Vitamín K sa nazýva koagulačný vitamín kvôli jeho antihemoragickému (hemostatickému) účinku, ktorý objavil v roku 1929 fyziológ a biochemik Carl Peter Henrik Dam na základe krv zrážacie štúdie. Vitamín K nie je jednotná látka, ale vyskytuje sa v troch štrukturálnych variantoch. Rozlišujeme nasledujúce látky zo skupiny vitamínu K:
- Vitamín K1 - fylochinón - vyskytujúci sa v prírode.
- Vitamín K2 - menachinón (MK-n) - vyskytujúci sa v prírode.
- Vitamín K3 - 2-metyl-1,4-naftochinón, menadion - syntetický produkt.
- Vitamín K4 - 2-metyl-1,4-naftohydrochinón, menadiol - syntetický produkt.
Všetko vitamín K varianty majú spoločné to, že sú odvodené od 2-metyl-l, 1,4-naftochinónu. Hlavný štrukturálny rozdiel je založený na bočnom reťazci v polohe C3. Zatiaľ čo lipofilný (v tukoch rozpustný) bočný reťazec vo vitamíne K1 má jednu nenasýtenú (s dvojnou väzbou) a tri nasýtené (bez dvojitej väzby) izoprénové jednotky, vitamín K2 má postranný reťazec s rôznymi, obvykle 6 - 10 izoprénmi molekuly. Vitamín K3, jeho voda-rozpustný derivát menadion sodík vodík siričitan a vitamín K4 - diester menadiolu, ako je menadiol dibutyrát - pretože syntetické výrobky nemajú bočný reťazec. V organizme však nastáva kovalentné pripojenie štyroch izoprénových jednotiek k polohe C3 chinoidného kruhu. Metylová skupina na chinoidnom kruhu v polohe C2 je zodpovedná za špecifickú biologickú účinnosť vitamínu K. Bočný reťazec v polohe C3 chinoidného kruhu je metylová skupina. Bočný reťazec v polohe C3 naopak určuje rozpustnosť lipidov, a tým ovplyvňuje vstrebávanie (absorpcia cez črevo). Podľa doterajších skúseností je známych asi 100 chinónov s aktivitou vitamínu K. Avšak iba prirodzene sa vyskytujúce vitamíny K1 a K2 majú praktický význam, pretože vitamín K3 a ďalšie naftochinóny môžu mať nepriaznivé, niekedy toxické (jedovaté) účinky [2-4, 9-12, 14, 17].
syntéza
Zatiaľ čo sa fylochinón (vitamín K1) syntetizuje (formuje) v chloroplastoch (bunkových organelách schopných fotosyntézy) zelených rastlín, kde sa podieľa na fotosyntetickom procese, biosyntéza menachinónu (vitamín K2) sa vykonáva rôznymi intestinálnymi baktérie, ako napríklad Escherichia coli a Lactobacillus acidophilus, ktoré sa vyskytujú v terminálnom ileu (nižšie tenké črevo) a dvojbodka (hrubé črevo), v uvedenom poradí. V ľudskom čreve je možné syntetizovať až 50% menachinónu - ale iba tak dlho, ako fyziologicky črevná flóra je prítomný. Črevné resekcie (chirurgické odstránenie čreva), zápalové ochorenie čriev (IBD), celiakia a ďalších črevných chorôb, ako aj terapie s antibiotiká ako cefalosporíny, ampicilín a tetracyklíny, môžu významne narušiť syntézu menachinónu. Podobne aj zmeny stravovania v dôsledku zmeny črevná flóra môže ovplyvniť črevnú syntézu vitamínu K2. Rozsah, v akom bakteriálne syntetizovaný vitamín K2 prispieva k plneniu požiadaviek, je kontroverzný. Keďže podľa experimentálnych skúseností vstrebávanie miera chinónu je dosť nízka, dá sa predpokladať, že syntéza je črevná baktérie prispieva iba málo k dodávke vitamínu K. Pozorovanie, že u pacientov po päťtýždňovom pobyte bez obsahu vitamínu K sa nezistili žiadne príznaky nedostatku vitamínu K. strava, ale že tieto sa objavili po 3-4 týždňoch kedy antibiotiká boli podávané súčasne, podporuje predpoklad, že vitamín K syntetizovaný enterálne (cez črevo) je skutočne dôležitý pre splnenie požiadaviek.
Vstrebávanie
Medzi jednotlivými látkami v skupine s vitamínom K sú veľké rozdiely, pokiaľ ide o vstrebávanie. Absorpciou v potrave je hlavne fylochinón. Menachinón, ktorý je dodávaný potravou alebo je bakteriálne syntetizovaný, hrá podružnú úlohu pri dodávke vitamínu K. Rovnako ako všetky tuky rozpustné vitamíny, vitamíny K1 a K2 sa vstrebávajú (vstrebávajú) počas trávenia tukov, tj. prítomnosť tukov v strave ako prostriedku na transport lipofilných látok molekuly, žlčové kyseliny na solubilizáciu (zvýšenie rozpustnosti) a tvorbu micel (tvorba transportných guľôčok, vďaka ktorým sú látky rozpustné v tukoch prenosné vo vodnom roztoku) a pankreatické lipázy (tráviace enzýmy z pankreasu) je potrebné pre štiepenie naviazaného alebo esterifikovaného vitamínu K pre optimálnu absorpciu v čreve (absorpcia v čreve). vitamíny K1 a K2, ako súčasť zmiešaných micel, dosahujú apikálnu membránu enterocytov (epiteliálnych buniek) jejuna (prázdne črevo) - fylo- a menachinón dodávaných jedlom - a terminálneho ilea (nižšie tenké črevo) - bakteriálne syntetizovaný menachinón - a sú internalizované. V bunke dochádza k zabudovaniu (absorpcii) vitamínov K1 a K2 do chylomikrónov (lipoproteíny bohaté na lipidy), ktoré transportujú lipofilné vitamíny cez lymfa do periférnej krv obeh. Zatiaľ čo sa potravinový (diétny) vitamín K1 a K2 po kinetike nasýtenia absorbuje energeticky závislým aktívnym transportom, k absorpcii bakteriálne syntetizovaného vitamínu K2 dochádza pasívnou difúziou. Vitamín K1 sa u dospelých rýchlo vstrebáva z čreva (cez črevo) s rýchlosťou absorpcie medzi 20 a 80%. U novorodenca je miera absorpcie fylochinónu iba asi 30% v dôsledku fyziologickej steatorey (mastná stolica). The biologická dostupnosť lipofilných vitamínov K1 a K2 závisí od pH v čreve, typu a množstva prítomných tukov v strave a prítomnosti žlčové kyseliny a lipázy z pankreasu (tráviace enzýmy z pankreasu). Nízke pH a nasýtené krátkym alebo stredným reťazcom mastné kyseliny zvyšujú, zatiaľ čo vysoké pH a polynenasýtené mastné kyseliny s dlhým reťazcom inhibujú absorpciu fylo- a menachinónu. Pretože tuky v strave a žlčové kyseliny potrebné na absorpciu sú dostupné iba v obmedzenom rozsahu v distálnom ilea (dolná časť tenké črevo) a dvojbodka (hrubé črevo), kde sa syntetizuje vitamín K2 baktérie sa zistí, že bakteriálny menachinón sa absorbuje v oveľa menšej miere v porovnaní s fylochinónom. Z dôvodu ich hydrofilnosti (voda rozpustné), syntetické vitamíny K3 a K4 a ich vo vode rozpustné deriváty (deriváty) sa pasívne vstrebávajú nezávisle od tukov v strave, žlč kyselinya pankreatické lipázy (tráviace enzýmy z pankreasu) v tenkom čreve aj dvojbodka (hrubé črevo) a uvoľňuje sa priamo do krvi.
