ויטמין K נקרא ויטמין קרישה בגלל האפקט האנטי-המורגי (המוסטטי) שלו, שהתגלה בשנת 1929 על ידי הפיזיולוג והביוכימאי קרל פיטר הנריק סכר על בסיס דם לימודי קרישה. ויטמין K אינו חומר אחיד, אלא מופיע בשלוש גרסאות מבניות. ניתן להבחין בין החומרים הבאים מקבוצת ויטמין K:
- ויטמין K1 - פילוקינון - המופיע בטבע.
- ויטמין K2 - מנאקינון (MK-n) - המופיע בטבע.
- ויטמין K3 - 2-מתיל -1,4-נפטוקינון, מנדיון - מוצר סינתטי.
- ויטמין K4 - 2-מתיל -1,4-נפטוהידרוקינון, מנדיול - מוצר סינתטי.
תעשיות ויטמין K במשותף לגרסאות שהן נגזרות מ- 2-methyl-1,4-naphthoquinone. ההבדל המבני העיקרי מבוסס על שרשרת הצד במצב C3. בעוד שרשרת הצד הליפופילית (מסיסה בשומן) בוויטמין K1 כוללת יחידות איזופרן רוויות אחת (עם קשר כפול) ושלוש יחידות (ללא קשר כפול), ויטמין K2 בעל שרשרת צדדית עם איזופרן משתנה, לרוב 6-10 מולקולות. ויטמין K3, שלו מַיִם-מנגנון נגזר מסיס נתרן הידרוגנציה סולפיט וויטמין K4 - דינאסטר מנדיול, כגון דינאביד מנדיול - כיוון שלמוצרים סינתטיים אין שרשרת צדדית. באורגניזם, לעומת זאת, מתרחשת התקשרות קוולנטית של ארבע יחידות איזופרן למיקום C3 של הטבעת הקינואידית. קבוצת המתיל על טבעת הקינואידים במצב C2 אחראית ליעילות הביולוגית הספציפית של ויטמין K. השרשרת הצדדית במצב C3 של טבעת הקינואידים היא קבוצת המתיל. השרשרת הצדדית במצב C3, לעומת זאת, קובעת את מסיסות השומנים ובכך משפיעה קליטה (ספיגה דרך המעי). על פי ניסיון קודם ידועים כמאה קינונים עם פעילות של ויטמין K. עם זאת, רק הטבעיים ויטמינים יש חשיבות מעשית ל- K1 ו- K2, מכיוון שויטמין K3 ונפטוקינונים אחרים יכולים להשפיע על תופעות לוואי, לפעמים רעילות (רעילות) [2-4, 9-12, 14, 17].
סינתזה
בעוד שהפילוקווינון (ויטמין K1) מסונתז (נוצר) בכלורופלסטים (אברונים של תאים המסוגלים לפוטוסינתזה) של צמחים ירוקים, שם הוא מעורב בתהליך הפוטוסינתטי, הביוסינתזה של המנאקינון (ויטמין K2) מתבצעת על ידי מעיים שונים בקטריה, כגון Escherichia coli ו- Lactobacillus acidophilus, המופיעים במעי הגס הסופי (תחתון מעי דק) ו מעי גס (המעי הגס), בהתאמה. במעי האנושי ניתן לסנתז עד 50% מנאקינון - אך רק כל עוד פיזיולוגי פלורת מעיים נוכח. כריתה של המעי (הסרת כירורגית של המעי), מחלת מעי דלקתית (IBD), צליאק ומחלות מעיים אחרות, כמו גם תרפיה עם אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה כמו קפלוספורינים, אמפיצילין וטטרציקלינים, יכולים לפגוע משמעותית בסינתזת המנאקינון. באופן דומה, שינויים תזונתיים עקב שינוי של פלורת מעיים עשוי להשפיע על סינתזת ויטמין K2 במעי. המידה בה תורם ויטמין K2 חיידקי לעמידה בדרישות שנויה במחלוקת. מאז, על פי ניסיון ניסיוני, קליטה שיעור המנאקינון נמוך למדי, ניתן להניח שביצועי הסינתזה של המעי בקטריה תורם תרומה קטנה בלבד לאספקת ויטמין K. התצפית שלא נמצאו תסמינים של מחסור בוויטמין K בקרב נבדקים לאחר ויטמין K ללא חמישה שבועות דיאטה, אך אלה הופיעו לאחר 3-4 שבועות כאשר אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה ניתנו במקביל, תומך בהנחה כי ויטמין K מסונתז מבפנים (דרך המעי) אכן חשוב לעמידה בדרישות.
