Vitamin K: Definice, syntéza, absorpce, transport a distribuce

Vitamín K se nazývá koagulační vitamin kvůli jeho antihemoragickému (hemostatickému) účinku, který objevil v roce 1929 fyziolog a biochemik Carl Peter Henrik Dam na základě krev koagulační studie. Vitamín K není jednotná látka, ale vyskytuje se ve třech strukturálních variantách. Lze rozlišovat následující látky ze skupiny vitaminu K:

  • Vitamin K1 - fylochinon - vyskytující se v přírodě.
  • Vitamin K2 - menachinon (MK-n) - vyskytující se v přírodě.
  • Vitamin K3 - 2-methyl-1,4-naftochinon, menadion - syntetický produkt.
  • Vitamin K4 - 2-methyl-1,4-naftohydrochinon, menadiol - syntetický produkt.

Zobrazit vše vitamin K varianty mají společné to, že jsou odvozeny od 2-methyl-l, 1,4-naftochinonu. Hlavní strukturální rozdíl je založen na postranním řetězci v poloze C3. Zatímco lipofilní (rozpustný v tucích) postranní řetězec ve vitaminu K1 má jednu nenasycenou (s dvojnou vazbou) a tři nasycené (bez dvojné vazby) isoprenové jednotky, vitamín K2 má postranní řetězec s různým, obvykle 6-10 isoprenem molekuly. Vitamin K3, jeho voda-rozpustný derivát menadion sodík vodík siřičitan a vitamin K4 - menadiol diester, jako je menadiol dibutyrát - protože syntetické produkty nemají postranní řetězec. V organismu však dochází k kovalentnímu připojení čtyř izoprenových jednotek k poloze C3 chinoidního kruhu. Methylová skupina na chinoidním kruhu v poloze C2 je zodpovědná za specifickou biologickou účinnost vitaminu K. Postranním řetězcem v poloze C3 chinoidního kruhu je methylová skupina. Postranní řetězec v poloze C3 naproti tomu určuje rozpustnost lipidů a tím ovlivňuje vstřebávání (absorpce ve střevě). Podle předchozích zkušeností je známo asi 100 chinonů s aktivitou vitaminu K. Avšak pouze přirozeně se vyskytující vitamíny K1 a K2 mají praktický význam, protože vitamin K3 a další naftochinony mohou mít nepříznivé, někdy toxické (jedovaté) účinky [2-4, 9-12, 14, 17].

Syntéza

Zatímco fylochinon (vitamin K1) se syntetizuje (tvoří) v chloroplastech (buněčných organelách schopných fotosyntézy) zelených rostlin, kde se účastní procesu fotosyntézy, biosyntéza menachinonu (vitamín K2) se provádí různými střevními bakterie, jako je Escherichia coli a Lactobacillus acidophilus, které se vyskytují v terminálním ileu (nižší tenké střevo) a dvojtečka (tlusté střevo). V lidském střevě lze syntetizovat až 50% menachinonu - ale pouze pokud je fyziologický střevní flóra je přítomen. Střevní resekce (chirurgické odstranění střeva), zánětlivé onemocnění střev (IBD), celiakie a další střevní nemoci, stejně jako terapie s antibiotika jako cefalosporiny, ampicilin a tetracykliny, mohou významně narušit syntézu menachinonu. Podobně změny stravy způsobené změnou střevní flóra může ovlivnit střevní syntézu vitaminu K2. Rozsah, v jakém bakteriálně syntetizovaný vitamin K2 přispívá ke splnění požadavků, je kontroverzní. Protože podle experimentálních zkušeností vstřebávání rychlost menachinonu je poměrně nízká, lze předpokládat, že syntéza výkon střevní bakterie přispívá k dodávce vitaminu K jen nepatrně. Pozorování, že u subjektů po pětitýdenním užívání vitaminu K nebyly zjištěny žádné příznaky nedostatku vitaminu K. strava, ale že se tyto objevily po 3-4 týdnech, kdy antibiotika byly podávány současně, podporuje předpoklad, že vitamin K syntetizovaný enterálně (prostřednictvím střeva) je skutečně důležitý pro splnění požadavků.

