Nie tylko krzepliwość – witamina K

Bardzo dużo obecnie jest reklam propagujących zażywanie witaminy D₃ razem z witaminą K (MK7). O znaczeniu witaminy D₃ już napisałam ostrzegając przed jej nadmiarem (zapraszam: „Witamina D..”), a teraz przyszła kolej na ostrzeżenie przed niekontrolowanym nadmiarem witaminy K. Czynnik przeciwdziałający wylewom krwi z naczyń krwionośnych został nazwany witaminą K (Koagulationsvitamin z niemieckiego – witamina koagulacji). W 1939 roku ta witamina została wyizolowana z liści lucerny (1). W tym samym czasie wyodrębniono ze zgniłej mączki rybnej substancję o znanej już aktywności witaminy K. Okazało się, że nie były to identyczne substancje. Tę z lucerny nazwano K₁, a tę ze zgniłej mączki rybnej K₂. Niedługo potem ustalono, że świeża mączka rybna nie zawiera tej witaminy, a zatem jej obecność w gnijącej mączce rybnej można wyjaśnić biosyntezą przeprowadzoną przez bakterie gnilne.

Za odkrycie i wyjaśnienie budowy witaminy K naukowcy H. Dam i E.A. Doisy otrzymali w 1943 roku nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii.

Struktura

Witaminy K są pochodnymi naftochinonu. K₁ to filochinon (2-metylo-3-fitylo-1,4-naftochinon), który otrzymano po raz pierwszy z lucerny. K₂ to naftochinon połączony z różnej długości łańcuchami multiprenylowymi (pochodna izoprenoidowa – podobnie jak poprzednie witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, czyli A,D,E), która po raz pierwszy została otrzymana z gnijącej mączki rybnej. Multiprenylochinony mają nazwy związane z liczbą jednostek prenylowych (pięciowęglowych) w łańcuchu bocznym i tak na przykład K ₂₍₂₀₎ to menachinon 4 (MK4). Witaminy z grupy K₂ są syntetyzowane przez bakterie i do tej syntezy potrzebny jest pirofosforan tiaminy (witamina B₁). Najczęściej spotykaną u nas jest MK4. Być może jest to forma o najszerszym działaniu biologicznym w naszym organizmie. K₃ to 2-metylo-1,4-naftochinon bez łańcucha bocznego (występuje tylko u bakterii Staphylococcus aureus) – nazywany manadion. Substancja ta jest syntetyzowany jako lek. Właśnie z menadionu w wyniku enzymatycznej alkilacji w komórkach może tworzyć się menachinon z tetraprenylowym łańcuchem bocznym i dopiero ten związek ma aktywność witaminy K. Na poniższym schemacie pokazuję strukturę witamin K1, K2 i K3:

W witaminie K2 długość łańcucha bocznego jest zróżnicowana w zależności od rodzaju mikroorganizmów zdolnych do jej biosyntezy. Forma ta jest oznaczana jako menochinon-n, a litera „n” wskazuje na liczbę reszt (jednostek) izoprenowych (prenyli) tworzących łańcuch boczny. Znane są witaminy K₂ nawet z 13 jednostkami izoprenowymi. Ostatnio bardzo często w reklamach suplementów gości MK7. Jest to K₂ z 7 jednostakami izoprenowymi.

Dystrybucja ogólnoustrojowa

Różne formy witaminy K dostają się do naszego przewodu pokarmowego z żywnością. Do 50%  menachinonu MK4 jest produkowane przez bakterie zasiedlające nasze jelito grube (2). Podobnie jak substancje lipidowe witamina K jest wchłaniana do enterocytu. Na jego terenie ulega włączeniu w chylomikrony i z tymi lipoproteinami jest ona transportowana do komórek docelowych. Dla witaminy K nie ma w osoczu specyficznego białka transportującego.                                                             Menadion jest syntetyczną substancją rozpuszczalną w wodzie. Na terenie naszego organizmu zostaje do niego przyłączony tetraprenylowy łańcuch boczny. To sprawia, że witamina, a właściwie prowitamina K₃, ma aktywność biologiczną u ludzi i zwierząt (1).                                            Dla witaminy K nie ma w osoczu białka transportującego, więc włączana jest w lipoproteiny i wraz z nimi dostarczana do komórek docelowych.

