Костно здраве, остеопороза и ролята на витамин К-Ендокринология-Специалности

Костно здраве, остеопороза и ролята на витамин К

Павлина Пенева, д.м.
Клиника по пневмология и фтизиатрия
УМБАЛ „ Света Марина” – Варна
Медицински Университет – Варна

Витамин К е общо наименование на няколко групи витамин К. Той е ключов фактор за синтеза на жизненоважни протеини, участващи в коагулацията и калциевата хомеостаза.

Дефицитът на витамин К е свързан с развитието на остеопороза и ускорената съдова калцификация.

Достатъчният прием на витамин К2 подобрява костната плътност и води до намаляване на костните фрактури. Необходими са повече проучвания за ролята на витамин К и неговия дефицит, но изглежда, че допълнителните добавки могат да имат ефект върху костната плътност, предотвратяване на съдовата калцификация и процесите на карциногенеза в различни популации на пациенти, включително такива с хронични бъбречни заболявания.

Ключови думи: витамин К, дефицит на витамин К, остеопороза.

Участие на витамин К във физиологичните процеси

Откриването на витамин К е свързано с името на датския биохимик Carl Peter Henrik Dam, когато още през 1928-1930 година той описва коагулационни нарушения при пилета, хранени с богата на холестерол и мазнини диета за период от 2-3 седмици. Десет години по-късно, друг учен E.A. Doisy, открива химичната структура на витамин К. Така двамата откриватели получават Нобелова награда по медицина през 1943 г. за откритието на витамин К, тогава наречен „Витамин на коагулацията“[1,2].

Днес е проучено, че витамин К, обединяващо име на няколко форми на витамин К, е ключов кофактор за синтеза на важни протеини, участващи в процесите на коагулацията и калциевата хомеостаза. "Витаминът на коагулацията“ регулира нивата на калций в кръвта и поддържа нормалната минерализация на костите.

Витамин К упражнява множество функции, медиирани от протеините Gla, където той е кофактор. Многобройни публикации потвърждават, че Gla-протеините са свързани с физиологични процеси извън коагулацията като костен метаболизъм и съдов статус[3]. Витамин К участва и в процесите на остеопороза, съдовата калцификация, остеоартрита и вероятно има отношение към развитието на карцином[4].

Витамин К и витамин К-зависимите протеини (остеокалцин, протеин Gla, намиращ се в костите и дентин) са важни за минерализацията на костите. Остеокалцинът участва в регулирането на остеобластите и растежа на кристалите от хидроксиапатит. Matrix Gla-протеинът (MGP), споделящ някои последователности с остеокалцина, е локален инхибитор на артериалната калцификация.

Недостигът на витамин К нарушава функцията на остеокалцин и MGP и следователно, вероятно, допринася за деминерализацията на костите и съдовата калцификация, така наречения калциев парадокс (3). Хиперпаратиреоидизмът, малабсорбцията на витамин Д, повишените възпалителни цитокини (IL-1,IL-6), играят също роля в костната резобция и е важно да бъдат споменати[5].

Източници и физиологични норми за витамин К

В природата, по-точно в растенията, витамин К се среща под формата на филоквинон (витамин К1). Някои бактерии могат да синтезират менаквинони (семейство от няколко молекули на витамин К2), но в човешкия организъм могат да се синтезират само някои молекули на витамин К[6,7].

Синтетичната форма на витамин К3 се нарича менадион.

Основните хранителни източници на витамин К1 са зелените листни зеленчуци като спанак, зелена салата, зеле, броколи и брюкселско зеле, някои растителни масла като соево и рапично масло (и в по-малка степен зехтин), маргарини и салатни дресинги, направени от тях.

Сравнително големи количества витамин К2 могат да бъдат намерени и в някои сирена[9] и ферментирали храни, типични за японската кухня – ферментирала соя, йогурт, млечни продукти, яйца, извара, месо[6,7]. Витамин К2 се съдържа и в черен дроб, пилешко, свинско и говеждо месо и яйцата.

Дневните препоръчителни норми за прием на витамин К са 120 мкг дневно за мъже и 90 мкг дневно за жени[8], докато горната граница на безопасен прием на витамин К при хора на антикоагулантно лечение е 50 мкг дневно[8,9].

Дефицит на витамин К

Участието на витамин К се проучва задълбочено през последните десетилетия при процеси, свързани с остеопорозата, риска от патологични фрактури и калцификацията на съдовата стена. Ниският прием на филоквинон (витамин К1) се свързва с повишения риск от тазобедрени фрактури сред общото население, докато лечението с витамин К може да ги редуцира[10,11].

Голям интерес предизвиква и допълнителната суплементация на витамини, включително и на витамин К, при пациенти с хронично бъбречно заболяване и на хемодиализа.

Едни от най-чувствителните маркери за недостиг на витамин К са некарбоксилираният остеокалцин или некарбоксилираният Gla протеин, за които се смята, че са предиктори за фрактури на тазобедрената става[4]. Могат да бъдат споменати много причини за ниски нива на витамин К в организма, като се има предвид, че може да настъпи промяна в неговата абсорбция или да възникнат взаимодействия, вследствие прием на антибиотици, при бедна на мазнини диета, прием на медикаменти като холестирамин, някои масла, при гастро-интестинални[12] и чернодробни заболявания, прием на естрогени и др.[4].

