Витамин К — значение в организме, нормы

Витамины, принадлежащие к семейству К — K1 (филлохинон), K2 (менахиноны) и K3 (менадион), состоят из нескольких соединений, демонстрирующих сходную структуру. Эти витамины незаменимы для человека и применяются в профилактике и лечении многих патологий. При этом опасен как их недостаток, так и переизбыток.

Значение витамина К в организме

Витамин К — жирорастворимый витамин — необходим для синтеза белков, нормализующих коагуляцию крови. При его недостатке нарушается обмен веществ в соединительной ткани и мышцах, усвоение кальция, ухудшается работа почек, легких и сердца.

Более конкретно витамин К:

• Принимает участие в карбоксилировании белков, участвующих в минерализации костей и кальцификации кровеносных сосудов. Остеокальцин, продуцируемый остеобластами, повышает минерализацию костей. MGP (Matrix Gla Protein), продуцируемый эпителиальными клетками в кровеносных сосудах и хондроцитами в хрящах, предотвращает кальцификацию сосудов.
• Стимулирует синтез коллагеновых белков. 
• Увеличивает выработку остеобластов и апоптоз остеокластов, изменяя баланс между этими двумя типами клеток в сторону образования новой костной ткани.
• Ингибирует (подавляет) активность полимеразы γ в митохондриях и тем самым индуцирует окислительный стресс и апоптоз в раковых клетках. Это также вызывает увеличение экспрессии протоонкогенов и белка TR3, а также ингибирование коннексина CX43, подавляющего пролиферацию и индуцированного массивного апоптоза опухолевых клеток. 
• Играет важную роль в ограничении нарушения функций нейронов и снижения когнитивных функций мозга после инсульта. Он модулирует синтез сфинголипидов и используется в профилактике болезни Альцаймера.

История открытия витамина К

Витамин К открыл в 1930 г. датский биохимик Хенрик Дам. Анализируя метаболизм холестерина у цыплят, ученый отметил, что при диете с низким содержанием жиров и стеринов, у них развивалось обширное кровотечение в подкожной клетчатке и мышцах. Подобное наблюдали и другие исследователи. Например, уч. Макфарлейн писал, что животные, питающиеся рыбой и мясом, из которых извлекались жиры, страдали от нарушений свертываемости крови даже после короткого пребывания в лаборатории.

В результате начались интенсивные исследования различных видов кормов и пищевых продуктов. В 1934 году уч. Дам и Шёнхейдер, включая или исключая отдельные компоненты из рациона куриц, выявили, что диета, богатая зеленью, помидорами и свиной печенью, предотвращает кровотечение. Так появилась гипотеза, что нарушения свертываемости крови — результат дефицита жирорастворимого фактора. Генрик Дам назвал этот фактор витамином свертывания (витамин К).

Во второй половине 30-х годов ученые пытались выделить витамин К из различных продуктов. Богатыми источниками оказались люцерна и рыба. Было установлено, что витамин К в данном случае образуется под действием кишечной палочки. Поэтому введение ферментированного экстракта люцерны, овса предотвращало кровотечение. 

Дам использовал открытие на практике, вводя препарат, извлеченный из зеленых листьев, новорожденным со склонностью к кровотечениям из-за низкого уровня протромбина. В результате смертность новорожденных из-за этих причин снизилась более чем в 2 раза.

За открытие витамина К и установление его химической структуры Дам и его коллега Дуази получили Нобелевскую премию.

Химическая структура витамина К

Вскоре после открытия фактора свертываемости была установлена его химическая структура и выявлены его естественные формы:

• выделенный из листьев зеленой люцерны — К1;
• из мяса рыбы – К2. Т

К2 включает группу факторов свертывания, включающую соединения, демонстрирующие небольшие различия в молекулярной структуре.

Характерная особенность витаминов группы К — общую для всех основу 2-метил-1,4-нафтохинон с изопреновым группами, присоединенными в положении С-3. Последние, в зависимости от их количества, составляют основу для классификации витамина К на семейства К1, К2 и К3.

Витамин К1, или филлохинон, или фитоменадион, содержит одну ненасыщенную и три насыщенные изопренеоидные группы. Витамин К1 синтезируется исключительно в растениях.

Витамин К2 представляет собой целую группу соединений, называемых менахинонами. Их структура была установлена в 60-х годах ХХ века, а номенклатура основана на количестве изопреноидных групп в боковой цепи. 

Менахиноны (MK-n, где n – число ненасыщенной изопреновой группы в позиции 3 и колеблется от 1 до 13) с большим количеством этих групп (например, MK-7 или MK-10), синтезируются бактериями и встречаются в основном в продуктах животного происхождения, а в Японии – также в продуктах ферментации сои. 

