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2 · 第2學期生物化學(下)維生素與輔因子

脂溶性維生素

Fat-Soluble Vitamins

難度 2 · 基礎biochemistrynutrition

脂溶性維生素的功能已遠超傳統的「缺乏症」框架——維生素 D 和 A 作為 nuclear receptor ligands 調控數千個基因,維生素 K 在骨骼和血管鈣化中的角色正在改變心血管醫學。

Vitamin D 的 Pleiotropic Effects 和爭議

VDR(vitamin D receptor)表達於幾乎所有組織。Observational studies 將 low 25(OH)D 與 cardiovascular disease、autoimmunity、cancer、COVID-19 severity 等關聯。然而 VITAL trial(Manson et al., NEJM 2019, n=25,871)顯示 2000 IU/day D₃ supplementation 不降低 cancer incidence 或 major cardiovascular events。D-Health trial(Australia, n=21,315)和 FIND trial(Finland)也大致 negative。

可能解釋:(1) 25(OH)D 作為 biomarker 可能是 confounding(低活動量、肥胖、慢性病→都降低 25(OH)D 且增加 disease risk);(2) Mendelian randomization 研究結果不一致,部分支持 causal role in MS(Rhead et al., PLoS Med 2016)但 CVD 多數 negative;(3) 可能只有嚴重 deficiency(<10 ng/mL)才有臨床意義。

CYP27B1(1α-hydroxylase)在 immune cells 也表達 → local calcitriol production → autocrine/paracrine 免疫調節。TB patients 的 vitamin D supplementation 在 deficient populations 可能有益(Martineau et al., BMJ 2017 meta-analysis)。

Vitamin K 與血管鈣化

除了凝血因子,vitamin K-dependent Gla proteins 還包括:

  • Osteocalcin (OC):骨基質蛋白,需 γ-carboxylation 才能結合 hydroxyapatite。Undercarboxylated OC(ucOC)可能作為 hormone 調控 glucose metabolism(controversial, Lee et al., Cell 2007)。
  • Matrix Gla Protein (MGP):最強效的 vascular calcification 抑制因子。MGP-KO mice develop extensive arterial calcification(Luo et al., Nature 1997)。Warfarin → MGP undercarboxylation → 加速 vascular calcification——this is clinically relevant concern for long-term warfarin users。
  • Vitamin K₂ (MK-7) supplementation:Rotterdam Study(Geleijnse et al., J Nutr 2004)觀察到高 K₂ 攝入與 CVD mortality↓ 相關;interventional data limited 但 ongoing(VitaK-CAC trial 等)。

Retinoic Acid Signaling 的精密性

ATRA(all-trans RA)結合 RAR(α/β/γ);9-cis RA 結合 RXR(α/β/γ)。RAR-RXR heterodimer 結合 RARE(retinoic acid response element)調控 ~500 基因。

APL treatment with ATRA + ATO(arsenic trioxide)是 targeted therapy 的典範:PML-RARα fusion protein blocks differentiation → ATRA 降解 fusion protein + 誘導分化;ATO 降解 PML → 消除 leukemic stem cells。APL 從曾經的 fatal disease → cure rate >95%(Sanz & Lo-Coco, Blood 2011)。

Isotretinoin(13-cis RA, Accutane)for severe acne 是強力致畸物(Category X)——iPLEDGE program 要求雙重避孕 + monthly pregnancy tests。Teratogenic window: 第 3-5 週(neural crest cell migration period)。

文獻:Manson, J.E. et al. (2019) NEJM 380:33. / Luo, G. et al. (1997) Nature 386:78. / Sanz, M.A. & Lo-Coco, F. (2011) Blood 117:5594.

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