קליטה
ישנם הבדלים גדולים בין החומרים הבודדים מקבוצת ויטמין K ביחס ל קליטה. ספיגה תזונתית היא בעיקר פילוקינון. למנאנקינון המסופק או מסונתז באופן חיידקי (עם מזון) תפקיד כפוף באספקת ויטמין K. כמו כל מסיס בשומן. ויטמינים, ויטמינים K1 ו- K2 נספגים (נלקחים) במהלך עיכול השומן, כלומר נוכחות של שומנים תזונתיים כאמצעי להובלת ליפופילים מולקולות, חומצות מרה לצורך מסיסות (עלייה במסיסות) ויצירת מישל (היווצרות חרוזי תחבורה ההופכים חומרים מסיסים בשומן לתעבורה בתמיסה מימית), וליפאזות בלבלב (עיכול) אנזימים מהלבלב) לצורך מחשוף של ויטמין K מאוגד או מיושר, יש צורך בספיגת מעיים מיטבית (ספיגה דרך המעי). ויטמינים K1 ו- K2, כחלק מהמיסלים המעורבים, מגיעים לקרום הפסגה של האנטרוציטים (תאי האפיתל) של הג'חונום (המעי הריק) - פילו ומנאקינון המסופק על ידי מזון - ומעי גס סופני (תחתון מעי דק) - מנאקינון מסונתז חיידקי - ומופנמים. בתא מתרחש שילוב (ספיגה) של ויטמינים K1 ו- K2 בכילומיקרונים (ליפופרוטאינים עשירים בשומנים), המעבירים את הויטמינים הליפופילים דרך לִימפָה אל הפריפריה דם תפוצה. בעוד שויטמין K1 ו- K2 במערכת העיכול נספגים באמצעות תחבורה פעילה תלויה באנרגיה בעקבות קינטיקה של רוויה, הספיגה של ויטמין K2 מסונתז חיידקית מתרחשת באמצעות דיפוזיה פסיבית. ויטמין K1 נספג במהירות במעי (דרך המעי) אצל מבוגרים עם קצב ספיגה בין 20 ו -80%. אצל הילוד, קצב הספיגה של פילוקינון הוא כ- 30% בלבד בגלל סטטוריאה פיזיולוגית (צואה שומנית). ה זמינות ביולוגית של ויטמינים ליפופיליים K1 ו- K2 תלוי ב- pH במעי, בסוג ובכמות השומנים התזונתיים ובנוכחותם חומצות מרה וליפאזות מהלבלב (עיכול אנזימים מהלבלב). PH נמוך ורווי שרשרת קצרה או בינונית חומצות שומן עלייה, בעוד ש- pH גבוה וחומצות שומן רב בלתי רוויות ארוכות שרשרת מעכבות את ספיגת הפילו והמנאקינון. מאז שומנים תזונתיים ו חומצות מרה נדרשים לספיגה זמינים רק במידה מוגבלת באיילום הדיסטלי (החלק התחתון של השטח) מעי דק) ו מעי גס (המעי הגס), שם ויטמין K2 מסנתז בקטריה נמצאים, מנונקינון חיידקי נספג במידה פחותה בהרבה בהשוואה לפילוקינון. בגלל הידרופיליות שלהם (מַיִם מסיסות), ויטמינים סינטטיים K3 ו- K4 ונגזרותיהם המסיסות במים (נגזרות) נספגים באופן פסיבי ללא תלות בשומנים תזונתיים, מָרָה חומצות, וליפאזות בלבלב (עיכול) אנזימים מהלבלב) גם במעי הדק וגם מעי גס (המעי הגס) ומשוחרר ישירות לזרם הדם.
הובלה והפצה בגוף
במהלך ההובלה אל כבד, חינם חומצות שומן (FFS) ומונוגליצרידים מכילומיקרונים משתחררים לרקמות היקפיות תחת פעולת ליפופרוטאין ליפאז (LPL), אשר ממוקם על משטחי תאים וניתוחים טריגליצרידים. באמצעות תהליך זה מושפלים כלוריקרים לשרידי צ'ילומיקרון (שאריות צ'ילומיקרון דלות שומן), אשר בתיווך אפוליפופרוטאין E (ApoE) נקשרים לקולטנים ספציפיים (אתרי קשירה) כבד. צריכת ויטמינים K1 ו- K2 לתא כבד מתרחשת על ידי אנדוציטוזה בתיווך קולטן. פילו ומנאקינון מצטברים בחלקם בכבד ומשולבים בחלקם בכבד (בכבד) מסונתז VLDL (נמוך מאוד צפיפות ליפופרוטאינים; ליפופרוטאינים המכילים שומן בצפיפות נמוכה מאוד). לאחר שחרור ה- VLDL לזרם הדם, ויטמינים K3 ו- K4 נספגים קשורים גם ל- VLDL ומועברים לרקמות חוץ-כבדיות (מחוץ לכבד). איברי היעד כוללים כליה, בלוטת