Vstřebávání

Mezi jednotlivými látkami ve skupině vitaminu K jsou velké rozdíly, pokud jde o vstřebávání. Vstřebávání z potravy je hlavně fylochinon. Alimenty (s jídlem) dodávaný nebo bakteriálně syntetizovaný menachinon hraje podřízenou roli při zásobování vitaminem K. Jako všechny rozpustné v tucích vitamíny, vitamíny K1 a K2 se vstřebávají (vstřebávají) během trávení tuků, tj. přítomnost potravinových tuků jako prostředku pro transport lipofilních molekuly, žlučové kyseliny pro solubilizaci (zvýšení rozpustnosti) a tvorbu micel (tvorba transportních kuliček, díky nimž jsou látky rozpustné v tucích přenosné ve vodném roztoku) a pankreatické lipázy (trávicí enzymy ze slinivky břišní) je pro optimální absorpci ve střevě (vstřebávání střevem) nezbytné štěpení vázaného nebo esterifikovaného vitaminu K. Vitamíny K1 a K2, jako součást smíšených micel, dosahují apikální membrány enterocytů (epiteliálních buněk) jejuna (prázdné střevo) - fylo- a menachinon dodávaný potravou - a terminálního ilea (nižší tenké střevo) - bakteriálně syntetizovaný menachinon - a jsou internalizovány. V buňce dochází k zabudování (absorpci) vitamínů K1 a K2 do chylomikronů (lipoproteinů bohatých na lipidy), které transportují lipofilní vitamíny přes lymfy do periferie krev oběh. Zatímco alimentární (dietní) vitamíny K1 a K2 se po kinetice nasycení absorbují energeticky závislým aktivním transportem, absorpce bakteriálně syntetizovaného vitaminu K2 probíhá pasivní difúzí. Vitamin K1 se u dospělých rychle vstřebává střevem (střevem) s rychlostí absorpce mezi 20 a 80%. U novorozence je míra absorpce fylochinonu pouze asi 30% v důsledku fyziologické steatorea (tučné stolice). The biologická dostupnost lipofilních vitamínů K1 a K2 závisí na pH ve střevě, druhu a množství přítomných tuků v potravě a přítomnosti žlučové kyseliny a lipázy ze slinivky břišní (trávicí enzymy ze slinivky břišní). Nízké pH a nasycené krátkým nebo středním řetězcem mastné kyseliny zvyšují, zatímco vysoké pH a polynenasycené mastné kyseliny s dlouhým řetězcem inhibují absorpci fylo- a menachinonu. Vzhledem k tomu, dietní tuky a žlučové kyseliny požadované pro absorpci jsou k dispozici pouze v omezeném rozsahu v distálním ilu (dolní část tenké střevo) a dvojtečka (tlusté střevo), kde se syntetizuje vitamin K2 bakterie jsou bakteriální menachinon absorbovány v mnohem menší míře ve srovnání s fylochinonem. Kvůli jejich hydrofilnosti (voda rozpustnost), syntetické vitamíny K3 a K4 a jejich ve vodě rozpustné deriváty (deriváty) se pasivně vstřebávají nezávisle na dietních tucích, žluč kyselinya pankreatické lipázy (zažívací enzymy ze slinivky břišní) v tenkém střevě i dvojtečka (tlusté střevo) a uvolní se přímo do krevního řečiště.

