Библиотека

Второе открытие витамина К

В 20-х годах прошлого столетия Хенрик Дам, биохимик и физиолог из Дании, занимался исследованием открытого ранее вещества – холестерина. Ученого интересовала прежде всего биологическая роль соединения и его влияние на состояние здоровья. В качестве лабораторных объектов Дам использовал цыплят. Он кормил их пищей, полностью лишенной жиров и, следовательно, холестерина. Через несколько недель у цыплят начались кровоизлияния в ткани, а любые ранения, даже небольшие, приводили к фатальной потере крови. Ученый стал давать птицам холестерин, очищенный от примесей, но это не возымело действия. Проблему решило добавление в корм сушеного шпината, причем его количество напрямую влияло на скорость выздоровления. На основании этих данных Дам предположил, что при удалении из пищи жиров организм теряет еще какое-то вещество, необходимое для нормального течения процессов свертывания крови. Он дал этому соединению название koagulationsvitamin – «витамин для коагуляции». Практически в то же время с феноменом кровоточивости при недостатке жиров столкнулся и американский биохимик Эдвард Дойзи; он вышел из ситуации, добавляя цыплятам в корм не шпинат, а подгнившую рыбу. Свежая рыба никакого лечебного эффекта не оказывала. Это позволило сделать вывод, что витамин могут вырабатывать в процессе своей жизнедеятельности бактерии, вызывающие процессы гниения. В 1939 году Дойзи получил витамин К в чистом виде и расшифровал структуру его молекулы. В 1943-м, в самый разгар Второй мировой войны, Нобелевский комитет присудил ему и Хенрику Даму премию в области медицины за исследование и открытие этого витамина. Позже другие ученые установили, что соединения, выделяемые из растений и образующиеся в результате работы бактерий, несколько отличаются по своему химическому строению. Их обозначили соответственно как витамин К1 (филлохинон) и К2 (менахинон, МК). Кроме того, выяснилось, что молекулы К2 могут отличаться по количеству звеньев, поэтому, в зависимости от длины, менахиноны носят название МК-2, -3, -4 и так далее (рис. 1). Таким образом, витамин К – это не одно вещество, а группа жирорастворимых соединений со сходной структурой, которые выполняют в обменных процессах однотипные функции. Витамин К1, поступающий в организм животных с растительной пищей, всасывается в тонком кишечнике; меньшая его часть аккумулируется в печени, а большая – проходит ряд ферментативных реакций и превращается в К2, который накапливается в мозге, печени, жировой ткани, а у млекопитающих – и в молоке. В терапевтической практике витамин К начали применять еще в 1939 году, в клинике университета Айовы: его назначали пациентам с кровотечениями, вызванными дефицитом протромбина, который развивался при поражениях печени. Однако несмотря на активное использование, механизм действия данного вещества не могли установить вплоть до 1974 года. Интересно, что расшифровка этого механизма стала возможной лишь благодаря открытию и исследованию другого, противоположного по своему биологическому эффекту соединения – антикоагулянта варфарина, который применяется в медицине с целью снижения свертываемости крови у больных, имеющих повышенный риск образования тромбов. Витамин К является антагонистом варфарина: он восстанавливает показатели гемостаза при передозировке последнего.

 

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ

Витамин K обеспечивает карбоксилирование остатков глютаминовой кислоты, вхо- дящих в состав некоторых белков. В результате они превращаются в остатки гамма-карбоксилглютаминовой кислоты (Gla-радикалы) и приобретают способность связывать кальций. Белки, для активации которых требуется такое карбоксилирование, называются «витамин К-зависимыми».

 

ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

Первым изученным эффектом витамина К было его участие в реакциях коагуляции, и очень долгое время считалось, что этим его роль ограничивается. Для нормального функционирования К-зависимых белков системы свертывания крови необходим витамин К1, который синтезируется исключительно в листьях рас- тений. В его отсутствие неактивны многие ферменты каскада коагуляции, содержащие остатки глютамина: это протромбин (фактор II), проконвертин (фактор VII), факторы Кристмаса и Стюарта – Прауэра (IX и X). Чем выше степень карбоксилирования глютаминовых остатков, тем выше функциональная активность перечисленных белков. После заживления сосуда образовавшийся в месте повреждения тромб надо ликвидировать, поскольку он больше не нужен. За этот процесс отвечают физиологические антикоагулянты, в том числе протеины С и S, также работающие только в связке с витамином К. То есть два, казалось бы, совершенно противоположных процесса – образование и разрушение тромба – требуют присутствия этого соединения. Для нормального функционирования организму требуется очень небольшое количество витамина К. Это связано с тем, что молекула данного вещества после исполь- зования (то есть после карбоксилирования К-зависимого белка) может быть восстановлена специальным ферментом – витамин К-эпоксид редуктазой (ВКЭР). Степень активности этого фермента обусловлена генетически; чем она выше, тем меньше человек зависит от содержания витамина К в пище. Сегодня работу гена, регулирующего выработку ВКЭР, можно оценить, проведя соответствующий генетический анализ. Варфарин ингибирует ВКЭР, препятствуя тем самым восстановлению витамина К и уменьшая его доступность (рис. 2). Глютаминовые остатки зависимых белков оказываются некарбоксилированными, а сами белки – неактивными, они не могут выполнять свою гемостатическую функцию. В результате свертываемость крови падает, вероятность образования тромбов уменьшается. Это свойство варфарина спасло жизни многим пациентам с фибрилляцией предсердий, с искусственными клапанами сердца и т.п. Однако, изучая различные органы и ткани, ученые обнаружили, что от витамина К зависят не только факторы свертывания крови, но и ряд других белков (табл.). Как видно из таблицы, роль витамин К-зависимых белков выходит далеко за рамки гемостаза. Клинические исследования и анализ заболеваемости в регионах с традиционно высоким потреблением витамина К тоже заставляют переосмыслить значение последнего. Как известно, все ткани и органы живого организма постоянно находятся в состоянии ремоделирования (перестройки). Старые клеточные органеллы и целые клетки заменяются новыми, и витамин К-зависимые белки принимают в этом активное участие. В большей степени они влияют на процессы связывания и распределения кальция, имеющие наибольшее значение для нормального функционирования опорно-двигательной и сердечнососудистой системы.

 

ВЛИЯНИЕ НА КОСТИ, СЕРДЦЕ И СОСУДЫ

Костная ткань постоянно обновляется: старые остеоциты уничтожаются остеокластами, а их место занимают новые клетки, образующиеся из остеобластов. Витамин К-зависимые белки контролируют кальцификацию костной ткани, поэтому при недостатке данного витамина снижается минерализация (и, соответственно, плотность) костей, а выводящийся из них кальций оседает в других местах, например на стенках сосудов, где он участвует в образовании атеросклеротических бляшек. При нарушении функции остеокальцина, а также матриксного Gla-белка, являющегося ингибитором васкулярной кальцификации, развиваются остеопороз и атеросклероз. Кости теряют кальций и становятся хрупкими, а мягкие ткани сосудов, сердца и мозга, наоборот, кальцифицируются. У человека появляются нарушения осанки, костные и суставные боли, повышается риск переломов и одновременно – риск инфарктов или инсультов. Обычно такое положение дел арактерно для пожилых пациентов, у которых наблюдается «кальциевый парадокс»: в целом кальция в организме достаточно, однако он находится не там, где нужно. Имеются серьезные основания утверждать, что одной из причин этого является недостаток витамина К2 или неудовлетворительная работа ВКЭР. Еще недавно считалось, что процессы, происходящие в организме при остеопорозе и атеросклерозе, не могут иметь обратного развития. Однако последние исследования на животных показали, что кальцификация сосудов и потеря плотности костной ткани могут быть не только предупреждены, но и редуцированы путем увеличения ежедневного потребления витамина К2. Если вспомнить о влиянии варфарина на ВКЭР, станет понятно, почему и остеопороз, и атеросклероз быстрее развиваются у тех, кто в течение длительного времени прини- мает антикоагулянты варфаринового ряда. В связи с этим врачи сегодня нередко стараются подобрать возрастным пациентам антикоагулянты других групп.

 

СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВИТАМИНОВ К И D

Когда стало ясно, что одна из функций витамин К-зависимых ферментов – контроль за распределением в организме кальция, ученых заинтересовал вопрос: как данные белки связаны с другими механизмами регуляции обмена этого важного химического элемента? В последнее время все больше внимания уделяется изучению эффектов витамина D, причем применительно не только к детям, но и ко взрослым (поскольку большинство жителей Европы и Северной Америки страдает от его дефицита). Оказалось, что он взаимодействует со специфическими рецепторами в ядрах клеток, воздействуя на участки ДНК, кодирующие синтез витамин К-зависимых белков, например остеокальцина и матриксного Gla-протеина, которые активируются лишь в присутствии витамина К. Следовательно, витамины D и К могут результативно работать только совместно. Поэтому не имеет смысла назначать пациенту большие дозы витамина D, не обеспечив достаточное поступление витамина К. Особенно важно помнить об этом при составлении программы терапии, направленной на поддержание плотности костной ткани у женщин в период постменопаузы.

