Витамин К — это семейство структурно схожих, жирорастворимых витамеров , которые содержатся в продуктах питания и продаются в качестве пищевых добавок . [1] Человеческому организму витамин К необходим для постсинтетической модификации некоторых белков , которые требуются для свертывания крови («К» от датского koagulation , «коагуляция») или для контроля связывания кальция в костях и других тканях . [2] Полный синтез включает окончательную модификацию этих так называемых « Gla-белков » ферментом гамма-глутамилкарбоксилазой , которая использует витамин К в качестве кофактора .
Витамин K используется в печени в качестве промежуточного продукта VKH 2 для депротонирования остатка глутамата , а затем перерабатывается в витамин K через промежуточный продукт оксида витамина K. [3] Наличие некарбоксилированных белков указывает на дефицит витамина K. Карбоксилирование позволяет им связывать ( хелатировать ) ионы кальция , чего они не могут делать в противном случае. [4] Без витамина K серьезно нарушается свертываемость крови и возникает неконтролируемое кровотечение. Исследования показывают, что дефицит витамина K также может ослабить кости, потенциально способствуя остеопорозу , и может способствовать кальцификации артерий и других мягких тканей. [2] [4] [5]
Химически семейство витамина К состоит из производных 2- метил - 1,4-нафтохинона (3-) . Витамин К включает два природных витамера: витамин К 1 ( филлохинон ) и витамин К 2 ( менахинон ). [4] Витамин К 2 , в свою очередь, состоит из ряда родственных химических подтипов с различной длиной углеродных боковых цепей, образованных изопреноидными группами атомов. Два наиболее изученных — менахинон-4 (МК-4) и менахинон-7 (МК-7).
Витамин K 1 вырабатывается растениями и в наибольшем количестве содержится в зеленых листовых овощах , поскольку напрямую участвует в фотосинтезе . Он активен как витамин у животных и выполняет классические функции витамина K, включая его активность в производстве белков свертывания крови. Животные также могут преобразовывать его в витамин K 2 , вариант MK-4. Бактерии в кишечной флоре также могут преобразовывать K 1 в K 2 . Все формы K 2 , кроме MK-4, могут вырабатываться только бактериями, которые используют их во время анаэробного дыхания . Витамин K 3 ( менадион ), синтетическая форма витамина K, использовался для лечения дефицита витамина K, но поскольку он мешает функции глутатиона , он больше не используется таким образом в питании человека. [2]
Витамин K относится к структурно схожим, жирорастворимым витамерам, которые содержатся в продуктах питания и продаются как диетические добавки. «Витамин K» включает несколько химических соединений. Они схожи по структуре, поскольку имеют общее хиноновое кольцо, но отличаются длиной и степенью насыщения углеродного хвоста и количеством повторяющихся изопреновых единиц в боковой цепи (см. рисунки в разделе «Химия»). Растительные формы в основном представляют собой витамин K 1 . Продукты животного происхождения в основном представляют собой витамин K 2 . [1] [6] [7] Витамин K выполняет несколько функций: незаменимое питательное вещество, усваиваемое из пищи, продукт, синтезируемый и продаваемый как часть поливитаминов или как диетическая добавка с одним витамином, а также рецептурное лекарство для определенных целей. [1]
Национальная академия медицины США не делает различий между K 1 и K 2 — оба считаются витамином K. Когда рекомендации последний раз обновлялись в 1998 году, не было достаточной информации для установления предполагаемой средней потребности или рекомендуемой диетической нормы , терминов, которые существуют для большинства витаминов. В таких случаях академия определяет адекватное потребление (AI) как количество, которое кажется достаточным для поддержания хорошего здоровья, с пониманием того, что в какой-то момент AI будут заменены более точной информацией. Текущие AI для взрослых женщин и мужчин в возрасте 19 лет и старше составляют 90 и 120 мкг/день соответственно, для беременности — 90 мкг/день, а для лактации — 90 мкг/день. Для младенцев до 12 месяцев AI составляет 2,0–2,5 мкг/день; для детей в возрасте 1–18 лет AI увеличивается с возрастом от 30 до 75 мкг/день. Что касается безопасности, академия устанавливает допустимые верхние уровни потребления (известные как «верхние пределы») для витаминов и минералов, когда имеются достаточные доказательства. Витамин К не имеет верхнего предела, поскольку данные о побочных эффектах от высоких доз у людей недостаточны. [5]
В Европейском союзе адекватное потребление определяется так же, как и в США. Для женщин и мужчин старше 18 лет адекватное потребление установлено на уровне 70 мкг/день, для беременности 70 мкг/день и для лактации 70 мкг/день. Для детей в возрасте от 1 до 17 лет адекватные значения потребления увеличиваются с возрастом от 12 до 65 мкг/день. [8] Япония установила адекватное потребление для взрослых женщин на уровне 65 мкг/день, а для мужчин — 75 мкг/день. [9] Европейский союз и Япония также рассмотрели безопасность и пришли к выводу — как и Соединенные Штаты — что недостаточно доказательств для установления верхнего предела для витамина К. [9] [10]
Для маркировки пищевых продуктов и диетических добавок в США количество в порции выражается в процентах от суточной нормы. Для маркировки витамина К 100% суточной нормы составляли 80 мкг, но 27 мая 2016 года она была пересмотрена в сторону увеличения до 120 мкг, чтобы привести ее в соответствие с наивысшим значением для адекватного потребления. [11] [12] Соблюдение обновленных правил маркировки требовалось к 1 января 2020 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания 10 миллионов долларов США и более и к 1 января 2021 года для производителей с меньшим объемом продаж продуктов питания. [13] [14] Таблица старых и новых суточных норм для взрослых приведена в Reference Daily Intake .
По данным Глобальной биржи данных по обогащению продуктов питания, дефицит витамина К встречается настолько редко, что ни в одной стране не требуется обогащение продуктов питания. [15] Всемирная организация здравоохранения не дает рекомендаций по обогащению продуктов питания витамином К. [16]
Витамин K 1 в основном содержится в растениях, особенно в листовых зеленых овощах. Небольшие количества содержатся в продуктах животного происхождения. Витамин K 2 в основном содержится в продуктах животного происхождения, причем птица и яйца являются гораздо лучшими источниками, чем говядина, свинина или рыба. [7] Исключением из последнего является натто , которое производится из ферментированных бактериями соевых бобов. Это богатый пищевой источник витамина K 2 варианта MK-7, вырабатываемого бактериями. [17]
Источником витамина K2 являются продукты животного происхождения . [ 18] [20] Форма MK-4 образуется в результате преобразования витамина K1 растительного происхождения в различных тканях организма. [21]
Поскольку витамин К способствует механизмам свертывания крови, его дефицит может привести к снижению свертываемости крови, а в тяжелых случаях — к снижению свертываемости, повышению кровотечения и увеличению протромбинового времени . [2] [5]
Нормальные диеты обычно не содержат дефицита витамина К, что указывает на то, что дефицит встречается редко у здоровых детей и взрослых. [4] Исключением могут быть младенцы, которые подвергаются повышенному риску дефицита независимо от витаминного статуса матери во время беременности и грудного вскармливания из-за плохой передачи витамина в плаценту и низкого количества витамина в грудном молоке. [19]
Вторичный дефицит может возникнуть у людей, которые потребляют достаточное количество витамина К, но имеют состояния мальабсорбции, такие как муковисцидоз или хронический панкреатит, а также у людей с повреждением или заболеванием печени . [2] Вторичный дефицит витамина К может также возникнуть у людей, которым назначен препарат-антагонист витамина К, такой как варфарин. [2] [4] Препаратом, связанным с повышенным риском дефицита витамина К, является цефамандол , хотя механизм его действия неизвестен. [22]
Витамин К вводят новорожденным в виде инъекций для предотвращения кровотечения , вызванного дефицитом витамина К. [19] Факторы свертываемости крови у новорожденных составляют примерно 30–60 % от показателей у взрослых; по-видимому, это является следствием плохого переноса витамина через плаценту и, следовательно, низкого уровня витамина К в плазме плода. [19] Частота возникновения кровотечения, вызванного дефицитом витамина К, в первую неделю жизни младенца оценивается в пределах от 1 из 60 до 1 из 250. [23]
Грудное молоко содержит 0,85–9,2 мкг/л (в среднем 2,5 мкг/л) витамина K 1 , в то время как детская смесь составляет 24–175 мкг/л. [19] Позднее кровотечение, начинающееся через 2–12 недель после рождения, может быть следствием исключительно грудного вскармливания, особенно если не проводилось профилактическое лечение. [19] Распространенность позднего начала составляет 35 случаев на 100 000 живорождений у младенцев, которые не получали профилактику во время или вскоре после рождения. [24] Кровотечение из-за дефицита витамина K чаще встречается у азиатской популяции по сравнению с кавказской популяцией. [19]
Кровотечение у младенцев из-за дефицита витамина К может быть тяжелым, что приводит к госпитализации, повреждению мозга и смерти. Внутримышечная инъекция, обычно вводимая вскоре после рождения, более эффективна для предотвращения кровотечения из-за дефицита витамина К, чем пероральный прием, который требует еженедельного дозирования до трехмесячного возраста. [19]
Варфарин — это антикоагулянтный препарат. Он действует, ингибируя фермент, который отвечает за переработку витамина К в функциональное состояние. Как следствие, белки, которые должны быть модифицированы витамином К, не модифицируются, включая белки, необходимые для свертывания крови, и, таким образом, не являются функциональными. [25] Целью препарата является снижение риска ненадлежащего свертывания крови, которое может иметь серьезные, потенциально фатальные последствия. [2] Правильное антикоагулянтное действие варфарина является функцией потребления витамина К и дозы препарата. Из-за разной абсорбции препарата и количества витамина К в рационе, дозировка должна контролироваться и подбираться индивидуально для каждого пациента. [26] Некоторые продукты настолько богаты витамином К 1 , что врачи рекомендуют полностью избегать их (например, листовая капуста, шпинат, листовая репа), а для продуктов с умеренно высоким содержанием витамина следует поддерживать потребление как можно более постоянным, чтобы сочетание потребления витамина и варфарина поддерживало противосвертывающую активность в терапевтическом диапазоне. [27]
Витамин К является средством лечения кровотечений, вызванных передозировкой препарата. [28] Витамин можно вводить перорально, внутривенно или подкожно . [28] Пероральный прием витамина К используется в ситуациях, когда международное нормализованное отношение человека превышает 10, но нет активного кровотечения. [27] [29] Новые антикоагулянты апиксабан , дабигатран и ривароксабан не являются антагонистами витамина К. [30]
Кумарин используется в фармацевтической промышленности в качестве исходного реагента в синтезе ряда синтетических антикоагулянтных фармацевтических препаратов. [31] Один из подклассов, 4-гидроксикумарины , действуют как антагонисты витамина К. Они блокируют регенерацию и рециркуляцию витамина К. Некоторые из класса 4-гидроксикумариновых антикоагулянтов химических веществ разработаны для того, чтобы иметь высокую эффективность и длительное время пребывания в организме, и они используются специально в качестве родентицидов второго поколения («крысиный яд»). Смерть наступает через период от нескольких дней до двух недель, обычно от внутреннего кровотечения. [31] Для людей и животных, которые потребляли родентицид или крысы, отравленные родентицидом, лечение заключается в длительном введении больших количеств витамина К. [32] [33] Эта дозировка иногда должна продолжаться до девяти месяцев в случаях отравления « суперварфариновыми » родентицидами, такими как бродифакум . Пероральный прием витамина К1 предпочтительнее других способов введения витамина К1, поскольку он имеет меньше побочных эффектов. [ 34]
Увеличение протромбинового времени , коагуляционного анализа, использовалось в качестве индикатора статуса витамина К, но ему не хватает достаточной чувствительности и специфичности для этого применения. [35] Сывороточный филлохинон является наиболее часто используемым маркером статуса витамина К. Концентрации <0,15 мкг/л указывают на дефицит. К недостаткам относятся исключение других витамеров витамина К и помехи от недавнего приема пищи. [35] Витамин К требуется для гамма-карбоксилирования специфических остатков глутаминовой кислоты в домене Gla 17 витамин К-зависимых белков. Таким образом, рост некарбоксилированных версий этих белков является косвенным, но чувствительным и специфичным маркером дефицита витамина К. Если измеряется некарбоксилированный протромбин, этот «Белок, вызванный отсутствием/антагонизмом витамина К (PIVKA-II)» повышается при дефиците витамина К.
Тест используется для оценки риска кровотечения, вызванного дефицитом витамина К, у новорожденных. [35] Остеокальцин участвует в кальцификации костной ткани. Соотношение некарбоксилированного остеокальцина к карбоксилированному остеокальцину увеличивается при дефиците витамина К. Было показано, что витамин К2 снижает это соотношение и улучшает минеральную плотность костной ткани поясничных позвонков . [36] Матричный белок Gla должен подвергаться фосфорилированию и карбоксилированию, зависящим от витамина К. Повышенная концентрация в плазме дефосфорилированного, некарбоксилированного MGP указывает на дефицит витамина К. [37]
Никакой известной токсичности, связанной с высокими пероральными дозами витамина K 1 или витамина K 2 , не обнаружено, поэтому регулирующие органы США, Японии и Европейского союза сходятся во мнении, что не нужно устанавливать допустимые верхние уровни потребления . [5] [9] [10] Однако витамин K 1 был связан с серьезными побочными реакциями, такими как бронхоспазм и остановка сердца при внутривенном введении. Реакция описывается как неиммунно-опосредованная анафилактоидная реакция с частотой 3 на 10 000 процедур. Большинство реакций возникало, когда в качестве солюбилизирующего агента использовалось полиоксиэтилированное касторовое масло . [38]
Менадион, натуральное [39] соединение, иногда называемое витамином K3 , используется в производстве кормов для домашних животных , поскольку после употребления он превращается в витамин K2 . [ 40] Управление по контролю за продуктами и лекарствами США запретило продажу этой формы в качестве пищевой добавки для людей, поскольку было показано, что передозировка вызывает аллергические реакции , гемолитическую анемию и цитотоксичность в клетках печени. [2]
4-амино-2-метил-1-нафтол («K 5 ») не является натуральным и, следовательно, не является «витамином». Исследования с «K 5 » показывают, что он может подавлять рост грибков во фруктовых соках. [41]
Структура филлохинона, витамина K 1 , отмечена наличием фитильной боковой цепи. [5] Витамин K 1 имеет (E) транс двойную связь, ответственную за его биологическую активность, и два хиральных центра на фитильной боковой цепи. [42] Витамин K 1 выглядит как желтая вязкая жидкость при комнатной температуре из-за поглощения фиолетового света в УФ-видимых спектрах, полученных с помощью ультрафиолетово-видимой спектроскопии . [43] Структуры менахинонов, витамина K 2 , отмечены полиизопренильной боковой цепью, присутствующей в молекуле, которая может содержать от четырех до 13 изопренильных единиц. MK-4 является наиболее распространенной формой. [5] Большой размер витамина K 1 дает много различных пиков в масс-спектроскопии, большинство из которых включают производные основания нафтохинонового кольца и алкильной боковой цепи. [44]
У животных форма MK-4 витамина K 2 вырабатывается путем преобразования витамина K 1 в яичках , поджелудочной железе и стенках артерий . [21] Хотя основные вопросы по-прежнему касаются биохимического пути этого преобразования, преобразование не зависит от кишечных бактерий , поскольку оно происходит у безмикробных крыс [45] и при парентеральном введении K 1 крысам. [46] [47] Имеются данные о том, что преобразование происходит путем удаления фитильного хвоста K 1 с образованием менадиона (также называемого витамином K 3 ) в качестве промежуточного продукта, который затем пренилируется с образованием MK-4. [48]
У животных витамин К участвует в карбоксилировании определенных остатков глутамата в белках с образованием остатков гамма-карбоксиглутамата (Gla). Модифицированные остатки часто (но не всегда) располагаются в определенных доменах белка , называемых доменами Gla . Остатки Gla обычно участвуют в связывании кальция и необходимы для биологической активности всех известных белков Gla. [49]
Витамин К всасывается через тощую и подвздошную кишку в тонком кишечнике . Для этого процесса требуются желчь и соки поджелудочной железы . Оценки всасывания составляют порядка 80% для витамина К 1 в его свободной форме (в качестве пищевой добавки), но гораздо ниже, когда он присутствует в продуктах питания. Например, всасывание витамина К из капусты и шпината — продуктов, идентифицированных как имеющие высокое содержание витамина К — составляет порядка 4% до 17% независимо от того, сырые они или приготовленные. [4] Меньше информации доступно о всасывании витамина К 2 из продуктов питания. [4] [5]
Белок кишечной мембраны Ниманна-Пика C1-подобный 1 (NPC1L1) опосредует всасывание холестерина. Исследования на животных показывают, что он также влияет на всасывание витаминов E и K 1 . [57] Это же исследование предсказывает потенциальное взаимодействие между белками SR-BI и CD36. [57] Препарат эзетимиб ингибирует NPC1L1, вызывая снижение всасывания холестерина у людей, а в исследованиях на животных также снижает всасывание витамина E и витамина K 1 . Ожидаемым последствием будет то, что введение эзетимиба людям, принимающим варфарин (антагонист витамина K), усилит эффект варфарина. Это было подтверждено у людей. [57]
Витамин К распределяется по-разному в животных в зависимости от его конкретного гомолога. Витамин К 1 в основном присутствует в печени, сердце и поджелудочной железе, тогда как МК-4 лучше представлен в почках, мозге и поджелудочной железе. Печень также содержит более длинные цепочечные гомологи МК-7 до МК-13. [58]
Функция витамина K 2 в животной клетке заключается в добавлении функциональной группы карбоновой кислоты к аминокислотному остатку глутамата (Glu) в белке , чтобы образовать остаток гамма-карбоксиглутамата (Gla). Это довольно необычная посттрансляционная модификация белка, которая затем известна как «белок Gla» . Наличие двух групп −COOH (карбоновой кислоты) на одном и том же углероде в остатке гамма-карбоксиглутамата позволяет ему хелатировать ионы кальция . Связывание ионов кальция таким образом очень часто запускает функцию или связывание ферментов Gla-белка, таких как так называемые факторы свертывания, зависящие от витамина K, обсуждаемые ниже. [59]
Внутри клетки витамин К участвует в циклическом процессе. Витамин подвергается электронному восстановлению до восстановленной формы, называемой гидрохиноном витамина К (хинол), катализируемой ферментом эпоксидредуктазой витамина К (VKOR). [60] Затем другой фермент окисляет гидрохинон витамина К, чтобы обеспечить карбоксилирование Glu до Gla; этот фермент называется гамма-глутамилкарбоксилазой [61] или витамин К-зависимой карбоксилазой. Реакция карбоксилирования протекает только в том случае, если фермент карбоксилаза способен одновременно окислять гидрохинон витамина К до эпоксида витамина К. Говорят, что реакции карбоксилирования и эпоксидирования сопряжены. Затем эпоксид витамина К восстанавливается до витамина К с помощью VKOR. Восстановление и последующее повторное окисление витамина К, сопряженное с карбоксилированием Glu, называется циклом витамина К. [62] Люди редко испытывают дефицит витамина К, поскольку, отчасти, витамин К 2 непрерывно рециркулируется в клетках. [63]
Варфарин и другие 4-гидроксикумарины блокируют действие VKOR. [25] Это приводит к снижению концентрации витамина K и гидрохинона витамина K в тканях, так что реакция карбоксилирования, катализируемая глутамилкарбоксилазой, становится неэффективной. Это приводит к образованию факторов свертывания с недостаточным количеством Gla. Без Gla на аминоконцах этих факторов они больше не связываются стабильно с эндотелием кровеносных сосудов и не могут активировать свертывание , чтобы обеспечить образование сгустка во время повреждения ткани. Поскольку невозможно предсказать, какая доза варфарина даст желаемую степень подавления свертывания, лечение варфарином должно тщательно контролироваться, чтобы избежать недостаточной и передозировки. [26]
Следующие человеческие Gla-содержащие белки («Gla-белки») были охарактеризованы на уровне первичной структуры: факторы свертывания крови II ( протромбин ), VII, IX и X, антикоагулянтный белок C и белок S , а также белок Z , нацеленный на фактор X. Костный белок Gla остеокальцин , матричный белок Gla , ингибирующий кальцификацию (MGP), белок 6 гена, регулирующего рост клеток , и четыре трансмембранных белка Gla, функция которых в настоящее время неизвестна. Домен Gla отвечает за высокоаффинное связывание ионов кальция (Ca 2+ ) с белками Gla, что часто необходимо для их конформации и всегда необходимо для их функционирования. [59]
Известно, что белки Gla встречаются у самых разных позвоночных: млекопитающих, птиц, рептилий и рыб. Яд ряда австралийских змей действует, активируя систему свертывания крови человека. В некоторых случаях активация осуществляется ферментами змей, содержащими Gla, которые связываются с эндотелием кровеносных сосудов человека и катализируют преобразование прокоагулянтных факторов свертывания в активированные, что приводит к нежелательному и потенциально смертельному свертыванию. [64]
Другой интересный класс беспозвоночных Gla-содержащих белков синтезируется улиткой Conus geographus, охотящейся на рыб . [65] Эти улитки вырабатывают яд, содержащий сотни нейроактивных пептидов , или конотоксинов , который достаточно токсичен, чтобы убить взрослого человека. Некоторые из конотоксинов содержат от двух до пяти остатков Gla. [66]
Витамин K 1 является важным химическим веществом в зеленых растениях (включая наземные растения и зеленые водоросли) и некоторых видах цианобактерий , где он функционирует как акцептор электронов, переносящий один электрон в фотосистеме I во время фотосинтеза . [67] По этой причине витамин K 1 содержится в больших количествах в фотосинтетических тканях растений (зеленые листья и темно-зеленые листовые овощи, такие как салат ромэн , капуста и шпинат ), но в гораздо меньших количествах он содержится в других растительных тканях. [7] [67]
Обнаружение гомологов VKORC1, активных на эпиоксиде K 1 , предполагает, что K 1 может иметь неокислительно-восстановительную функцию в этих организмах. У растений, но не у цианобактерий, нокаут этого гена показывает ограничение роста, аналогичное мутантам, не способным производить K 1 . [68]
Многие бактерии, включая Escherichia coli , обнаруженные в толстом кишечнике , могут синтезировать витамин K 2 (MK-7 до MK-11), [69] но не витамин K 1 . У бактерий, синтезирующих витамин K 2 , менахинон переносит два электрона между двумя различными малыми молекулами во время кислород-независимых метаболических процессов производства энергии ( анаэробное дыхание ). [70] Например, небольшая молекула с избытком электронов (также называемая донором электронов), такая как лактат , формиат или НАДН , с помощью фермента передает два электрона менахинону. Затем менахинон с помощью другого фермента переносит эти два электрона подходящему окислителю, такому как фумарат или нитрат (также называемый акцептором электронов). Добавление двух электронов к фумарату или нитрату преобразует молекулу в сукцинат или нитрит плюс воду соответственно. [70]
Некоторые из этих реакций генерируют клеточный источник энергии, АТФ , способом, аналогичным аэробному дыханию эукариотических клеток , за исключением того, что конечным акцептором электронов является не молекулярный кислород , а фумарат или нитрат . При аэробном дыхании конечным окислителем является молекулярный кислород , который принимает четыре электрона от донора электронов, такого как НАДН, для преобразования в воду . E. coli , как факультативные анаэробы , могут осуществлять как аэробное дыхание , так и анаэробное дыхание, опосредованное менахиноном. [70]
В 1929 году датский ученый Хенрик Дам исследовал роль холестерина , кормя кур диетой с низким содержанием холестерина. [71] Первоначально он повторил эксперименты, о которых сообщили ученые из Сельскохозяйственного колледжа Онтарио . [72] Макфарлейн, Грэм и Ричардсон, работавшие над программой кормления цыплят в OAC, использовали хлороформ для удаления всего жира из корма для цыплят. Они заметили, что у цыплят, которых кормили только пищей с низким содержанием жира, развивались кровоизлияния и начиналось кровотечение из мест прикрепления меток. [73] Дам обнаружил, что эти дефекты нельзя было восстановить, добавляя очищенный холестерин в рацион. Оказалось, что вместе с холестерином из пищи извлекалось второе соединение, и это соединение было названо витамином коагуляции. Новый витамин получил букву K, потому что первоначальные открытия были опубликованы в немецком журнале, в котором он был обозначен как Koagulationsvitamin . Эдвард Адельберт Дойзи из Университета Сент-Луиса провел большую часть исследований, которые привели к открытию структуры и химической природы витамина К. [74] Дэм и Дойзи разделили Нобелевскую премию по медицине 1943 года за свою работу по витаминам К1 и К2 , опубликованную в 1939 году. Несколько лабораторий синтезировали это соединение(я) в 1939 году. [75]
В течение нескольких десятилетий модель цыплят с дефицитом витамина К была единственным методом количественной оценки витамина К в различных продуктах питания: цыплятам делали дефицит витамина К, а затем кормили известным количеством пищи, содержащей витамин К. Степень, в которой свертываемость крови восстанавливалась диетой, принималась в качестве меры содержания в ней витамина К. Это обнаружили три группы врачей независимо друг от друга: Биохимический институт, Копенгагенский университет (Дэм и Йоханнес Главинд), Кафедра патологии Университета Айовы (Эмори Уорнер, Кеннет Бринкхаус и Гарри Пратт Смит) и Клиника Майо ( Хью Батт , Альберт Снелл и Арнольд Остерберг). [76]
Первый опубликованный отчет об успешном лечении витамином К опасного для жизни кровотечения у пациента с желтухой и дефицитом протромбина был сделан в 1938 году Смитом, Уорнером и Бринкхаусом. [77]
Точная функция витамина К не была открыта до 1974 года, когда было подтверждено, что протромбин , белок свертывания крови, зависит от витамина К. Когда витамин присутствует, протромбин имеет аминокислоты вблизи аминоконца белка в виде γ-карбоксиглутамата вместо глутамата и способен связывать кальций, что является частью процесса свертывания крови. [78]
Витамин К необходим для гамма-карбоксилирования остеокальцина в костях. [79] Риск остеопороза , оцениваемый по минеральной плотности костей и переломам, не был затронут у людей, принимающих варфарин — антагонист витамина К. [80] Исследования, изучающие, снижает ли добавление витамина К риск переломов костей, показали неоднозначные результаты. [4] [79] [81] [82]
Белок матрикса Gla — это витамин К-зависимый белок, который содержится в костях, а также в мягких тканях, таких как артерии, где он, по-видимому, действует как антикальцификационный белок. В исследованиях на животных у животных, у которых отсутствует ген MGP, наблюдается кальцификация артерий и других мягких тканей. [4] У людей синдром Кейтеля — это редкое рецессивное генетическое заболевание, связанное с аномалиями в гене, кодирующем MGP, и характеризующееся аномальной диффузной кальцификацией хряща . [83] Эти наблюдения привели к теории о том, что у людей недостаточно карбоксилированный MGP из-за низкого потребления витамина с пищей может привести к повышенному риску артериальной кальцификации и ишемической болезни сердца. [4]
В метаанализах популяционных исследований низкое потребление витамина К было связано с неактивным MGP, артериальной кальцификацией [84] и артериальной жесткостью. [85] [86] Более низкое потребление витамина К 1 и витамина К 2 с пищей также было связано с более высокой ишемической болезнью сердца . [37] [87] При оценке концентрации циркулирующего витамина К 1 в крови был выявлен повышенный риск смертности от всех причин, связанный с низкой концентрацией. [88] [89] В отличие от этих популяционных исследований, обзор рандомизированных испытаний с использованием добавок либо с витамином К 1 , либо с витамином К 2 не показал никакой роли в смягчении сосудистой кальцификации или снижении артериальной жесткости. Испытания были слишком короткими, чтобы оценить какое-либо влияние на ишемическую болезнь сердца или смертность. [90]
Популяционные исследования показывают, что статус витамина К может играть роль в воспалении, функции мозга, эндокринной функции и противораковом эффекте. Для всех этих случаев нет достаточных доказательств из интервенционных испытаний, чтобы сделать какие-либо выводы. [4] Из обзора наблюдательных испытаний, долгосрочное использование антагонистов витамина К в качестве антикоагулянтной терапии связано с более низкой заболеваемостью раком в целом. [91] Существуют противоречивые обзоры относительно того, снижают ли агонисты риск рака простаты. [92] [93]