Witamina K – jaką odgrywa rolę w organizmie człowieka?

Witaminy są niezbędne do zapewnienia prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego. Termin „witamina K” nie dotyczy tylko jednego związku organicznego rozpuszczalnego w tłuszczach, ale przynajmniej trzech głównych. Wyróżniamy witaminy K1, K2 oraz K3, pochodne 2-metylo-1,4-naftochinonu, które w pozycji C3 mają przyłączone reszty izoprenoidowe.

Filochinon (Fitomenadion) Witamina K1

• W pozycji C3 ma przyłączone cztery reszty izoprenoidowe
• Występuje wyłącznie w świecie roślinnym

Menachinon, Witamina K2

• Grupa związków określana skrótem MK-n (n- liczba reszt izoprenoidowych)
• Syntetyzowana przez bakterie saprofityczne układu pokarmowego (MK-4)
• Występuje w produktach pochodzenia zwierzęcego i produktach fermentacji soi (MK-7)

Menadion, Witamina K3

• Syntetyczna pochodna pozbawiona łańcucha bocznego przy węglu C3
• W postaci wodorosiarczanu sodowego rozpuszcza się w wodzie, co warunkuje jego wysoką aktywność biologiczną

Witamina K bierze udział w wielu procesach fizjologicznych. Do jej funkcji zalicza się:

• Wpływ na krzepnięcie krwi – utrzymanie prawidłowego stężenia:
• czynników krzepnięcia krwi zależnych od wit. K
• czynników hamujących krzepnięcie krwi
• Metabolizm kości
• Zahamowanie proliferacji kom. nowotworowych
• Utrzymywanie prawidłowej gospodarki wapniowej (determinuje odkładanie wapnia poza naczyniami krwionośnymi)  – hamowanie powstawania płytki miażdżycowej
• Wpływ na ośrodkowy układ nerwowy (OUN) – bierze udział w syntezie sfingolipidów i ułatwia przekaźnictwo sygnałów

Metabolizm witaminy K

Reakcje zachodzą w siateczce endoplazmatycznej hepatocytów wątroby. Gamma-karboksylaza zależna od witaminy K zużywa formę hydrochinonową (zredukowaną) witaminy K przekształcając ją do postaci 2,3-epoksydu. Ten  ulega przekształceniu do postaci  chinonowej witaminy K w reakcji katalizowanej przez reduktazę 2,3-epoksydową oraz kofaktor  ditiolowy. Kolejna redukcja do hydrochinonu przez NADPH i reduktazę witaminy K zamyka cykl regeneracji aktywnej postaci witaminy K, która może uczestniczyć w kolejnym cyklu (ulega regeneracji).
Witamina K2 jest produkowana endogennie przez bakterie saprofityczne układu pokarmowego, tworzące florę jelitową.

Zapotrzebowanie na witaminę K

Dla całkowitej karboksylacji protein związanych z mineralizacją kości wymagany jest wyższy poziom witaminy K niż dla zapewnienia poprawności procesów koagulacji. Przyjmuje się że dla zapewnienia poprawnego procesu koagulacji wystarczy 1 μg witaminy K na każdy kilogram masy ciała, czyli przeciętnie 50-80 μg dziennie dla osobnika dorosłego. Zapotrzebowanie zależy od wieku, płci, aktywności fizycznej, przyzwyczajeń żywieniowych i ogólnego stanu organizmu. Grupą szczególnie narażoną na hipowitaminozę są chorzy z mukowiscydozą oraz noworodki, które nie mają jeszcze rozwiniętej flory jelitowej, a mleko matki jest ubogim źródłem tej witaminy. W celu zapobiegania chorobie krwotocznej noworodków, bezpośrednio po urodzeniu podaje się jednorazowy zastrzyk domięśniowy z witaminą K.

Około 80% Wit. K jest przyjmowane z dietą, która stanowi główne źródło izoformy K1.  Witamina K występuje przede wszystkim w roślinach zielonych liściastych: jarmuż, szpinak, brukselka, sałata, mąka sojowa, oliwa z oliwek, szparagi, suszone pomidory czy awokado.

