Vitamin K

In diesem Artikel geht es um die Familie der Vitamer. Für Vitamin k1, die Form, die am häufigsten als Nahrungsergänzung oder in einem Multivitamin verwendet wird, siehe Phytomenadion.
Vitamin k
Drogenklasse
K-Vitamine.svg
Vitamin K -Strukturen.
Klassenkennungen
Verwenden Vitamin K -Mangel, Überdosis Warfarin
ATC -Code B02BA
Biologisches Ziel Gamma-Glutamyl-Carboxylase
Klinische Daten
Drugs.com Medizinische Enzyklopädie
Externe Links
Gittergewebe D014812
In Wikidata

Vitamin k bezieht sich auf strukturell ähnliche, fettlöslich Vitamer In Lebensmitteln gefunden und als Nahrungsergänzungsmittel vermarktet.[1] Das menschlicher Körper benötigt Vitamin K für Änderung nach der Synthese bestimmter Proteine das sind erforderlich für Blut Koagulation (K von Koagulation, Deutsch für "Koagulation") oder zur Kontrolle Bindung von Kalzium in Knochen und andere Gewebe.[2] Die vollständige Synthese beinhaltet die endgültige Modifikation dieser sogenannten "GLA -Proteine" durch das Enzym Gamma-Glutamyl-Carboxylase das verwendet Vitamin K als Cofaktor.

Vitamin K wird in der Leber als mittlerer VKH verwendet2 zu deprotonieren a Glutamat Rückstände und wird dann durch ein Vitamin -K -Oxid -Intermediat in Vitamin K wieder aufgestellt.[3] Das Vorhandensein von nicht karboxylierten Proteinen zeigt einen Vitamin -K -Mangel an. Carboxylierung ermöglicht es ihnen zu binden (Chelat) Kalzium Ionen, die sie sonst nicht tun können.[4] Ohne Vitamin K ist die Blutgerinnung ernsthaft beeinträchtigt und es tritt unkontrollierte Blutungen auf. Untersuchungen legen nahe, dass der Mangel an Vitamin K auch die Knochen schwächen kann, was möglicherweise dazu beiträgt Osteoporoseund kann fördern Verkalkung von Arterien und anderen Weichteilen.[2][4][5]

Chemisch gesehen umfasst die Vitamin K-Familie 2-Methyl-1,4-Naphthochinon (3-) Derivate. Vitamin K enthält zwei natürliche Vitamer: Vitamin k1 (Phyllochinon) und Vitamin k2 (Menaquinone).[4] Vitamin k2, wiederum besteht aus einer Reihe verwandter chemischer Subtypen mit unterschiedlichen Längen von Kohlenstoffketten aus Isoprenoid Gruppen von Atomen. Die beiden untersuchten sind Menaquinon-4 (MK-4) und Menaquinon-7 (MK-7).

Vitamin k1 wird durch Pflanzen hergestellt und in höchstem Mengen in den höchsten Mengen gefunden grünblättrige Gemüse, weil es direkt an der Photosynthese beteiligt ist. Es ist als Vitamin bei Tieren aktiv und führt die klassischen Funktionen von Vitamin K aus, einschließlich seiner Aktivität bei der Produktion von Blutgerissenproteinen. Tiere können es auch in Vitamin K umwandeln2, Variante MK-4. Bakterien in dem Darmflora kann auch k konvertieren1 in MK-4. Alle Formen von k2 Anders als MK-4 können nur von Bakterien produziert werden, die diese während verwenden anaerobe Atmung. Vitamin k3 (Menadione), eine synthetische Form von Vitamin K, wurde zur Behandlung von Vitamin -K -Mangel verwendet, aber weil sie die Funktion von stört GlutathionEs wird nicht mehr so ​​in der menschlichen Ernährung verwendet.[2]

Definition

Vitamin K bezieht sich auf strukturell ähnliche, fettlösliche Vitamere in Lebensmitteln und vermarktet als Nahrungsergänzungsmittel. "Vitamin K" umfasst mehrere chemische Verbindungen. Diese sind in der Struktur ähnlich, als sie einen Chinonring haben, unterscheiden sich jedoch in der Länge und dem Grad der Sättigung des Kohlenstoffschwanzes und der Anzahl der wiederholenden Isopreneinheiten in der Seitenkette (siehe Abbildungen im Abschnitt Chemie). Pflanzenquellenformen sind hauptsächlich Vitamin K.1. Tierqualitäten sind hauptsächlich Vitamin K.2.[1][6][7] Vitamin K hat mehrere Rollen: einen von Lebensmitteln absorbierten essentiellen Nährstoff, ein Produkt, das als Teil eines Multivitamin-Multivitamins oder als ein Vitamin-Nahrungsergänzungsmittel synthetisiert und vermarktet wird, und ein verschreibungspflichtiges Medikament für bestimmte Zwecke.[1]

