骨效应的矿物质。
    膳食适宜摄入量(AI)值仅在有限的几个国家被确定,并且是基于维持肝脏合成血凝因子所需要的维生素K1的摄入量。目前英国的指南是1μg/d/kg bw。膳食维生素K摄入量平均值范围从几个英国和美国研究中的60-70μg/d至荷兰的245μg/d,而该国已知是绿色蔬菜高摄入量国家。在所有的研究中,绿色蔬菜是维生素K的主要食物来源。大多数研究报道所调查的一半人群每日维生素K摄入量低于目前的指南水平。基于骨骼和血管健康的考虑,至今还没有足够的资料确定可耐受的上限值、推荐每日摄入量、或区分K1和K2的需要量。
    来自维生素K1补充剂的生物利用率可能要高于大多数食品中的K1(如可能比绿色蔬菜高3~5倍);因此,消费补充剂的K1膳食生物利用当量,例如DBAVIS人群被假定要高于200μg/d。来自Framingham研究的证据表明摄入量低于109μg/d有增加骨折的风险。这些资料提示,在阐明对骨健康最佳摄入量之前,需要进一步的研究来评价高食物来源的摄入量和较低剂量的补充剂服用量的效力,大约100μg/d的效力。同时,似乎相当清楚高于通常消费量的膳食摄入量将是有益的,并且大约100μg/d的补充剂水平也将会改善大多数人的维生素K营养状况。欧洲立法存在确定最大能够给予的维生素K1补充剂量,同时,在大多数国家已允许增加100μg/d。假如获得了临床证据的支持,存在增加50%的可能性。目前欧盟国家不允许人工合成的MK4作为食品补充剂,因为没有它在健康方面的独立作用证据的支持。从食物链中获得K2的另一个途径是食用纳豆(MK7)、干酪(主要是MK9)和动物饲料中的甲萘醌(K3),后者可使肉和蛋富含该种维生素。
    任何与高K1或K2消费量有关的风险都很低,通常采用摄入量K1达1mg/d和MK4达45mg/d时未观察到副作用事件。存在两种可能的例外。首先,可能涉及干扰口服抗凝剂的问题。然而,对口服抗凝剂研究对象的系统的剂量-反应关系研究证明,维生素K补充剂在低于100μg/d的情况下,不会显著地影响抗凝剂的稳定性。第二,初步研究提示,高维生素K1补充(如1mg/d以上)可通过细菌在牙齦组织上代谢导致牙周疾病(S. Hodges,未发表的资料)。

结论

    从可获得的膳食资料来看,需要每日膳食维生素K摄入量在200和500μg/d以满足OC的最佳γ羧化作用,这可能又可有益于骨骼健康。已有的相对生物利用率的证据提示,同样的益处可用较低摄入量的补充剂达到,这个摄入量需要确定,但可能大约是100μg/d。越来越多的证据提示维生素K可与维生素D、钙及其他可能的微量营养素协同作用影响骨骼矿物质累积并可抑制血管钙化。同样地,结合维生素D和矿物质补充维生素K可增长健康益处。在维生素K领域需要大量更多的工作,这包括了解相对生物利用率、最佳组织特异性营养状况指标和与越来越多健康结局有关的γ羧化作用的营养状态的重要性等,这些都可受到维生素K不足的影响。