 

НОРМЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ

Казалось бы, чтобы узнать, сколько вита- мина К нам необходимо, достаточно по- смотреть официальные рекомендации, утвержденные Минздравом России или государственными учреждениями других стран. Для США, например, нормы таковы:

  • мужчины 20–30 лет – 120 мкг/ в день;
  • женщины 20–30 лет – 90 мкг/ в день;
  • младенцы – 10–20 мкг/ в день.

Однако многие ученые не согласны с этими цифрами, поскольку они получены на основе изучения карбоксилирования лишь белков сыворотки крови – указанного количества хватит только для нормальной работы системы гемостаза. При этом не учитываются тканевые витамин К-зависимые белки (матриксный Gla-белок, периостин и др.), т.е. официальные нормы не отражают реальные нужды организма. В 2002 году Европейская рабочая группа провела масштабное исследование, задачей которого стало определение уровня потребления витамина К, необходимого для обеспечения не только работы ферментов системы свертывания крови, но и других белков. Эксперты пришли к выводу, что оптимальный уровень – от 200 до 500 микрограмм витамина К в сутки. Согласно оценкам других ученых, для полного карбоксилирования всех витамин К-зависимых белков может потребоваться и до 1000 мкг (1 мг) в сутки. Выбирая дозировку для конкретного человека, врач должен помнить о том, что витамин К восстанавливается в организме. Витамин К-эпоксид редуктаза у разных людей имеет неодинаковую активность, поэтому к подбору дозы надо подходить аккуратно. Необходимо оценить семейный анамнез: выяснить, был ли у родственников пациента атеросклероз, остеопороз или другие симптомы дефицита витамина К. Если есть возможность, следует сделать анализ на полиморфизм гена ВКЭР. Однако случаев передозировки витамином К не отмечено. Имеются данные о применении 45 мг (45 000 мкг) витамина К в сутки в течение 8 месяцев, при этом негативных явлений не зафиксировано.

 

ПИЩЕВЫЕ ИСТОЧНИКИ

Высоким содержанием витамина К1 отличаются белокочанная, цветная и брюссельская капуста, брокколи, листья шпината. Его много также в крапиве, в некоторых фруктах (авокадо, киви, бананах), оливковом масле. Витамином К2 особенно богат натто – продукт из сброженных соевых бобов, распространенный в Японии; содержание в нем витамина К2 – более 1 мг на 100 г. На втором месте гусиная печень (около 400 мкг на 100 г), далее идут куриная и говяжья печень, сыры бри, гауда и чеддер, молоко и молочные продукты, яичный желток. Следует иметь в виду, что жирорастворимый витамин К2 всасывается в тонком кишечнике и доставляется из печени к тканям в составе ЛПНП и ЛПОНП (липопротеинов низкой и очень низкой плотности). Следовательно, все мероприятия, направленные на уменьшение содержания этих групп липопротеинов, например назначение статинов, переход на обезжиренную пищу или назначение препаратов, ухудшающих всасывание жиров (орлистат), могут привести к снижению биодоступности витамина. Поэтому к рекомендациям «есть поменьше жирного» стоит относиться с осторожностью.

 

ВОПРОСЫ ОСТАЮТСЯ

К настоящему времени мы знаем о витамине К довольно много, однако некоторые факты до сих пор остаются невыясненными. Например, ученые пока не имеют единого мнения относительно роли кишечной микро- флоры. Так, точно известно, что кишечная палочка вырабатывает данный витамин. Однако этот процесс идет в толстом кишечнике, где всасывание жиров невозможно (или же мы пока не все знаем о всасывании). Каким образом бактериальный витамин К2 поступает в кровь и поступает ли вообще? Сегодня на эти вопросы нет ответа. Кроме того, в последние годы были обнаружены неизвестные ранее витамин К-зависимые белки, находящиеся в скелетных мышцах, нервных волокнах и миокарде. Функции этих белков до сих пор пока не выяснены. Наука не стоит на месте, и рано или позд- но исследователи получат новую информацию о давно известном, но все еще не разгаданном до конца витамине К. Будем надеяться, что эти сведения станут дополнительным инструментом, позволяющим добиться улучшения здоровья и качества жизни человека.

 

Статья была опубликована в журнале Les nouvelles esthetiques 6/2013

Нет учетной записи? Регистрация

Войти в учетную запись