Ernährungsempfehlungen

Die USA Nationale Akademie der Medizin unterscheidet nicht zwischen k1 und k2- Beide werden als Vitamin K. gezählt. Als die Empfehlungen zuletzt 1998 aktualisiert wurden, standen keine ausreichenden Informationen zur Verfügung, um eine einzurichten geschätzte durchschnittliche Anforderungen oder Empfohlene Ernährungsberechtigung, Begriffe, die für die meisten Vitamine existieren. In solchen Fällen definiert die Akademie Angemessene Aufnahme (AIS) als Beträge, die ausreichend zu sein scheinen, um eine gute Gesundheit zu erhalten, mit dem Verständnis, dass AIS zu einem späteren Zeitpunkt durch genauere Informationen ersetzt wird. Die derzeitige AIS für erwachsene Frauen und Männer ab 19 Jahren beträgt 90 bzw. 120 μg/Tag für die Schwangerschaft 90 μg/Tag und für die Laktation 90 μg/Tag. Für Säuglinge bis zu 12 Monate beträgt die KI 2,0–2,5 μg/Tag; Für Kinder im Alter von 1 bis 18 Jahren steigt die KI mit dem Alter von 30 bis 75 μg/Tag an. Was die Sicherheit betrifft, setzt die Akademie ein Tolerierbare obere Einlassniveaus (bekannt als "obere Grenzen") für Vitamine und Mineralien, wenn Beweise ausreichen. Vitamin K hat keine Obergrenze, da menschliche Daten für Nebenwirkungen von hohen Dosen nicht ausreichen.[5]

In der Europäischen Union wird eine angemessene Aufnahme genauso definiert wie in den USA. Bei Frauen und Männern über 18 Jahren ist die angemessene Aufnahme auf 70 μg/Tag, für die Schwangerschaft 70 μg/Tag und für die Laktation von 70 μg/Tag eingestellt. Für Kinder im Alter von 1 bis 17 Jahren steigen die angemessenen Aufnahmewerte mit dem Alter von 12 bis 65 μg/Tag.[8] Japan setzte eine angemessene Aufnahme für erwachsene Frauen bei 65 μg/Tag und für Männer bei 75 μg/Tag.[9] Die Europäische Union und Japan überprüften ebenfalls die Sicherheit und schloss - wie die Vereinigten Staaten -, dass es nicht genügend Beweise gab, um eine Obergrenze für Vitamin K.[9][10]

Für die Kennzeichnungszwecke von Nahrungsmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln wird die Menge in einer Portion als Prozentsatz des täglichen Werts ausgedrückt. Für Vitamin K -Markierungszwecke betrug 100% des Tageswerts 80 μg, aber am 27. Mai 2016 wurde er auf 120 μg überarbeitet, um sie mit dem höchsten Wert für eine angemessene Aufnahme zu übereinstimmen.[11][12] Die Einhaltung der aktualisierten Kennzeichnungsvorschriften war bis zum 1. Januar 2020 für Hersteller mit US$10 Millionen oder mehr jährliche Lebensmittelverkäufe und bis zum 1. Januar 2021 für Hersteller mit niedrigerem Umsatz mit Lebensmitteln.[13][14] Eine Tabelle der alten und neuen erwachsenen täglichen Werte wird bei der Bereitstellung Referenztäglicher Einnahme.

Befestigung

Laut dem globalen Austausch von Befestigungsdaten ist ein Vitamin -K -Mangel so selten, dass keine Länder erforderlich sind, um Lebensmittel zu befestigen.[15] Das Weltgesundheitsorganisation Hat keine Empfehlungen zur Vitamin K -Festung.[16]

Quellen

Vitamin k1 ist in erster Linie von Pflanzen, insbesondere aus blattgrünem Gemüse. Kleine Mengen werden von Tierquoten bereitgestellt. Vitamin k2 ist in erster Linie von Tierquellen mit Geflügel und Eiern viel bessere Quellen als Rindfleisch, Schweinefleisch oder Fisch.[7] Eine Ausnahme von letzterem ist Nattō, die aus bakterien-fermentierten Sojabohnen hergestellt wird. Es ist eine reichhaltige Nahrungsquelle für Vitamin K.2 Variante MK-7, hergestellt von den Bakterien.[17]

Vitamin k1

Pflanzenquelle[7] Betrag k1
(μg / Maß)
Collard Greens gekocht, entwässert, 1⁄2 Tasse 530
Spinat gekocht, entwässert, 1⁄2 Tasse 445
Rübengrün gekocht, entwässert, 1⁄2 Tasse 425
Spinat roh, 1 Tasse 145
Rosenkohl gekocht, entwässert, 1⁄2 Tasse 110
Grünkohl roh, 1 Tasse 82
Brokkoli gekocht, entwässert, 1⁄2 Tasse 81
Spargel gekocht, abgelaugt, 4 Speere 48
Kiwi abgezogen, geschnitten, 1⁄2 Tasse 36
Chinakohl gekocht, 1⁄2 Tasse 29
Blaubeeren gefroren, 1⁄2 Tasse 21
Möhren roh, gehackt, 1 Tasse 17
Pflanzenquelle[7] Betrag k1
(μg / Maß)
Haselnüsse gehackt, 1 Tasse 16
Trauben, 1⁄2 Tasse 11
Tomate Produkte, 1 Tasse 9.2
Olivenöl, 1,0 Esslöffel 8.1
Zucchini gekocht, abgelaugt, 1,0 Tasse 7.6
Mango Stücke, 1,0 Tasse 6.9
Birnen, Stücke, 1,0 Tasse 6.2
Kartoffel gebacken, einschließlich Haut, einer 6.0
Süßkartoffel gebacken, einer 2.6
Brot Vollkorn -Weizen, 1 Scheibe 2.5
Brot weiß, 1 Scheibe 2.2
Tierquelle[7] Betrag k1
(μg / Maß)
Huhn, 4,0 oz 2,7–3,3
Mollusken, 4 Unzen 2.2
Käse gewürfelt, 1⁄2 Tasse 1.4–1.7
Rindfleisch, 4 Unzen 0,9
Schweinefleisch Wurst, 4 Unzen 0,9
Joghurt Vollmilch, 1,0 Tasse 0,4
Milch Ganzes oder fettarmes 1,0 Tasse 0,2
Fische, 4 Unzen 0,1
Eier, eines 0,1
Menschliche Milchpro Liter 0,85–9,2 (Median 2,5)[18]

