In the present study, we examined the expression of regulators of bone formation and osteoclastogenesis in human atherosclerosis because accumulating evidence suggests that atherosclerotic calcification shares features with bone calcification. The most striking finding of this study was the constitutive immunoreactivity of matrix Gla protein, osteocalcin, and bone sialoprotein in nondiseased aortas and the absence of bone morphogenetic protein (BMP)-2, BMP-4, osteopontin, and osteonectin in nondiseased aortas and early atherosclerotic lesions. When atherosclerotic plaques demonstrated calcification or bone formation, BMP-2, BMP-4, osteopontin, and osteonectin were upregulated. Interestingly, this upregulation was associated with a sustained immunoreactivity of matrix Gla protein, osteocalcin, and bone sialoprotein. The 2 modulators of osteoclastogenesis (osteoprotegerin [OPG] and its ligand, OPGL) were present in the nondiseased vessel wall and in early atherosclerotic lesions. In advanced calcified lesions, OPG was present in bone structures, whereas OPGL was only present in the extracellular matrix surrounding calcium deposits. The observed expression patterns suggest a tight regulation of the expression of bone matrix regulatory proteins during human atherogenesis. The expression pattern of both OPG and OPGL during atherogenesis might suggest a regulatory role of these proteins not only in osteoclastogenesis but also in atherosclerotic calcification.

Vitamin K–dependent proteins, including matrix Gla-protein, have been shown to inhibit vascular calcification. Activation of these proteins via carboxylation depends on the availability of vitamin K. We examined whether dietary intake of phylloquinone (vitamin K-1) and menaquinone (vitamin K-2) were related to aortic calcification and coronary heart disease (CHD) in the population-based Rotterdam Study. The analysis included 4807 subjects with dietary data and no history of myocardial infarction at baseline (1990–1993) who were followed until January 1, 2000. The risk of incident CHD, all-cause mortality, and aortic atherosclerosis was studied in tertiles of energy-adjusted vitamin K intake after adjustment for age, gender, BMI, smoking, diabetes, education, and dietary factors. The relative risk (RR) of CHD mortality was reduced in the mid and upper tertiles of dietary menaquinone compared to the lower tertile [RR = 0.73 (95% CI: 0.45, 1.17) and 0.43 (0.24, 0.77), respectively]. Intake of menaquinone was also inversely related to all-cause mortality [RR = 0.91 (0.75, 1.09) and 0.74 (0.59, 0.92), respectively] and severe aortic calcification [odds ratio of 0.71 (0.50, 1.00) and 0.48 (0.32, 0.71), respectively]. Phylloquinone intake was not related to any of the outcomes. These findings suggest that an adequate intake of menaquinone could be important for CHD prevention.

Background: Fibroblast growth factor 23 (FGF23), uncarboxylated matrix Gla protein (ucMGP), and fetuin-A are regulators of mineral metabolism and inhibitors of vascular calcification. Whether circulating levels of each are associated with cardiovascular disease (CVD) events or mortality in populations without end-stage renal disease is unknown. Objective: To evaluate the associations of FGF23, ucMGP, and fetuin-A with mortality and CVD events. Design: Observational study. Setting: 12 outpatient clinics in the San Francisco Bay area. Patients: 833 outpatients with stable coronary artery disease (CAD), recruited from 11 September 2000 to 20 December 2002. Measurements: Fibroblast growth factor 23, ucMGP, and fetuin-A concentrations were measured at baseline. Participants were followed until 1 December 2008 for mortality and CVD events. Results: During a median follow-up of 6.0 years, 220 participants died and 182 had CVD events. Compared with participants with FGF-23 levels in the lowest tertile, those in the highest tertile had 2-fold greater risk for mortality (hazard ratio [HR], 2.15 [95% CI, 1.43 to 3.24]) and CVD events (HR, 1.83 [CI, 1.15 to 2.91]) after adjustment for traditional CVD risk factors, C-reactive protein levels, and kidney function. The highest ucMGP tertile was associated with lower mortality risk (HR, 0.48 [CI, 0.31 to 0.75]) and showed a nonsignificant trend toward lower CVD event risk by tertile analysis (HR, 0.65 [CI, 0.40 to 1.05])—an association that was significant when modeled continuously (P = 0.029). No significant association of fetuin-A with mortality (HR, 0.84 [CI, 0.55 to 1.27]) or CVD events (HR, 0.99 [CI, 0.64 to 1.55]) was observed. Limitation: Participants had prevalent CAD. Conclusion: In outpatients with stable CAD, higher FGF23 and lower ucMGP levels are independently associated with mortality and CVD events. Primary Funding Source: American Heart Association.

