Витамин К

Витаминот К ― група на структурно слични, липосолубилни витамини кои се потребни за коагулација на крвта (оттаму и „К“ во името) и за контрола на врзувањето на калциумот во коските и другите ткива. Ефектот врз овие ткива го извршува на „Gla протеини“ од страна на ензимот гама-глутамил карбоксилаза кој користи витамин К како кофактор.
Хемиски, семејството на витамини К се состои од 2- метил-1,4-нафтохинон (3-) деривати. Витаминот К вклучува два природни витамини: витамин К<sub>1</sub> (филоквинон) и витамин К<sub>2</sub> (менахинон). Витаминот К<sub>2</sub>, пак, се состои од голем број поврзани хемиски подтипови, со различни должини на јаглеродни странични ланци составени од изопреноидни групи на атоми.
Витаминот К<sub>1</sub> се создава од растенијата и се наоѓа во најголеми количини во зелениот лиснат зеленчук, бидејќи е директно вклучен во фотосинтезата. Тој е активен како витамин кај животните и ги извршува класичните функции на витаминот К, вклучувајќи ја и неговата активност во производството на протеини за згрутчување на крвта. Сите форми на К<sub>2</sub> освен МК-4 можат да бидат произведени само од бактерии, кои ги користат за време на анаеробното дишење. Витаминот <sub>К3</sub> ( менадион ), синтетичка форма на витамин К, се користел за лекување на витамин недостаток на К, но бидејќи попречува во функцијата на глутатионот, повеќе не се користи на овој начин во човечката исхрана.
1 Авитаминоза на витамин К
Бидејќи витаминот К помага во механизмите за згрутчување на крвта, неговиот недостаток може да доведе до намалено згрутчување на крвта, а во тешки случаи, може да резултира со зголемено крварење и зголемено време на протромбин.
Нормалните диети обично не се дефицитарни со витамин К, што укажува дека недостатокот е невообичаен кај здрави деца и возрасни. Исклучок може да бидат доенчињата кои се изложени на зголемен ризик од недостаток без оглед на витаминскиот статус на мајката за време на бременоста и доењето поради слаб пренос на витаминот во плацентата и ниски количини на витамин во мајчиното млеко.
Секундарни недостатоци може да се појават кај луѓе кои консумираат соодветни количини, но имаат состојби на малапсорпција, како што се цистична фиброза или хроничен панкреатит, и кај луѓе кои имаат оштетување или заболување на црниот дроб. Секундарен недостаток на витамин К може да се појави и кај луѓе кои имаат препишан лек антагонист на витамин К, како што е варфарин.
2 Структура
Структурата на филоквинонот, витамин К<sub>1</sub>, е обележана со присуство на фитилен страничен ланец. Витаминот К<sub>1</sub> има транс двојна врска одговорна за неговата биолошка активност и два хирални центри на фитил страничниот ланец. Витаминот К<sub>1</sub> се појавува како жолта вискозна течност на собна температура поради неговата апсорпција на виолетова светлина во UV-видливите спектри добиени со ултравиолетово-видлива спектроскопија. Структурите на менакиноните, витамин К<sub>2</sub>, се обележани со полиизопренилскиот страничен ланец присутен во молекулата, кој може да содржи од четири до 13 изопренил единици. MK-4 е најчестата форма. Големата големина на витаминот К<sub>1</sub> дава многу различни врвови во масената спектроскопија, од кои повеќето вклучуваат деривати на базата на нафтохинонскиот прстен и алкилскиот страничен ланец.
2.1 Конверзија на витамин К1 во витамин К2
Кај животните, MK-4 формата на витамин К<sub>2</sub> се произведува со конверзија на витамин К<sub>1</sub> во тестисите, панкреасот и артериските ѕидови. Иако главните прашања сè уште се околу биохемискиот пат за оваа трансформација, конверзијата не зависи од цревните бактерии, бидејќи се јавува кај стаорци без микроби и кај парентерално администриран К<sub>1</sub> кај стаорци. Постојат докази дека конверзијата се одвива со отстранување на фитилната опашка на К<sub>1</sub> за да се произведе менадион (исто така познат како витамин К<sub>3</sub>) како меѓупроизвод, кој потоа се пренилира за да се произведе MK-4.
3 Физиологија и метаболизам
Кај животните, витаминот К е вклучен во карбоксилацијата на одредени глутаматни остатоци во протеините за формирање на гама-карбоксиглутаматни (Gla) остатоци. Модифицираните остатоци често (но не секогаш) се наоѓаат во специфични протеински домени наречени Gla домени. Gla остатоците обично се вклучени во врзувањето на калциумот и се неопходни за биолошката активност на сите познати Gla протеини.
Откриени се 17 човечки протеини со Gla домени; тие играат клучна улога во регулирањето на три физиолошки процеси:
* Коагулација на крв: протромбин (фактор II), фактори VII, IX и X, и протеини C, S и Z* Метаболизам на коските: остеокалцин и матричен Gla протеин (MGP)
* Васкуларна биологија: Матрикс Gla протеин, застој на растот – специфичен протеин 6 (Gas6)
3.1 Апсорпција
Витаминот К се апсорбира преку јејунумот и илеумот во тенкото црево. За апсорпција се потребни жолчката и панкреасните сокови. Се апсорбира околу 80% кога е во слободна форма, но се намалува кога е присутен во исхрана. На пример, апсорпцијата на витаминот К од кељот и спанаќот – храна за која е утврдено дека содржи голема количина на витамин К – е околу 4% до 17% без оглед на тоа дали се свежи или зготвени.