Vitamin k2

Siehe auch: Vitamin K2 § Ernährungsquellen

Tierquellen sind eine Quelle für Vitamin K.2[19][20] Die MK-4-Form erfolgt aus der Umwandlung von Pflanzenquellen-Vitamin K.1 in verschiedenen Geweben im Körper.[21]

Quelle[19] Betrag k2
MK-4 bis MK-7
(μg / 100 g)
Nattō 1103 (90% MK-7)[17]
Gans 31
Huhn 8.9
Schweinefleisch 2.1
Rindfleisch 1.1
Lachs 0,5
Eigelb 32
Eiweiß 0,9
Quelle[19][20] Betrag k2
MK-4 bis MK-7
(μg / 100 g)
Milch, ganz 0,9
Milch, Skim 0,0
Joghurt, Vollmilch 0,9
Butter 15
Käse, schwer 8–10
Käse, Sanft 3.6

Vitaminmangel

Hauptartikel: Vitamin K -Mangel

Da Vitamin K AIDS -Mechanismen für die Blutgerinnung hilft, kann sein Mangel zu einer verringerten Blutgerinnung führen und in schweren Fällen zu verringern Prothrombin-Zeit.[2][5]

Normale Diäten haben normalerweise keinen Mangel an Vitamin K, was darauf hinweist, dass Mangel bei gesunden Kindern und Erwachsenen ungewöhnlich ist.[4] Eine Ausnahme kann Säuglinge sein, bei denen ein erhöhtes Mangelrisiko unabhängig vom Vitaminstatus der Mutter während der Schwangerschaft und des Stillens aufgrund der schlechten Übertragung des Vitamins auf die Plazenta und niedrige Mengen des Vitamins in der Muttermilch besteht.[18]

Sekundärmängel können bei Menschen auftreten, die angemessene Mengen konsumieren, jedoch Malabsorptionsbedingungen haben, wie z. Mukoviszidose oder chronische Pankreatitis und bei Menschen, die haben Leberschäden oder Krankheit.[2] Sekundärer Vitamin -K -Mangel kann auch bei Menschen auftreten, die ein Rezept für ein Vitamin -K -Antagonisten -Medikament wie Warfarin haben.[2][4] Ein Medikament, das mit einem erhöhten Risiko eines Vitamin -K -Mangels verbunden ist, ist Cefamandole, obwohl der Mechanismus unbekannt ist.[22]

Medizinische Anwendungen

Behandlung von Vitaminmangel bei Neugeborenen

Vitamin K wird als Injektion an Neugeborene zur Verhinderung verabreicht Vitamin K -Mangelblutung.[18] Die Blutgerinnungsfaktoren von Neugeborenen betragen ungefähr 30–60% der Erwachsenenwerte. Dies scheint eine Folge einer schlechten Übertragung des Vitamins über die Plazenta und damit ein niedriges fetales Plasma -Vitamin K.[18] Das Auftreten von Vitamin -K -Mangelblutungen in der ersten Woche der Lebensdauer des Kindes wird auf 0,25–1,7%geschätzt, wobei eine Prävalenz von 2–10 Fällen pro 100.000 Geburten vorhanden ist. Menschliche Milch Enthält 0,85–9,2 μg/l (Median 2,5 μg/l) Vitamin K1während die Säuglingsformel im Bereich von 24 bis 175 μg/l formuliert wird.[18] Spät einsetzende Blutungen mit Beginn von 2 bis 12 Wochen nach der Geburt können eine Folge des exklusiven Stillens sein, insbesondere wenn es keine vorbeugende Behandlung gab.[18] Spätbegrechte Prävalenz in 35 Fällen pro 100.000 Lebendgeburten bei Säuglingen, die bei oder kurz nach der Geburt keine Prophylaxe erhalten hatten.[23] In der asiatischen Bevölkerung tritt häufiger Vitamin -K -Mangelblutungen auf als die kaukasische Bevölkerung.[18]

Blutungen bei Säuglingen aufgrund eines Vitamin -K -Mangels können schwerwiegend sein und zum Krankenhausaufenthalt führen. Gehirnschaden, und Tod. Die intramuskuläre Injektion, typischerweise kurz nach der Geburt, ist bei der Verhinderung von Vitamin -K -Mangelblutungen wirksamer als die orale Verabreichung, die eine wöchentliche Dosierung von bis zu drei Monaten erfordert.[18]

Verwaltung der Warfarin -Therapie

Warfarin ist ein Antikoagulanzien Arzneimittel. Es funktioniert, indem es ein Enzym hemmt, das für das Recycling von Vitamin K zu einem funktionellen Zustand verantwortlich ist. Infolgedessen sind Proteine, die durch Vitamin K modifiziert werden sollten, nicht, einschließlich Proteinen, die für die Blutgerinnung essentiell sind und daher nicht funktionsfähig sind.[24] Der Zweck des Arzneimittels besteht darin, das Risiko einer unangemessenen Blutgerinnung zu verringern, was schwerwiegende, potenziell tödliche Konsequenzen haben kann.[2] Die richtige Antikoagulanswirkung von Warfarin ist eine Funktion der Vitamin -K -Aufnahme und der Drogendosis. Aufgrund der unterschiedlichen Absorption des Arzneimittels und der Mengen an Vitamink in der Ernährung muss die Dosierung für jeden Patienten überwacht und individualisiert werden.[25] Einige Lebensmittel sind so hoch in Vitamin K1 Diese medizinische Beratung besteht darin, diese (Beispiele: Collard Greens, Spinat, Rübengrün) vollständig zu vermeiden, und für Lebensmittel mit einem bescheidenen Vitamingehalt den Konsum so konsistent wie möglich, so dass die Kombination von Vitaminaufnahme und Warfarin das Anti Gerinnungsaktivität im therapeutischen Bereich.[26]

