Витамин К - биологија

К витамини (К. За Коагулација) припаѓаат на витамини растворливи во масти, покрај витамините А, Д и Е. Тие се кофактор во реакциите на γ-глутамилкарбоксилаза. Овој механизам активира и регулира голем број на коагулациони и антикоагулантни фактори.

Понатаму, витамините К играат важна улога во растот на клетките за активирање на остеокалцин (коски протеин), калбиндин и лиганди за некои рецептори тирозин кинази, како што е специфичен ген-6 за запирање на растот.

Витаминот К1 е неопходен за фотосинтеза кај растенијата.

приказна

Постоењето на „витамин К“ беше постулирано од данскиот истражувач Карл Питер Хенрик Дам, откако тој забележал во 1929 година за време на истражувањето за синтезата на холестерол кај пилињата дека специјалната диета без холестерол што им била дадена, резултирала во повеќе од две до три недели Имаше крварење под кожата, мускулите и другите органи. Со својата работа, тој беше во можност да исклучи дека овие симптоми се предизвикани од недостаток на витамини А, Д, Б1, Б2 или Ц, масти или холестерол. [1]

Во 1931 година канадски истражувачи (Мекфарлејн) и др.) на Земјоделскиот колеџ во Онтарио по повод студии за потребите на витамин А и Д кај кокошките при крварење и одложено згрутчување на крвта кога ги обележаа на крилјата, сепак, не го следеа ова набудување.

Во 1933 година двајца американски истражувачи (Холст и Халбрук) од Универзитетот во Калифорнија откриле дека оваа тенденција за крварење кај пилињата може да се спречи со хранење свежа зелка, но погрешно му се припишува на недостаток на витамин Ц.

Откако наскоро беше достапен чист витамин Ц, Дам го даваше парентерално на кокошките со цел да се исклучи дека нарушената апсорпција од дигестивниот тракт (како резултат на интестиналната функција нарушена од диетата) може да биде одговорна за крварењето. И откако хранењето на маслото од пченица не понуди никаква заштита, а од друга страна, администрацијата на житни зрна и семиња спречи нарушување на коагулацијата, тој се чувствува оправдано во 1934 година да го обвини недостатокот на одредена, иако сè уште непозната супстанца во исхраната за проблемите забележани.

Следуваа понатамошни обиди за хранење и во 1935 година оваа група на супстанции конечно беше препознаена како есенцијален витамин со липофилни својства. Писмото К. првично беше избрана заради едноставност, бидејќи недостатокот на оваа супстанца е доволен „Ко“-Агулацијата (згрутчување) на крвта е нарушена. [2] Хемиската структура на витамин К е разјаснета кратко време подоцна од Алмквист и Стокстад на Универзитетот во Калифорнија во Беркли.

Во 1943 година Хенрик Дам ја доби Нобеловата награда за медицина за откритието и Едвард Аделберт Доизи за расветлувањето на структурата на оваа група витамини. [3]

Претставник

Сите супстанции со активност на витамин К се хемиски добиени од природно непостоечки 2-метил-1,4-нафтокинон (менадион). Покрај несупституираниот, ароматичен прстен, метил групата е предуслов за активност на витамин К; липофилниот страничен ланец (кој може да биде со различна должина во зависност од К витаминот) ја одредува растворливоста на маснотиите и другите својства. [4] Оптимални се природните ланци на терпен со 20 атоми на јаглерод. Страничните ланци под 8 јаглеродни атоми доведуваат до неактивност, освен за менадион. Познати се до 100 соединенија со активност на витамин К.

Само витамините К1 и К2 се од практична важност во метаболизмот на човекот. Другите 1,4-нафтокинони имаат поради неповолни, на пр. T. токсични ефекти без практично значење.

