摘要:在慢性腎臟病中,心血管疾病已成為主要死亡原因,其中血管鈣化已成為心血管發(fā)病率和死亡率的一個(gè)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素。鈣調(diào)解蛋白的缺乏與血管鈣化的發(fā)生有直接關(guān)系。維生素K是調(diào)節(jié)血管鈣化的關(guān)鍵,它是通過維生素K依賴蛋白如G蛋白的羧化作用的來實(shí)現(xiàn)的。高維生素K補(bǔ)充物可以促進(jìn)預(yù)防與治療血管鈣化的治療。
關(guān)鍵詞:慢性腎臟??;血管鈣化;維生素K;維生素K拮抗劑;基質(zhì)Gla蛋白
慢性腎臟病(Chronic kindey disease,CKD)病程較長,呈進(jìn)行性、不可逆性進(jìn)展趨勢,且預(yù)后較差。流行病學(xué)資料表明,即使CKD患者接受透析治療,其死亡率依然高達(dá)正常人群的10~20倍,而心血管疾病是導(dǎo)致這部分患者死亡的首要原因。心血管疾?。╟ardiovas culardisease,CVD)是終末期腎病患者的主要致死性并發(fā)癥。CVD導(dǎo)致的死亡率約占終末期腎病總病死率的50%[1]。終末期腎病患者發(fā)生心血管并發(fā)癥的主要原因?yàn)檠?、心瓣膜和心肌的鈣化,其中80%的血管損傷和90%的冠狀動(dòng)脈疾病中均存在血管鈣化。有學(xué)者通過電子束CT檢查發(fā)現(xiàn),54%~100%的血液透析患者存在不同程度的冠狀脈動(dòng)鈣化,發(fā)病率明顯高于同年齡普通人[2]。血管鈣化已經(jīng)成為慢性腎臟疾病中心血管疾病發(fā)生率和死亡率的一個(gè)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素。因此,終末期腎病患者血管鈣化的早期防治對(duì)于降低心血管事件死亡風(fēng)險(xiǎn),改善患者預(yù)后具有重要意義。
1 慢性腎臟病患者血管鈣化發(fā)生機(jī)制
近來研究認(rèn)為血管鈣化是一個(gè)基因與蛋白介導(dǎo)的主動(dòng)調(diào)節(jié)過程,在這一過程中,血管鈣化促進(jìn)因子和抑制因子在系統(tǒng)和/或局部水平起到重要作用,血管鈣化的形成是鈣化促進(jìn)因素與抑制因素不平衡的結(jié)果。大量臨床研究已經(jīng)證實(shí)終末期腎病患者的血管鈣化抑制因子包括人胎球蛋白A(fetuin-A),基質(zhì)Gla蛋白(matix Glaprotein,MGP),焦磷酸鹽(PYrophosphate,PPi ),骨保護(hù)素( osteoprot egerin,OPG),BMP-7等。其中MGP是目前已知的血管鈣化的最強(qiáng)的生理抑制劑。MGP是由血管平滑肌及軟骨細(xì)胞合成的一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白,它是一種分泌性抗鈣化蛋白,具有維生素K依賴性,其功能發(fā)揮與Gla基團(tuán)有關(guān),其發(fā)揮生理活性有賴于維生素K的γ-羧化作用。羧化MGP(cMGP)的缺乏可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈鈣化的形成和發(fā)展。60%~80%的血液透析患者會(huì)發(fā)生血管鈣化,與心血管疾病發(fā)病率較高相關(guān),是獨(dú)立于傳統(tǒng)粥樣硬化的危險(xiǎn)因素。血管鈣化組織與累積的非羧化MGP的種類相關(guān),目前研究發(fā)現(xiàn),正常血管壁無MGP表達(dá),而血管鈣化區(qū)域周圍MGP表達(dá)顯著增加。MGP缺乏的小鼠出生后2個(gè)月內(nèi)發(fā)生廣泛的血管鈣化,最終死于動(dòng)脈破裂[3]。嚙齒類動(dòng)物給予高華法林(維生素K拮抗物)飲食可發(fā)生彈性血管鈣化[4]。
2 維生素K在預(yù)防血管鈣化中的作用
許多實(shí)驗(yàn)證明維生素K可抑制血管鈣化。Howe[5]等給予小鼠VKA 6w后,有嚴(yán)重的中膜鈣化出現(xiàn),而給予高劑量維生K替代VKA后,血管鈣化可減少約37%,在VKA處理的小鼠模型中可發(fā)現(xiàn)中膜鈣化所導(dǎo)致的收縮型高血壓。
2.1維生素K抑制CKD患者血管鈣化的機(jī)制 血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells,VSM C)是血管中膜的重要組成部分,在存在足夠維生素K的情況下,具有收縮功能的VSMC能合成羧化形式的MGP(cMGP),cMGP能夠防止礦化,從而使細(xì)胞外基質(zhì)免受鈣化的影響。
在慢性腎臟疾病、尿毒癥的環(huán)境下,會(huì)導(dǎo)致血管平滑肌收縮應(yīng)激性合成cMGP,cMGP抑制血管平滑肌產(chǎn)生BMP-2等血管鈣化抑制因子,同時(shí) cMGP可與鈣結(jié)合形成復(fù)合物防止鈣鹽沉積,從而防止血管鈣化。此外,cMGP存在于基質(zhì)小泡中,可控制和抑制細(xì)胞外基質(zhì)鈣化。
2.2維生素K缺乏促進(jìn)CKD患者血管鈣化的機(jī)制 在維生素K缺乏的情況下,MGP不被羧化,導(dǎo)致非羧化MGP(ucMGP)。高磷酸鹽和尿毒癥的環(huán)境不能被ucMGP消除,同時(shí)VSMCs向骨樣表型轉(zhuǎn)化。向骨樣表型轉(zhuǎn)化的VSMCs反過來產(chǎn)生更少的MGP并開始合成骨相關(guān)蛋白,如堿性磷酸酶。此外,VSMCs容受凋亡的影響,分泌更多的基質(zhì)小泡和凋亡小體,導(dǎo)致細(xì)胞外礦化,進(jìn)一步加速細(xì)胞VSMCs的凋亡。因此,導(dǎo)致血管壁鈣化。
CKD患者在長期應(yīng)用維生素K拮抗劑(Vitamin K antagonists,VKA)的情況下,也會(huì)導(dǎo)致血管壁鈣化。華法林(芐丙酮香豆素鈉)屬香豆類抗凝藥,為維生素K拮抗劑,它能夠干擾維生素K循環(huán),引起Gla生成障礙,從而阻止了MGP等功能的正常發(fā)揮,導(dǎo)致血管鈣化加速發(fā)生。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,維生素K拮抗劑可誘導(dǎo)血管缺乏維生素K,這與血管礦化增加有關(guān)。最近有研究表明,含有載脂蛋白E(Apo-E)的老鼠易形成動(dòng)脈粥樣硬化,用VKAs治療顯示增加了動(dòng)脈粥樣硬化斑塊鈣化和增加斑塊的易損性[6]。值得注意的是,大約50%的慢性腎病5期(CKD-5期)的患者是由于應(yīng)用VAK所形成的鈣化[7]。
3 CKD患者體內(nèi)維生素K的儲(chǔ)存情況
維生素K缺乏普遍存在于慢性腎功能不全患者中,而低維生素狀態(tài)與鈣化及心血管疾病相關(guān)。HD患者與健康受試者相比,總的維生素K狀態(tài)和攝入量是低的。越來越多的證據(jù)表明,CKD患者患有亞臨床維生素K缺乏癥。這些缺乏可能是由于維生素依賴蛋白抑制鈣化時(shí)對(duì)維生素K的高消耗所致。然而,對(duì)于CKD患者,這種缺乏可能與飲食建議有關(guān),包括低鉀飲食,(較少的富含K1的綠葉蔬菜,)低磷(較少富含K2的乳制品)。眾所周知,富含磷的環(huán)境顯著增強(qiáng)了鈣化過程。降低磷酸鹽攝入量和/或吸收可能是有益的。最近,Block等報(bào)道說磷酸鹽結(jié)合劑可顯著降低CKD患者血清和尿液中的磷。然而,出乎意料的是這種結(jié)合劑似乎也促進(jìn)血管鈣化的進(jìn)展[9]。一種關(guān)于這方面的解釋可能是磷酸鹽結(jié)合劑也結(jié)合維生素K,從而進(jìn)一步增加了維生素K缺乏癥。實(shí)際上,現(xiàn)在研究很清楚地表明:極度維生素K缺乏存在于90%的透析患者中,維生素K在抑制血管鈣化中的作用,使得其潛在治療作用越來越受到關(guān)注[10]。在透析患者中給予維生素K6周后發(fā)現(xiàn),無活性的維生素K依賴蛋白非羧化骨鈣素和非羧化MGP明顯減少[11]。
4 補(bǔ)充維生素K在預(yù)防CKD患者血管鈣化中的應(yīng)用
HD患者的維生素K的狀態(tài)可以通過食物補(bǔ)充來改善。維生素K營養(yǎng)補(bǔ)充品的生物利用度可能是優(yōu)于大多數(shù)食品。維生素K的攝入分為維生素K1和維生素K2的攝入量。正常人每日維生素K1攝入量約是(200±98)mg,維生素K2是(31±7)mg。維生素K1是最常見的食品補(bǔ)充劑和多種維生素的形式。兩種市售的維生素K2形式是MK-7和MK-4。MK-7的半衰期(約3d),比MK-4和K1更長,每日補(bǔ)充到2w后達(dá)到穩(wěn)定的血漿水平[12]。在試點(diǎn)研究53例HD患者,在6w內(nèi)給予服用MK-7(用量45,135,或360mg/d)導(dǎo)致ucOC和dp-ucMGP水平顯著降低[13]。在最高劑量組,dp-ucMG對(duì)治療的反應(yīng),甚至100%。為了提高HD患者的維生素K的狀態(tài),補(bǔ)充可能確實(shí)是最好的方法,需注意的是補(bǔ)充維生素K的禁忌是維生素K拮抗劑的使用。因此對(duì)于慢性腎臟病患者,尤其是維持性血液透析的患者高維生素K補(bǔ)充物可以促進(jìn)預(yù)防與治療血管鈣化的治療。已有初步研究,補(bǔ)充維生素K可增加羧化形式的MGP,并可以減少動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn),甚至可能減少HD患者的死亡率。
5 維生素K在預(yù)防CKD患者血管鈣化方面的展望
目前維生素K在抑制CKD患者血管鈣化方面的作用越來越受到關(guān)注,大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了維生素K對(duì)CKD患者血管鈣化的抑制作用。而且已經(jīng)引起了臨床醫(yī)生對(duì)這一作用的重視,已有部分臨床醫(yī)生開始對(duì)血液透析患者應(yīng)用維生素K來預(yù)防血管鈣化,并且取得了一定療效。但我們?nèi)孕枰髽颖?、多中心的循證醫(yī)學(xué)的證實(shí)來提高臨床醫(yī)生對(duì)維生素K預(yù)防CKD患者血管鈣化作用的重視,進(jìn)而廣泛應(yīng)用于臨床中,降低血管鈣化所導(dǎo)致的死亡率, 以改善CKD患者的生活質(zhì)量。
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編輯/成森