Вітамін К

VIVO Патофізіологія

Вітамін К

Вітамін К є необхідним учасником синтезу кількох білків, які опосередковують коагуляцію та антикоагуляцію. Дефіцит вітаміну К проявляється як тенденція до надмірного кровотечі. Дійсно, багато комерційно доступних отрут для гризунів є сполуками, які перешкоджають дії вітаміну К і вбивають, викликаючи летальний крововилив.

Структура

Виявлено принаймні дві природні форми вітаміну К, і вони позначаються як вітаміни К 1 і К 2. Обидва є похідними хінону. Структура вітаміну K 1 зображена нижче.

Фізіологічні ефекти вітаміну К

Вітамін K служить важливим кофактором для карбоксилази, яка каталізує карбоксилювання залишків глутамінової кислоти на вітамін K-залежних білках. Основні білки, що залежать від вітаміну К, включають:

Білки коагуляції: фактори II (протромбін), VII, IX та X
Білки проти згортання: білки С, S і Z
Інші: кісткові білки остеокальцин і матрикс-білок Gla, а також деякі білки рибосом

Ці білки мають спільну вимогу бути посттрансляційно модифікованими шляхом карбоксилювання залишків глутамінової кислоти (утворюючи гамма-карбоксиглутамінову кислоту), щоб стати біологічно активними. Наприклад, протромбін містить 10 глутамінових кислот в аміно-кінцевій області білка, які карбоксильовані. Без вітаміну К карбоксилювання не відбувається, а синтезовані білки є біологічно неактивними.

Яку важливу функцію надають залишки гамма-карбоксиглутамінової кислоти білку? Очевидно, є два основних наслідки:

По-перше, вони дозволяють білку зв’язуватися з поверхнями мембрани. Значна частина згортання крові є результатом згортання крові білками, що складаються в комплекс на мембранах тромбоцитів і ендотеліальних клітин; всередині цих комплексів фактори можуть ефективно контактувати один з одним, щоб активізуватися та брати участь у формуванні згустків. Крім того, кальцій необхідний для реакції згортання крові. Запропонований механізм карбоксилювання полягає в тому, що залишки гамма-карбоксиглутамінової кислоти сильно хелатують кальцій, а позитивно заряджений кальцій утворює іонні містки до негативно заряджених фосфатних головних груп мембранних фосфоліпідів.
По-друге, групи гамма-карбоксиглутамінової кислоти, як видається, беруть участь у формуванні необхідної структури таких білків, утворюючи опосередковані кальцієм внутрішньоланцюгові взаємодії, які пов'язують дві гамма-карбоксиглутамінові кислоти з іоном кальцію (подібні до дисульфідних мостів, але набагато коротші).

Джерела вітаміну К

Вітамін К міститься в багатьох продуктах харчування, включаючи листову зелень, цвітну капусту та, якщо вважати це їжею, печінку. Однак головним джерелом вітаміну К є синтез бактеріями у товстому кишечнику, і в більшості випадків відсутність дієтичного вітаміну К зовсім не шкідливо. Вітамін К - це жиророзчинний вітамін, і як дієтичний, так і мікробний вітамін К всмоктуються в кишкову лімфу разом з іншими ліпідами. Плід отримує вітамін К від матері шляхом трансплацентарного переносу.

Цикл вітаміну К.

Як кофактор карбоксилази, що утворює гамма-карбоксиглутамінову кислоту, вітамін К зазнає цикл окислення та відновлення, що дозволяє повторно використовувати його. Основними деталями цього циклу є:

Вітамін K (зазвичай K1) відновлюється до вітаміну KH2.
Оксигенація вітаміну KH2 забезпечує енергію для рушія реакції карбоксилювання, що призводить до утворення залишків гамма-карбоксиглутамінової кислоти та оксиду вітаміну К.
Оксид вітаміну К відновлюється іншою редуктазою назад до вітаміну К, готовий вступити в інший цикл. Такі антикоагулянти, як Варфарин, блокують відновлення оксиду вітаміну К до вітаміну К, пояснюючи їх антагоністичний вплив на цей цикл.

Нестача вітаміну К

Дефіцит вітаміну К та геморагічна хвороба, що виникають, можуть виникати внаслідок кількох ситуацій:

Отруєння антагоністами вітаміну К: Багато популярних родентицидів діють, викликаючи дефіцит вітаміну К, який, якщо є серйозним, призводить до смерті від кровотечі. Похідні кумарину, такі як Варфарин та дикумарол, перешкоджають переробці вітаміну К (див. Вище) і тим самим призводять до дефіциту вітаміну К. Деякі новіші типи родентицидів мають такі довгі періоди напіврозпаду, що одноразове годування отруйною приманкою може вбити не тільки гризуна, але і спричинити кровотечу у собак чи котів, які згодом їх проковтнуть.
Захворювання печінки: Печінка синтезує жовчні кислоти та виділяє їх у тонкий кишечник, де вони відіграють важливу роль у всмоктуванні ліпідів. Вітамін К, як жиророзчинний вітамін, вимагає належного всмоктування ліпідів для власного засвоєння. Захворювання печінки, що призводить до зниження синтезу жовчної солі, призводить до порушення всмоктування та дефіциту вітаміну К.

Крім того, більшість факторів згортання крові синтезуються майже виключно в печінці, тому хвороби печінки можуть викликати дефекти згортання крові за кількома механізмами.

Захворювання кишечника: захворювання, які призводять до порушення всмоктування ліпідів у тонкому кишечнику, можуть призвести до дефектів всмоктування вітаміну К, як обговорювалося вище для печінки.

Двом іншим станам дефіциту вітаміну К приділено значну увагу останнім часом:

Геморагічна хвороба новонародженого виникає внаслідок дефіциту вітаміну К у немовлят і може призвести до смерті або постійного пошкодження мозку. При народженні печінка по суті не має запасів вітаміну К, і брак вітаміну К або ситуації, які якимось чином заважають засвоєнню синтезованого бактеріями вітаміну К, можуть призвести до цієї ситуації. Багато немовлят отримують добавки з вітаміном К, щоб уникнути цього розладу.
Підвищений ризик переломів або зниження щільності кісткової тканини може бути наслідком недостатнього споживання вітаміну К через його необхідну роль у виробленні кісткових білків, таких як остеокальцин. Кілька клінічних випробувань підтвердили думку, що в певних ситуаціях добавки вітаміну К підвищують цілісність кісток. Здається очевидним, що використання антагоністів вітаміну К, таких як Варфарин, для цілей антикоагуляції має токсичну дію на швидко зростаючу кістку.

Вітаміни: вступ та індекс