视觉系统健康与维生素K2的贡献

文摘   健康   2023-07-08 10:00   广东  
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*文作者:周建烈、徐峰、李树壮

失明一直是最令人担忧的问题。随着全球人口的不断增长和老龄化,21世纪的失明风险变得越来越高!年龄相关、行为和生活方式相关的青光眼、白内障、黄斑变性和糖尿病视网膜病变等等问题变得越来越突出。成为今天医学研究的热点,近年研究显示,此问题与肝外维生素K2依赖性蛋白(VK2DP)密切相关,其通过一系列干预(包括组织钙化、细胞凋亡、生长控制、信号转导和血管生成的调节机制),对视觉系统呈现出独特的重要意义[1]


2023年4月18日,美国北德克萨斯州卫生保健医疗中心眼科Mong MA通过258篇论文提供的证据,在《营养学》杂志上撰文“维生素K与视觉系统——叙事综述”。作者指出,越来越多的证据表明,维生素K2(VK2)可能在视觉系统中发挥重要作用。补充维生素K2可能有助于改善青光眼、视网膜疾病、白内障和Schneider角膜营养不良(遗传性疾病),促进视网膜和角膜健康,改善视力[1]



一、补充维生素K2增加dp-ucMGP羧化水平


图1:MGP(基质Gla蛋白)的合成、激活、分泌和下游作用[2]


dp-ucMGP(去磷酸化非羧化MGP),一种反映维生素K状态不佳的生物标志物[3]
研究证实,在生理条件下补充维生素K2不会影响血液凝固,但它会增加dp-ucMGP(肝外VKDP)羧化水平[3]

二、眼组织含维生素K2多于维生素K1 

图2:雌性/雄性老鼠各组织维生素K2(MK-4)和维生素K1(PK)的含量差异[1]

由图2可见,机体各组织中包括眼组织维生素K2的含量远大于维生素K1。提示,维生素K2将有更广泛的影响。因此,本文就近年维生素K2对相关眼部疾病的影响综述如下:


1. 青光眼

Wei等(2018)[4]证明,循环的未成熟非磷酸化非羧化MGP(dp-ucMGP)是VK营养状态降低的标志,是视网膜小动脉直径缩小的长期预测因素。作者还引用了许多将视网膜微血管特征和广泛性小动脉狭窄与青光眼联系起来的研究[4]

MGP是一种公认的钙化基因抑制剂,在动脉平滑肌细胞和软骨细胞中高度表达。MGP基因也是小梁网中最丰富的基因之一,小梁网是负责维持眼压(IOP)和青光眼发展的眼组织[5]。系统性VK2营养状态与视网膜小动脉狭窄有关,这是青光眼的一个危险因素。补充维生素K2可以降低患青光眼的风险。


2. 白内障

Gas6是一种VK2依赖性蛋白,参与并影响多种细胞生理生化过程,如细胞存活、增殖、粘附和趋化。它还可以减轻炎症并影响线粒体功能[6]。  

Valverde等[7](2004)使用人晶状体上皮细胞培养模型研究表明,房水中的生长因子Gas6(VKDP)通过激活受体酪氨酸激酶Axl支持晶状体上皮细胞的生长、存活和稳态。Carnes等[8](2018)报道,与人类小梁网和角膜组织相比,Gas6 mRNA在人类睫状体中的表达增加,表明这种重要的VKDP配体可能被输出到房水,部分是为了支持晶状体的生理功能。

Yang等[6](2020)已经证实,维生素K2家族的重要成员MK-7可以保护星形胶质细胞免受缺氧诱导的细胞毒性,可能是通过抑制线粒体功能障碍和促炎细胞因子的表达,Gas6也可能参与这些保护作用。同时也提示,越是缺氧损伤状态,维生素K2促Gas6mRNA表达的效应越强。


图3:MK-7促进缺氧星形胶质细胞中Gas6的表达,明显提高Gas6mRNA(Gas6信使核糖核酸)水平[6]


3. 施奈德眼角膜营养不良(遗传疾病)

UBIAD1是一种维生素K2生物合成酶[9],是导致Schnyder角膜营养不良(SCD)的基因。这种常染色体显性遗传疾病的特征是UBIAD1的种系变异,导致角膜中胆固醇沉积、进行性混浊和视力丧失。

Nickerson等人[10](2013)证明,UBIAD1突变个体的VK2(MK-4)合成显著减少,SDC患者的MK-4合成受损。MK-4可以在维持角膜健康和视力方面发挥积极作用。


4. 视网膜疾病

Wei等人(2018)[2,4]在一项大型前瞻性纵向研究中报道,血清非活性VKDP dp-ucMGP(一种全身VK营养缺乏的血清标志物[3])加倍升高,与视网膜小动脉直径变窄1.40µm有关,并得出结论:他们的发现强调了激活的MGP在眼部稳态中起着关键作用,补充VK可能促进视网膜健康[4]。这些观察结果(较小的视网膜小动脉)被进一步确认为具有临床相关性,因为正像较小的小动静脉直径可以预测心血管死亡率[11]和冠心病[12],并可能反映大脑微血管的类似变化[13],从而在衰老和年龄相关疾病中将眼睛中的MGP活性与更广泛的VK营养状况联系起来[14-16]。Borrás等人同样证实了在小鼠视网膜血管系统(包括毛细血管和周细胞)中MGP的表达[17,18]一项针对53名18岁及以上血液透析患者和50名年龄匹配的健康人的随机、非安慰剂对照研究表明,补充维生素K2(MK-7)6周可降低去磷酸非羧化MGP(dp-ucMGP)水平,并增加基质Gla蛋白(MGP)的激活[19];42名健康成年人的研究表明,补充维生素K2(MK-7)可以提高循环MGP水平,降低dp-ucMGP水平,但不会影响凝血酶的产生[20]


三、MK-7的生物利用度和功效明显优于MK-4 

研究证明,MK-7在人体内吸收良好,能增加血清MK-7水平,而MK-4对血清MK-4水平没有影响[21,22]


图4:受试者单次补充MK-4(420μg)或MK-7(420μg)后血清维生素K2水平的变化[21]

图5:受试者连续补充MK-4或MK-7共7天(60μg/天)后血清维生素K2水平升高[21]


编译者提示:
大量研究证明:维生素K2具有多种健康效应:预防血管钙化、心脏瓣膜钙化和软骨钙化、预防骨质疏松、保护神经和肝脏、缓解更年期综合征症状、以及增强线粒体能量释放,预防癌细胞侵犯和转移、抑制癌细胞生长、和引起癌细胞凋亡,等等。近来又有研究者综述了多项研究结果显示:维生素K2能促进视网膜和角膜健康,以及改善视力。这对于广大正在服用维生素K2(MK-7)的中老年人有很大的益处,值得推广应用。


【文献来源】

[1] Mong MA. Vitamin K and the Visual System—A Narrative Review. Nutrients,2023, 15:1948.https://doi.org/10.3390/nu15081948
[2] Wei F-F, Trenson S,Verhamme P, Vermeer C,Staessen JA. Vitamin K–Dependent Matrix Gla Protein as Multifaceted Protector of Vascular and Tissue Integrity. Hypertension, 2019, 73:1160–1169.
[3] Dalmeijer GW, van der Schouw YT, Magdeleyns E, Ahmed N, Vermeer C,Beulens JW. The effect of menaquinone-7 supplementation on circulating species of matrix Gla protein. Atherosclerosis, 2012,225:397–402.
[4] Wei F-F, Huang Q-F, Zhang Z-Y, Van Keer K, Thijs L,Trenson S, Yang W-Y,Cauwenberghs N,Mujaj B,Kuznetsova T, et al. Inactive Matrix Gla Protein Is a Novel Circulating Biomarker Predicting Retinal Arteriolar Narrowing in Humans. Sci Rep, 2018, 8:15088.
[5] Borrás T, Cowley DO, Asokan P, Pandya K.Generation of a Matrix Gla (Mgp) floxed mouse, followed by conditional knockout, uncovers a new Mgp function in the eye.Sci Rep, 2020,10(1):18583.
[6] Yang RY, Pan JY, Chen Y, Li Y, Wu J, Wang XD.Menaquinone-7 protects astrocytes by regulating mitochondrial function and inflammatory response under hypoxic conditions.Eur Rev Med PharmacolSci, 2020,24(19):10181-10193.
[7] Valverde, P.; Obin, M.S.; Taylor, A. Role of Gas6/Axl Signaling in Lens Epithelial Cell Proliferation and Survival. Exp. Eye Res, 2004,78:27–37.
[8] Carnes MU, Allingham RR, Ashley-Koch A, Hauser MA. Transcriptome Analysis of Adult and Fetal Trabecular Meshwork, Cornea, and Ciliary Body Tissues by RNA Sequencing. Exp. Eye Res, 2018,167:91–99.
[9] Hirota Y, Nakagawa K, Sawada N, Okuda N, Suhara Y, Uchino Y, Kimoto T, Funahashi N, Kamao M, Tsugawa N, Okano T.Functional characterization of the vitamin K2 biosynthetic enzyme UBIAD1.PLoS One, 2015,10(4):e0125737.
[10] Nickerson M.L,Bosley AD, Weiss JS,Kostiha BN,Hirota Y, BrandtW, Esposito D, Kinoshita S, Wessjohann L,MorhamSG, et al. The UBIAD1 Prenyltransferase Links Menaquione-4 Synthesis to Cholesterol Metabolic Enzymes. Hum. Mutat, 2013,34:317–329, Corrected: Hum Mutat, 2013, 34:317–329.
[11] Wong TY, Klein R, Nieto FJ, Klein BEK, Sharrett AR,Meuer SM, Hubbard LD,Tielsch JM. Retinal Microvascular, Abnormalities and 10-Year Cardiovascular Mortality: A Population-Based Case-Control Study. Ophthalmology, 2003,110:933–940.
[12] Wong TY, Klein R, Sharrett AR, Duncan BB, Couper DJ,Tielsch JM, Klein BEK, Hubbard LD. Retinal ArteriolarNarrowing and Risk of Coronary Heart Disease in Men and Women. The Atherosclerosis Risk in Communities Study. JAMA,2002,287:1153–1159.
[13] Cheung CY,Ikram M, Chen C, Wong TY. Imaging Retina to Study Dementia and Stroke. ProgRetin Eye Res, 2017,57:89–107.
[14] Simes DC,Viegas CSB,Araújo N,Marreiros C. Vitamin K as a Diet Supplement with Impact in Human Health: CurrentEvidence in Age-Related Diseases. Nutrients, 2020,12:138.
[15] Popa D-S, Bigman G,Rusu ME. The Role of Vitamin K in Humans: Implication in Aging and Age-Associated Diseases.Antioxidants, 2021,10:566.
[16] Khalil Z, Alam B, Akbari AR, Sharma H. The Medical Benefits of Vitamin K2 on Calcium-Related Disorders. Nutrients, 2021,13:691.
[17] Borrás T, Smith MH,Buie LK. A Novel Mgp-Cre Knock-in Mouse Reveals an Anticalcification/Antistiffness Candidate Genein the Trabecular Meshwork and Peripapillary Scleral Region. InvestigOphthalmol Vis Sci, 2015,56:2203.
[18] Asokan P,Mitra RN, Periasamy R, Han Z,Borrás T. A Naturally Fluorescent Mgp Transgenic Mouse for Angiogenesis andGlaucoma Longitudinal Studies. Investi. Ophthalmo. Vi. Sci, 2018,59:746.
[19] Westenfeld R, Krueger T, Schlieper G, et al. Effect of vitamin K2 supplementation on functional vitamin K deficiency in hemodialysis patients: a randomized trial. Am J Kidney Dis, 2012,59:186e95.
[20] Theuwissen E, Cranenburg EC, Knapen MH, Magdeleyns, E.J.; Teunissen, K.J.; Schurgers, L.J.; Smit, E.; Vermeer, C. Low-dose menaquinone-7 supplementation improved extra-hepatic vitamin K status, but had no effect on thrombin generation in healthy subjects. Br J Nutr, 2012,108:1652-1657.
[21] Sato T,Schurgers LJ,Uenishi K. Comparison of menaquinone-4 and menaquinone-7 bioavailability in healthy women. Nutr J, 2012,11:93.
[22] Bus K,Szterk A. Relationship between Structure and Biological Activity of Various Vitamin K Forms. Foods, 2021,10(12):3136.



作者 | 周建烈、徐峰、李树壮

编辑 | 林瑞霞

(注:封面图片来源网络,如有侵权请联系删除)



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