维生素K是一种对身体功能至关重要的脂溶性维生素。它们被认为是人类产生多种参与凝血和钙稳态蛋白质的重要辅因子，所以又叫凝血维生素。

天然存在的维生素K主要分为两类：维生素K₁（叶绿醌）和维生素K₂（甲萘醌）。尽管同属维生素K，但它们之间有不少差异。

维生素K₁主要存在于绿色蔬果中，K₂存在于发酵食品或由肠道细菌产生。微生物K₂通常半衰期更长，更容易在血清中积累，且其在肝外的血液分布范围更广，生物利用度更高。

并且维生素K₂除了常规的凝血作用外，研究发现其可能还有益于心血管健康、改善骨质疏松、对肾病有帮助、或预防关节炎、改善血糖控制，并可调节免疫与神经认知，甚至具一定抗癌潜力。

维生素K2（主要为MK-7和MK-4）通过γ-羧基化（γ-carboxylation）机制激活两类关键蛋白：骨钙蛋白（Osteocalcin, OCN）和基质Gla蛋白（Matrix Gla-protein, MGP）。前者驱动钙沉积于骨基质，提高钙离子的结合力，使活化的OCN能够有效捕获血液中的钙离子并将其整合到骨矿物质中；后者则阻止钙在血管和软组织中的病理性沉积，减少血管异常钙沉积、降低心脑血管健康风险。

值得注意的是，维生素K2的内源性合成与肠道菌群状态密切相关，肠道益生菌（如乳酸菌、双歧杆菌，芽孢杆菌属等）是K2的主要内源合成者，其健康状态直接影响K2的体内浓度、肠道对外源K2的吸收利用效率，以及钙、维生素D等其他营养物质的生物利用度。抗生素使用、高脂高糖饮食、肠道炎症等因素导致的菌群失调会显著降低益生菌数量，进而导致K2合成下降，使得即使补充充足的钙和维生素D，其骨矿化效率仍然有限。

本文旨在从分子生物学、营养代谢和菌群微生态的多维度，系统阐述维生素K2的生理机制、吸收利用和代谢过程，阐明肠道菌群与K2的协同作用机制，并进一步介绍了从补给一饮食一菌群生态位层面的综合改善干预预防措施。

什么是维生素K？K₁和K₂有哪些区别？

什么是维生素K？

维生素K（Vitamin K）又叫“凝血维生素”，因为它传统上最常与凝血相关：维生素K参与凝血相关蛋白的成熟激活（羧化），缺乏时会影响凝血功能。维生素K是一类脂溶性的小分子营养素，其最早于1929年由丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现并提取。

↘ K₁、K₂天然存在且为脂溶性

维生素K包括K₁（叶绿醌）、K₂（甲基萘醌）、K₃（甲萘醌）、K₄（甲萘氢醌）等几种形式，其中K₁、K₂是天然存在的，属于脂溶性维生素；而K₃、K₄是通过人工合成的。

这四种维生素K的化学性质都较稳定，能耐酸、耐热，正常烹调中只有很少损失，但对光敏感，也易被碱和紫外线分解。

虽然维生素K₁和维生素K₂同属于维生素K家族，并且都属于天然存在的营养成分，但它们在很多方面仍然直接存在着差异；这些不同并不只是来源层面的区别，而是会进一步体现在它们在体内的分布、可利用性以及由此带来的生理功能表现上。

注：本文这里主要介绍维生素K₁和K₂。

​

▸ 来源差异

↘ K₁主要存在于绿色蔬果中

维生素K₁主要存在于绿叶蔬菜、植物油和部分水果中（菠菜、卷心菜、羽衣甘蓝、牛油果），是饮食中维生素K的主要来源。

↘ K₂存在于发酵食品或由肠道细菌产生

维生素K₂存在于动物性和发酵食品（纳豆、奶酪、酸菜）中，或由人体肠道细菌产生。

维生素K₁和K₂的膳食来源

doi: 10.3390/ijms20040896.

