Витамин K2 или менахинон ( MK ) ( / ˌmɛnəˈkwɪnoʊn / ) — один из трёх типов витамина K , два других — витамин K1 ( филлохинон ) и K3 ( менадион ) . K2 — это как тканевой, так и бактериальный продукт ( в обоих случаях полученный из витамина K1 ) и обычно содержится в продуктах животного происхождения или ферментированных продуктах . [1]
Число n изопренильных единиц в их боковой цепи различается и колеблется от 4 до 13, поэтому витамин K 2 состоит из различных форм. [2] Он обозначается суффиксом (-n), например , MK-7 или MK-9. Наиболее распространенным в рационе человека является короткоцепочечный водорастворимый менатетренон (MK-4), который обычно вырабатывается тканевым и/или бактериальным преобразованием витамина K 1 и обычно встречается в продуктах животного происхождения. Известно, что выработка MK-4 из пищевого растительного витамина K 1 может осуществляться только тканями животных, поскольку она происходит у грызунов, не содержащих микробов.
Однако, по крайней мере, одно опубликованное исследование пришло к выводу, что «MK-4, присутствующий в пище, не влияет на статус витамина К, измеряемый по уровню витамина К в сыворотке крови. MK-7, однако, значительно повышает уровень MK-7 в сыворотке крови и, следовательно, может иметь особое значение для внепеченочных тканей» [3] .
Длинноцепочечные менахиноны (длиннее МК-4) включают МК-7, МК-8 и МК-9 и преобладают в ферментированных продуктах, таких как натто и чонгукджан . [4] Длинноцепочечные менахиноны (от МК-10 до МК-13) вырабатываются анаэробными бактериями в толстой кишке , но они плохо усваиваются на этом уровне и оказывают незначительное физиологическое воздействие. [1]
Когда нет изопрениловых боковых цепей, оставшаяся молекула представляет собой витамин K3 . Обычно его производят синтетически и используют в кормах для животных . Раньше его давали недоношенным детям , но из-за непреднамеренной токсичности в виде гемолитической анемии и желтухи [ неудачная проверка ] его больше не используют для этой цели. [1] Сейчас известно, что K3 является циркулирующим промежуточным продуктом в производстве MK-4 у животных. [5]
Витамин K 2 , основная форма хранения у животных, имеет несколько подтипов, которые различаются по длине изопреноидной цепи. Эти гомологи витамина K 2 называются менахинонами и характеризуются количеством изопреноидных остатков в их боковых цепях. Менахиноны обозначаются аббревиатурой MK- n , где M обозначает менахинон, K обозначает витамин K, а n представляет собой количество изопреноидных остатков боковой цепи. Например, менахинон-4 (сокращенно MK-4) имеет четыре изопреновых остатка в своей боковой цепи. Менахинон-4 (также известный как менатетренон из-за его четырех изопреновых остатков) является наиболее распространенным типом витамина K2 в продуктах животного происхождения, поскольку MK-4 обычно синтезируется из витамина K1 в определенных тканях животных (стенках артерий, поджелудочной железе и яичках) путем замены фитильного хвоста ненасыщенным геранилгеранилом, содержащим четыре изопреновых звена, таким образом, образуя менахинон-4, который является водорастворимым по своей природе. Этот гомолог витамина K2 может иметь ферментативные функции, отличные от функций витамина K1 .
MK-7 и другие длинноцепочечные менахиноны отличаются от MK-4 тем, что они не вырабатываются тканями человека. MK-7 может преобразовываться из филлохинона (K 1 ) в толстой кишке бактериями Escherichia coli . [6] Однако эти менахиноны, синтезируемые бактериями в кишечнике, по-видимому, вносят минимальный вклад в общий статус витамина K. [7] [8] MK-4 и MK-7 оба встречаются в Соединенных Штатах в пищевых добавках для здоровья костей.
Все витамины K схожи по структуре: они имеют общее « хиноновое » кольцо, но различаются длиной и степенью насыщения углеродного хвоста и числом повторяющихся изопреновых единиц в «боковой цепи». [9] [ необходима полная цитата ] Число повторяющихся единиц указано в названии конкретного менахинона (например, MK-4 означает, что четыре изопреновых единицы повторяются в углеродном хвосте). Длина цепи влияет на растворимость липидов и, таким образом, на транспортировку в различные целевые ткани.