Vitamin K ist eine Behandlung für Blutungsereignisse, die durch Überdosis des Arzneimittels verursacht werden.[27] Das Vitamin kann vom Mund verabreicht werden, intravenös oder subkutan.[27] Orales Vitamin K wird in Situationen verwendet, wenn die Person einer Person Internationales normalisierter Verhältnis ist größer als 10, aber es gibt keine aktiven Blutungen.[26][28] Die neueren Antikoagulanzien Apixaban, Dabigatran und rivaroxaban sind keine Vitamin -K -Antagonisten.[29]

Behandeln Sie die Vergiftung von Rodentiziden

Cumarin wird in der pharmazeutischen Industrie als Vorläuferreagenz bei der Synthese einer Reihe synthetischer Antikoagulans -Pharmazeutika verwendet.[30] Eine Teilmenge, 4-Hydroxycoumarine, fungieren als Vitamin K -Antagonisten. Sie blockieren die Regeneration und das Recycling von Vitamin K. Einige der 4-Hydroxycoumarin-Antikoagulanzienklassen von Chemikalien sind so ausgelegt, dass sie eine hohe Wirksamkeit und lange Verweilzeiten im Körper haben. Diese werden spezifisch als zweite Generation verwendet. Rodentizide ("Rattengift"). Der Tod erfolgt nach mehreren Tagen bis zwei Wochen, normalerweise durch innere Blutung.[30] Für Menschen und für Tiere, die entweder das Rodentizid oder Ratten konsumiert haben, die durch das Rodentizid vergiftet sind, ist die Behandlung eine längere Verabreichung großer Mengen an Vitamin K.[31][32] Diese Dosierung muss manchmal bis zu neun Monate lang in Fällen von Vergiftungen durch fortgesetzt werden "Superwarfarin"Rodentizide wie Brodifacoum. Orales Vitamin k1 wird gegenüber anderen Vitamin K bevorzugt1 Verwaltungswege, weil es weniger Nebenwirkungen hat.[33]

Bewertungsmethoden

Ein Anstieg in Prothrombin-ZeitEin Koagulationsassay wurde als Indikator für den Vitamin -K -Status verwendet, aber für diese Anwendung fehlt ihm eine ausreichende Empfindlichkeit und Spezifität.[34] Serumphyllochinon ist der am häufigsten verwendete Marker für den Vitamin -K -Status. Die Konzentrationen <0,15 µg/l zeigen einen Mangel an. Zu den Nachteilen gehört, dass der Ausschluss der anderen Vitamin -K -Vitamere und die Störung der jüngsten Nahrungsaufnahme.[34] Vitamin K ist für die Gammakarboxylierung spezifischer Glutaminsäurereste innerhalb der GLA-Domäne der 17 Vitamin K-abhängigen Proteine ​​erforderlich. Ein Anstieg der nicht karboxylierten Versionen dieser Proteine ​​ist daher ein indirekter, aber empfindlicher und spezifischer Marker für Vitamin -K -Mangel. Wenn unkarboxyliertes Prothrombin gemessen wird, ist dieses "Protein, das durch Vitamin-K-Abwesenheit/Antagonismus (Pivka-II) induziert" in Vitamin-K-Mangel erhöht wird. Der Test wird verwendet, um das Risiko einer Vitamin -K -defizienten Blutung bei Neugeborenen zu bewerten.[34] Osteocalcin ist an der Verkalkung von Knochengewebe beteiligt. Das Verhältnis von nicht karboxyliertem Osteocalcin zu carboxyliertem Osteocalcin nimmt mit einem Vitamin -K -Mangel zu. Es wurde gezeigt, dass Vitamin K2 dieses Verhältnis senkt und sich verbessert Lumbal Wirbel Knochenmineraldichte.[35] Das Matrix -GLA -Protein muss sich einer vitamin -k -abhängigen Phosphorylierung und Carboxylierung unterziehen. Eine erhöhte Plasmakonzentration von dephosphoryliertem, unkarboxyliertem MGP zeigt einen Vitamin -K -Mangel an.[36]

Nebenwirkungen

Keine bekannte Toxizität ist mit hohen oralen Dosen des Vitamin K verbunden1 oder (Vitamin K.2) Formen von Vitamin K, so dass die Aufsichtsbehörden aus den USA, Japan und der Europäischen Union stimmen, dass nein Tolerierbare obere Einlassniveaus muss festgelegt werden.[5][9][10] Allerdings Vitamin K.1 wurde mit schweren Nebenwirkungen in Verbindung gebracht, wie z. Bronchospasmus und Herzstillstand wenn intravenös gegeben. Die Reaktion wird als nicht immunvermittelte beschrieben Anaphylaktoidreaktionmit Inzidenz von 3 pro 10.000 Behandlungen. Die Mehrheit der Reaktionen trat bei polyoxyethyliertem auf Rizinusöl wurde als Solubilisierungsmittel verwendet.[37]