Czynniki powodujące niedobór witaminy K:

• nieodpowiednia dieta
• antybiotykoterapia
• stosowanie leków p/zakrzepowych, przeciwdrgawkowych
• choroby, którym towarzyszy utrudnione wchłaniane tłuszczów: niewydolność wątroby, w zespole złego wchłaniania, przewlekłe zapalenie trzustki
• choroby nerek (w związku z metabolizmem wit. D)
• w przypadku wysokich dawek wit. E (ok. 1000 j.m.)

Witamina K a choroby cywilizacyjne

Witamina K jest kofaktorem γ-karboksylazy – bierze udział w potranslacyjnej gammakarboksylacji reszt glutaminowych białek, takich jak:

• osteokalcyna
• macierz białka Gla
• białko S i C.

Nieukarboksylowane białka są biologicznie nieczynne. Substancje te określane są jako białka indukowane niedoborem witaminy K (PIVKA, ang. proteins induced by vitamin K absence). Wysoki poziom białek PIVKA zwiększa ryzyko rozwoju wielu chorób cywilizacyjnych, między innymi:

• osteoporozy
• miażdżycy
• nowotworów
• schorzeń neurodegeneracyjnych
• cukrzycy.

Osteoporoza jest to najczęściej występująca choroba metaboliczna kości. Objawy pojawiają się wtedy, gdy ubytek tkanki kostnej jest tak duży, że nie może ona spełniać dalej funkcji podporowo-mechanicznej i kości łatwo ulegają złamaniu. Białkami biorącymi udział w procesie kościotworzenia są: osteokalcyna, MGP (Matrix Gla Protein), periostyna. Osteokalcyna jest białkiem niekolagenowym, a jego synteza zachodzi w osteoblastach, odontoblastach i hipertroficznych chondrocytach. Odpowiada za wiązanie jonów wapnia hydroksyapatytu kośćca, świadczy o aktywności osteoklastów oraz zmniejszeniu osteoklastogenezy. Niecałkowita γ-karboksylacja osteoklastyny może być przyczyną zmniejszonej gęstości kości.

Poziom osteokalcyny jest dobrym markerem świadczącym o aktywności osteoblastów. Osteoblasty są to komórki kościotwórcze, wytwarzają one osteoid (część organiczną macierzy kostnej), tam odkładają się kryształy fosforanów wapnia. Całość otoczona jest hydroksyapatytem czyli substancją międzykomórkową. Osteoklasty to natomiast komórki kościogubne, odpowiedzialne przede wszystkim za resorpcję kości. Bardzo ważne jest zachowanie homeostazy osteoblast/osteoklast.

Ilość przyjmowanej witaminy K niezbędnej do całkowitej γ-karboksylacji osteokalcyny jest zdecydowanie wyższa niż od ilości witaminy K potrzebnej do procesów krzepnięcia. Zalecane dzienne  spożycie witaminy K przy osteoporozie wynosi: 120 µg/d dla mężczyzn i 90 µg/d dla kobiet. Ostatnie dane mówią, by zwiększyć poziom MK-4 do 1,5 mg/d w celu zwiększenia γ-karboksylacji i utrzymaniu kośćca we właściwej kondycji.

Profilaktykę osteoporozy rozpoczyna się już w dzieciństwie – należy stosować dietę bogatą w białko, wapń i witaminy. Obecnie uznaje się równorzędną rolę witaminy K z rolą wit. D w procesie prawidłowego kościotworzenia.

Profilaktyka chorób układu krążenia

Pierwszą dobrze poznaną rolą witaminy K był wpływ na układ krzepnięcia krwi. Witamina K jest utrzymania prawidłowego stężenia trombiny, czynników krzepnięcia : II, VII, IX, X oraz białek hamujących proces tworzenia skrzepu - S i C. Synteza tych czynników zachodzi w wątrobie. Nieaktywne formy do przemiany w aktywne biologicznie białka potrzebują γ-karboksylazy zależnej od wit. K. Nieprawidłowość tego procesu prowadzi do ułatwionego powstawania krwotoków wewnętrznych i zewnętrznych oraz problemów z gojeniem się ran.

