Vitamine K: definitie, synthese, absorptie, transport en distributie

Vitamine K wordt een stollingsvitamine genoemd vanwege zijn antihemorragische (hemostatische) werking, die in 1929 werd ontdekt door fysioloog en biochemicus Carl Peter Henrik Dam op basis van bloed stollingsonderzoeken. Vitamine K is geen uniforme stof, maar komt voor in drie structurele varianten. De volgende stoffen van de vitamine K-groep kunnen worden onderscheiden:

  • Vitamine K1 - phylloquinone - komt voor in de natuur.
  • Vitamine K2 - menaquinon (MK-n) - komt voor in de natuur.
  • Vitamine K3 - 2-methyl-1,4-naftochinon, menadion - synthetisch product.
  • Vitamine K4 - 2-methyl-1,4-naftohydrochinon, menadiol - synthetisch product.

Alles vitamine K varianten hebben gemeen dat ze zijn afgeleid van 2-methyl-1,4-naftochinon. Het belangrijkste structurele verschil is gebaseerd op de zijketen op positie C3. Terwijl de lipofiele (vetoplosbare) zijketen in vitamine K1 één onverzadigde (met dubbele binding) en drie verzadigde (zonder dubbele binding) isopreeneenheden heeft, vitamine K2 heeft een zijketen met variërend, meestal 6-10 isopreen moleculen​ Vitamine K3, zijn water-oplosbaar derivaat menadion natrium waterstof sulfiet en vitamine K4 - menadioldiester, zoals menadioldibutyraat - omdat synthetische producten geen zijketen hebben. In het organisme vindt echter covalente binding van vier isopreeneenheden aan de C3-positie van de quinoïde ring plaats. De methylgroep op de chinoïde ring op de C2-positie is verantwoordelijk voor de specifieke biologische werkzaamheid van vitamine K. De zijketen op de C3-positie van de quinoïde-ring is de methylgroep. De zijketen in de C3-positie daarentegen bepaalt de oplosbaarheid van lipiden en heeft dus invloed absorptie (opname via de darm). Volgens eerdere ervaringen zijn er ongeveer 100 chinonen met vitamine K-activiteit bekend. Alleen het natuurlijk voorkomende vitaminen K1 en K2 zijn van praktisch belang, aangezien vitamine K3 en andere naftochinonen nadelige, soms toxische (giftige) effecten kunnen hebben [2-4, 9-12, 14, 17].

Synthese

Terwijl fyllochinon (vitamine K1) wordt gesynthetiseerd (gevormd) in de chloroplasten (celorganellen die in staat zijn tot fotosynthese) van groene planten, waar het betrokken is bij het fotosyntheseproces, de biosynthese van menaquinon (vitamine K2) wordt uitgevoerd door verschillende darmen bacteriën, zoals Escherichia coli en Lactobacillus acidophilus, die voorkomen in het terminale ileum (onderste dunne darm) en dikke darm (dikke darm), respectievelijk. In de menselijke darm kan tot 50% menaquinon worden gesynthetiseerd - maar alleen zolang een fysiologische darmflora is aanwezig. Intestinale resecties (operatieve verwijdering van de darm), inflammatoire darmziekte (IBD), coeliakie en andere darmziekten, evenals therapie die al met Countr werken antibiotica zoals cefalosporines, ampicilline en tetracyclines, kunnen de synthese van menaquinon aanzienlijk verstoren. Evenzo veranderingen in het voedingspatroon als gevolg van wijziging van darmflora kan de synthese van vitamine K2 in de darmen beïnvloeden. De mate waarin bacterieel gesynthetiseerde vitamine K2 bijdraagt ​​aan het voldoen aan de eisen is omstreden. Omdat, volgens experimentele ervaring, de absorptie snelheid van menaquinon is vrij laag, er kan worden aangenomen dat de syntheseprestaties van intestinale bacteriën levert slechts een kleine bijdrage aan de vitamine K-voorziening. De observatie dat er geen symptomen van vitamine K-tekort werden gevonden bij proefpersonen na vijf weken vitamine K-vrij te hebben gehad dieet, maar dat deze verschenen na 3-4 weken wanneer antibiotica gelijktijdig werden toegediend, ondersteunt de veronderstelling dat enteraal (via de darm) gesynthetiseerde vitamine K inderdaad belangrijk is om aan de eisen te voldoen.