Nichtmenschliche Verwendungszwecke

Formen, die nicht in der Natur gefunden werden und daher nicht "Vitamine", sind Menadione und 4-Amino-2-Methyl-1-Naphthol ("K5"). Menadione, eine synthetische Verbindung, die manchmal als Vitamin K bezeichnet wird3, wird in der verwendet Tierfutter Industrie, denn sobald es konsumiert wurde, wird es in Vitamin K umgewandelt2.[38] Die USA Food and Drug Administration hat diese Form aus dem Verkauf als Mensch verboten Nahrungsergänzungsmittel weil gezeigt wurde, dass große Dosen verursacht werden allergische Reaktionen, hämolytische Anämie, und Zytotoxizität in Leberzellen.[2] Forschung mit k5 deutet darauf hin, dass es hemmen kann Pilz- Wachstum bei Fruchtsäften.[39]

Chemie

Vitamin k1 (Phyllochinon) - Beide Formen des Vitamins enthalten eine funktionelle Naphthochinon Ring und an aliphatisch Seitenkette. Phyllochinon hat a Phyyl Seitenkette.
Vitamin k2 (Menaquinone). In Menaquinon besteht die Seitenkette aus einer unterschiedlichen Anzahl von Anzahl von Isoprenoid Rückstände. Die häufigste Anzahl dieser Rückstände ist vier, seit Tier Enzyme Normalerweise produzieren Sie Menaquinon-4 aus Pflanzenphyllochinon.

Die Struktur von Phyllochinon, Vitamin K.1, ist gekennzeichnet durch das Vorhandensein eines Phyyl -Sidechain.[5] Vitamin k1 hat eine (e) Trans -Double -Bindung für seine biologische Aktivität und zwei chirale Zentren auf dem Phyyl -Sidechain.[40] Vitamin k1 Erscheint als gelbe viskose Flüssigkeit bei Raumtemperatur aufgrund der Absorption von violettem Licht in den UV-Vis-Spektren.[41] Die Strukturen von Menaquinonen, Vitamin K.2, sind durch die im Molekül vorhandene Polyisoprenyl -Seitenkette gekennzeichnet, die vier bis 13 Isoprenyleinheiten enthalten kann. MK-4 ist die häufigste Form. [5] Die große Größe von Vitamin K.1 ergibt viele verschiedene Peaks in der Massenspektroskopie, von denen die meisten Derivate der Naphthochinonringbase und der Alkyl -Seitenkette betreffen.[42]

Eine Probe von Phytomenadion zur Injektion, auch Phyllochinon bezeichnet

Umwandlung von Vitamin K.1 zu Vitamin k2

Hauptartikel: Vitamin k2

Bei Tieren die MK-4-Form von Vitamin K.2 wird durch Umwandlung von Vitamin K erzeugt1 in dem Hoden, Pankreas, und arteriell Wände.[21] Während die wichtigsten Fragen immer noch den biochemischen Weg für diese Transformation umgeben, hängt die Umwandlung nicht ab Darmbakterienwie es bei keimfreien Ratten auftritt[43] und in parenteral verabreichtem K.1 bei Ratten.[44][45] Es gibt Hinweise darauf, dass die Umwandlung durch Entfernen des Phyyl Schwanz von k1 Menadione produzieren (auch als Vitamin K bezeichnet3) als Zwischenprodukt, das dann ist pränyliert MK-4 produzieren.[46]

Physiologie

Bei Tieren ist Vitamin K an der beteiligt Carboxylierung bestimmter Glutamat Reste in Proteinen zu bilden Gammakarboxyglutamat (GLA) Reste. Die modifizierten Rückstände befinden sich oft (aber nicht immer) in spezifisch Proteindomänen genannt GLA -Domänen. GLA -Reste sind normalerweise an der Bindung beteiligt Kalziumund sind für die biologische Aktivität aller bekannten GLA -Proteine ​​essentiell.[47]

17 menschliche Proteine ​​mit GLA -Domänen wurden entdeckt; Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung von drei physiologischen Prozessen:

Absorption

Vitamin K wird durch die absorbiert Jejunum und Ileum in dem Dünndarm. Der Prozess erfordert Galle und Bauchspeicheldrüsensäfte. Schätzungen für die Absorption liegen in der Größenordnung von 80% für Vitamin K.1 in seiner freien Form (als Nahrungsergänzungsmittel), aber viel niedriger, wenn es in Lebensmitteln vorhanden ist. Beispielsweise ist die Absorption von Vitamin K aus Grünkohl und Spinat - Lebensmittel, die mit einem hohen Vitamin -K -Gehalt identifiziert wurden - in der Größenordnung von 4% bis 17%, unabhängig davon, ob roh oder gekocht.[4] Für die Absorption von Vitamin K sind weniger Informationen verfügbar2 aus Lebensmitteln.[4][5]

Das Darmmembranprotein Niemann-pick c1-like 1 (NPC1L1) vermittelt Cholesterinabsorption. Tierstudien zeigen, dass es sich auch um die Absorption von Vitaminen E und K befasst1.[55] Die gleiche Studie prognostiziert auch eine potenzielle Wechselwirkung zwischen SR-BI- und CD36-Proteinen.[55] Das Medikament Ezetimibe hemmt NPC1L1, was zu einer Verringerung der Cholesterinabsorption beim Menschen führt und in tierischen Studien auch Vitamin E und Vitamin K reduziert1 Absorption. Eine erwartete Konsequenz wäre, dass die Verabreichung von Ezetimibe gegenüber Menschen, die Warfarin (einen Vitamin -K -Antagonisten) einnehmen, den Warfarin -Effekt potenzieren würde. Dies wurde beim Menschen bestätigt.[55]

Biochemie

Funktion bei Tieren

Zyklischer Wirkungsmechanismus von Vitamin K.
Vitamin k Hydrochinon
Vitamin k Epoxid
In beiden Fällen repräsentiert R die isoprenoide Seitenkette.