W porównaniu z poprzednio opisanymi witaminami rozpuszczalnymi w tłuszczach (A, D, E) zasoby tkankowe witaminy K są niewielkie. W wątrobie witamina K jest zatrzymywana, ale na krótko. Nie ma tam dla niej specyficznych substancji wiążących. Tendencje do jej kumulacji mają nadnercza, płuca, szpik kostny, nerki, węzły chłonne. W komórce występuje w błonie komórkowej, siateczce endoplazmatycznej i mitochondriach.

Jądro komórkowe

Na poziomie jądra komórkowego witamina K prawdopodobnie oddziałuje w komórkach docelowych poprzez receptor PXR  w chromatynie i na tej drodze wpływa na metabolizm ksenobiotyków (3).

Karboksylacja

Na poniższym schemacie pokazuję przemiany witaminy K w komórce (4):

Witamina K bierze udział w powstawaniu białek Gla (Gla-protein). Są to określone białka w naszym organizmie. Występująca w nich reszta kwasu glutaminowego (Glu) ulega w położeniu gamma dodatkowej karboksylacji (grupy karboksylowa -COO^–). Dodatkowej, ponieważ znajduje się tam już jedna grupa karboksylowa. Witamina K podczas przygotowania białka do karboksylacji ulega utlenieniu do epoksydu. Tę reakcję katalizuje karboksylaza gamma glutamylowa znajdująca się na terenie komórki w aparacie Golgiego. Po karboksylacji białka witamina K ulega regeneracji poprzez redukcje enzymatyczne.  

Gla-proteiny zawierają w swoim łańcuchu zmodyfikowany kwas glutaminowy (aminokwas endogenny), który ma w pozycji gamma dodatkową grupę karboksylową. W wyniku destrukcji takiego białka pojawia się nowy aminokwas Gla. Jednak nie bierze on udziału w biosyntezie białek.

Białka Gla – Gla-proteiny

Dwie grupy karboksylowe znajdujące się na końcu pięciowęglowej reszty aminokwasowej w białku dają mu własność wiązania jonów wapnia na zasadzie tworzenia wiązań chelatowych. W środowisku wodnym ustroju dwie anionowe grupy karboksylowe mają ładunek ujemny (COO^– i COO^–) i dzięki temu wiążą dwu dodanie kationy Ca ²⁺ (tworzą „rączki” trzymające jony wapnia). Synteza białek z grupy Gla- protein jest modyfikacją posttranslacyjną przebiegającą przy udziale karboksylaz współdziałających z witaminą K. Ten mechanizm udziału witaminy K w obróbce posttranslacyjnej białek został od kryty dopiero w 1974 roku. Wykazano wtedy, że protrombina biorąca udział w krzepnięciu krwi jest zależna od witaminy K. i występuje w niej aminokwas Gla. Okazało się, że nie jest to jedyna Gla-proteina, która bierze udział w regulacji krzepnięcia krwi mająca zdolność do wiązania jonów wapnia. Jest to też czynnik VII, IX, X białko C, S i Z. Na poniższym schemacie pokazuję udział witaminy K w powstawaniu Gla protein (5):

Znanych jest wiele białek zawierających modyfikację w postaci reszty – Gla. Do substancji syntetyzowanych w wątrobie (zawiera ona 10% ogólnoustrojowych zasobów witaminy K) należą białka biorące udział w koagulacji (protombina (czynnik II), czynnik VII, IX) i te, które pełnią funkcję anty-koagulantów (białko C, białko S, białko Z). Z kolei MGP (z ang.: K-dependent matrix Gla-protein – zależna od witaminy K Gla-proteina macierzy) syntetyzowane jest w tkance kostnej, chrzęstnej, w naczyniach i w makrofagach. Osteokalcyna syntetyzowana jest przez osteoblasty i deponowana w macierzy kostnej. Jest jeszcze kilka białek poza wątrobowych należących do Gla-protein z „rączkami” wyciągniętymi w stronę jonów wapnia (6).   