Odkładanie się w ścianach naczyń krwionośnych nieukarboksylowanych białek, takich jak: osteokalcyna, MGP, osteonektyna czy osteopontyna powoduje utratę elastyczności naczyń, co dalej prowadzi do rozwoju nadciśnienia, zawału serca lub powstania zatoru. Główną rolę odgrywają komórki mięśni gładkich naczyń, które produkują MGP. Ograniczenie ekspresji tych białek przyspiesza proces zwapnienia w ścianach naczyń. W podobny sposób działają leki p/zakrzepowe, takie jak warfaryna i acenokumarol. Hamują one odtwarzanie aktywnej formy wit. K, co uniemożliwia karboksylację i uaktywnienie białek MGP.

Ze względu na niekorzystne interakcje witaminy K z lekami przeciwzakrzepowymi suplementacja witaminą K powinna zostać omówiona z lekarzem.

Witamina K zapobiega również odkładaniu wapnia w naczyniach krwionośnych, przez co hamuje powstawanie płytki miażdżycowej.

Witamina K a choroby OUN

Witamina K odgrywa ważną rolę w patogenezie choroby Alzheimera. Jej wczesnym wskaźnikiem jest poziom apoliproteiny E, występującej w chylomikronach, które mają zdolność wiązania wit. K w surowicy. Wiązanie wit. K prowadzi do:

• przyspieszenia klirensu wit. K w wątrobie i obniżenia jej poziomu w osoczu
• podwyższenia poziomu nieaktywnych białek, zależnych od wit. K.

Wit. K odgrywa również pewną rolę w procesie przekazywania sygnałów i metabolizmie lipidów mózgowych. Związane jest to z wysokim stężeniem tej witaminy w mózgu. Bierze ona udział w syntezie sfingolipidów oraz składników zewnętrznej warstwy błon komórek nerwowych.

Witamina K jako czynnik przeciwnowotworowy

Gamma-karboksylacja osteokalcyny, zależnej od witaminy K prowadzi do nasilenia osteoblastogenezy, co ma również znaczenie w chorobach nowotworowych. M.in. w szpiczaku mnogim dochodzi do zaburzenia w homeostazie osteoblast/osteoklast.

Wykazano działanie przeciwnowotworowe wit. K in vitro:

• polega na zahamowaniu proliferacji komórek, związane z zahamowaniem cyklu komórkowego i stymulacją apoptozy
• badania wykonywano na kom. nowotworowych sutka, wątroby, jelita grubego, żołądka, płuc
• stopień zahamowania proliferacji zależy od zastosowanej formy witaminy i rodzaju linii komórkowych
• w badaniach klinicznych stosuje się wit. K2 - w przypadku nowotworu wątroby zwiększa przeżywalność chorych (przy wysokich dawkach podawanych doustnie).

Witamina K a cukrzyca

Wspomniana już wcześniej osteokalcyna  ̶ białko zależne od witaminy K  ̶ jest również substancją oddziaływującą na komórki β trzustki oraz tkankę tłuszczową. Prowadzi to do zwiększenia sekrecji insuliny oraz zmniejszenia insulinooporności tkanek. Zaleca się suplementację witaminy K w profilaktyce cukrzycy oraz w zapobieganiu późniejszych następstw choroby.

Bibliografia:
1. Rola witaminy K2 w metabolizmie kości i innych procesach patofizjologicznych — znaczenie profilaktyczne i terapeutyczne, Kucharz E. J. i wsp., Forum Reum, 2018; 4, 2: 71–86
2. Rola witaminy K w zapobieganiu osteoporozie, Anuszewska E, Gazeta Farmaceutyczna, czerwiec 2011: 40-42
3. Witamina K, a choroby cywilizacyjne, Anuszewska E, Gazeta Farmaceutyczna, lipiec 2011: 24-26

witamina K organizm rola