維生素 K

維他命 K（Vitamin K）指的是食物中結構相似於脂溶性維他命的一種物質，那是萘醌基的衍生物 2 - 甲萘醌，具疏水性，它是一些特定蛋白質轉譯後所必需的，尤其是血液凝固中必備的蛋白質，並作為膳食補充劑銷售。人體某些蛋白質需要維他命 K 作為合成後修飾以作血液凝血，或用於控制骨骼中的鈣和其他組織。完全合成涉及透過使用維他命 K 作為輔因子的酶對這些所謂進行的最終修飾。未羧化蛋白質的存在顯示著維他命 K 的缺乏。羧基化使它們能夠結合鈣離子（螯合物），否則它們將無法結合。若沒有維他命 K，血液的凝結會嚴重受損，並且會發生無法控制的出血。研究表明，維他命 K 的缺乏也可能削弱骨骼，潛在地導致骨質疏鬆症，並可能促進動脈和其他軟組織的鈣化。

化學上，維他命 K 家族包括了 2 - 甲基 - 1,4 - 萘醌（3-）衍生物。維他命 K 包括兩種天然維他命：維他命 K1、維他命 K2。維他命 K2 依次由許多相關的化學亞型組成，它們的碳側鏈的長度由原子組構成。研究最多的兩個是甲萘醌 4（MK-4）和甲萘醌 7（MK-7）。

維他命 K1 由植物製成，在綠葉蔬菜中含量最高，因為它直接參與了光合作用。它在動物中作為維他命具有活性，並具有維他命 K 的經典功能，包括其在凝血蛋白生產中的活性。動物還可以將其以 MK-4（稱為甲萘醌）的形式將其轉化為維他命 K2。腸道菌群中的細菌也可以把維他命 K1 轉換為 MK-4。MK-4 以外的所有形式的維他命 K2 只能由細菌產生，而細菌在無氧呼吸時會利用它們，因此缺乏維他命 K 是極為罕見的狀況，除非腸道有嚴重損傷。維他命 K3（甲萘醌）及維他命 K4 是維他命 K 的人工合成形式，用於治療維他命 K 缺乏症，但是由於它會干擾穀胱甘肽的功能，因此不再使用這種方法。

定義

維他命 K 是指這種維他命的幾種形式，即從食物中吸收的必需營養素和合成產物，以及作為多種維他命的一部分或作為單一維他命膳食補充劑作銷售，和用於特定用途的處方藥物。所有維他命 K 的結構都相似：它們共享一個「醌」環，但碳尾部分的長度和飽和度，以及「側鏈」中重覆的異戊二烯單元數量也有所不同（如圖）。側鏈的長度影響脂質溶解度，因此輸送到不同的靶組織。維他命 K1（葉綠醌）主要在綠葉蔬菜中發現，例如菠菜、莙薘菜、萵苣，和甘藍蔬菜如羽衣甘藍、花椰菜、青花菜和抱子甘藍。食物也可以是維他命 K2（甲萘醌）的來源，根據類異戊二烯鏈的長度，其具有 MK-4 至 MK-10 的變體。由細菌發酵大豆而製成的納豆是 MK-7 的豐富食物來源。甲萘醌長鏈主要是來自細菌，其中包括人大腸中的細菌，並透過腸壁吸收。然而，某些動物組織會將維他命 K1 轉換為 MK-4，因此動物來源食物也可能是維他命 K2 的來源。在美國，維他命 K1 以及維他命 K2 的 MK-4 和 MK-7 變體作為膳食補充劑出售，每劑量從 100-500 微克。藥物用途是用於治療華法林過量或中毒，並作為對新生兒的預防性治療，以防止嬰兒出現維他命 K 缺乏症引起的出血後果。

1.1 物理性質

維他命 K1

分子式：C31H46O2
分子量：450 g/mole
密度：0.97 g/cm3
熔點：-20 °C
沸點：140－145 °C
外觀：黃色油狀
溶解性：不溶於水，難溶於甲醇，可溶於其他各種有機溶劑。

維他命 K2 (MK-7)

熔點：54 °C
外觀：黃色結晶
溶解性：不溶於水，難溶於甲醇，可溶於其他各種有機溶劑。
所有的 K 類維生素都抗熱和水，但易遭酸、鹼、氧化劑和光（特別是紫外線）的破壞

維他命 K 缺乏症

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均衡飲食通常不會出現，健康的成年人很少會有原發性的缺乏症。新生嬰兒出現缺乏的風險增加。維他命 K 缺乏症患病率上升的人口中包括那些患有肝病的人，例如酗酒、囊腫性纖維化、炎症性腸病、或最近進行過腹部手術的人。繼發性維他命 K 缺乏症會發生於神經性暴食症患者、飲食嚴格的人，以及服用抗凝劑的人身上。其他與維他命 K 缺乏症有關的藥物包括水楊酸、巴比妥類藥物及頭孢孟多酯，儘管其作用機理尚未清楚。維他命 K 缺乏症已被定義為對維他命 K 具反應的低凝血酶原血癥，會增加凝血酶原時間，因此可能導致出現一種出血性疾病 — 凝血病。維他命 K1 缺乏症的症狀包括貧血、瘀斑、流鼻血及男女牙齦出血和女性月經大量出血。