Kalcyfikacja – MGP

Z chorobą niedokrwienną serca wiąże się kalcyfikacja naczyń krwionośnych (uwapnienie). Białko należące do Gla-protein MGP jest wielofunkcyjną ochroną przed wapnieniem naczyń krwionośnych i bierze udział także w utrzymaniu integralności tkanek (7) . Często stosowane są leki będące antagonistami witaminy K. Niestety mogą one być przyczyną kalcyfikacji naczyń krwionośnych, zniszczeniem tętnic, uszkodzeniem nerek, ponieważ między innymi hamują one powstanie istotnej dla naszego zdrowia MGP(z ang.: K-dependent matrix Gla-protein – zależna od witaminy K Gla-proteina macierzy) (8). Zwracam uwagę na to, że nie tylko Gla-proteiny są odpowiedzialne za proces kalcyfikacji naczyń. Wpływa na to u nas wiele czynników metabolicznych (9).

Tkanka kostna – osteokalcyna

Zwracam uwagę na białko syntetyzowane w osteoblastach pod wpływem kalcytriolu (zapraszam: „Witamina D na wszystko…”), czyli witaminy 1,25 dihydroksy D₃. Otóż ostatecznie ukształtowanie tego białka wiążącego jony wapnia w macierzy kostnej przyczynia się witamina K. Osteokalcyna należy do Gla-protein, a więc musi ulec obróbce posttranslacyjnej (po biosyntezie indukowanej kalyctriolem) karboksylacji. Dopiero wtedy jest zdolna do wiązania jonów wapnia. W świetle tych informacji staje się zrozumiałe reklamowanie D₃ i MK7 dla zdrowych kości.

Niedobór witaminy K

Hipowitaminoza K występuje u noworodków – 1 na 400. Zwraca się tu uwagę na niobecność flory bakteryjnej ważnej dla zaopatrywaniu nas w tę witaminę.

Białka indukowane niedoborem witaminy K (z ang.: PIVKA, Protein Induced by Vitamine K Absence) – białka osocza krwi, które powstają w wątrobie. Są obecne we krwi wtedy, kiedy nie następuje ich gamma-karboksylacja w wątrobie podczas cyklu witaminy K. Taką sytuację obserwuje się w przypadku zaburzeń w metabolizmie witaminy K lub po podaniu antywitaminy K. Ich obecność we krwi oznaczamy w celu diagnostyki zaburzeń krzepnięcia krwi. Do PIVKA zaliczamy: nieaktywne osoczowe czynniki krzepnięcia II, VII, IX, X, osteokalcyna, białko C i białko S (10).

Nadmiar witaminy K w organizmie – hiperwitaminoza

Nadmiar witaminy K również przynosi niepożądane skutki uboczne. Aby go uniknąć istotne jest odpowiedne kontrolowanie jej poziomu. Reakcją organizmu, która świadczy o nadmiarze substancji są: nadmierna potliwość w różnych częściach ciała, uczucie gorąca,  uderzenia gorąca, ból i kołatanie w sercu, nieprawidłowa praca wątroby oraz ból w jej okolicy. Te objawy kojarzą mi się z objawami menopauzy. Może, jest tak, że niemiesiączkującym paniom bakterie jelitowe nadal aplikują witaminę K, która nie jest już im potrzebna w większych ilościach???                                         Menadion interferuje z funkcją glutationu (naturalnego czynnika antyoksydacyjnego). Toksyczność menadionu manifestuje się uszkodzeniem błon komórkowych erytrocytów.

