血清维生素K1水平与绝经后女性腰椎骨密度相关性分析

赵利涛 荣雪芹 郑庆玲 吕海文

1. 海南省第三人民医院疼痛脊柱微创中心，海南 三亚 572000 2. 河南科技大学第二附属医院脊柱外科，河南 洛阳 471000

骨质疏松症是一种代谢性骨病，特征为骨密度降低，骨质脆弱，易发生骨折[1]。随着年龄增加而产生的骨密度降低是由于破骨细胞引导的骨吸收超过成骨细胞引导的骨形成。对于女性来说，20至30岁之间骨骼达到最大密度，峰值骨量保持在同一水平直到40岁左右，然后逐渐减少直至更年期，最后下降[2]。近年来维生素K除了在血液凝固中的作用之外，其在骨代谢中的作用正受到更多关注。维生素K作为γ-羧化酶的辅因子发挥生物学作用，可以介导谷氨酸残基(Glu)对γ-羧基谷氨酸(Gla)的γ-羧化作用。维生素K依赖性蛋白Gla蛋白的β-羧基化对其功能至关重要。一些维生素K依赖性蛋白存在于骨中，如骨钙蛋白(骨Gla蛋白)和Matrix Gla蛋白(MGP)。骨钙素需要维生素K，因为其矿物结合能力与在正常骨骼生长和发育中向骨基质添加矿物质有关[3]。有研究[4]显示维生素K可改善骨矿化并减少破骨细胞的骨吸收。维生素K还可以通过刺激骨形成促进骨折修复，并减少尿液中排出的钙[4]。这些结果证实了维生素K在骨代谢中的重要作用。维生素K实际上是一组化合物，包括维生素K1和维生素K2。维生素K1是从绿叶蔬菜和其他一些蔬菜中获得的，对保持骨骼Gla蛋白功能和骨形成的作用显著[5]。本研究目的是比较绝经后骨质疏松女性和绝经后正常骨密度女性血清维生素K1水平以及绝经后女性维生素K1水平与骨密度之间的关系。

1 材料和方法

1.1 一般资料

本研究选取2016年12月至2018年1月期间在我院病房或者门诊就诊的绝经后女性合并腰背部疼痛且需要进行骨密度检测的患者。入选标准：根据中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会2011年制定的《原发性骨质疏松症诊治指南》推荐的诊断标准，即在绝经后5～10年内，经双能X线骨密度仪检测的骨密度降低程度≥2.5个标准差或者<1个标准差。排除标准：患有肾衰竭、恶性肿瘤、胃肠道异常、甲状腺疾病、甲状旁腺疾病、关节炎或骨软化症等继发性引起骨丢失的患者，服用骨代谢药物(雌激素、糖皮质激素、抗惊厥药、维生素D、钙)、维生素K拮抗剂、维生素K补充剂的受试者均被排除在外。共有46例绝经后骨质疏松症女性(骨密度降低) 和30名健康对照者(绝经后腰椎和股骨颈骨密度均正常)入组，将她们分为研究组(n=46)和对照组(n=30)，两组之间的年龄相比，差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 样本收集和检测指标

所有女性均采集晨起空腹静脉血3～5 mL，全血在3 000 r/min下离心20 min获取血清。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)， 根据试剂盒(Sun Red，China)说明书上的方法检测维生素K1水平。同时记录使用美国 GE 公司生产的Lunar双能X射线吸收(DEXA)骨密度仪检测所获得的腰椎(L1～4)骨密度(bone mineral density, BMD)和血清维生素D、钙、磷、ALP水平。

1.3 统计学分析

2 结果

两组患者的一般临床特征见表1。研究组的维生素K1水平明显低于对照组，差异有统计学意义(P<0.0001)，如图1 A所示；两组女性血清ALP、Ca、P、维生素D水平相比，差异均无统计学意义(P>0.05);两组血清维生素K1与腰椎1～4骨密度的关系如图1B和图1C所示，维生素K1与L1～4骨密度呈正相关；对所有检测指标进行多元线性回归分析以评估骨密度与血清维生素K1之间的关联，调整多个协变量后，血清维生素K1与绝经后女性脊柱骨密度呈正相关。在所有参加研究的人群中(研究组和对照组合并为一组)，血清维生素K1与腰椎骨密度呈正相关(R=0.876，R2=0.787，P<0.0001)，血清维生素K1每增加1 ng/mL，腰椎骨密度即增加0.115 g/cm2。进行ROC曲线并计算相应的曲线下面积(AUC)。研究组血清维生素K1水平相对于对照组的灵敏度和特异性分别为91%和98%，截止值为0.858 ng/mL，维生素K1达到AUC (0.985)。维生素的ODD比例为18.88，置信区间为95%(图1D)。这些结果表明维生素K1对女性骨骼健康有保护作用。

表1 两组女性血清骨生化指标和维生素K1水平

Table 1 The levels of serum biochemical indicators and vitamin K1 in both groups of women

类别对照组研究组年龄/岁55.8±0.756.3±1.1L1～4/(g/cm2)1.06±0.0730.69±0.08BMI/(kg/m2)35.67±4.2433.18±5.32维生素K1/(ng/mL)3.64±1.230.78±0.45维生素D/(ng/mL)30.32±3.4728.5±5.29钙/(mg/dL)9.03±0.399.23±0.45磷/(mg/dL)3.19±0.543.18±0.57ALP/(IU/L)75.25±3383.34±39

图1 A： 两组女性的血清维生素K1水平(与对照组相比，#P<0.05)；图1B：对照组女性血清维生素K1与L1～4骨密度呈正相关(R=0.513，P=0.009)；图1C：研究组血清维生素K1与脊柱骨密度之间存在正相关(R=0.545，P=0.003)；图1D：ROC分析血清维生素K1，曲线下面积(AUC)为(0.985) 95%，P<0.0001Fig.1 A: Serum vitamin K1 levels in two groups of women (#P<0.05 compared with the control group); B: serum vitamin K1 in the control group was positively correlated with L1-4bone mineral density (R=0.513,P=0.009);C: There was a positive correlation between serum vitamin K1 and spinal bone mineral density in the study group (R=0.545,P=0.003); D: ROC analysis of serum vitamin K1, area under the curve (AUC) was (0.985) 95%,P<0.0001

3 讨论

骨骼是一个代谢活跃的器官，在整个生命过程中不断进行重塑。女性更年期骨丢失在骨折风险方面起着主要作用。绝经后女性骨量减少的基本原因是雌激素合成的减少，雌激素是育龄期天然骨吸收抑制剂。因此，骨代谢增加不足以抵消骨吸收的增加是绝经早期女性骨丢失的重要原因[6]。这种不平衡主要归因于骨骼衰老的正常过程以及遗传和体质因素，绝经后雌激素水平降低，Ca调节激素代谢异常，不健康饮食和生活方式因素(如吸烟和体力活动不足)。在绝经期间，骨吸收的增加比骨形成更多，因此，骨组织中骨吸收增加，破骨细胞数量增加，骨转换增加活化，导致成骨细胞骨钙素分泌增加，骨吸收和骨形成均增加[2]。

骨钙蛋白具有三个谷氨酸(Gla)残基，通过依赖于维生素K的过程进行γ羧化，因此骨钙蛋白的β-羧化对其功能是必需的。α-羧化骨钙素对羟基磷灰石和骨基质表现出高亲和力，有助于骨形成[3]。研究还报道[7]了维生素K通过完全不同于β-羧化的机制来防止骨吸收。

在此次研究中，笔者发现绝经后骨质疏松女性所在的研究组血清维生素K1水平明显低于对照组。一项包括3 199名中年苏格兰女性的横断面研究[8]表明，膳食摄入叶绿醌(VK1)的最高四分位数(162 μg/d)的女性腰椎(L2～4)和左侧股骨颈的BMD明显高于与最低四分位数(59 μg/d)女性相应部位的BMD。Hara等[8]研究表明，在动物细胞实验中，维生素K以剂量依赖的方式抑制由IL-1α、PGE2、PTH和维生素D3诱导的骨吸收。此外，本研究还显示了绝经后女性血清维生素K1浓度与腰椎BMD呈正相关。这些数据与Booth等[9]的研究结果一致，他们发现低雌激素水平的血浆叶绿醌浓度与未使用雌激素替代治疗的绝经后女性低骨密度相关。据亚洲一项研究报道[10]，在对379名30岁至88岁的女性研究中，脊柱椎体骨折的高发生率与腰椎骨密度和维生素K1浓度呈反相关，这与笔者的研究结果一致。Fujita等[11]报道，大量摄入纳豆，叶绿醌含量高的发酵大豆和MK-7与BMD较高有关。Ikeda等[12]也报道了相似的结果，在体内骨质疏松症模型中，发现维生素K增加骨密度。Hodges等[13]的一项研究发现，骨质疏松症患者的维生素K水平下降，非羧化骨钙素水平升高。这些发现提示了维生素K在骨代谢中的重要作用，因此一直认为它可能会有效治疗骨质疏松症。本研究结果再次证明了维生素K对绝经后骨质疏松症骨代谢的重要作用。进一步研究表明维生素K的使用会使得骨质疏松症患者骨密度增加，此外，还发现维生素K的使用可防止骨量流失和减少骨折的发生[14]。第五次韩国国家健康和营养调查[15]涵盖了维生素K摄入量数据，该调查纳入了19岁以上(男性2 785人，女性4 307人)的研究对象，报道低维生素K摄入量与低骨密度有关。此外，由于女性维生素K摄入量增加，骨质疏松症的风险降低，但在调整因素后，这种影响并未延续。该调查建议增加膳食维生素K摄入量以保持BMD。

然而维生素K摄入量与骨密度之间的关系在观察性研究中并不一致[16]。Fang等[17]推断维生素K补充剂对股骨颈BMD没有影响，但补充6～36个月后平均腰椎BMD增加1.3%(95%CI：0.5～2.1)。在这项荟萃分析中，有7项研究利用了维生素K1，每天的用量为0.2～10 mg。有10项研究利用维生素K2(8项使用MK-4，研究使用15～45 mg)，有两项研究使用MK-7(0.2～3.6 mg/d)，并排除高风险偏倚后的研究，作者推论补充维生素K对亚组分析中的腰椎骨密度没有显著影响，他们发现补充维生素K2使平均腰椎骨密度增加1.8%(95%CI：0.9～2.8)。 据报道，骨质疏松症与氧化应激有关。此外，维生素K作为一种抗氧化维生素，可以有效降低氧化应激水平，并可能对骨骼产生有利的影响，正如几种实验模型所显示的，维生素K是骨骼健康所必需的。

总的来说，笔者的研究表明，维生素K可能有助于维持BMD和诊断绝经后女性的骨质疏松症。然而，此次研究的局限性在于样本量少，且为同一家医院所提供的样本，具有地域特异性。关于维生素K对骨质疏松症诊断和治疗的影响以及对骨密度的影响，需要进行更多的研究。