Механизм действия витамина K 2 похож на механизм действия витамина K 1 . Витамины K были впервые признаны фактором, необходимым для коагуляции, но функции, выполняемые этой группой витаминов, оказались гораздо более сложными. Витамины K играют важную роль в качестве кофактора для фермента γ-глутамилкарбоксилазы, который участвует в зависимом от витамина K карбоксилировании домена gla в «gla белках» (т. е. в превращении пептид-связанной глутаминовой кислоты (glu) в γ-карбоксиглутаминовую кислоту (Gla) в этих белках). [10]
Карбоксилирование этих витамин К-зависимых Gla-белков , помимо того, что оно необходимо для функционирования белка, также является важным механизмом восстановления витамина, поскольку оно служит путем рециркуляции для восстановления витамина К из его эпоксидного метаболита (KO) для повторного использования в карбоксилировании.
Было обнаружено несколько человеческих Gla-содержащих белков, синтезируемых в нескольких различных типах тканей:
Витамин может оказывать защитное действие на минеральную плотность костей и снижать риск переломов бедра, позвоночника и непозвоночных переломов. [11] Эти эффекты, по-видимому, усиливаются при сочетании с витамином D и в условиях остеопороза . [1]
Исследования показывают, что витамин К2 ( менахинон 7, МК-7) может снижать частоту и тяжесть ночных судорог в ногах. [12]
Что касается использования, то отчеты предполагают [ необходимо уточнение ] , что витамин K 2 предпочитают внепеченочные ткани (кости, хрящи, сосудистая система), которые могут вырабатываться в виде MK-4 животным из K 1 , [ необходимо цитирование ] или он может иметь бактериальное происхождение (из MK-7, MK-9 и других MK). [ необходимо цитирование ]
Витамин K всасывается вместе с жиром из тонкого кишечника и транспортируется хиломикронами в кровоток. [13] Большая часть витамина K 1 переносится липопротеинами, богатыми триацилглицерином (TRL), и быстро выводится печенью; только небольшое количество высвобождается в кровоток и переносится ЛПНП-Х и ЛПВП-Х. MK-4 переносится теми же липопротеинами (TRL, LDL-C и HDL-C) и также быстро выводится. Длинноцепочечные менахиноны всасываются так же, как витамин K 1 и MK-4, но эффективно перераспределяются печенью преимущественно в ЛПНП-Х (ЛПОНП-Х). Поскольку ЛПНП-Х имеет длительный период полураспада в кровотоке, эти менахиноны могут циркулировать в течение длительного времени, что приводит к более высокой биодоступности для внепеченочных тканей по сравнению с витамином K 1 и MK-4. Накопление витамина К во внепеченочных тканях имеет прямое отношение к функциям витамина К, не связанным с гемостазом. [14]
Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов ( ЕС ) и Институт медицины США , проанализировав имеющиеся данные, пришли к выводу, что недостаточно данных для публикации диетической справочной величины для витамина K или K 2 . Однако они опубликовали Адекватное потребление (AI) для витамина K, но не значение конкретно для K 2 . [ необходима цитата ]
Часть научной литературы, датируемой 1998 годом, предполагает, что значения AI основаны только на печеночных потребностях (т.е. связаны с печенью). [15] [16] Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что у большинства западного населения наблюдается значительная доля недокарбоксилированных внепеченочных белков. [ необходима цитата ] Таким образом, полная активация факторов свертывания крови выполняется, но, по-видимому, витамина K 2 недостаточно для карбоксилирования остеокальцина в костях и MGP в сосудистой системе. [17] [18]
Неизвестно о токсичности, связанной с высокими дозами менахинонов (витамина K 2 ). В отличие от других жирорастворимых витаминов, витамин K не хранится в печени в значительных количествах . Все данные, доступные по состоянию на 2017 год, [update]показывают, что витамин K не оказывает неблагоприятного воздействия на здоровых людей. [ необходима цитата ] Рекомендации по ежедневному приему витамина K, недавно выпущенные Институтом медицины США, также признают широкий запас безопасности витамина K: «поиск литературы не выявил никаких доказательств токсичности, связанной с приемом K 1 или K 2 ». Животные модели с участием крыс, если их можно распространить на людей, показывают, что MK-7 хорошо переносится. [19]
Помимо печени животных, самым богатым пищевым источником менахинонов являются ферментированные продукты (из бактерий, а не плесени или дрожжей); источники включают сыры, потребляемые в западной диете (например, содержащие MK-9, MK-10 и MK-11) и ферментированные соевые продукты (например, в традиционном натто, потребляемом в Японии, содержащем MK-7 и MK-8). [ необходима цитата ] (Здесь и далее следует отметить, что большинство анализов пищевых продуктов измеряют только полностью ненасыщенные менахиноны. [ необходима цитата ] )