Absorptie

Er zijn grote verschillen tussen de afzonderlijke stoffen van de vitamine K-groep met betrekking tot absorptie​ De opname via de voeding is voornamelijk fylloquinon. Menaquinon speelt via voeding (met voedsel) of door bacteriën gesynthetiseerde menaquinon een ondergeschikte rol bij de aanvoer van vitamine K. vitaminenworden vitamine K1 en K2 opgenomen (opgenomen) tijdens de vetvertering, dwz de aanwezigheid van voedingsvetten als transportmiddel voor lipofiele moleculen, galzuren voor solubilisatie (verhoging van de oplosbaarheid) en micelvorming (vorming van transportparels die vetoplosbare stoffen transporteerbaar maken in waterige oplossing), en pancreaslipasen (spijsverteringskanaal) enzymen uit de alvleesklier) voor splitsing van gebonden of veresterde vitamine K is noodzakelijk voor een optimale darmopname (opname via de darm). vitaminen K1 en K2, als onderdeel van de gemengde micellen, bereiken het apicale membraan van de enterocyten (epitheelcellen) van het jejunum (lege darm) - phyllo- en menachinon geleverd door voedsel - en terminaal ileum (lager dunne darm) - bacterieel gesynthetiseerd menachinon - en worden geïnternaliseerd. In de cel vindt opname (opname) van vitamine K1 en K2 plaats in chylomicronen (lipide-rijke lipoproteïnen), die de lipofiele vitamines transporteren via de weefselvocht in de periferie bloed circulatie​ Terwijl voedsel (dieet) vitamine K1 en K2 worden geabsorbeerd via energieafhankelijk actief transport na verzadigingskinetiek, vindt absorptie van bacterieel gesynthetiseerde vitamine K2 plaats via passieve diffusie.Vitamine K1 wordt snel intestinaal (via de darm) geabsorbeerd bij volwassenen met een 20 en 80%. Bij pasgeborenen is de absorptiesnelheid van fyllochinon slechts ongeveer 30% als gevolg van fysiologische steatorroe (vette ontlasting). De biobeschikbaarheid van lipofiele vitamines K1 en K2 hangt af van de pH in de darm, het type en de hoeveelheid aanwezige voedingsvetten en de aanwezigheid van galzuren en lipasen uit de alvleesklier (spijsvertering enzymen van de alvleesklier). Lage pH en verzadigd met korte of middellange ketens vetzuren verhogen, terwijl hoge pH en meervoudig onverzadigde vetzuren met lange ketens de opname van phyllo- en menachinon remmen. Omdat voedingsvetten en galzuren die nodig zijn voor absorptie zijn slechts in beperkte mate beschikbaar in het distale ileum (onderste deel van de dunne darm) en dikke darm (dikke darm), waar de vitamine K2-synthetiseert bacteriën worden gevonden, wordt bacterieel menaquinon in veel mindere mate geabsorbeerd in vergelijking met phylloquinone. Vanwege hun hydrofiliciteit (water oplosbaarheid), worden de synthetische vitamines K3 en K4 en hun in water oplosbare derivaten (derivaten) passief geabsorbeerd onafhankelijk van voedingsvetten, gal zurenen pancreaslipasen (spijsvertering enzymen van de alvleesklier) in zowel de dunne darm als dikke darm (dikke darm) en direct in de bloedbaan afgegeven.