4 Биохемија
4.1 Функција кај животните
Витаминот К е различно распределен кај животните во зависност од неговиот специфичен хомолог. Витаминот К<sub>1</sub> е главно присутен во црниот дроб, срцето и панкреасот, додека МК-4 е подобро застапен во бубрезите, мозокот и панкреасот. Црниот дроб содржи и подолги ланци на хомолог од МК-7 до МК-13.
Функцијата на витаминот К<sub>2</sub> во животинската клетка е да додаде функционална група на остаток од глутаматска (Glu) аминокиселина во протеин, за да се формира остаток од гама-карбоксиглутамат (Gla). Присуството на две −COOH (карбоксилна киселина) групи на истиот јаглерод во остатокот од гама-карбоксиглутамат му овозможува да врзува калциумови јони. Врзувањето на калциумови јони на овој начин многу често ја активира функцијата или врзувањето на Gla-протеинските ензими, како што се таканаречените фактори на коагулација зависни од витамин К, дискутирани подолу.
Во клетката, витаминот К учествува во цикличен процес. Витаминот се подложува на електронска редукција до редуцирана форма наречена витамин К хидрохинон (хинол), катализирана од ензимот витамин К епоксид редуктаза (VKOR). Потоа, друг ензим го оксидира витаминот К хидрохинонот за да овозможи карбоксилација на Glu во Gla; овој ензим се нарекува гама-глутамил карбоксилаза или витамин К-зависна карбоксилаза. Реакцијата на карбоксилација продолжува само ако ензимот карбоксилаза е способен истовремено да го оксидира витаминот К хидрохинонот во витамин К епоксид. Се вели дека реакциите на карбоксилација и епоксидација се поврзани. Потоа, епоксидот на витамин К се враќа во витамин К преку VKOR. Редукцијата и последователната реоксидација на витаминот К заедно со карбоксилација на Glu се нарекува циклус на витамин К. Луѓето ретко имаат недостаток на витамин К бидејќи, делумно, витаминот К<sub>2</sub> континуирано се рециклира во клетките.
Варфаринот и другите 4-хидроксикумарини го блокираат дејството на VKOR. Ова резултира со намалени концентрации на витамин К и витамин К хидрохинон во ткивата, така што реакцијата на карбоксилација катализирана од глутамил карбоксилазата е неефикасна. Ова резултира со производство на фактори на коагулација со несоодветен број на Gla протеини. Без Gla на амино краевите на овие фактори, тие не можат да се врзат за ендотелот на крвните садови и не можат да ја активираат коагулацијата за да овозможат формирање на згрутчување за време на повреда на ткивото. Бидејќи е невозможно да се предвиди која доза на варфарин ќе го даде посакуваниот степен на супресија на коагулацијата, третманот со варфарин мора внимателно да се следи за да се избегне недоволно дозирање и предозирање.
4.2 Функција кај растенијата и цијанобактериите
Витаминот К<sub>1</sub> е важна хемикалија во зелените растенија (вклучувајќи ги копнените растенија и зелените алги) и некои видови цијанобактерии, каде што функционира како акцептор на електрони кој пренесува еден електрон во фотосистемот I за време на фотосинтезата. Поради оваа причина, витаминот К<sub>1</sub> се наоѓа во големи количини во фотосинтетските ткива на растенијата (зелени лисја и темнозелен лиснат зеленчук како што се зелената салата, кељот и спанаќот), но се јавува во многу помали количини во другите растителни ткива.
5 Истражувања
5.1 Остеопороза
Витаминот К е потребен за гама-карбоксилација на остеокалцин во коските. Ризикот од остеопороза, проценет преку густината на коскените минерали и фрактурите, не беше засегнат кај луѓето на терапија со варфарин – антагонист на витамин К. Студиите што испитуваат дали суплементацијата со витамин К го намалува ризикот од фрактури на коските покажаа мешани резултати.
5.2 Кардиоваскуларно здравје
Матриксниот Gla протеин е протеин зависен од витамин К кој се наоѓа во коските, но исто така и во меките ткива како што се артериите, каде што се чини дека функционира како протеин против калцификација. Во студиите врз животни, животните на кои им недостасува генот за MGP покажуваат калцификација на артериите и другите меки ткива. Кај луѓето, Кејтеловиот синдром е ретко рецесивно генетско нарушување поврзано со абнормалности во генот што го кодира MGP и се карактеризира со абнормална дифузна калцификација на 'рскавицата. Овие набљудувања доведоа до теорија дека кај луѓето, несоодветно карбоксилираниот MGP, поради нискиот внес на витаминот преку исхраната, може да резултира со зголемен ризик од артериска калцификација и коронарна срцева болест.
5.3 Други ефекти
Популациските студии сугерираат дека статусот на витамин К може да има улога во воспалението, функцијата на мозокот, ендокрината функција и антиканцерогениот ефект. За сите овие, нема доволно докази од интервентните испитувања за да се извлечат какви било заклучоци. Опсервациски испитувања покажале дека долготрајната употреба на антагонисти на витамин К како антикоагулантна терапија е поврзана со помала инциденца на рак. Постојат спротивставени прегледи за тоа дали агонистите го намалуваат ризикот од рак на простата.