Transport a distribuce v těle

Během přepravy na játra, Zdarma mastné kyseliny (FFS) a monoglyceridy z chylomikronů se uvolňují do periferních tkání působením lipoproteinů lipáza (LPL), který je umístěn na buněčných površích a štěpí triglyceridů. Tímto procesem se chylomikrony degradují na zbytky chylomikronu (zbytky chylomikronů s nízkým obsahem tuku), které se zprostředkované apolipoproteinem E (ApoE) vážou na specifické receptory (vazebná místa) v játra. Příjem vitamínů K1 a K2 do játra dochází endocytózou zprostředkovanou receptory. fylo- a menachinon se částečně hromadí v játrech a částečně se zabudují do jaterního (v játrech) syntetizovaného VLDL (velmi nízký hustota lipoproteiny; lipoproteiny obsahující tuk s velmi nízkou hustotou). Po uvolnění VLDL do krevního řečiště jsou absorbované vitamíny K3 a K4 také vázány na VLDL a transportovány do extrahepatálních (mimo játra) tkání. Cílové orgány zahrnují ledvina, nadledvinka, plíce, kostní dřeň, a lymfy uzly. K příjmu vitaminu K cílovými buňkami dochází prostřednictvím lipoproteinu lipáza (LPL) aktivita. Dosud není jasná role specifického menachinonu (MK-4) syntetizovaného střevními bakteriemi a pocházejícího z organismu z fylochinonu a menadionu. U slinivky břišní slinné žlázy, mozek a hrudní kost vyšší koncentrace MK-4 lze nalézt než fylochinon. fylochinon koncentrace in krev plazma je ovlivněna obsahem triglyceridů i polymorfismem ApoE. Zvýšené sérum triglyceridů koncentrace je spojena se zvýšenou hladinou fylochinonu, která je s věkem pozorována častěji. Avšak dospělí ve věku ≥ 60 let mají obvykle špatný stav vitaminu K, o čemž svědčí nízký poměr fylochinon: triglycerid ve srovnání s mladými dospělými. Polymorfismus ApoE (lipoprotein chylomikronů) vede ke strukturálním změnám v proteinu, což brání zbytkům chylomikronu ( zbytky chylomikronu s nízkým obsahem tuku) z vazby na jaterní receptory. Výsledkem je, že kromě koncentrací lipidů se zvyšují i ​​koncentrace fylochinonu v krvi, což mylně naznačuje dobrou zásobu vitaminu K.

Skladování

Přirozeně se vyskytující vitamíny K1 a K2 se převážně hromadí v játrech, následované nadledvinka, ledvina, plíce, kostní dřeň, a lymfy uzly. Vzhledem k tomu, že vitamin K podléhá rychlému obratu (obratu) - asi 24 hodin - akumulační kapacita jater může překlenout a nedostatek vitaminu po dobu asi 1-2 týdnů. Vitamin K3 je v játrech přítomen jen v malé míře, rychleji se distribuuje v organismu ve srovnání s přírodními fylo- a menachinonem a rychleji se metabolizuje (metabolizuje). Celková tělesná zásoba vitaminu K je malá, pohybuje se v rozmezí 70–100 µg a 155–200 nmol. Studie o biologická dostupnost Phyllo- a menachinon se zdravými muži ukázaly, že po alimentárním příjmu podobných množství vitaminů K1 a K2 koncentrace cirkulujícího menachinonu překročila více než 10krát koncentraci fylochinonu. Důvodem je na jedné straně relativně nízký biologická dostupnost fylochinonu z potravy - 2 až 5krát nižší než u vitaminu K. doplňky - kvůli slabé vazbě na rostlinné chloroplasty a nízkému enterickému uvolňování z potravinové matrice. Na druhé straně má menachinon delší poločas než fylochinon, a proto je vitamin K2 k dispozici pro extrahepatální tkáně, jako je kost, po delší dobu.

Vylučování

Vitamíny K1 a K2 se vylučují ledvinami (prostřednictvím ledvina) ve formě glukuronidů po glukuronidace o více než 50% v EU žluč s výkaly (stolice) a asi 20% po zkrácení postranního řetězce beta-oxidací (oxidační degradace mastné kyseliny). Souběžně s fylo- a menachinonem se vitamin K3 také přeměňuje na vylučovací formu procesem biotransformace. Biotransformace se vyskytuje v mnoha tkáních, zejména v játrech, a lze ji rozdělit do dvou fází:

  • Ve fázi I je vitamin K hydroxylován (inzerce skupiny OH) systémem cytochromu P-450, aby se zvýšila rozpustnost.
  • Ve fázi II probíhá konjugace se silně hydrofilními (ve vodě rozpustnými) látkami - za tímto účelem se kyselina glukuronová přenáší na dříve zavedenou OH skupinu vitaminu K pomocí glukuronyltransferázy nebo sulfátové skupiny pomocí sulfotransferázy, resp.

Dosud byly z metabolitů (meziproduktů) a produktů vylučování vitaminu K3 identifikovány pouze 2-methyl-1,4-naftohydrochinon-1,4-diglukuronid a 2-methyl-1,4-hydroxy-1-naftylsulfát. , které jsou na rozdíl od vitamínů K1 a K2 rychle a z velké části vylučovány močí (~ 70%). Většina metabolitů menadionu dosud nebyla charakterizována.