冠狀動脈疾病跟維他命 K2 水平較低有關。維他命 K2（從 MK-4 到 MK-10 的甲基萘醌）的攝入量與嚴重主動脈鈣化和全因死亡率成反比。

化學結構

維生素 K 是一族類似結構的化合物，其共同有甲基化萘醌環，但是在 3 號位置上的烴側鏈則不同。葉綠醌（Phylloquinone。也稱為維生素 K1）側鏈上具四個異戊二烯（isoprenoid）殘基，其中一個是不飽知的。甲萘醌（Menaquinone，維生素 K2）側鏈上不飽知的異戊二烯鏈的數目不等，通常簡稱為 MK-n，n 代表異戊二烯鏈的數目。MK-4，5，7 與維生素 K1 活性相等。MK-1 只有維生素 K1 的 1% 活性，MK-10 也只有 30～49% 的活性。甲萘醌（Menadione，維生素 K3）是人工合成產物，但具有毒性。

生理學

維生素 K 參與某特定的蛋白質中的穀氨酸的 γ 位置的羧化作用，這些 γ- 羧基穀氨酸（縮寫為 Gla）參與鈣離子結合，而具 Gla 殘基對活性是必需的蛋白質統稱 Gla - 蛋白質。目前，有 14 個人類的 Gla - 蛋白質被發現，它們參與以下生理作用：

調節凝血蛋白質合成凝血（凝血酶原 (FactorⅡ)，凝血因子 Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ，C - 蛋白質，S - 蛋白質和 Z - 蛋白質）
鈣化組織中維生素 K 依賴蛋白質 成骨細胞合成 3 種維生素 K 依賴 Gla 蛋白質。骨質新陳代謝
血管
在大腦硫脂代謝中可能有作用

疾病中角色

維生素 K 發生缺乏的原因是由於在腸中吸收被幹擾（例如膽管阻塞）或由於治療或意外服用維生素 K 拮抗劑，而因營養缺乏引致維生素 K 缺乏症是很罕見的。由於維生素 K 的缺乏而使 Gla 殘基不能或只部分生成，因此 Gla 蛋白質是不活化。以上提及的三個生理功能缺乏控制也許會導致：不可控制大出血風險、軟骨鈣化和嚴重變形的骨質生長、不可溶的鈣鹽沈積在動脈壁上。

新生兒維生素 K 缺乏

新生兒有許多原因會造成維生素 K 缺乏。他們出生的時候可能會缺乏維生素 K，原因是這種維生素不易從母體經由胎盤進入胎兒體內，經由母乳哺育提供的維生素 K 不足，而且胎兒腸道的產維生素 K 的細菌仍未進入，還有一個因素是肝臟未臻成熟，因此有些新生兒此維生素會很少。

發現

在 1920 年代晚期，丹麥科學家亨利克・達姆研究以膽固醇量低飼料養雞觀察膽固醇的角色。幾個星期後，動物被開始有出血現象和開始流血。這些毛病不能以增加膽固醇量低飼料來恢復健康。似乎暗示某化合物與膽固醇一起從食物被提取出來，因外這種化合物稱凝血維生素。這個新的維生素以 K 標示是因為最初的發現在德國學報報告，德文便是 Koagulations 維生素。聖路易斯大學的愛德華・阿德爾伯特・多伊西再加以研究，因比發現其結構及化學特性。達姆和多伊西在維生素 K 的研究貢獻而同時分享 1943 年諾貝爾生理學或醫學獎。路易斯・費瑟是第一個成功以化學合成該維生素的有機化學家。

幾十年來，患維生素缺乏症的雞模型是定量測量各種食物中的維生素 K 的唯一方法 ：小雞先被引起維生素 K 缺乏症，然後被餵食已知含量的維生素 K 的食物。血液凝集被飲食恢復的程度被採用為其維生素 K 含量指標。

1938 年，哈利・普拉特・史密斯（Harry Pratt Smith）、埃默裡・華納（Emory Warner）、和沃爾特・西格斯（Walter Seegers）等人在愛荷華大學病理系醫生報導第一個成功以維生素 K 治療因凝血酶缺乏的黃疸病病人出血的致命危險。但當時維生素 K 的精確作用尚未被發現。直到 1974 年，Stenflo 等從服用大劑量的維生素 K 拮抗劑華法林母牛中分離出維生素 K - 依賴的凝血酶原（Factor Ⅱ）。正常的凝血酶原含有 10 個不尋常的氨基酸殘基，且後來被確認為 γ- 羧化穀氨酸（Gla）。但從華法林處理過的母牛分離之凝血酶原卻有正常穀氨酸，因此便稱為去羧基凝血酶原 descarboxyprothrombin。額外羧基在 Gla 上明顯的證明維生素 K 作為將穀氨酸 Glu 轉換成 Gla 的羧化反應的角色。

Gla - 蛋白質

現在，人類的 Gla 蛋白質特性被瞭解已有一定程度：凝血因子 Ⅱ（凝血酶原）、Ⅶ、Ⅸ 和 Ⅹ，C 和 S - 抗凝血蛋白質和以凝血酶為標的 Z - 蛋白質、骨鈣蛋白（骨 Gla 蛋白質）、鈣化抑制基質 Gla 蛋白質（matrix gla protein，MGP），細胞生長調控的特殊抑長基因 6 蛋白質（Gas6）和當前功能仍未知的穿膜 Gla 蛋白質。Gas6 可能透過活化 Axl 接受器酪氨酸激酶和刺激細胞增生或防止細胞凋亡。在以上為人所知的例子中，Gla 殘基的是功能必需的。

現已知 Gla 蛋白質存在於各種脊椎動物：哺乳動物、鳥、爬行動物和魚。一些澳大利亞蛇毒液便由活化人血凝結的系統。有些情況，活化作用由 Gla 蛋白質與磷酸質膜結合因此轉化前凝血因子（procoagulant）成活化態。

由無脊椎動物地紋芋螺（Conus geographus）產生的 Gla 蛋白是由芋螺毒素（conantokins）形成。這些蝸牛產生的神經毒素具有富含 Gla 的肽，而且足以殺害成年人。