▸ 结构差异

维生素K₁含有一个由4个异戊二烯基单元构成的植酸侧链。

而维生素K₂含有一个不饱和脂肪族侧链，并带有可变数量的异戊二烯基单元；丙烯基单元的数量对应不同的甲萘醌类型，包括短链的甲萘醌-4（MK-4）以及长链的MK-7、MK-8和MK-9。

其中，“n”越大代表侧链越长，从而显著影响其理化性质并进一步影响体内行为（如吸收、分布与停留时间）。

维生素K家族的化学结构

​

Zhang T,et al.Foods.2024

▸ 生物利用是关键差异

↘ K₁主要分布在肝脏、K₂分布更广泛

维生素K₁和K₂均为脂溶性，可与膳食脂肪和胆汁吸收。但它们在组织中的分布有所不同。肝脏、心脏和胰腺中维生素K₁水平较高，但大脑、肾脏和肺部的浓度较低。

相较之下，维生素K₂可存在于所有组织，但在肝脏、心脏和肺部的浓度较低。其长链衍生物可重新分布至循环系统，并用于肝外组织，如骨骼和血管。MK-4在大脑、肾脏和胰腺中的水平较高或接近K₁，且其总体水平高于K₁。

↘ 维生素K₂半衰期更长，生物利用度更高

微生物K₂（尤其是长链MK-7/MK-9）通常半衰期更长。一项比较维生素K₁与MK-7的研究显示，MK-7半衰期可达68小时，而K1仅为1–2小时。

因此，维生素K₂更容易在血清中积累，且其在肝外的血液分布范围更广，能更好地到达骨骼和血管等组织。相比之下，维生素K₁从循环中清除更快，更易在肝脏中积累，并通过尿液和胆汁排出。

维生素K的生物利用度和生物分布

​

doi: 10.3390/ijms20040896.

研究发现，MK-7吸收效率和生物利用度最高。无论是摄入蔬菜来源的维生素K₁，还是摄入富含K₂的食物来源MK-7，二者在摄入后2小时内均可迅速吸收；但餐后血清中MK-7浓度约为K1的10倍。

同时，K₁的空腹血浆浓度在个体间差异显著，且其吸收低于MK-4以及更长链的K₂（如MK-8、MK-9）。长链维生素K₂（尤其MK-7与MK-9）在循环中的半衰期更长，因此在循环中可被肝外组织更长时间利用。

不过，并非所有维生素K₂都同样高效：MK-4的生物利用度并不一定对应给药后血清浓度升高；而MK-7给药可使血清MK-7水平在数天内持续升高，从而更好地反映并促进体内维生素K水平。

▸ 功能意义

两者均是维生素K依赖蛋白（凝血因子、骨钙素、基质Gla蛋白）γ羧化的辅因子。

K₁：以肝脏凝血作用为主；K₂（尤其MK-7）：更有效地激活肝外蛋白。现有证据提示其对骨骼健康和血管钙化可能有益，并被用于研究其在心血管、代谢及炎症相关疾病中的作用。

为什么维生素K₂如此重要？

维生素K₂如此重要，是因为它在人体内发挥多种关键作用，其中最为人熟知的是它作为维生素K依赖性凝血因子的激活辅因子。

近几十年的研究显示，维生素K₂可能通过参与组织矿化、炎症、氧化以及年龄相关疾病过程发挥保护作用，从而为其在未来临床实践中的应用提供新的方向。

​

目前，维生素K₂在心血管疾病、骨骼发育与骨折、慢性肾病以及某些癌症中的作用已较为明确；同时，越来越多的证据提示其在肝病、免疫功能、神经系统疾病和肥胖等方面也可能具有更广泛的作用。

对于凝血功能至关重要

维生素K是四种凝血蛋白（凝血酶原、转变加速因子、抗血友病因子和司徒因子）在肝脏内合成必不可少的物质，对γ-羧基谷氨酸的合成具有辅助作用。如果缺乏维生素K，则肝脏合成的上述四种凝血因子均为异常蛋白质分子，催化凝血作用的能力将大大下降。

维生素K促凝血和抗凝因子

​

Mladěnka P,et al.Nutr Rev.2022

维生素K₂对心血管疾病有益

血管钙化是一个主动过程，推动心血管疾病发生，是全球主要死因之一。维生素K₂依赖的蛋白质能够激活保护机制，抑制血管钙化发展。

↘ 维生素K₂可以降低血管钙化风险

以MK-7形式存在的维生素K2，在健康与患病人群队列多项试验中表现出对钙化形成的长期保护作用；多项研究亦提示心血管疾病总体发生风险降低。甚至在健康人群补充后，也观察到动脉硬化的倒退与血管弹性的改善。

维生素K₂的作用机制

​

doi: 10.1136/openhrt-2021-001715.

这些蛋白通过维生素依赖性羧化被激活。动脉粥样硬化斑块中识别的激活基质GLa蛋白可能抑制钙沉淀与软组织钙化。在一项前瞻性人群研究（LOE-A）中，纳入4807名基线无心肌梗死受试者并随访7年：维生素K₂摄入量最高组相较最低组，冠心病风险显著降低。

​

影响因子：4.281

有趣的是，在对维生素K₁和K₂异构体进行全面评估的研究中，只有K₂与心血管获益相关，K₁则无。此外，维生素K₂在心血管疾病中的作用范围较广。

目前全球仍有多项针对心血管患者补充维生素K₂的大型临床研究在进行，结果将进一步完善其在该领域的证据体系。

维生素K₂能改善骨质疏松症

维生素K₂具有促进骨形成的作用，临床与实验研究均证实其对抗骨质疏松具有明确效果。在骨髓间充质干细胞中，维生素K₂可促进骨生成的分化。

↘ 维生素K₂支持骨分化，有助于抗骨质疏松

一项系统性综述（证据水平I[LOE = A]）显示，维生素K₂在日本患者中对预防椎骨骨折的比例为60%，对髋部骨折为77%，对非椎骨骨折为81%。其效果与传统双膦酸盐疗法相当。

另一项研究（LOE-B）纳入241名接受维生素K₂（每天45 μ克）联合钙治疗的骨质疏松患者，结果表明其骨密度保持稳定；而接受钙与安慰剂治疗者的腰椎骨密度下降了2.5%，且治疗组骨折减少了65%。

与骨骼代谢相关的维生素K₂作用通路

​

doi: 10.3390/foods10123136.

维生素K₂可通过与OC无关的机制调节骨代谢。MK-7可促使成骨细胞前体细胞上调ALP、Runx2和Osterix，并促进其分化为矿化型成骨细胞；相反，在破骨细胞中维生素K₂会降低其分化并抑制骨吸收。其机制与抑制细胞因子诱导的NF-κB激活有关：MK-7及较轻的MK-4可抑制NF-κB，而维生素K1未表现出类似活性。

↘ 维持骨密度，减少因骨质疏松引起的骨折

临床研究还表明，维生素K₂可维持腰椎骨密度，减少年龄相关的骨质疏松性骨折；也能减少糖皮质激素诱发的骨质疏松性椎骨骨折，并在肝功能障碍相关骨质疏松中维持腰椎骨髓性低估表现；在瘫痪患者中，维生素K₂则可增加脑血管疾病患者上肢的掌骨密度。

为期三年的随机对照试验（RCT，LOE = A）提示，每天补充维生素K₂ 180 μ克可减少腰椎和股骨颈骨密度的正常年龄相关下降，但不影响全髋关节；同时，维生素K2（MK-7）还能防止下胸椎椎高的下降。

维生素K₂对肾病有益

去磷酸化-非羧化MGP（dp-ucMGP）是维生素K缺乏的公认研究标志物，最早在慢性肾病患者中被报道。dp-ucMGP水平与慢性肾病进展相关：晚期患者循环中的dp-ucMGP更高。

↘ 慢性肾病人群常缺乏维生素K

维生素K缺乏见于多种慢性肾病人群，包括尿路结石、肾结石与尿毒症。随着慢性肾病阶段加重并进入维持性血液透析，维生素K状态往往更明显受影响；动物模型与人体研究均提示，肾功能恶化时MGP可能发生过度表达，从而反映肾功能的进一步下降。

↘ 补充维生素K₂有助于改善肾小球滤过等功能

已有研究表明，补充维生素K₂可改善肾动脉功能，并抑制肾动脉钙化继续发展；同时也可能改善患者队列中的肾小球滤过。

因此，维生素K₂在慢性肾病领域具有广阔前景，相关大规模研究正积极评估其作为治疗策略的效果。

维生素K₂可能预防关节炎

↘ 缺乏K₂可能导致骨关节炎

新出现的证据提示，维生素K可能在预防致残性骨关节炎方面发挥重要作用。维生素K摄入不足时，软骨与骨骼可能出现异常矿化。

动物与人体研究发现，维生素K状态与骨关节炎风险相关。以一项纳入719名日本参与者的基于人群横断面研究为例，膝关节骨关节炎风险升高与较低的VK摄入有关。在校正年龄、性别、BMI、总能量摄入、血浆维生素D以及股骨颈骨密度后，结果仍支持维生素K状态与手、膝骨关节炎呈负相关。

↘ 维生素K₂有助于降低类风湿性关节炎

有证据表明，维生素K₂补充剂通过降低CRP水平来减少类风湿关节炎中的炎症。维生素K₂可能诱导类风湿关节炎滑膜细胞的凋亡。

在一项横断面研究中，给予100 μ克MK-7的组在3个月后病变活跃度评分显著下降，同时生化标志物（ESR、CRP和基质金属蛋白酶）有所改善。

维生素K₂改善血糖控制

长期补充维生素K₂可降低糖尿病发生风险。最大的一项研究纳入约38000名20至70岁男女，结果显示每日仅10 μg K₂即可将糖尿病风险降低7%。

其潜在机制也逐渐被阐明：维生素K₂可激活骨钙素；体外研究表明它能促进胰腺β细胞增殖，并提高胰岛素产生及CyclinD1表达。

↘ 补充维生素K₂提升胰岛素敏感性并改善血糖控制

在人类研究中，饮食/补充维生素K₂摄入与胰岛素浓度和敏感性显著变化相关。研究证明，高MK-4摄入量（30 mg/天）对健康年轻男性（n = 18岁，25.5–31.5岁）的胰岛素敏感性指数显著提升，相比安慰剂组（n = 15,24–31岁）在4周内显著增加。

同样，一项长期大型研究也显示，维生素K摄入量（平均摄入量：VK1 200±98微克/天，VK2 3±1/7微克）与2型糖尿病风险降低之间呈线性反相关。

维生素K补充剂可能作为一种新型辅助疗法，以改善血糖控制和生活质量。

维生素K₂可能具有抗癌效果

目前已有大量研究探讨维生素K家族的潜在抗癌作用。

↘ 维生素K₂有助于抑制肝细胞癌、肺癌细胞等

维生素K₂可能通过多种途径发挥作用，包括蛋白激酶A、蛋白激酶C、核因子κB以及类固醇和外来受体。抑制人类肝细胞癌的生长与侵袭，并对肿瘤复发产生中度抑制。

体外研究还显示，其对肺癌细胞生长的抑制呈剂量依赖性，胰腺癌细胞亦观察到类似效应。一项纳入超过11000名患者的队列研究表明，较高的维生素K₂与晚期前列腺癌显著减少相关；而维生素K1摄入增加与前列腺癌减少无关。

维生素K₂调节神经认知

维生素K₂可能通过多种机制支持神经功能。维生素K₂的肝外活性已通过不同组织中K₂循环酶的活性变化在体内得到阐明。

↘ 维生素K₂对神经元有保护作用

值得注意的是，维生素K₂酶在大脑中表达高度。已有文献记录K₂对神经元的保护作用。MK-4提高了能量产生，并挽救了帕金森病中发现的PINK1突变。

此外，多种维生素K₂类似物已被发现在神经元分化中起决定性作用。首个关于K2与神经元活动相关的流行病学研究涉及45名多发性硬化症（MS）患者和29名健康志愿者。与性别和年龄依赖的对照组相比，MS患者的K₂水平显著降低。此外，K₂水平与神经痉挛和视神经损伤相关。这些新兴研究表明，维生素K₂在神经发育和疾病中可能扮演重要角色。

↘ 补充维生素K有助于改善认知及阿尔兹海默症

维生素K可能在阿尔茨海默病的发病机制中起作用，因为它在大脑中调节胰岛转移酶活性和生长因子/酪氨酸激酶受体活性。

有证据表明，阿尔茨海默病老年人的维生素K摄入量显著低于社区对照组。摄入维生素K可能改善健康老年人的认知功能。一项研究显示，维生素K与更好的言语情节记忆表现相关，尤其是在回忆任务中。维生素K拮抗剂的使用与认知障碍更频繁相关。

维生素K₂影响免疫

近年来，体外研究提示维生素K₂具有此前未知的免疫调节作用。

↘ 维生素K₂可调节TNF-α、IL-1的表达

首先，MK-7可调节TNF-α、IL-1α和IL-1β的表达。研究还发现，维生素K₂可抑制健康个体T细胞的增殖，而K1则无类似效果。

该结论在更多患有特应性皮炎的儿童及健康对照者的T细胞中得到验证，并得到透析患者独立研究的支持。两项研究均表明，维生素K₂可减少活化T细胞数量并抑制其增殖。

综上，现有证据支持维生素K₂可能作为新型免疫抑制剂发挥作用；其具体生理机制仍需进一步阐明。

维生素K₂还可能影响肝脏健康与代谢

↘ 维生素K₂对肝脏健康具有积极作用

维生素K在肝脏中的作用已明确：参与凝血因子生成及VKDP激活。既往研究多关注K₁，但K₂生物活性更高，可能与肝组织中的作用类似。近期研究还提示，维生素K₂可能促进卵形细胞再生，并促进干细胞培养中肝细胞的成熟。

此外，多项试验发现MK-4对由酒精性与非酒精性肝硬化引发的肝癌具有有效的抑制作用；维生素K₂补充在肝硬化治疗中也呈积极趋势。然而仍需进一步研究，以确定其效果是否具有统计学意义，并阐明维生素K₂在肝病中的作用机制。

↘ 较高维生素K₂与代谢综合征发生率较低相关

也有研究探讨了维生素K₂与代谢综合征（MetS）之间的关联。

在一项10年随访研究中，纳入女性（n=402；49–70岁）和男性（n=400；40–80岁），结果显示高VK2摄入量（210.3 ± 127.0 μg/d）与MetS发生率降低相关（反映为三酰甘油水平下降及腰围减小）；而VK1治疗组（31.1 ± 12.5 μg/d）未见类似相关性。

但一项包含5800名成年人（20–45岁）的横断面研究并随访6年发现，较高的VK1摄入量（84.8 ± 3.2 μg/天）可能有利于降低MetS患病率（以高血压下降和HDL胆固醇升高为指标）。

维生素K（K₂）缺乏的表现及危害

前面已梳理出维生素K₂在多方面具有关键的生理作用，那么当机体处于维生素K₂缺乏状态时，相关的代谢与调控过程可能就会失衡，从而带来一系列潜在危害。

维生素K缺乏的症状

维生素K是多种凝血相关蛋白的γ-羧化所必需的辅因子；当维生素K不足时，凝血级联中部分蛋白活性下降，可能导致凝血功能下降，增加出血倾向，表现出以下症状：

• 容易淤青、皮下出血点（瘀点）；

• 鼻出血、牙龈出血；

• 伤口止血变慢；

• 月经过多或异常经期出血；

• 严重者可出现消化道出血或其他异常出血表现。

此外，维生素K缺乏还可能引发多个与维生素K相关的生理过程受到干扰：

1骨代谢异常

维生素K₂参与骨相关蛋白（如与矿化相关的蛋白）的激活，影响骨形成与骨矿化平衡。

缺乏时可能出现：

•骨密度下降；

•骨质量变差（矿化不足）；

•骨折风险增加（尤其是中老年人群）。

2血管钙化风险升高

维生素K₂能促进某些“抗钙化”相关蛋白的活化；当K₂不足，这些保护性作用减弱。

结果可能表现为：

•更容易发生动脉壁钙化；

•血管弹性下降；

•长期来看可能增加心血管事件风险。

3慢性低度炎症与慢病风险

维生素K₂除具有多种潜在作用外，还可能参与炎症相关的生物学反应；同时CRC相关材料提示，VK2同系物可影响炎症因子，例如在实验体系中抑制IL-8、IL-6、TNFα等促炎因子。

维生素K₂缺乏的潜在危害：

•如果K2相关的抗炎/免疫调节效应不足，可能更容易出现或维持低度炎症状态；

•从而间接提高与炎症相关的慢病风险（具体到哪一种疾病，取决于人群、剂量、同系物构成、遗传与合并用药等）。

4肠道菌群失衡

维生素K₂很大一部分由肠道细菌合成，并与菌群之间存在互作关系；K₂还能调节菌群动态，且与炎症及代谢相关状态密切相关。

因此维生素K₂缺乏的危害可能还有：

•维生素K₂缺乏可能反映或加重菌群失衡；

•菌群与K2的耦合变化可能影响代谢与炎症微环境；

•但“丰度变化→血清K₂→临床终点”的因果链目前并不总是直观成立。

注：本文将在其中一个章节详细阐述肠道菌群与维生素K₂之间的相互作用。

5脂肪/代谢相关功能可能受损

维生素K₂与代谢过程存在关联研究线索（例如与代谢综合征发生率、代谢指标的相关性）。

缺乏可能在部分人群中表现为代谢调控不佳，从而间接提高糖代谢异常、血脂异常与血压异常的风险（具体因果强度仍需进一步研究证实）。

6神经系统与肌肉功能可能受影响

已有研究表明，维生素K₂在神经系统相关通路中存在表达并发挥保护作用。

维生素K₂缺乏可能在易感人群中与以下风险相关（多为“潜在/可能”）：

•神经保护能力下降；

•神经功能维持不足；

•进一步影响认知与运动相关能力。

编者小结

维生素K₂缺乏最可能的危害清单：

1.凝血风险升高：维生素K依赖凝血蛋白羧化不足。

2.骨健康下降：与骨代谢相关的维生素K依赖蛋白成熟不足，可能增加骨质疏松/骨重建失衡风险。

3.血管异常钙化倾向：影响连接组织钙化调控相关维生素K依赖蛋白。

4.炎症/慢病相关风险可能上升：维生素K₂的抗炎/细胞保护方向减弱。

5.菌群生态可能进一步失衡：维生素K₂—菌群互作可能形成双向反馈。

维生素K₂不只参与凝血相关过程，还与骨代谢与矿化平衡、血管/组织钙化调控，以及炎症与慢性低度炎症、代谢稳态等生理活动存在联系。因此，当机体进入维生素K₂缺乏状态时，相关代谢与调控环节可能失衡，进而带来潜在危害。

其风险表现包括：凝血功能受影响导致易淤青、瘀点、鼻/牙龈出血、伤口止血变慢、月经过多或异常出血等；以及骨代谢异常（骨密度下降、矿化不足、骨折风险增加）和血管钙化倾向（动脉壁钙化、血管弹性下降）等长期后果。

同时，维生素K₂与炎症调节及肠道菌群互作的关联提示其缺乏可能影响炎症微环境与炎症相关慢病风险；但从“血清维生素K₂变化”到“临床终点”的因果链并非在所有情境下都能直接成立。

总体来看，维生素K₂缺乏的潜在影响具有多维度特征，后续可进一步结合肠道菌群与维生素K₂的相互作用展开说明。

拓展：维生素K过高是否会有危害？

目前几乎没有动物或人类发生自然维生素K系统性毒性的报道。

尽管有人担心过多维生素K可能导致过度凝血，但尚未观察到这一现象，可能与γ羧化位点有限有关。相反，极高剂量维生素K可能引发低凝血酶原血症，人类病例中已有罕见记录。

★ 通常情况下不会造成危害

已有的人类数据表明，每日服用10 mg维生素K、连续1个月未见不良反应，与动物实验结果一致：在同等时间范围内，即使剂量达到2 g/kg也被认为是安全的。

一般来说，维生素K的副作用仅限于局部，例如过量服用维生素K₂后出现轻微的胃肠道不适和皮疹，在停止服用后消失。

未完见下篇。

本文转自：谷禾健康

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自牛耀芳科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-2040048-1542139.html

上一篇：[转载]肠道产气背后，藏着哪些值得关注的菌群信号？（下）
下一篇：[转载]科学用钙的底层逻辑：K2与肠道菌群协同，优化骨骼-血管健康（下）

欢迎参加科学网十佳博文评选活动！

主办单位：    支持单位：