Витамин К1 или филокинон се јавува во различни концентрации во хлоропластите на зелените растенија како нормална компонента на фотосинтетичкиот апарат и делумно во нивните плодови.
Витамин К2 или менакинонот се произведува од бактерии (на пример, некои видови на Ешерихија коли или Bacteroides fragilis) исто така се произведува во цревата на човекот. Според неодамнешните студии, тој може да се синтетизира од филокинон во ограничени количини од страна на луѓето и повисоките животни. [5] Најчеста форма е менакинон-4 (n = 4 на горната слика). Во споредба со другите аналози на витамин К, менакинон-4 има најсилна активност на γ-карбоксилација.
Витамин К3 или менадион е синтетички произведена супстанција без страничен ланец (ова е дополнето од човечкиот организам по ингестијата). Водата нерастворлив витамин К3 се користеше порано во форма на растворлив во вода додаток на водород сулфит како вештачки „провитамин К“.

Апсорпција и метаболизам

Поради стабилноста на топлината на групата витамин К, има мала загуба на витамини за време на подготовката, особено за време на готвењето. Витаминот К е исто така стабилен на кислород во исто време. Кога е изложен на светлина, витамин К станува неактивен и брзо ја губи биорасположивоста.

Масти растворлив витамин К проголтан со храна се апсорбира со активен транспорт во мукозните клетки на горниот тенкото црево (јејунум) до 20-70% со помош на жолчна киселина и панкреасна липаза како емулгатори. Од друга страна, витаминот К2 со дифузија го достигнува цревното ткиво. [4] Витаминот К, врзан за хиломикроните и другите липопротеини, го достигнува торакалниот канал од мукозните клетки на јејунумот преку лимфата, во торакалниот канал, од таму во крвта и преку крвта конечно во ткивата во кои се користи (на пр. . Црн дроб). Складирањето може да трае до 14 дена. Во крвта на папокот нема витамин К, тој тешко се пренесува преку плацентата. Феталното снабдување со витамин К во црниот дроб е една петтина од она на постаро дете или возрасен.

Витаминот К е хидроксилиран до својата биолошки активна форма во грубата ендоплазматска мрежа. Во реакцијата на γ-карбоксилација, активираниот витамин KH2 делува како ко-фактор за γ-глутамил карбоксилаза и се претвора во 2,3-епоксид. Протеинот се претвора од АТП во γ-карбоксилиран протеин со помош на СО2 и енергија.

Епоксидот на витамин К се претвора во хинон на витамин К со помош на епоксид редуктаза витамин К.хинонот на витамин К се претвора во хидрохинон на витамин К (витамин KH2) со помош на карбонил редуктаза. Циклусот започнува одново.

Биолошката активност на витамин К се должи на неговата способност да се префрла помеѓу неговите оксидирани (хинон) и намалени (хидрохинонски) форми во циклусот на витамин К. Епоксид редуктазата и витамин К редуктазата можат да бидат инхибирани од антикоагулантните лекови дикумарол, маркумар и варфарин.

50% од витамини К се глукуронидираат преку жолчката во столицата и 20% во форма на вода растворлива преку бубрезите преку урината. [4]

Функции кај луѓето

Суштинската важност на витаминот К лежи во неговиот придонес во пост-преводното воведување на карбокси група во γ-позиција на глутамилски остатоци на специфични протеини, при што тие се активираат. За витамин К2 е докажана основната функција како транспортер на електрони во митохондриите. [6]

Засирување на крвта, коагулација

Витаминот К е вклучен во претворање на факторите на коагулација II, VII, IX, X во нивните форми на коагулација. Овие потоа можат да бидат врзани за фосфолипидните мембрани преку нивните остатоци од карбоксиглутамат во присуство на јони на калциум. Тука лежи нивната биохемиска активност во системот за коагулација, во кој тие имаат основни функции во текот на плазматската коагулација.

Антикоагулантните протеини протеини Ц и протеини С исто така се синтетизираат како претходници во црниот дроб и исто така се карбоксилирани со помош на витамин К. Витаминот К на тој начин има основна функција во регулирање на коагулацијата на крвта. [4] Високи дози на витамин К (до 40 mg на ден) не се поврзани со патолошки изменети вредности на коагулација (на пример, зголемена коагулација на крв и склоност кон тромбоза), бидејќи зголемената тенденција за коагулација и фибринолизата остануваат во рамнотежа. [5]

Антикоагулантни лекови од кумаринската група, како што се фенпрокумон или варфарин, може да се неутрализираат со релативно мали количини на витамин К (1 мг); ако тие се користат, не може да се даде витамин К покрај нормалната храна.