Transport en distributie in het lichaam

Tijdens transport naar de lever, gratis vetzuren (FFS) en monoglyceriden van chylomicronen worden afgegeven aan perifere weefsels onder invloed van lipoproteïne lipase (LPL), die zich op celoppervlakken bevindt en splitst triglyceriden​ Door dit proces worden chylomicronen afgebroken tot chylomicronresten (magere chylomicronresten), die, gemedieerd door apolipoproteïne E (ApoE), binden aan specifieke receptoren (bindingsplaatsen) in de lever​ Opname van vitamine K1 en K2 in de lever treedt op door receptorgemedieerde endocytose. fyllo- en menachinon worden gedeeltelijk in de lever opgehoopt en gedeeltelijk in hepatisch (in de lever) gesynthetiseerd VLDL (zeer laag dichtheid lipoproteïnen; vetbevattende lipoproteïnen met een zeer lage dichtheid). Na afgifte van VLDL in de bloedbaan worden de opgenomen vitamines K3 en K4 ook gebonden aan VLDL en getransporteerd naar extrahepatische (buiten de lever) weefsels. Doelorganen omvatten nier, bijnier, long, beenmerg en weefselvocht knooppunten. Opname van vitamine K door doelcellen vindt plaats via lipoproteïne lipase (LPL) activiteit. Tot dusverre is de rol van een specifiek menachinon (MK-4), gesynthetiseerd door darmbacteriën en afkomstig uit het organisme uit fyllochinon en menadion, nog onduidelijk. In alvleesklier, speekselklieren, hersenen en borstbeen een hogere concentratie van MK-4 kan worden gevonden dan van phylloquinone.Phylloquinone concentratie in bloed plasma wordt beïnvloed door zowel het triglyceridengehalte als het polymorfisme van ApoE. verhoogd triglycerideserum concentratie wordt geassocieerd met verhoogde phylloquinon-spiegels, die vaker worden waargenomen met de leeftijd. Volwassenen ≥ 60 jaar hebben echter meestal een slechte vitamine K-status, zoals blijkt uit een lage phylloquinon: triglyceride-verhouding in vergelijking met jonge volwassenen. Polymorfisme van ApoE (lipoproteïne van chylomicronen) leidt tot structurele veranderingen in het eiwit, waardoor chylomicronresten worden voorkomen ( vetarme chylomicronresten) van binding aan leverreceptoren. Als gevolg hiervan nemen de concentraties fylloquinon in het bloed toe naast de lipidenconcentraties, wat ten onrechte een goede aanvoer van vitamine K suggereert.

Opbergen

Natuurlijk voorkomende vitamines K1 en K2 worden voornamelijk in de lever opgeslagen, gevolgd door de bijnier, nier, longen, beenmerg en weefselvocht knooppunten. Omdat vitamine K onderhevig is aan een snelle omzetting (omzet) - ongeveer 24 uur - kan de opslagcapaciteit van de lever alleen een overbrugging vitaminegebrek voor ongeveer 1-2 weken. Vitamine K3 is slechts in geringe mate aanwezig in de lever, verspreidt zich sneller in het organisme in vergelijking met natuurlijk phyllo- en menachinon en wordt sneller gemetaboliseerd (gemetaboliseerd). De totale lichaamspool van vitamine K is klein, variërend van respectievelijk 70-100 µg en 155-200 nmol. Studies over de biobeschikbaarheid van phyllo- en menachinon bij gezonde mannen hebben aangetoond dat na voedselinname van vergelijkbare hoeveelheden vitamine K1 en K2, de concentratie van circulerend menachinon die van phylloquinon meer dan tienvoudig overschreed. De reden hiervoor is enerzijds de relatief lage biobeschikbaarheid van phylloquinone uit voedsel - 2-5 keer lager dan dat van vitamine K supplementen - vanwege de zwakke binding aan plantenchloroplasten en lage enterische afgifte uit de voedingsmatrix. Anderzijds heeft menaquinon een langere halfwaardetijd dan phylloquinon, en daarom is vitamine K2 gedurende een langere periode beschikbaar voor extrahepatische weefsels, zoals bot.

afscheiding

Vitaminen K1 en K2 worden via de nieren uitgescheiden (via de nier) in de vorm van glucuroniden na glucuronidatie met meer dan 50% in de gal met de ontlasting (ontlasting) en ongeveer 20% na verkorting van de zijketen door bèta-oxidatie (oxidatieve afbraak van vetzuren​ Parallel met phyllo- en menachinon wordt vitamine K3 ook omgezet in een uitscheidingsvorm door het proces van biotransformatie. Biotransformatie vindt plaats in veel weefsels, vooral in de lever, en kan in twee fasen worden verdeeld:

  • In fase I wordt vitamine K gehydroxyleerd (insertie van een OH-groep) door het cytochroom P-450-systeem om de oplosbaarheid te verhogen.
  • In fase II vindt conjugatie met sterk hydrofiele (in water oplosbare) stoffen plaats - hiervoor wordt glucuronzuur met behulp van respectievelijk glucuronyltransferase of een sulfaatgroep door middel van sulfotransferase overgebracht naar de eerder ingevoegde OH-groep van vitamine K.

Tot dusver zijn van de metabolieten (tussenproducten) en excretieproducten van vitamine K3 alleen 2-methyl-1,4-naftohydrochinon-1,4-diglucuronide en 2-methyl-1,4-hydroxy-1-naftylsulfaat geïdentificeerd. , die, in tegenstelling tot vitamine K1 en K2, snel en grotendeels in de urine worden uitgescheiden (~ 70%). De meeste metabolieten van menadion zijn nog niet gekarakteriseerd.