Transport a distribúcia v tele
Počas prepravy na pečeň, Bezplatne mastné kyseliny (FFS) a monoglyceridy z chylomikrónov sa uvoľňujú do periférnych tkanív pôsobením lipoproteínov lipáza (LPL), ktorý sa nachádza na bunkových povrchoch a štiepi triglyceridy. Týmto procesom sa chylomikróny degradujú na zvyšky chylomikrónu (zvyšky chylomikrónu s nízkym obsahom tuku), ktoré sa sprostredkované apolipoproteínom E (ApoE) viažu na špecifické receptory (väzobné miesta) v pečeň. Príjem vitamínov K1 a K2 do pečeň vyskytuje sa receptorom sprostredkovanou endocytózou. Fylo- a menachinón sa čiastočne akumuluje v pečeni a čiastočne sa zabuduje do pečeňového (v pečeni) syntetizovaného VLDL (veľmi nízky hustota lipoproteíny; lipoproteíny obsahujúce tuk s veľmi nízkou hustotou). Po uvoľnení VLDL do krvi sa absorbované vitamíny K3 a K4 viažu tiež na VLDL a transportujú sa do extrahepatálnych tkanív (mimo pečene). Cieľové orgány zahŕňajú oblička, nadobličky, pľúca, kostná dreňa lymfa uzly. Príjem vitamínu K cieľovými bunkami sa deje prostredníctvom lipoproteínu lipáza (LPL) činnosť. Úloha špecifického menachinónu (MK-4) syntetizovaného črevnými baktériami a pochádzajúceho z organizmu z fylochinónu a menadionu je stále nejasná. V pankrease slinné žľazy, mozog a hrudná kosť vyššia koncentrácie možno nájsť MK-4 ako fylochinónu. Fylochinón koncentrácie in krv plazma je ovplyvnená ako obsahom triglyceridov, tak polymorfizmom ApoE. Zvýšené množstvo triglyceridov koncentrácie súvisí so zvýšenou hladinou fylochinónu, ktorá sa s vekom pozoruje častejšie. Avšak dospelí vo veku ≥ 60 rokov majú zvyčajne zlý stav vitamínu K, o čom svedčí nízky pomer fylochinón: triglyceridy v porovnaní s mladými dospelými. Polymorfizmus ApoE (lipoproteín chylomikrónov) vedie k štrukturálnym zmenám v proteíne, ktoré zabraňujú zvyškom chylomikrónov ( zvyšky chylomikrónu s nízkym obsahom tuku) z väzby na pečeňové receptory. Výsledkom je, že popri koncentráciách lipidov sa zvyšujú aj koncentrácie fylochinónu v krvi, čo mylne naznačuje dobrý prísun vitamínu K.
Uskladnenie
Prirodzene sa vyskytujúce vitamíny K1 a K2 sa prevažne hromadia v pečeni, po ktorých nasleduje nadobličky, oblička, pľúca, kostná dreňa lymfa uzly. Pretože vitamín K podlieha rýchlemu obratu (obratu) - asi 24 hodín - akumulačná kapacita pečene môže prekonať a avitaminóza asi 1-2 týždne. Vitamín K3 je v pečeni prítomný iba v malom rozsahu, v organizme sa distribuuje rýchlejšie v porovnaní s prírodným fylo- a menachinónom a rýchlejšie sa metabolizuje (metabolizuje). Celková telesná zásoba vitamínu K je malá, pohybuje sa v rozmedzí od 70 do 100 µg a od 155 do 200 nmol. Štúdie o biologická dostupnosť fylo- a menachinónu u zdravých mužov preukázali, že po alimentárnom príjme podobných množstiev vitamínu K1 a K2 koncentrácia cirkulujúceho menachinónu prevyšuje koncentráciu fylochinónu viac ako 10-násobne. Dôvodom je na jednej strane relatívne nízka úroveň biologická dostupnosť fylochinónu z potravy - 2- až 5-krát nižšia ako v prípade vitamínu K. doplnky - v dôsledku slabej väzby na rastlinné chloroplasty a nízkeho enterického uvoľňovania z potravinovej matrice. Na druhej strane má menachinón dlhší polčas rozpadu ako fylochinón, a preto je vitamín K2 k dispozícii pre extrahepatálne tkanivá, ako sú kosti, po dlhšiu dobu.
vylučovanie
Vitamíny K1 a K2 sa vylučujú obličkami (cez oblička) vo forme glukuronidov po glukuronidácie o viac ako 50% v žlč s výkalmi (stolica) a asi 20% po skrátení bočného reťazca beta-oxidáciou (oxidačná degradácia mastné kyseliny). Súbežne s fylo- a menachinónom sa vitamín K3 tiež biotransformáciou premieňa na vylučovaciu formu. Biotransformácia sa vyskytuje v mnohých tkanivách, najmä v pečeni, a možno ju rozdeliť do dvoch fáz:
- Vo fáze I je vitamín K hydroxylovaný (inzercia skupiny OH) systémom cytochrómu P-450 na zvýšenie rozpustnosti.
- Vo fáze II prebieha konjugácia so silne hydrofilnými (vo vode rozpustnými) látkami - za týmto účelom sa kyselina glukurónová prenáša na predtým vloženú OH skupinu vitamínu K pomocou glukuronyltransferázy alebo sulfátovej skupiny pomocou sulfotransferázy, resp.
Doteraz boli z metabolitov (medziproduktov) a produktov vylučovania vitamínu K3 identifikované iba 2-metyl-1,4-naftohydrochinón-1,4-diglukuronid a 2-metyl-1,4-hydroxy-1-naftylsulfát. , ktoré sa na rozdiel od vitamínov K1 a K2 rýchlo a z veľkej časti vylučujú močom (~ 70%). Väčšina metabolitov menadionu ešte nebola charakterizovaná.