Метаболизам на коските

Витамин К2 инхибира циклооксигеназа-2 на дозно зависен начин, а над него синтеза на PGE2 (што е предизвикано од 1,25 (OH) 2VitD3) и што ја зголемува коскената ресорпција. [5]

Во експерименти врз животни со стаорци може да се покаже дека високи дози (околу 30 мг/кг на ден) на витамин К2 го инхибираат губењето на коските предизвикано од состојби како неактивност на остеопороза, администрација на преднизолон, прекумерна експресија на Г-ЦСФ или губење на коска како резултат на фенитоин. [5]

Витамин К1 и витамин К2 се тестирани во различни клинички студии за нивната ефикасност во профилакса на остеопороза и терапија: Кај жени после менопауза, 45 µg витамин К2 (45 μg на ден) има значителен ефект против остеопорозата, овој ефект може да се намали за 1 α- (ОХ) Дозите на VitD3 може да се зголемат синергетски. Витамин К2, исто така, се чини дека има синергетски ефект со бисфосфонатите. Остеопорозата како несакан ефект на терапија со преднизолон, кај билијарна цироза на црниот дроб, неактивност на пациенти со мозочен удар и кај патници во вселената во бестежинска состојба може исто така да се спречи со витамин К2. Пациентите со Паркинсон се особено изложени на ризик да страдаат од патолошки фрактури на колкот при остеопороза. И кај оваа група на пациенти, 45 µg витамин К2 е ефективна профилакса. [5] .

Регулатива за раст на клетките

Постојат голем број на системи на рецептори-лиганди зависни од витамин К кои се вклучени во метаболизмот на клетките, опстанокот на клетките, нивните трансформации и нивните репликации. Овие вклучуваат Гас6, витамин К-зависен протеин, кој како лиганд, се врзува за разни рецептори тирозин кинази и ги активира. Витаминот К е поврзан со регулирање на растот на клетките и развој на тумори.

Ин витро и ин виво експерименти со витамин К3, витамин К1 и витамин К2 беа спроведени на разни тумори и кај разни видови карцином, што често покажуваше ветувачки резултати, додека релевантните механизми на дејствување сè уште се предмет на разни истражувања [8-ми] .

Од друга страна, две епидемиолошки студии на почетокот на 90-тите години покажаа зголемена стапка на карцином кај деца кои примале витамин К интрамускулно како новороденчиња за профилакса на крварење со недостаток на витамин К. Иако овие резултати не можеа да се потврдат, во многу земји тие доведоа до орална профилакса на витамин К кај здрави новороденчиња. [9]

Васкуларна калцификација

Се претпоставува дека процесот на васкуларна калцификација е контролиран и од протеини со остатоци од γ-карбоксилирана глутаминска киселина ("Gla протеини"). Калцификацијата на големите артерии е особено честа кај постарите луѓе со остеопороза кои имаат слабо заситен статус на витамин К. Затоа се шпекулира дека витаминот К штити од „стврднување на артериите“. [10] .

Витаминот К2 е важен за здрав кардиоваскуларен систем: Студијата за срце во Ротердам покажа дека луѓето кои јаделе храна со голем процент на природен витамин К2 (најмалку 32 µg дневно) во текот на десетгодишен период на набудување, значително помалку калциум - Депозити во артериите и имаа далеку подобро кардиоваскуларно здравје од другите. Резултатот од студијата е дека витаминот К2 го намалува ризикот од развој на васкуларна калцификација или умирање од кардиоваскуларни болести за 50%. [11] Друга студија покажала дека витаминот К2 не само што ја спречува калцификацијата, туку може дури и да го поништи: Во студијата, на стаорци им бил даден антагонист на витамин К варфарин за да предизвикаат калцификација на артериите. Некои од стаорците тогаш примале храна што содржи витамин К2, додека другите биле хранети со нормална храна. Витаминот К2 доведе до 50% намалување на содржината на калциум во артериите на животните. [12]

Појава

Филоквинонот главно се наоѓа во храната, поради што повеќе детали може да се најдат таму. Колку бактериските менакинони од цревната флора придонесуваат за снабдување со витамин К е контроверзно. Во телото, филокинонот се чини дека може да се претвори во поактивен менакинон-4, бидејќи се наоѓа во зголемен број во екстрахепатичните ткива. Механизмот е сè уште непознат.