МК-4 — единственный менахинон, продуцируемый в клетках млекопитающих в результате превращения витамина К1, МК-7 и витамина К3. Исследования показали, что пероральное введение витамина K1 позволяет превращать его в витамин K2 путем удаления алифатической боковой цепи из молекулы филлохинона. 

Интересно, что превращение K1 в K2 не происходит при поступлении витамина K1 энтеральным путем или в спинномозговую жидкость.

Витамин К3 (менадион) — синтетический, лишенный алифатической боковой цепи, аналог витамина К, действующий как провитамин. Менадион характеризуется высокой биологической активностью и способностью превращаться в МК-4 в клетках млекопитающих.

Источники витамина К

Многочисленные исследования показали, что наиболее распространенный витамин К в пище — филлохинон. На него в диете жителей западных стран приходится более 80% от общего запаса витамина К. Остальную часть составляют витамины из группы К2, преобразующиеся в МК-4.

Синтезированный исключительно в растениях, витамин К1 содержится в основном в зеленых листьях, овощах и растительных маслах. Наименьшее количество филлохинона содержится в мясе и молочных продуктах. Содержание витамина К1 варьируется в широких пределах и зависит от источника, в котором он встречается.

Таблица 1. Содержание К1 в продуктах

Менахины, синтезируемые бактериями, в основном содержатся в продуктах животного происхождения — мясе, яйцах и молочных продуктах. Особенно богаты менахинами продукты ферментации сои, где преобладает MK-7, синтезируемый с участием Bacillus subtilis. 

Наиболее важные менахины в рационе — группы МК-4-МК-10. 

Таблица 2. Содержание менахинонов в продуктах

Нормы витамина К

Рекомендуемая суточная доза (RDA) витамина К в большинстве стран, включая США, составляет 1 мкг/1 кг массы тела. Эта доза была основана на количестве витамина, необходимого для синтеза факторов, участвующих в процессах свертывающейся крови. 

Однако выдающейся способностью к клиренсу витамина К, при небольших его количествах, характеризуется только печень, в то время как накопление витамина К в других органах (сердце, поджелудочная железа, почки, легкие, аорта) происходит только при более высоком его поступлении. Поэтому рекомендуемая в настоящее время суточная доза витамина К достаточна только для поддержания функции свертывания крови.

Исследования показывают, что рекомендуемое суточное потребление витамина К зависит от типа ткани и органа, а также от кровотока и плотности рецепторов аполипопротеина на поверхности клеток-мишеней. Количество витаминов К, достигающих различных органов, зависит, среди прочего, от носителей, с которыми они транспортируются. 

Например, витамин К1, связанный с триглицеридной фракцией, в основном переносится в печень. Носители, транспортирующие витамин К2 в другие ткани, — липопротеиновые фракции ЛПНП и ЛПВП. Витамин К1 (натуральный) захватывается печенью в первые 8 часов после его введения. МК-7, полученный из сои, сначала подвергается перераспределению в печени, после чего транспортируемый в кровотоке с помощью липопротеинов ЛПНП и ЛПВП становится доступным для внепеченочных тканей. 

Период полувыведения витамина К1 значительно короче по сравнению с МК-7 и составляет всего 1,5 часа. Концентрация менахинона в кровотоке фиксируется даже через 72 часа после введения. Период полураспада синтетического витамина К1 немного длиннее, чем его природного аналога, но короче по сравнению с МК-7 из сои. 

Разница в способе транспорта и периоде полураспада этих витаминов делает MK-7 более доступным для костной ткани и стенок кровеносных сосудов, чем филлохинон или MK-4.

Доза для отдельных форм витамина К должна быть скорректирована с учетом их разных периодов полураспада. 

Следует также подчеркнуть, что кишечное всасывание не одинаково для всех витаминов. Поглощение филлохинона достигает только 5-15% от общего количества витамина К1, принимаемого с пищей. Витамин К2 усваивается почти полностью. Пероральное поступление тех же количеств синтетического витамина К1 и натурального МК-7, полученного из сои, в конечном итоге приводит к почти в 10 раз более высокой концентрации МК-7 в сыворотке по сравнению с филлохиноном. 

Эта разница, вероятно, связана с типом источника, из которого поступает форма витамина. Растительный филлохинон, тесно связанный с мембранами хлоропластов, гораздо труднее усваивается, чем менахиноны из жиров и молочных продуктов.

Продолжение статьи

• Витамин К — значение в организме, нормы.
• Органы-мишени для витамина К.
• Антикоагулянтное лечение.