Костна плътност и витамин К

Любопитен се оказва фактът, че населението в Япония, консумирайки традиционната тяхна японска храна, има по-висока костна плътност, като това е проследено най-добре сред възрастната популация. Установено е че, както мъжете, така и жените, приемайки повече витамин К чрез тази храна имат по-висока костна плътност. Когато, обаче, приемът на витамин К е недостатъчен, само жените от всички възрасти имат ниска костна плътност[13,14].

Витамин К2 поддържа минералната костна плътност на лумбалните кости, намалява свързаните с възрастта остеопоротични фрактури, намалява предизвиканите от глюкокортикоидите остеопоротични фрактури на прешлените и поддържа лумбалната минерална костна плътност при остеопороза, предизвикана от чернодробна дисфункция[4].

При достатъчен внос на витамин К2 рискът от поне една фрактура през целия живот се редуцира с 25% при ежедневна употреба на 800 IU витамин Д, 45 мкг витамин К2 и 1200 мг калций[14]. Витамин К2 от ферментирала соя стимулира остеобластите и инхибира остеокластите, което води до анаболен ефект върху калцирането на костите[15].

Систематичен преглед показва, че достатъчният внос на витамин К2 предотвратява фрактурите на прешлените – с 60%, фрактурите на тазобедрената става – със 77% и други фрактури (без прешлени) – с 81% при пациенти в Япония[16], а това е сравнимо с конвенционалната терапия с бисфосфонати[4].

Сериозен проблем се оказват и нарушенията в костно-минералната обмяна при пациентите с хронично бъбречно заболяване, водещи до нарушен костен и минерален метаболизъм. Това е сериозна предпоставка за ранно развитие на остеопороза при тази популация и създава повишен риск от фрактури. Ниските стойности на серумен албумин, холестерол и повишен С-реактивен протеин са предиктори на появата на още едно отклонение – малнутрицията, сред пациентите с хронични бъбречни заболявания, което ги поставя в една изключително трудна ситуация, с последващи усложнения[17].

През 2012 г. екипът на E. C. Cranenburg[8] публикува данни за по-ниски нива на витамин К при 40 пациенти на хемодиализа, в сравнение с със стойностите при здрави хора в Нидерландия. Те установяват, че това е свързано с приема на бедна на натрий и калий храна, в която се съдържат също така двете форми на витамин К – витамин К1 и витамин К2. Изглежда че приемът на витамин К чрез храната при хемодиализни пациенти е достатъчен за нуждите на кръвосъсирването, но не и за активиране на Gla протеина, за да се потисне калцификацията на артериалната стена[18,19,20].

Проучване на екип на Zhelyazkova-Savova M. сред жени в менопауза, които са на хемодиализа, отчита намалена костна плътност и повишен 10-годишен риск от остеопоротични фрактури при дефицит на витамин К[19,20].

Tenori и съавтори. сравняват честотата на фрактури сред хемодиализните пациенти в Япония и Белгия и установяват по-висока честота сред белгийските хемодиализни пациенти, в сравнение с японските (45 случая/1000 пациенти срещу 12 случая/1000). При сравняване, обаче, с общата популация от населението, те не намират разлика в броя на случаите сред японското население, докато сред белгийската общност значително се увеличава броя на фрактурите при хемодиализните пациенти[21].

Това оше веднъж предполага, че хранителният фактор играе съществена роля в патологията на редица здравословни проблеми, включително и при хората с ХБЗ.

Заключение

Провеждат се много изследвания, разглеждащи семейството на витамин К в процесите на костно-минералната обмяна, сърдечно-съдовия риск, канцерогенеза и др. Отриват се все повече ефекти, които са свързани с „Витамина на коагулацията“. Витамин К2 може безопасно да потисне растежа и инвазията на хепатоцелуларния карцином, рака на панкреаса и простата[4,22,23] и да намали риска от рецидиви[24], както и да потисне растежа на раковите клетки в in vitro условия при рак на белия дроб[25].

Все пак, обаче, са необходими още проучвания за неговата роля, но изглежда, че допълнителната суплементация при недостиг може да има благоприятен ефект по отношение на костната плътност и костното здраве, както и профилактиката на усложнения при различен контингент от болни, включително и при болните с хронични бъбречни заболявания.

