维生素K2在骨骼代谢和血管钙化中的作用
——作用机制和研究综述
摘要：维生素 K2(Vitamin K2，VK2)是人体中存在的天然营养素，主要分布于骨、血管壁、内脏等组织，除了参与体内凝血功能外，还参与人体内的骨质代谢的调节。本文主要从维生素 K2 对骨代谢调节的生理作用、动物实验及临床试验研究，以及维生素 K2 防治骨质疏松和血管钙化的效果进行综述，为维生素K2在骨健康方面的应用提供参考依据。
关键词：维生素K2； 骨质疏松； 骨代谢； 血管钙化
介绍：骨质疏松症是指骨矿含量较少，骨的微观结构遭到破坏为特征的，致使骨的脆性增加以及易于发生骨折的一种全身性骨骼疾病[[1]]。随着人口老龄化的加速，骨质疏松越来越成为威胁老年人身体健康的主要问题，尤其是老年男性和绝经期后妇女，极易发生骨折、腰背疼痛不适、身长缩短驼背、骨痛等问题[[2]]。而冠状动脉钙化在老年人中也十分普遍，其发展已被证明与未来的心血管风险密切相关[[3]]。科学证据表明骨质疏松症患者患心血管疾病的风险增加，主要是由于血管钙化(VC）[[4]—[5]]。同时,越来越多的研究报道表明,维生素K2除了具有凝血功能外，在调节骨代谢和软组织钙化方面也具有独特的作用。维生素K除了能促进骨钙素等成骨相关蛋白羧化外，还能够激活类固醇异生物受体，诱导成骨相关基因的表达，对骨代谢具有调节作用。本文主要从维生素K2参与骨代谢的主要机制以及预防骨质疏松的效果和不良反应等方面作一综述，以促进维生素K2对预防血管钙化和骨质疏松领域的研究进展。
维生素K是具有叶绿醌生物活性的一类物质，具有K1、K2、K3和K4四种形式，前两种是天然存在的，具有脂溶性，而后两种是人工合成的，具有水溶性。维生素K1（叶苯醌）为单一化合物，主要从绿色植物中提取，也有些从动物内脏中提取，而维生素K2（甲萘醌）是一系列含有2-甲基-1,4-萘醌母核及C3位带有数量不等的异戊二烯结构单元侧链化合物的统称，主要通过人体肠道细菌合成，少量可以从蛋黄、奶酪等食物中提取。维生素K1在体内生物利用率极低，主要转化为维生素K2发挥作用。维生素K2是 gamma;-羧化酶的辅助因子，能
够将骨钙素（OC）中的3个谷氨酸残基（Glu）羧化为gamma;-羧基谷氨酸（Gla），从而发挥蛋白的生物活性作用，对OC的gamma;羧基化至关重要。如果没有维生素K2的修饰，未羧基化的OC（ucOc）将会因缺乏结构完整性而不能与矿化的羟磷灰石结合。维生素K2营养状态受损或使用华法林均会导致血清ucOc浓度升高，进而增加骨折发生的风险。因此，维生素K可能在预防妇女骨质疏松骨折中发挥重要作用[[6]]。
- 维生素K2对骨代谢的生理调节作用
维生素K2参与骨代谢调节，不仅能从细胞水平入手，促进成骨细胞活化，抑制破骨细胞凋亡，促进骨形成，抑制骨吸收，还能从基因、分子水平调节骨的代谢平衡。
- 维生素K2能促进骨形成
维生素K2能够从多种途径促进骨骼形成，降低骨折的发生率。骨钙素（OC）、基质gamma;羧基谷氨酸蛋白（MGP）和骨膜蛋白都是维生素K依赖性蛋白，存在于骨组织中，其中OC最为重要，它是一种仅在成骨细胞和成牙本质细胞中合成的骨蛋白，能在维生素K2的介导下羧化，并与钙及羟基磷灰石结合，促进骨组织矿化，并调节成骨细胞和破骨细胞的活性【6】。未羧化的骨钙素在老化过程中增加，增加骨折发生的风险[[7]]。因此，维生素K2修饰的骨钙素在骨稳态中起着重要作用。与骨钙素相比，MGP主要在软骨细胞和血管平滑肌细胞中表达。MGP缺乏小鼠表现出各种软骨和动脉壁的不恰当钙化，表明MGP是细胞外基质矿化的调节因子[[8]]。不同的GLa蛋白具有不同的作用机制和功能，但都在骨稳态调节中起重要作用。除了羧化维生素K依赖蛋白，维生素K2也可以通过结合类固醇异生物受体（SXR），上调成骨和细胞外基质相关基因母系蛋白（Matn2）、Tsk、分化抗原CD14和肌节同源框基因（Msx2）等的表达，增加骨细胞外胶原蛋白聚集，也可以提高碱性磷酸酶（ALP）、MGP和OPG等骨标志物的表达水平，促进成骨细胞活化，抑制破骨细胞凋亡[[9]]。
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