Zalecane dzienne spożycie

Zalecane dobowe spożycie witaminy K u różnych grup wiekowych człowieka (bez uwzględnienia ciąży) (11):

Naturalne źródła witaminy K

Jak już wspomniałam rośliny liściaste syntetyzują witaminę K₁ – czyli filochinon. Należy zwrócić szczególną uwagę na fakt, że jest to witamina rozpuszczalna w tłuszczach i dostępna będzie w naszym przewodzie pokarmowym tylko ta, która będzie zawieszona w fazie lipidowej. Witamina K₂ – menachinony syntetyzowane są przez bakterie i w tym także przez bakteryjną mikroflorę jelitową. Dużo witaminy K jest w wątrobie i dlatego wątroba zwierzęca może być źródłem witaminy K₂. Pożywienie to będzie  bardziej wydajne dla pozyskiwania z niego w naszym przewodzie pokarmowym witaminy K niż nisko tłuszczowy pokarm roślinny. Witamina K₃ jest rozpuszczalna w wodzie i dopiero flora bakteryjna poprzez przyłączenie długiego łańcucha węglowego zmienia ją w formę aktywną biologicznie, proces ten  zachodzi też w komórkach naszego organizmu.

Najbardziej wydajne naturalne źródła witaminy i prowitminy K (w kolejności malejącej zawartości)

* picie zielonej herbaty – ekstrakt wodny z liści herbaty nie będzie źródłem filochinonu (przypominam jest to witamina rozpuszczalna w tłuszczach nie w wodzie), należałoby zjeść liście zielonej herbaty lub zrobić z nich ekstrakt lipidowy. Polecam potrawy z matchą, która jest sproszkowanymi listkami zielonej herbaty (12).

Dla osób po 60 roku życia zaleca się garść zielonych liści dziennie (11). Dodałabym jeszcze do tego sos z cytryną i oliwą (witamina rozpuszczalna w tłuszczach).

Bakterie

Bardzo wydajnym źródłem witaminy K₂ jest japońskie „natto” – produkt otrzymany z fermentowanej przez bakterie nasion soi. Zawiera ono MK7 w ilości 998 mikrogramów w 100 g i MK8 w ilości 84 mikrogramy w 100 g. Niektóre fermentowane sery zawierają MK8 i MK9 (13).

Interakcja witaminy K z innymi składnikami żywności

Duże dawki witamina A zaburzają wchłanianie witaminy K. Z kolei duże dawki witaminy E mogą hamować aktywność karboksylaz współdziałających z witaminą K. Krwawienia zaobserwowano u osób przyjmujących warfarin (antagonista witaminy K) wraz z witaminą E.

Jak już napisałam w artykułach o witaminach A, D, E należy być ostrożnym w konsumowaniu ich bez ograniczeń. Teraz dodaję: nie dajmy się zwieść reklamom marketingowym i lepiej jedzmy surówki z odpowiednim sosem zamiast suplementów diety, czyli odżywek.

Literatura

1. Moszczyński P., Pyć R, “Biochemia witamin”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Łódź 1999.
2. Biosynthesis of vitamin K (menaquinone) in bacteria. (nih.gov)
3. Ichikawa T., Horie – Inoe K., at al., Steroid and Xenobiotic Receptor SXR Madiates Vitamin K2 – activated Transcription of Extracellular Matrix – related Gens and Collagen Accumulation in Osteoblastic Cells, J. Biol. Chem., 2006, 281 (925), 16927 – 16934).
4. R. K. Murray: Biochemia Harpera. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2002, s. 807. ISBN 83-200-2695-4)
5. Lipincott Biochemistry,6th Edition
6. www.haemostaseologie-online.com on 2011-08-31
7. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.119.12412
8. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2012.12.008
9. Vascular Calcification Mechanisms | American Society of Nephrology (asnjournals.org)
10. Źródło „http://pl.wikipedia._org/wiki/Bia%C5%82ka_indukowane_niedoborem_witaminy_K
11. http://lpi.oregonstate.edu/infoceter/vitamins/
12. M. Snyder, L. Clum, A. V. Zulaica „Matcha – cudowna herbata”, Wydawnictwo Vital,; Białystok 2018; ISBN 978-83-65846-43-3       
13. Tarvainen M, Fabritius M, Yang B (March 2019). „Determination of vitamin K composition of fermented food”. Food Chem. 275: 515–22. doi:10.1016/j.foodchem.2018.09.136. PMID 30724228
    Liczba odwiedzin: 2160