Abstract Vitamin K is a cofactor in the production of blood coagulation factors (in the liver), osteocalcin (in bone), and matrix Gla protein (cartilage and vessel wall). Accumulating evidence suggests that for optimal bone and vascular health, relatively high intakes of vitamin K are required. The synthetic short-chain vitamin K1 is commonly used in food supplements, but recently the natural long-chain menaquinone-7 (MK-7) has also become available as an over-the-counter (OTC) supplement. The purpose of this paper was to compare in healthy volunteers the absorption and efficacy of K1 and MK-7. Serum vitamin K species were used as a marker for absorption and osteocalcin carboxylation as a marker for activity. Both K1 and MK-7 were absorbed well, with peak serum concentrations at 4 hours after intake. A major difference between the 2 vitamin K species is the very long half-life time of MK-7, resulting in much more stable serum levels, and accumulation of MK-7 to higher levels (7- to 8-fold) during prolonged intake. MK-7 induced more complete carboxylation of osteocalcin, and hematologists should be aware that preparations supplying 50 μg/d or more of MK-7 may interfere with oral anticoagulant treatment in a clinically relevant way.

Among the proteins involved in vascular calcium metabolism, the vitamin K-dependent matrix Gla-protein (MGP) plays a dominant role. Although on a molecular level its mechanism of action is not completely understood, it is generally accepted that MGP is a potent inhibitor of arterial calcification. Its pivotal importance for vascular health is demonstrated by the fact that there seems to be no effective alternative mechanism for calcification inhibition in the vasculature. An optimal vitamin K intake is therefore important to maintain the risk and rate of calcification as low as possible. With the aid of conformation-specific antibodies MGP species in both tissue and the circulation have been detected in the healthy population, and significant differences were found in patients with cardiovascular disease (CVD). Using ELISA-based assays, uncarboxylated MGP (ucMGP) was demonstrated to be a promising biomarker for cardiovascular calcification detection. These assays may have potential value for identifying patients as well as apparently healthy subjects at high risk for CVD and/or cardiovascular calcification and for monitoring the treatment of CVD and vascular calcification.

Vitamin K-dependent matrix Gla protein (MGP) acts as a calcification inhibitor in vitro and in vivo. The present study was performed to (1) determine plasma levels of the inactive, dephosphorylated, uncarboxylated MGP (dp-ucMGP) in a cohort of patients at different stages of chronic kidney disease (CKD) and (2) evaluate the association between dp-ucMGP levels on one hand and aortic calcification and mortality on the other.107 patients (67 +/- 13 years; 60% male; 32% at CKD stages 2 to 3, 31% at stages 4 to 5, 37% at stage 5D) were assayed for dp-ucMGP and underwent multislice spiral computed tomography scans to quantify aortic calcification at baseline. They were prospectively monitored for mortality.Plasma dp-ucMGP levels augmented progressively with CKD stage, with a significant difference from CKD stage 4. CKD stage, hemoglobin, age, and coumarin use were independently associated with plasma dp-ucMGP levels. Furthermore, plasma dp-ucMGP and age were positively and independently associated with the aortic calcification score. During follow-up (802 +/- 311 days), 34 patients died (20 from cardiovascular events). In a crude analysis, [plasma dp-ucMGP] > 921 pM was associated with overall mortality; this association was lost after adjusting for both age and the calculated propensity score.Plasma dp-ucMGP increased progressively in a CKD setting and was associated with the severity of aortic calcification. Plasma dp-ucMGP could thus be a surrogate marker for vascular calcification in CKD.

The mechanisms for vascular calcification and its associated cardiovascular mortality in patients with ESRD are not completely understood. Dialysis patients exhibit profound vitamin K deficiency, which may impair carboxylation of the calcification inhibitor matrix gla protein (MGP). Here, we tested whether distinct circulating inactive vitamin K–dependent proteins associate with all-cause or cardiovascular mortality. We observed higher levels of both desphospho-uncarboxylated MGP (dp-ucMGP) and desphospho-carboxylated MGP (dp-cMGP) among 188 hemodialysis patients compared with 98 age-matched subjects with normal renal function. Levels of dp-ucMGP correlated with those of protein induced by vitamin K absence II (PIVKA-II; r = 0.62, P < 0.0001). We found increased PIVKA-II levels in 121 (64%) dialysis patients, indicating pronounced vitamin K deficiency. Kaplan-Meier analysis showed that patients with low levels of dp-cMGP had an increased risk for all-cause and cardiovascular mortality. Multivariable Cox regression confirmed that low levels of dp-cMGP increase mortality risk (all-cause: HR, 2.2; 95% CI, 1.1 to 4.3; cardiovascular: HR, 2.7; 95% CI, 1.2 to 6.2). Furthermore, patients with higher vascular calcification scores showed lower levels of dp-cMGP. In 17 hemodialysis patients, daily supplementation with vitamin K2 for 6 weeks reduced dp-ucMGP levels by 27% (P = 0.003) but did not affect dp-cMGP levels. In conclusion, the majority of dialysis patients exhibit pronounced vitamin K deficiency. Lower levels of circulating dp-cMGP may serve as a predictor of mortality in dialysis patients. Whether vitamin K supplementation improves outcomes requires further study.