膳食摄入、血液生物标志物与死后脑组织维生素D和K浓度之间的关联：一项对老年人的研究

《The Journal of Nutrition》：Associations among dietary intakes, blood biomarkers, and postmortem brain tissue concentrations of vitamins D and K in older adults

为解决循环生物标志物能否准确反映特定组织（尤其是大脑）营养素浓度的难题，研究人员在 Rush Memory and Aging Project (MAP) 队列中，系统评估了膳食摄入、血浆生物标志物与死后脑组织中维生素 D（以 25(OH)D3表征）和维生素 K（以 menaquinone-4 (MK4) 表征）浓度的关联。研究发现，基于长期（平均14年）多次膳食评估的总维生素D摄入与血浆和脑组织 25(OH)D3呈正相关，支持循环 25(OH)D3可作为脑维生素D状况的指标。然而，膳食维生素K摄入与脑 MK4 浓度无关，提示维生素K的摄入-生物标志物-组织储存关系更为复杂。此研究对理解营养素与认知健康的关联具有重要方法学价值。

　　

我们常常通过抽血化验来了解身体里的营养素是否充足，比如维生素D和维生素K。这些血液指标被广泛用于评估营养状况、指导饮食建议，甚至研究它们与阿尔茨海默病等认知疾病的关系。但一个根本性问题常常被忽略：血液里的营养素水平，真的能代表大脑这类特定器官里的实际含量吗？毕竟，大脑的健康运作直接关系到我们的记忆和思维能力。由于伦理和技术限制，科学家很难直接测量活人大脑的营养素浓度，因此不得不依赖血液指标作为“代理人”。然而，如果这个“代理人”给的信息不准确，那么基于血液研究得出的“多吃维生素D或K有益大脑”的结论，其可靠性就要打上问号了。为了打通“吃下去什么—血液里有什么—大脑里存什么”这条证据链，验证循环生物标志物的可靠性，研究人员在《The Journal of Nutrition》上发表了一项关键研究。

研究人员巧妙地利用了一个珍贵的老年人研究队列——Rush Memory and Aging Project (MAP)。这个队列的独特之处在于，参与者在生前定期接受详细的临床评估和膳食调查，并承诺去世后捐献器官供科学研究。这使得研究者能够将参与者生前的膳食记录、血液样本与死后的脑组织分析联系起来。研究聚焦于两种与认知健康密切相关的脂溶性维生素：维生素D和维生素K。在脑组织中，它们分别以其代谢物25-羟基维生素D₃(25-hydroxyvitamin D₃, 25(OH)D₃) 和甲萘醌-4 (menaquinone-4, MK4) 的形式存在。研究者测量了288名（维生素D分析）和322名（维生素K分析）已故MAP参与者四个脑区的25(OH)D₃和MK4浓度。同时，他们分析了参与者去世前平均3.4年采集的血浆样本，检测了血浆25(OH)D₃、叶绿醌（phylloquinone，即维生素K1）以及未羧化基质Gla蛋白（uncarboxylated matrix gla protein, ucMGP，一种反映维生素K功能状态的生物标志物）。膳食摄入数据则来自与采血同期进行的食物频率问卷调查（Food Frequency Questionnaire, FFQ），并在后续分析中，使用了长达14年内最多11次FFQ的平均值，以更好地反映长期饮食习惯。

研究主要采用了多种技术方法对生物样本进行分析。脑组织中的25(OH)D₃和MK4分别使用液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）和高效液相色谱法（HPLC）进行测量。血浆中的25(OH)D₃同样采用LC-MS/MS分析，血浆叶绿醌使用HPLC检测，而血浆ucMGP则使用商业化的酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒进行测量。所有统计分析均使用SAS软件完成，采用了多元线性回归模型，并控制了年龄、性别、体重指数、吸烟史等多种混杂因素。

结果部分揭示了维生素D和K不同的代谢模式：

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  维生素D：摄入、血液与大脑的清晰关联
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    单次评估的局限性：如果仅依据去世前最近一次FFQ报告的维生素D摄入量，那么它与血浆或脑组织中的25(OH)D₃浓度均没有显著关联。
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    长期摄入的关键作用：然而，当使用所有可用FFQ（平均4次，时间跨度最长14年）计算出的平均维生素D总摄入量（膳食+补充剂）时，情况截然不同。更高的长期总维生素D摄入与更高的血浆25(OH)D₃浓度显著正相关，同时也与大脑多个区域（中颞叶与中前额叶皮层平均、前分水岭白质）的25(OH)D₃浓度正相关。这表明，大脑中的维生素D水平反映的是长期而非短期的摄入状况。
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    补充剂与膳食的差异：深入分析发现，维生素D补充剂摄入与脑25(OH)D₃相关，而单纯膳食来源的维生素D摄入则与血浆25(OH)D₃相关，提示可能影响大脑和血液储存的剂量阈值有所不同。
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    血液与大脑的一致性：研究再次证实，血浆25(OH)D₃与脑组织25(OH)D₃浓度存在显著正相关，这支持了血液指标可以一定程度反映大脑储存的假设。
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  维生素K：复杂的代谢图景
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    摄入与血液标志物的关联：与维生素D类似，基于长期平均膳食评估的叶绿醌摄入量，与血浆叶绿醌浓度正相关，并与血浆ucMGP浓度负相关（ucMGP越高，表示维生素K功能状态越差）。这表明长期膳食维生素K摄入能够影响循环生物标志物。
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    血液与大脑标志物的脱节：然而，无论使用单次还是长期的膳食评估数据，膳食叶绿醌摄入量与脑组织中的MK4浓度均无显著关联。此前研究也表明，血浆叶绿醌与脑MK4不相关。
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    功能标志物的提示：一个重要的发现是，血浆ucMGP（功能状态标志物）与脑MK4在所有测量脑区均呈显著负相关，即更高的ucMGP（更差的维生素K状态）对应更低的脑MK4。同时，血浆ucMGP与血浆叶绿醌也呈负相关。

结论与讨论部分强调了本研究的重要发现和意义。 该研究成功验证了关于维生素D的核心假设：长期维生素D摄入能够正向预测其循环生物标志物（血浆25(OH)D₃）以及大脑组织中的储存浓度，且这两者本身密切相关。这为在观察性研究和临床试验中使用血浆25(OH)D₃作为评估维生素D摄入与脑健康关联的可靠代理指标提供了有力支持。然而，对于维生素K，其摄入、循环生物标志物与大脑储存之间的关系则显得错综复杂。虽然长期膳食摄入能影响血浆叶绿醌和ucMGP，但它们均不能预测脑组织中的主要形式MK4。这可能与维生素K在体内存在多种形式（叶绿醌和多种甲萘醌）、膳食来源多样，以及大脑可能存在对MK4水平的稳态调节有关。该发现凸显了当前维生素K生物标志物（尤其是反映组织储存方面）的局限性，指出需要更深入的研究和更精准的生物标志物来阐明维生素K在认知健康中的作用机制。

这项研究的方法学启示同样重要：它明确显示，基于单次膳食调查的数据很可能无法捕捉到与长期组织储存相关的真实关联，强调了在营养流行病学研究中进行重复膳食评估的必要性。此外，研究也提示，像MIND饮食（强调摄入绿叶蔬菜）这样的健康膳食模式与更高的血浆叶绿醌相关，但并未与脑MK4直接关联，进一步说明了饮食模式影响健康的路径可能多元且间接。总之，这项开创性的工作通过直接测量人脑组织营养素浓度，为理解维生素D和K与脑健康的关联奠定了更坚实的证据基础，同时揭示了维生素K代谢的复杂性，为未来研究指明了方向。