Vitamin K ist je nach spezifischem Homolog in Tieren unterschiedlich verteilt. Vitamin k1 ist hauptsächlich in Leber, Herz und Bauchspeicheldrüse vorhanden, während MK-4 in den Nieren, Gehirn und Bauchspeicheldrüse besser vertreten ist. Die Leber enthält auch längerkette Homologe MK-7 bis MK-13.[56]

Die Funktion von Vitamin K.2 in der Tierzelle ist ein hinzuzufügen a Carboxylsäure funktionelle Gruppe zu einem Glutamat (Glu) Aminosäure Rückstände in a Protein, um a zu bilden Gammakarboxyglutamat (GLA) Rest. Dies ist etwas ungewöhnlich posttranslationale Modifikation des Proteins, das dann als a bekannt ist "GLA -Protein". Das Vorhandensein von zwei COOH-Gruppen (Carboxylsäure) auf demselben Kohlenstoff im Gamma-Carboxyglutamat-Rückstand ermöglicht es ihm Chelat Kalziumionen. Die Bindung von Calciumionen auf diese Weise löst sehr oft die Funktion oder Bindung von GLA-Protein-Enzymen aus, wie die unten diskutierten sogenannten Vitamin-K-abhängigen Gerinnungsfaktoren.[57]

In der Zelle nimmt Vitamin K an einem zyklischen Prozess teil. Das Vitamin unterliegt Elektronen die Ermäßigung zu einer reduzierten Form namens Vitamin K Hydrochinon, katalysiert durch das Enzym Vitamin K -Epoxidreduktase (VKOR).[58] Dann ein weiteres Enzym oxidiert Vitamin K Hydrochinon, um die Carboxylierung von GLA an GLA zu ermöglichen; Dieses Enzym heißt Gamma-Glutamyl-Carboxylase[59] oder das Vitamin K -abhängige Carboxylase. Die Carboxylierungsreaktion verläuft nur, wenn das Carboxylase -Enzym gleichzeitig Vitamin -K -Hydrochinon zu Vitamin -K -Epoxid oxidieren kann. Die Carboxylierungs- und Epoxidationsreaktionen sollen gekoppelt sein. Vitamin K -Epoxid wird dann durch VKOR in Vitamin K wiederhergestellt. Die Reduktion und anschließende Reoxidation von Vitamin K gekoppelt mit Carboxylierung von GLU wird als Vitamin -K -Zyklus bezeichnet.[60] Menschen haben sich bei Vitamin K selten mangelhaft, weil sie teilweise Vitamin K.2 wird in Zellen kontinuierlich recycelt.[61]

Warfarin und andere 4-Hydroxycoumarine Blockieren Sie die Wirkung von VKOR.[24] Dies führt zu verringerten Konzentrationen von Vitamin K und Vitamin K -Hydrochinon in Geweben, so dass die durch die Glutamylcarboxylase katalysierte Carboxylierungsreaktion ineffizient ist. Dies führt zur Herstellung von Gerinnungsfaktoren mit unzureichender GLA. Ohne GLA auf der Amino Termini Von diesen Faktoren binden sie nicht mehr stabil an das Blutgefäß Endothel und kann nicht aktivieren Gerinnung um die Bildung eines Gerinnsels während der Gewebeverletzung zu ermöglichen. Da es unmöglich ist, vorherzusagen, welche Dosis von Warfarin den gewünschten Grad an Gerinnungsunterdrückung liefert, muss die Warfarin -Behandlung sorgfältig überwacht werden, um Unterdosierung und Überdosis zu vermeiden.[25]

Gammakarboxyglutamat-Proteine

Hauptartikel: GLA -Domäne

Die folgenden menschlichen GLA-haltigen Proteine ​​("GLA-Proteine") wurden auf den Grad der Primärstruktur charakterisiert: Blutgerinnungsfaktoren II (Prothrombin), Vii, ix und x, antikoagulant Protein c und Protein sund der Faktor X-Targeting Protein z. Das Knochen -Gla -Protein Osteocalcin, die Verkalkung inhibieren Matrix -Gla -Protein (Mgp), die Zellwachstum Regulierung des Wachstumsstillstands Spezifisches Gen 6 -Protein und die vier Transmembran -Gla -Proteine, deren Funktion derzeit unbekannt ist. Die GLA-Domäne ist für die Hochaffinitätsbindung von verantwortlich Kalziumionen (Ca2+) an GLA -Proteine, die häufig für ihre Konformation notwendig und immer für ihre Funktion notwendig sind.[57]

Es ist bekannt, dass GLA -Proteine ​​in einer Vielzahl von Wirbeltieren auftreten: Säugetiere, Vögel, Reptilien und Fisch. Das Gift von einer Reihe von Australische Schlangen Wirkt durch Aktivierung des menschlichen Blutgerissens-Systems. In einigen Fällen wird die Aktivierung durch Schlangen-GLA-haltige Enzyme durchgeführt, die an die binden Endothel von menschlichen Blutgefäßen und katalysieren Sie die Umwandlung von Prokoagulans -Gerinnungsfaktoren in aktivierte, was zu unerwünschten und potenziell tödlichen Gerinnung führt.[62]