Източници:

Cockayne S., Adamson J., Lanham-New S. Vitamin K and the prevention of fractures: systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Archives of Internal Medicine. 2006;166(12):1256–1261. doi: 10.1001/archinte.166.12.1256.
El Asmar M. S., Naoum J. J., Arbid E. J. Vitamin K dependent proteins and the role of vitamin K2 in the modulation of vascular calcification: a review. Oman Medical Journal. 2014;29(3):172–177. doi: 10.5001/omj.2014.44.
Schurgers L, Uitto J, Reutelingsperger C. Vitamin Kdependent carboxylation of matrix Gla-protein: a crucial switch to control ectopic mineralization. Trends in Molecular Medicine 2013;19(4):2017-226.
Showalter S. L., Wang Z., Costantino C. L. Naturally occurring K vitamins inhibit pancreatic cancer cell survival through a caspase-dependent pathway. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 2010;25(4):738–744. doi: 10.1111/j.1440-1746.2009.06085.
Grudeva L. Gluten-related disorders and gluten-free diet – current indication. Monography. Varna: Gea Print; 2019. p. 87. (in Bulgarian).
Cranenburg EC Schurgers, LJ, Uiterwijk HH et al. Vitamin K intake and status are low in hemodialysis patients. Kidney Int 2012; 82(5):605-610
McCabe K, Adams M, Holden M. Vitamin K status in chronic kidney disease. Nutrients 2013;5:4390-4398
Schurgers LJ, Teunissen KJ, Hamulyák K et al. Vitamin Kcontaining dietary supplements: comparison of synthetic vitamin K1 and natto-derived menaquinone-7. Blood 2007:109(8):3279-3283
Schwalfenberg GK. Vitamins K1 and K2: The Emerging Group of Vitamins Required for Human Health; J Nutr Metab. 2017; 2017: 6254836.
Published online 2017 Jun 18. doi: 10.1155/2017/6254836
Apalset EM, Gjesdal CG, Eide GE, Teil GS. Intake of vitamin K1 and K2 and risk of hip fractures: The Hordaland Health Study. Bone. 2011;49:990–995.
Nakano T, Tsugawa N, Kuwabara A, Kamao M, Tanaka K, Okano T. High prevalence of hypovitaminosis D and K in patients with hip fracture. Asia Pac J Clin Nutr. 2011;20:56–61.
Grudeva L. Gluten enteropathy. Scientific facts and real evidence. Varna: Gea Print; 2019. p. 39. (in Bulgarian).
Fujita Y, Iki M, Tamaki J, et al. Association between vitamin K intake from fermented soybeans, natto, and bone mineral density in elderly Japanese men: the Fujiwara-kyo Osteoporosis Risk in Men (FORMEN) study. Osteoporos Int. 2012;23:705–714.
Bullo M, Estruch R, Salas-Salvado J. Dietary vitamin K intake is associated with bone quantitative ultrasound measurements but not with bone peripheral biochemical markers in elderly men and women. Bone. 2011;48:1313–1318.
Geleijnse J. M., Vermeer C., Grobbee D. E., et al. Dietary intake of menaquinone is associated with a reduced risk of coronary heart disease: the Rotterdam Study. J Nutr. 2004;134(11):3100–3105.
Conly JM, Stein K. The production of menaquinones (vitamin K2) by intestinal bacteria and their role in maintaining coagulation homeostasis. Prog Food Nutr Sci 1992;16(4):307-343
Petrov P, Grudeva L, Petrov A, Benkova M, Koleva T, Koleva R, et al. Assessment of the nutritional status and the inflammation markers as a predictor of survival and 25,3,19 (in Bulgarian)
Nimptsch K., Rohrmann S., Linseisen J. Dietary intake of vitamin K and risk of prostate cancer in the Heidelberg cohort of the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC-Heidelberg) American Journal of Clinical Nutrition. 2008;87(4):985–992.
Schurgers LJ, Geleijnse JM, Grooee DE, Pols HAP, Hofman A, Witteman JCM, Vermeer C. Nutritional intake of vitamins K1 (phylloquinone) and K2 (menaquinone) in The Netherlands. J Nutr Environ Med 1999;9:115-22.
Zhelyazkova-Savova M, Galunska B, Gerova D et al. Undercarboxylated Osteocalcin in Postmenopausal Patients on hemodialysis. Nephrology (St. Petersburg) 2011;15(3):35-39
Tentori F, McCullough K, Kilpatrick RD, et al. High rates of death and hospitalization follow bone fracture among hemodialysis patients. Kidney Int. 2014;85(1):166–173.
Petkova NY, Petrova KB, Bliznakova MI, Paskalev DN, Galunska BT. The new face of vitamin K – more than blood clotting factor. Nephrology (Saint-Petersburg). 2018;22(1):29-37.https://doi.org/10.24884/1561-6274-2018-22-1-29-37.
Yamaguchi M. Regulatory mechanism of food factors in bone metabolism and prevention of osteoporosis. Yakugaku Zasshi. 2006;126(11):1117–1137. doi: 10.1248/yakushi.126.1117.
Lamson D. W., Plaza S. M. The anticancer effects of vitamin K. Altern Med Rev. 2003;8(3):303–318.
Yoshida T., Miyazawa K., Kasuga I., et al. Apoptosis induction of vitamin K2 in lung carcinoma cell lines: the possibility of vitamin K2 therapy for lung cancer. International Journal of Oncology. 2003;23(3):627–632. doi: 10.3892/ijo.23.3.627.

Адрес за кореспонденция на автора:

д-р Павлина Пенева

Клиника по пневмология и фтизиатрия

УМБАЛ „Света Марина” – Варна

Бул. „Христо Смирненски” №1

Варна 9000

e-mail:p.peneva@abv.bg

моб. тел. 0898 780 406

Сподели: