維生素D、K在血管鈣化中的研究進(jìn)展

韓 雪，杜 婷，徐忠云，黃雨昕，萬仕翠，肖 莉 （川北醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，四川南充637000）

0 引言

血管鈣化廣泛存在于動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、Ⅱ型糖尿病、慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）等疾病中。血管鈣化使血管壁僵硬度增加，彈性減小，順應(yīng)性下降，進(jìn)而導(dǎo)致血壓升高，引發(fā)血栓形成、粥樣斑塊破裂，與心血管疾病的發(fā)病率和死亡率有重要關(guān)系，是導(dǎo)致心血管事件的重要危險(xiǎn)分子［1］。近年研究［2］證實(shí)，血管鈣化是一個(gè)類似于生理性骨發(fā)育的、主動(dòng)的、可逆轉(zhuǎn)的，受到高度調(diào)控的過程，而其具體的發(fā)生機(jī)制還不完全清楚。維生素D、K對(duì)血管鈣化的形成與發(fā)展具有重要作用，而目前針對(duì)血管鈣化發(fā)病機(jī)制的靶向治療藥物如司維拉姆、焦磷酸鹽、雙磷酸鹽、維生素K、羥甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑（HMG CoA還原酶抑制劑）等均未取得較好的療效［3］。因此關(guān)注血管鈣化的發(fā)生機(jī)制和轉(zhuǎn)化研究對(duì)其相關(guān)疾病的臨床研究有重要意義。

1 血管鈣化的發(fā)生機(jī)制

1．1 鈣磷代謝紊亂 CKD患者的血管鈣化與高磷血癥有關(guān)。高血磷促使CKD患者甲狀旁腺素（parathy?roid hormone，PTH）分泌增加，升高的PTH促進(jìn)尿磷的排泄同時(shí)促進(jìn)Ca2＋重吸收增加，持續(xù)的PTH升高可促進(jìn)骨質(zhì)吸收，引起骨量丟失，從而導(dǎo)致鈣磷代謝紊亂。研究［4］發(fā)現(xiàn)，高磷可以直接誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）向成骨樣／成軟骨樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換。此外，一種來源于VSMCs的凋亡小體基質(zhì)囊泡（matrix vesi?cles，MVs）的膜含有豐富的磷脂，可以聚集鈣離子，并和膜上堿性磷酸酶提供的磷離子生成無定形磷酸鈣，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為羥基磷灰石。并且，高磷飲食建立的大鼠血管鈣化模型中Ⅱ型膠原水平增加，膠原與基質(zhì)囊泡相互作用，釋放并促進(jìn)羥磷灰石結(jié)晶的聚合，促使血管鈣化的發(fā)生［5］。因此，鈣磷代謝紊亂與VSMCs的凋亡密切相關(guān)，并正向調(diào)節(jié)血管鈣化的發(fā)展。

1．2 血管鈣化相關(guān)因子 研究［6］表明，鈣磷代謝紊亂、慢性炎癥、氧化應(yīng)激、衰老等多種因素可以影響VSMCs的表型轉(zhuǎn)換，形成血管鈣化。因此血管鈣化是多種鈣化促進(jìn)因子和抑制因子共同參與并作用的復(fù)雜病理過程，與血管鈣化密切相關(guān)的促進(jìn)因子和抑制因子綜述如下。

1．2．1 血管鈣化促進(jìn)因子 與血管鈣化密切相關(guān)的促進(jìn)因子有堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）、Cbfa1基因等。ALP可通過促進(jìn)基質(zhì)囊泡富集Ca2＋形成羥磷灰石結(jié)晶和降解無機(jī)焦磷酸鹽（inor?ganic pyrophosphate，PPi）等多種途徑參與血管鈣化的發(fā)生發(fā)展［7］。 一項(xiàng)前瞻性研究［8］證實(shí)，血清 ALP與大動(dòng)脈鈣化有關(guān)，高水平的血清ALP與冠心病風(fēng)險(xiǎn)及死亡率成正相關(guān)。BMPs是TGF?β超家族中一種特殊的糖蛋白分子，正常組織中含量微少。BMPs可通過上調(diào)microRNA和基質(zhì)Gla蛋白表達(dá)，參與氧化應(yīng)激，促進(jìn)細(xì)胞凋亡等多種方式參與血管鈣化的形成過程［9］。Cbfa1是一種含Runt結(jié)構(gòu)域的可以調(diào)節(jié)間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化和分化的轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)VSMCs表型轉(zhuǎn)換標(biāo)志物如ALP、Ⅰ型膠原、骨橋蛋白及骨形態(tài)發(fā)生蛋白等均有調(diào)節(jié)作用［10］。

1．2．2 血管鈣化抑制因子 基質(zhì) Gla蛋白（matrix Gla?protein， MGP）是含有 5 個(gè) γ?羧基谷氨酸殘基的低分子蛋白，MGP主要通過維生素K依賴性γ?羧化酶修飾其谷氨酸殘基后結(jié)合胎球蛋白A、鈣和磷，從而抑制羥磷灰石結(jié)晶的增長(zhǎng)以及鈣鹽的沉積來發(fā)揮抑制動(dòng)脈鈣化的作用［11］。此外，胎球蛋白A也是一種重要的血管鈣化抑制因子，可作為異位鈣化的有效抑制劑。 Jahnen?Dechent等［12］發(fā)現(xiàn)：胎球蛋白 A 通過與鈣結(jié)合形成可溶性的鈣?胎球蛋白顆粒，再由巨噬細(xì)胞系統(tǒng)清除，以維持體液中鈣濃度，起到抑制組織鈣化的作用。且有研究［13］證實(shí)，胎球蛋白水平與CKD患者心血管事件發(fā)生率成負(fù)相關(guān)。而骨橋蛋白（osteopontin，OPN）是一種分泌型糖基化磷蛋白，可結(jié)合細(xì)胞表面上的整合素受體對(duì)周圍的成骨細(xì)胞、血小板和T細(xì)胞等產(chǎn)生粘附作用［14］，因此骨橋蛋白可能與羥磷灰石晶體表面結(jié)合，構(gòu)成一層蛋白衣，阻止羥磷灰石晶體的進(jìn)一步生長(zhǎng)，抑制動(dòng)脈鈣化的發(fā)生［15］。

2 維生素D、K在血管鈣化中的作用

維生素是維持人體正常生命活動(dòng)所必需的一類有機(jī)化合物，在體內(nèi)含量極微，參與機(jī)體的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等過程。慢性腎臟病患者中維生素A水平升高，但血管中膜鈣化與維生素A的相關(guān)性尚無報(bào)道。而聯(lián)合應(yīng)用抗氧化維生素C、E或維生素B族的葉酸、維生素B12都具有改善血管內(nèi)皮功能的作用，其作用機(jī)制可能與調(diào)節(jié)炎性因子，降低炎癥反應(yīng)，抑制氧化應(yīng)激等有關(guān)［16－17］。 維生素 B、C、E 等與血管鈣化的相關(guān)研究甚少，而維生素D、K與血管鈣化關(guān)系密切，故本文主要綜述維生素D、K在血管鈣化中所起的作用。

2．1 維生素 D

2．1．1 維生素D的生理功能 維生素D是一種人體必需的脂溶性維生素，具有調(diào)節(jié)鈣磷代謝與骨質(zhì)鈣化、促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)免疫、抗纖維化等多種生理功能，主要有維生素D2和維生素D3兩種形式。人體中的維生素D3來源有皮膚中的7?脫氫膽固醇經(jīng)紫外線β照射轉(zhuǎn)化生成的內(nèi)源性維生素D3和攝入的動(dòng)物性食物等外源性維生素D3。無活性的維生素D3結(jié)合血漿中的維生素D結(jié)合蛋白后運(yùn)輸至肝臟，經(jīng)肝內(nèi)的 25?羥化酶作用形成 25?（OH）2D3，再經(jīng) 1α?羥化酶催化生成具有最強(qiáng)生物學(xué)活性的 1，25?（OH）2D3，又稱骨化三醇。骨化三醇結(jié)合維生素D受體后可以促進(jìn)小腸粘膜對(duì)鈣和磷酸鹽的吸收，增加近端腎小管對(duì)鈣、磷的重吸收，并抑制PTH的合成來調(diào)節(jié)腎?腸鈣磷平衡、骨代謝及血鈣水平。

2．1．2 維生素D參與血管鈣化 維生素D在血管鈣化中具有雙重作用［18］，過量維生素 D的毒性作用可表現(xiàn)為血管鈣化。有學(xué)者［19］報(bào)道過量 1，25?（OH）2D3（＞5．0 nmol／L）有增加血管鈣化的風(fēng)險(xiǎn)。 另一方面，維生素D具有保護(hù)心血管的作用。有研究［19－20］表明，維生素 D 可負(fù)性調(diào)節(jié)內(nèi)源性腎素?血管緊張素系統(tǒng)，改善血流動(dòng)力學(xué)，而低水平的維生素D可能加速血管病變、增加心血管病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)?；|(zhì)金屬蛋白酶（matrix metallo proteinases，MMP）是可以降解Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ、Ⅺ型膠原等多種細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白酶，并可清除骨基質(zhì)表面未鈣化的類骨質(zhì)，參與骨基質(zhì)降解和骨組織重建。維生素D可能通過調(diào)節(jié)MMP減少血管鈣化的發(fā)生。此外，骨化三醇可抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖與遷移，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡［21］，維生素D還可以增加MGP、OPN的表達(dá)及抑制ALP的mRNA表達(dá)［22］，通過下調(diào)骨髓基質(zhì)細(xì)胞和成骨細(xì)胞中的 BMP?2 基因來抑制 BMP?2 的表達(dá)［23］。 綜上所述，維生素D可通過調(diào)節(jié)鈣磷代謝以及各型膠原、MGP、OPN、ALP、BMP?2等多種鈣化因子的表達(dá)抑制VSMCs向成骨樣表型轉(zhuǎn)換，從而改善血管鈣化。

2．1．3 骨化三醇與血管鈣化 臨床研究［24］顯示，維持性血液透析患者血管鈣化發(fā)生率高于健康人群，給予小劑量口服骨化三醇后ALP、超敏反應(yīng)C蛋白、免疫反應(yīng)性甲狀旁腺素（immunocreactive parathyroidhor?mone，iPTH）、鈣磷沉積等血管鈣化促進(jìn)因子水平下降，血管鈣化風(fēng)險(xiǎn)較未給予干預(yù)的患者降低，并且長(zhǎng)期小劑量口服骨化三醇對(duì)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor， FGF?23） 無明顯影響。 此外，臨床上用于預(yù)防和治療繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)癥的維生素D類似物帕立骨化醇較骨化三醇療效更優(yōu)［25］，并且對(duì)于腎臟疾病、心血管疾病、腫瘤等有一定療效。帕立骨化醇結(jié)合維生素D受體后可能通過調(diào)節(jié)甲狀旁腺功能改善鈣磷代謝；抑制腎素?血管緊張素系統(tǒng)；阻斷NF?κB信號(hào)通路，正向調(diào)節(jié)血管鈣化保護(hù)因子參與血管鈣化。但帕立骨化醇對(duì)于血管鈣化的療效還缺乏客觀的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，因此臨床不常規(guī)應(yīng)用帕立骨化醇治療血管鈣化。

2．2 維生素 K

2．2．1 維生素K的生理功能 維生素K是一種脂溶性維生素，在人體中儲(chǔ)存很少，更新較快，天然維生素有K1（葉綠醌）和K2（甲基萘醌類）。維生素K1主要運(yùn)輸至肝臟，調(diào)節(jié)凝血因子的產(chǎn)生，而維生素K2主要在骨骼和動(dòng)脈血管發(fā)揮生物作用，調(diào)節(jié)MGP的活性。維生素K在人體中主要作為一種輔酶修飾含有γ羧基谷氨酸殘基的分子，如凝血因子Ⅱ、Ⅳ、Ⅶ、Ⅹ及MGP、GRP、OC、Gas6蛋白等多種骨代謝蛋白，參與凝血功能、骨代謝及心血管功能。