MK-4 синтезируется тканями животных и содержится в мясе, яйцах и молочных продуктах. [20] Было обнаружено, что сыры содержат MK-8 в количестве 10–20 мкг на 100 г и MK-9 в количестве 35–55 мкг на 100 г. [14] В одном отчете не было обнаружено существенных различий в уровнях MK-4 между дичью, животными свободного выгула и животными с промышленных ферм. [21]
Помимо животного происхождения, менахиноны синтезируются бактериями во время ферментации и, как уже было сказано, содержатся в большинстве ферментированных сыров и соевых продуктов. [22] [ необходим неосновной источник ] По состоянию на 2001 год самым богатым известным источником природного K2 был натто , ферментированный с использованием штамма натто Bacillus subtilis , [23] который, как сообщается, является хорошим источником длинноцепочечного MK-7. [ необходима ссылка ] В натто MK-4 отсутствует как форма витамина K, а в сырах он присутствует среди витаминов K только в низких пропорциях. [ релевантно? ] [24] [ необходим лучший источник ] До сих пор неизвестно, будет ли B. subtilis производить K2 с использованием других бобовых (например, нута или чечевицы ) или даже овсянки, ферментированной B. subtilis . По данным Ребекки Рокки и др. (2024), создание натто с использованием Bacillus subtilis для ферментации вареной красной чечевицы , нута или зеленого горошка привело к образованию большего количества MK-7, чем создание натто с использованием Bacillus subtilis для ферментации вареных соевых бобов , люпина или коричневых бобов . [25]
Оценки относительного потребления витамина К, полученные с помощью опросника по частоте потребления продуктов питания в одной из стран Северной Европы, показывают, что для этой группы населения около 90% от общего потребления витамина К обеспечивается за счет K1 , около 7,5% — за счет MK-5 — MK-9 и около 2,5% — за счет MK-4; [ необходима ссылка ] интенсивный запах и резкий вкус натто, по-видимому, делают этот соевый продукт менее привлекательным источником K2 для западных вкусов.
Компании, производящие пищевые добавки, продают экстракт натто, который, как сообщается, стандартизирован по содержанию K2 , в форме капсул. [ необходима цитата ]
Примечания:
Недавние исследования выявили четкую связь между длительным пероральным (или внутривенным) лечением антикоагулянтами (OAC) и снижением качества костей из-за снижения активного остеокальцина . OAC может привести к увеличению частоты переломов, снижению минеральной плотности или содержания костной ткани, остеопении и повышению уровня недокарбоксилированного остеокальцина в сыворотке. [29]
Кроме того, ОАК часто связывают с нежелательной кальцификацией мягких тканей как у детей, так и у взрослых. [30] [31] Было показано, что этот процесс зависит от действия витаминов К. Дефицит витамина К приводит к недостаточному карбоксилированию MGP. Также у людей, принимающих ОАК, было обнаружено в два раза больше артериальной кальцификации по сравнению с пациентами, не получающими антагонисты витамина К. [32] [33] Среди последствий лечения антикоагулянтами: повышенная жесткость стенки аорты, коронарная недостаточность, ишемия и даже сердечная недостаточность. Артериальная кальцификация может также способствовать систолической гипертензии и гипертрофии желудочков. [34] [35] Антикоагулянтная терапия обычно назначается, чтобы избежать опасных для жизни заболеваний, а высокое потребление витамина К препятствует антикоагулянтному эффекту. [ необходима цитата ] Поэтому пациентам, принимающим варфарин (кумадин) или проходящим лечение другими антагонистами витамина К , не рекомендуется употреблять пищу, богатую витамином К. [ необходима цитата ]
Многие бактерии синтезируют менахиноны из хоризмовой кислоты . Они используют ее как часть цепи переноса электронов , играя ту же роль, что и другие хиноны, такие как убихинон . Кислород, гем и менахиноны необходимы многим видам молочнокислых бактерий для проведения дыхания. [36]
Изменения в путях биосинтеза означают, что бактерии также производят аналоги витамина K 2 . Например, MK9 (II-H) , который заменяет вторую единицу геранилгеранила на насыщенный фитил, производится Mycobacterium phlei . Также существует возможность цис-транс-изомерии из-за присутствующих двойных связей. У M. phlei 3'-метил- цис- форма MK9 (II-H) кажется более биологически активной, чем транс-форма MK9 (II-H) . [37] Однако с человеческими ферментами естественно распространенная транс -форма более эффективна. [38]
Один из гидрогенизированных МК, который в достаточном количестве потребляется человеком, — это МК-9(4H), который содержится в сыре, ферментированном Propionibacterium freudenreichii . В этой вариации вторая и третья единицы заменены фитилом. [39]
Продукты питания, купленные в Маастрихте (Нидерланды) и его окрестностях – Таблица 2. Среднее содержание витаминов К (мкг/100 г или мкг/100 мл)