Eine weitere interessante Klasse von GLA-haltigen Proteinen von Wirbellosen wird durch die Fischjagdschnecke synthetisiert Conus Geographus.[63] Diese Schnecken produzieren ein Gift mit Hunderten von neuroaktiven Peptide, oder Conotoxine, was ausreichend giftig ist, um einen erwachsenen Menschen zu töten. Einige der Conotoxine enthalten zwei bis fünf GLA -Rückstände.[64]

Funktion in Pflanzen

Vitamin k1 ist eine wichtige Chemikalie in grünen Pflanzen, wo es als fungiert als Elektronenakzeptor in Photosystem i während Photosynthese.[65] Aus diesem Grund Vitamin K.1 ist in großen Mengen in den photosynthetischen Geweben von Pflanzen (grün Laubund dunkelgrünes Blattgemüse wie z. Römersalat, Grünkohl, und Spinat), aber es tritt in weitaus kleineren Mengen in anderen Pflanzengeweben auf.[7][65]

Funktion in Bakterien

Viele Bakterien, einschließlich Escherichia coli gefunden in der Dickdarm, kann Vitamin K synthetisieren2 (MK-7 bis MK-11),[66] Aber nicht Vitamin K.1. Grüne Algen und einige Arten von Arten Cyanobakterien (manchmal als blaugrüne Algen bezeichnet) können Vitamin K synthetisieren1.[65] Im Vitamin k2 Synthese Bakterien, Menaquinon überträgt zwei Elektronen zwischen zwei verschiedenen kleinen Molekülen während sauerstoffunabhängiger Stoffwechselergieproduktionsprozesse (Produktionsprozesse (anaerobe Atmung).[67] Zum Beispiel ein kleines Molekül mit einem Überschuss an Elektronen (auch als Elektronendonor bezeichnet) wie z. Laktat, format, oder NADHMit Hilfe eines Enzyms übergeht zwei Elektronen an Menaquinon. Das Menaquinon überträgt mit Hilfe eines anderen Enzyms diese beiden Elektronen dann an ein geeignetes Oxidationsmittel, wie z. fumarat oder Nitrat (auch Elektronenakzeptor genannt). Hinzufügen von zwei Elektronen zu fumarat oder Nitrat konvertiert das Molekül in Succinat oder Nitrit Plus Wasser, beziehungsweise.[67] Einige dieser Reaktionen erzeugen eine zelluläre Energiequelle, ATPin ähnlicher Weise ähnlich wie eukaryotisch Zelle aerobe Atmungaußer dem endgültigen Elektronenakzeptor ist es nicht molekularer Sauerstoff, aber fumarat oder Nitrat. Im aerobe Atmung, das letzte Oxidationsmittel ist molekularer Sauerstoff, was vier Elektronen von einem Elektronendonor akzeptiert, z. NADH konvertiert werden zu Wasser. E coli, wie fakultative Anaerobes, kann beide ausführen aerobe Atmung und Menaquinon-vermittelte anaerobe Atmung.[67]

Geschichte

Im Jahr 1929 dänischer Wissenschaftler Henrik Dam untersuchten die Rolle von Cholesterin Durch die Fütterung von Hühnern eine mit Cholesterin abgereicherte Diät.[68] Er replizierte zunächst Experimente, die von Wissenschaftlern in der gemeldet wurden Ontario Agricultural College.[69] McFarlane, Graham und Richardson, die am OAC -Programm des Chick -Feeds arbeiteten, hatte verwendet Chloroform Alle Fett aus Küken Chow entfernen. Sie stellten fest, dass Küken, die nur mit Fett abgereicherte Chow fütterten, Blutungen entwickelten und von Tag Sites bluteten.[70] DAM stellte fest, dass diese Defekte durch Zugabe gereinigter Cholesterin in die Ernährung nicht wiederhergestellt werden konnten. Es schien, dass - zusammen mit dem Cholesterinspiegel eine zweite Verbindung aus der Nahrung extrahiert worden war und diese Verbindung als Gerinnungsvitamin bezeichnet wurde. Das neue Vitamin erhielt den Brief K Koagulationsvitamin. Edward Adelbert Doisy von Saint Louis University tat ein Großteil der Forschungsergebnisse, die zur Entdeckung der Struktur und der chemischen Natur von Vitamin K.[71] Mutter und Doisy teilten sich die 1943 Nobelpreis für Medizin für ihre Arbeit an Vitamin K.1 und k2 Veröffentlicht 1939. Mehrere Labors synthetisierten 1939 die Verbindung (en).[72]

Seit mehreren Jahrzehnten war das Vitamin K -defiziente Kükenmodell die einzige Methode zur Quantifizierung von Vitamin K in verschiedenen Lebensmitteln: Die Küken wurden Vitamin K -defizient gemacht und anschließend mit bekannten Mengen an Vitamin -K -entsprechenden Nahrungsmitteln gefüttert. Das Ausmaß, in dem die Blutgerinnung durch die Diät wiederhergestellt wurde, wurde als Maß für den Vitamin -K -Gehalt angenommen. Drei Gruppen von Ärzten fanden unabhängig davon dies: Biochemisches Institut, Universität Kopenhagen (Dam und Johannes Glavind), Universität von Iowa Abteilung für Pathologie (Emory Warner, Kenneth Brinkhousund Harry Pratt Smith) und die Mayo-Klinik (Hugh Butt, Albert Snellund Arnold Osterberg).[73]