Важно е витаминот К да не се пренесува дијаплацентарно и новороденчето да прима малку витамин К со мајчиното млеко (тука важна работа е колострумот, кој содржи двојно поголема количина на витамин К). Содржината на витамин К во мајчиното млеко зависи од исхраната на мајката и е околу 3 μg/100 ml.

Следната храна содржи витамин К: кромид, зелен зеленчук како зелка, спанаќ, колераби и зелена салата, при што швајцарската блитва е особено богата со витамин К. Може да се најде и во производи од животинско потекло, како што се млеко или млечни производи, јајца и месо.

услов

Германското друштво за исхрана препорачува: Најмалку 65 µg за жени и 80 µg за мажи дневно (0,03-1,5 μg/kg телесна тежина на ден) и 10 µg/kg телесна тежина дневно за деца [4] Ова е доволно, да се активираат факторите на згрутчување во црниот дроб, но не и за функциите што се над нив. Бидејќи доенчињата доени се изложени на (редок) ризик од клинички релевантен недостаток на витамин К со ризик од опасно крварење во мозокот, профилаксата на витамин К се препорачува во повеќето земји во светот. Во Германија, обично се дозира орално на 3 × 2 mg при раѓање, по околу 1 недела и по околу 4-6 недели. Постојат различни режими на дозирање во други земји.

Методи на откривање и утврдување на статусот

Плазматската концентрација на витамин К1 се дава како 0,3-1 ng/ml крв, во зависност од методот на откривање. [4]

Со Колер тест (Промена на Брзата вредност по единечна интравенска администрација на витамин К) може да се утврди дали нарушувањето на карбоксилацијата на протеините на коагулација зависни од витамин К се должи на дефицитарна апсорпција на витамин К (недостаток на витамин К во црниот дроб, на пр. Во холестаза) или се должи на оштетување на клетките на црниот дроб со нарушување на синтезата на протеини и затоа на метаболичко нарушување за витамин К. Откривањето на недоволно карбоксилирани протеини зависни од витамин К е почувствително.

Симптоми на недостаток (хиповитаминози)

Генерално, со нормална диета, посериозни хиповитаминози се ретки (ако потребата не се мери според барањата за профилакса на остеопороза, итн., За што се потребни значително поголеми дози). Сепак, постојат неколку ситуации во кои тие многу добро можат да се појават:

Антикоагулација на лекови

Деривати на кумарин, кои се користат за орална антикоагулација, се антагонисти (антагонисти) на витамин К и може да доведат до опасно по живот крварење поради релативен дефицит на витамин К доколку се предозираат.

Недостаток на витамин К крварење кај новороденче (хеморагична болест на новороденчиња)

Предозирање (хипервитаминози)

Витамин К1 и витамин К2 не се токсични дури и во високи дози. Не постои такво нешто како хипервитаминоза на витамин К, ако некој не го почитува третманот со супституција кај новороденчињата: Овде, високи дози на витамин К може да предизвикаат хемолиза бидејќи се уште неразвиениот механизам за глукуронизација со витамин К е толку употребен кај новороденчиња, така што билирубин не е повеќе може да биде доволно глукуронидиран и на тој начин се јавува елиминациско нарушување за билирубин (иктерус кај новороденчиња), кое може да се шири патолошки [4] Ова главно се однесувало на употребата на менадион во профилакса на витамин К, кој се користел привремено затоа што требало да се апсорбира побезбедно како провитамин растворлив во вода. Интрамускулна администрација на 1 mg витамин К1 по раѓањето доведува до 100 пати зголемување на нивото на крвта по 4 дена.