יותרת הכליה, ריאות, מח עצם, ו לִימפָה צמתים. צריכת ויטמין K על ידי תאי יעד מתרחשת דרך ליפופרוטאין ליפאז (LPL) פעילות. עד כה, תפקידו של מננקינון ספציפי (MK-4) המסונתז על ידי חיידקי מעיים ומקורו באורגניזם מפילוקינון ומנדיון עדיין לא ברור. בלבלב, בלוטות הרוק, מוֹחַ ו סטרנום גבוה יותר ריכוז של MK-4 ניתן למצוא מאשר של פילוקווינון. פילוקווינון ריכוז in דם פלזמה מושפעת הן מתוכן הטריגליצרידים והן מפולימורפיזם של ApoE. סרום הטריגליצרידים מוגבר ריכוז קשור לעלייה ברמות הפילוקינון, שנצפית בתדירות גבוהה יותר עם הגיל. עם זאת, בדרך כלל מבוגרים בגיל 60 ומעלה סובלים ממצב ויטמין K ירוד, כפי שמעיד יחס פילוקינון נמוך: טריגליצריד בהשוואה למבוגרים צעירים. פולימורפיזם של ApoE (ליפופרוטאין של צ'ילומיקרונים) מוביל לשינויים מבניים בחלבון, המונע שאריות כלומיקרון ( שרידי צ'ילומיקרון דלי שומן) מקשירה לקולטנים בכבד. כתוצאה מכך, ריכוזי פילוקינון בדם גדלים בנוסף לריכוז השומנים בדם, מה שמצביע באופן כוזב על אספקה טובה של ויטמין K.
אחסון
באופן טבעי הוויטמינים K1 ו- K2 מצטברים בעיקר בכבד, ואחריהם בלוטת יותרת הכליה, כליה, ריאות, מח עצם, ו לִימפָה צמתים. מכיוון שויטמין K נתון לתחלופה מהירה (תחלופה) - כ- 24 שעות - יכולת האחסון של הכבד יכולה לגשר רק על מחסור בויטמינים למשך כ- 1-2 שבועות. ויטמין K3 קיים בכבד רק במידה מועטה, מתפשט בצורה מהירה יותר באורגניזם בהשוואה לפילו ומנאקינון טבעי ומטבוליזם (מטבוליזם) במהירות רבה יותר. מאגר הגוף הכולל של ויטמין K קטן, ונע בין 70-100 מיקרוגרם ו- 155-200 ננומטר בהתאמה. מחקרים על זמינות ביולוגית של פילו ומנאקינון עם גברים בריאים הראו כי לאחר צריכת עיכול של כמויות דומות של ויטמין K1 ו- K2, הריכוז של המנאקינון במחזור עלה על פי פיליקינון פי 10 יותר. הסיבה לכך היא מצד אחד הנמוכה יחסית זמינות ביולוגית של פילוקינון מהמזון - פי 2-5 מזה של ויטמין K תוספים - בגלל קשירה חלשה לכלורופלסטים מהצומח ושחרור אנטרי נמוך ממטריצת המזון. מצד שני, למנאקינון יש מחצית חיים ארוכה יותר מפילוקינון, ולכן ויטמין K2 זמין לרקמות חוץ-כבדות, כמו עצם, לתקופה ארוכה יותר.
הַפרָשָׁה
ויטמינים K1 ו- K2 מופרשים בכליה (דרך ה- כליה) בצורה של גלוקורונידים לאחר גלוקורונידציה ביותר מ- 50% ב מָרָה עם הצואה (צואה) וכ -20% לאחר קיצור שרשרת הצד על ידי חמצון בטא (השפלה חמצונית של חומצות שומן). במקביל לפילו ומנאקינון, ויטמין K3 הופך גם הוא לצורת הפרשה בתהליך הביו טרנספורמציה. טרנספורמציה ביולוגית מתרחשת ברקמות רבות, במיוחד בכבד, וניתן לחלק אותה לשני שלבים:
- בשלב I, ויטמין K עובר הידרוקסילציה (הכנסת קבוצת OH) על ידי מערכת הציטוכרום P-450 כדי להגביר את המסיסות.
- בשלב II מתקיימת צמידה עם חומרים הידרופיליים (מסיסים במים) מאוד - לשם כך, חומצה גלוקורונית מועברת לקבוצת ה- OH שהוכנסה בעבר של ויטמין K בעזרת גלוקורוניל טרנספרז או קבוצת סולפט באמצעות סולפטטרנספרז, בהתאמה.
עד כה, מבין המטבוליטים (ביניים) ומוצרי הפרשת ויטמין K3 זוהו רק 2-מתיל-1,4-נפתוהידרוקינון-1,4-דיגלוקורוניד ו -2-מתיל-1,4-הידרוקסי-1-נפתיל סולפט. אשר, בניגוד לויטמין K1 ו- K2, מסולקים במהירות ובמידה רבה בשתן (~ 70%). רוב המטבוליטים של מנדיאון עדיין לא אופיינו.