Der erste veröffentlichte Bericht über eine erfolgreiche Behandlung mit Vitamin K der lebensbedrohlichen Blutung bei einem gelbsen Patienten mit Prothrombinmangel wurde 1938 von Smith, Warner und Brinkhous erstellt.[74]

Die genaue Funktion von Vitamin K wurde erst 1974 entdeckt, wann ProthrombinEs wurde bestätigt, dass ein Blutreglerprotein Vitamin K abhängig ist. Wenn das Vitamin vorhanden ist, hat Prothrombin Aminosäuren in der Nähe des Amino -Terminus des Proteins als γ-Carboxyglutamat Anstatt von Glutamatund ist in der Lage, Kalzium, einen Teil des Gerinnungsverfahrens zu binden.[75]

Forschung

Osteoporose

Vitamin K ist für die Gammastarboxylierung von erforderlich Osteocalcin in Knochen.[76] Das Risiko von Osteoporose, bewertet über Knochenmineraldichte und Frakturen waren nicht für Menschen bei der Warfarin -Therapie betroffen - einem Vitamin -K -Antagonisten.[77] Höhere diätetische Aufnahme von Vitamin K1 kann das Risiko von Frakturen geringfügig verringern.[78] Es gibt jedoch gemischte Hinweise, um die Behauptung zu stützen, dass die Supplementierung von Vitamin K die Risiko für Knochenbrüche verringert.[4][76][79] Bei Frauen, die nach der Menopause und bei allen Menschen mit Osteoporose diagnostiziert wurden, berichteten Supplementierungsversuche zu einer Erhöhung der Knochenmineraldichte, eine Verringerung der Wahrscheinlichkeit klinischer Frakturen, jedoch keinen signifikanten Unterschied für Wirbelfrakturen.[79] Es gibt eine Untergruppe von Literatur zur Ergänzung mit Vitamin K.2 MK-4 und Knochengesundheit. Eine Metaanalyse berichtete über eine Abnahme des Verhältnisses von unkarboxyliertem Osteocalcin zu Carboxylierter, eine Zunahme der Knochenmineraldichte der Lendenwirbelsäule, jedoch keine signifikanten Unterschiede für Wirbelfrakturen.[35]

Herz -Kreislauf -Gesundheit

Matrix-Gla-Protein ist ein Vitamin-K-abhängiger Protein, das in Knochen vorkommt, aber auch in Weichgeweben wie Arterien, wo es als Anti-Kalkifizierungsprotein zu fungieren scheint. In Tierstudien weisen Tiere, denen das Gen für MGP fehlt, eine Verkalkung von Arterien und anderen Weichteilen auf.[4] In Menschen, Keutel syndrome ist selten rezessiv genetisch Störung im Zusammenhang mit Anomalien im Gen, das für MGP kodiert und durch abnormale gekennzeichnet ist diffus Knorpel Verkalkung.[80] Diese Beobachtungen führten zu einer Theorie, dass beim Menschen, unzureichend carboxyliertes MGP aufgrund der geringen Nahrungsaufnahme des Vitamins, zu einem erhöhten Risiko einer arteriellen Verkalkung und koronaren Herzerkrankungen führen könnte.[4]

Im Metaanalysen von Bevölkerungsstudien war die geringe Aufnahme von Vitamin K mit inaktivem MGP assoziiert. arteriell Verkalkung[81] und arterielle Steifheit.[82][83] Niedrigere Ernährungsaufnahme von Vitamin K.1 und Vitamin k2 waren auch mit höher verbunden koronare Herzerkrankung.[36][84] Wenn die Blutkonzentration des zirkulierenden Vitamin k1 wurde bewertet, dass ein erhöhtes Risiko in allen Ursachen der Mortalität in Verbindung mit niedriger Konzentration bestand.[85][86] Im Gegensatz zu diesen Bevölkerungsstudien eine Überprüfung randomisierter Studien unter Verwendung einer Supplementation mit beiden Vitamin K.1 oder Vitamin k2 berichtete, keine Rolle bei der Minderung der Gefäßverkalkung oder zur Verringerung der arteriellen Steifheit. Die Studien waren zu kurz, um die Auswirkungen auf die koronare Herzkrankheit oder die Mortalität zu bewerten.[87]

Sonstiges

Bevölkerungsstudien legen nahe, dass der Vitamin-K-Status eine Rolle bei Entzündungen, Gehirnfunktion, endokriner Funktion und einem Anti-Krebs-Effekt spielen kann. Bei all diesen gibt es keine ausreichenden Beweise aus Interventionsstudien, um Schlussfolgerungen zu ziehen.[4] Aus einer Überprüfung der Beobachtungsversuche ist die langfristige Anwendung von Vitamin-K-Antagonisten als Antikoagulationstherapie im Allgemeinen mit einer geringeren Krebsinzidenz verbunden.[88] Es gibt widersprüchliche Überprüfungen darüber, ob Agonisten das Risiko eines Prostatakrebs verringern.[89][90]

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Weitere Lektüre

Externe Links

  • "Vitamin K". Drogeninformationsportal. US -amerikanische Nationalbibliothek für Medizin.
  • "Phyllochinon". Drogeninformationsportal. US -amerikanische Nationalbibliothek für Medizin.
  • "Phytomenadion". Drogeninformationsportal. US -amerikanische Nationalbibliothek für Medizin.
  • "Vitamin K2". Drogeninformationsportal. US -amerikanische Nationalbibliothek für Medizin.
  • "Menadione". Drogeninformationsportal. US -amerikanische Nationalbibliothek für Medizin.