2．2．2 維生素K參與血管鈣化 CKD患者常由于鈣磷代謝紊亂以及鈣化促進(jìn)因子表達(dá)增加誘導(dǎo)VSMCs表型向成骨樣轉(zhuǎn)換導(dǎo)致血管鈣化的發(fā)生。此外，CKD患者長(zhǎng)期低鉀低磷飲食和服用維生素K拮抗劑華法林常有維生素K缺乏。研究表明膳食中高劑量維生素K2的攝入會(huì)降低冠狀動(dòng)脈鈣化及冠心病的發(fā)生率［26］，并且低維生素K攝入與嚴(yán)重的主動(dòng)脈鈣化和高死亡率有關(guān)［27］。一項(xiàng)對(duì)117名非瓣膜性心房顫動(dòng)的CKD患者的前瞻性臨床試驗(yàn)［28］顯示，接受維生素K拮抗劑治療的患者血管鈣化的負(fù)擔(dān)加重，動(dòng)脈及心臟瓣膜鈣化進(jìn)展加快，心血管事件發(fā)生率增加。因此，維生素K在血管鈣化中有重要參與意義，是影響CKD患者血管鈣化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［29］。

MGP對(duì)抑制血管鈣化發(fā)揮重要作用，其谷氨酸殘基依賴維生素K2通過羧基化修飾MGP谷氨酸殘基后使其可結(jié)合Ca2＋和羥磷灰石結(jié)晶，抑制鈣在血管組織中的沉積。在心臟瓣膜鈣化形成 MGP?胎球蛋白A復(fù)合物中的一部分富含 Gla殘基蛋白質(zhì)（gla?rich protein，GRP）同樣具有維生素 K依賴性。維生素K通過修飾含有大量Gla殘基的GRP，促進(jìn)GRP與Ca2＋螯合或直接結(jié)合羥磷灰石結(jié)晶，抑制血管鈣化的發(fā)生［30］。 此外，骨鈣素（osteocalcin， OC）與Gas6蛋白都是維生素K依賴性蛋白，維生素K可能通過調(diào)節(jié)OC的活性，增加OC與羥磷灰石的親和力和調(diào)控Gas6的表達(dá)，影響VSMCs的增殖與遷移［31］來減輕血管鈣化。

2．2．3 維生素K靶向治療血管鈣化 國(guó)外一項(xiàng)臨床實(shí)驗(yàn)［32］顯示，兩組血液透析患者每日分別補(bǔ)充135 μg和360 μg的維生素 K2，其血漿中去磷酸化?未羧化MGP水平反應(yīng)率為77%和93%，說明每日補(bǔ)充維生素K2可顯著降低MGP去磷酸化?未羧化水平。這提示，臨床上可以通過補(bǔ)充維生素K來減少CKD患者血管鈣化的發(fā)生率。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)［33］證實(shí)，維生素K通過修飾MGP、GRP、OC與Gas6蛋白等維生素K依賴性蛋白參與血管鈣化的發(fā)生發(fā)展過程，對(duì)血管鈣化具有重要意義。但臨床上應(yīng)用維生素K靶向治療血管鈣化的研究樣本數(shù)量不多，其療效成果仍需要進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)支持。

3 結(jié)語與展望

血管鈣化是一種以鈣磷失衡導(dǎo)致羥磷灰石結(jié)晶異常沉積于血管組織為特征的復(fù)雜的病理現(xiàn)象，胎球蛋白A、MGP、BMPs、Cbfa1、OPN 等多種血管鈣化調(diào)節(jié)因子，以及炎癥反應(yīng)、衰老、氧化應(yīng)激等生理或病理現(xiàn)象都參與了血管鈣化的形成。維生素D、K對(duì)血管鈣化的發(fā)生、發(fā)展過程有重要作用，而針對(duì)其發(fā)生機(jī)制研發(fā)的藥物如選擇性維生素D受體激動(dòng)劑帕立骨化醇，維生素K依賴性蛋白四烯甲萘醌和維生素K2等尚未取得令人滿意的療效。血管鈣化是糖尿病、慢性腎臟病、冠心病多種疾病及衰老的常見病理改變，具有重要臨床意義，對(duì)血管鈣化的機(jī)制和臨床轉(zhuǎn)化研究以及維生素D、K對(duì)血管鈣化的作用還需要進(jìn)一步探索。