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Vitamin K: Einblicke in ein unterschätztes Vitamin

Vitamin K aktiviert Proteine

Vitamin K vermittelt seine Funktion dadurch, dass es einen Prozess ermöglicht, der als Carboxylierung bezeichnet wird. Bei der Carboxylierung werden sogenannte Carboxygruppen ( COOH) auf ein Zielmolekül übertragen. Im Falle von Vitamin K werden auf diese Weise verschiedene Proteine modifiziert. Durch diese Veränderung werden die Zielproteine aktiviert – genauer gesagt versetzt diese Modifikation die Zielproteine in die Lage Calcium zu binden, was ihnen ihre biologische Funktion erst ermöglicht. Die meisten dieser Vitamin-K abhängigen Proteine (VDKPs) finden sich im Rahmen des Calcium-Stoffwechsels und der Blutgerinnung.

Blutgerinnungsfaktoren

Die blutgerinnungsfördernden Eigenschaften von Vitamin K führten 1929 zu seiner Entdeckung.

Im Falle einer Verletzung werden die VDKPs der sogenannte Blutgerinnungskaskade durch Vitamin K aktiviert, was zur Bildung von Fibrin und damit zur Blutgerinnung führt. Vitamin K aktiviert allerdings auch Enzyme, die Fibrin wieder abbauen. Dadurch erfüllt es nicht nur aktivierende, sondern auch regulierende Aufgaben1.

Vitamin K in der Knochengesundheit

Ein Mangel an Vitamin K wird mit einem erhöhten Risiko für Osteoporose und Knochenbrüche in Verbindung gebracht1–3. Vitamin K hat viele Funktionen im Rahmen des Aufbaus unserer Knochen, die alle von bestimmten Vitamin K-abhängigen Proteinen (VKDPs) abhängig sind. Die bekanntesten davon sind „Matrix-Gla-Protein“ (MGP), „Gla-rich Protein“ (GRP) und Osteocalcin.

Osteocalcin macht Knochen hart

Osteocalcin ist wahrscheinlich das bekannteste und bestuntersuchte Vitamin K-abhängige Protein. In den Knochen ist es maßgeblich am Aufbau der Knochenmatrix beteiligt, da es für den Aufbau von Hydroxylapatit notwendig ist (grundlegender Baustoff für Knochen und Zähne) [1]. Es wird von den Zellen, die für den Knochenaufbau verantwortlich sind (Osteoblasten) gebildet und hemmt Zellen, die den Abbau der Knochenmatrix vermitteln (Osteoklasten). Seine Bildung ist von vielen Faktoren abhängig, unter anderem von der Versorgung mit Vitamin D. In der Diagnostik wird der Aktivierungsgrad (Carboxylierungsrate) dieses Vitamin K-abhängigen Proteins analysiert, um wiederum den Vitamin K Status zu bestimmen.

„Matrix-Gla-Protein“ (MGP), und „Gla-rich Protein“ (GRP) binden und transportieren Calcium

Das MGP wird von den Endothelzellen , die die Blutgefäße ähnlich wie eine Tapete auskleiden, gebildet und verteilt sich anschließend in den Blutgefäßen, Knorpel, Weichgeweben und Knochen. Nach seiner Vitamin K-abhängigen Aktivierung kann es effizient Calcium binden und dies in die Knochen transportieren. Für GRP sind ähnliche Mechanismen bekannt, es ist allerdings weniger gut erforscht. Der gezielte Transport von Calcium in die Knochen ist somit ein Vitamin K-abhängiger Prozess.

Vitamin K: Funktionen außerhalb der Knochengesundheit

Während sich die meisten, der Rolle von Vitamin K für die Knochengesundheit, bewusst sind, ist die essenzielle Rolle bei der Blutgerinnung weniger bekannt.

Vitamin K in der Prävention der Calcifizierung von Geweben und Blutgefäßen

Eine dieser Funktionen knüpft an die zuletzt beschrieben Eigenschaft der Vitamin K-abhängigen Proteine „Matrix-Gla-Protein“ (MGP) und „Gla-rich Protein“ (GRP) an. Diese Proteine binden nach der Aktivierung durch Vitamin K effizient Calcium und transportieren es in die Knochen.

Genau dieser simplifiziert dargestellte Prozess scheint eine wichtige Rolle bei der Prävention der Calcifizierung (Ablagerung von Calcium) von Geweben und Blutgefäßen zu spielen, die einen Risikofaktor bei der Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen darstellt.

Epidemiologische Studien zeigen einen Zusammenhang zwischen zu geringen Vitamin K Werten und Herz-Kreislauf-Erkrankungen auf6.

Eine weitere Studie, auf die sich hier gerne bezogen wird, ist eine Tierstudie, in der die Ergänzung von Vitamin K2 eine zuvor induzierte Verkalkung der Blutgefäße sogar rückgängig machen konnte7.

Vitamin K in der Energieproduktion und als Antioxidans

Vitamin K hat eine auffallend ähnliche Struktur zu Ubichinon-10 (Coenzym Q10). Dieses berühmte Antioxidans hat wichtige Funktionen als Überträger von Elektronen im Rahmen unserer Energieproduktion.

Auf Basis der ähnlichen Struktur zwischen Q10 und Vitamin K2 wurden ähnliche Funktionen bereits vermutet und mittlerweile liegen auch erste Daten vor, die diese Annahme bestärken.

Was genau macht K2 im Rahmen der Energieproduktion?

Die Energieproduktion im Menschen findet in den sogenannten Mitochondrien (unseren Zellkraftwerken) statt. Der Prozess, der am Ende zur Produktion von ATP führt, nennt sich Atmungskette (ATP ist unser universeller Energieträger ). Dieser Prozess stellt eine Übertragung von Elektronen dar und benötigt dafür „Träger“ für diese Elektronen. Im Normalfall übernimmt das Vitamin Q10 (Ubichinon-10). Ist diese Übertragung fehlerhaft kommt es zur Entstehung freier Radikale und reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) – kurz zu oxidativem Stress. Tritt dieser längerfristig auf stellt er ein Gesundheitsrisiko dar.

Vitamin K2 ist in der Lage im Rahmen der Energieproduktion wie Q10 als Träger für Elektronen zu fungieren. Dadurch trägt Vitamin K2 zu einer normalen Energieproduktion bei und optimiert die Gesundheit unserer Zellkraftwerke (Mitochondrien)8, 9.

Vitamin K2 – weitere antioxidative Effekte

Neben der Funktion als Elektronenträger in den Mitochondrien gibt es weitere beschriebene Vitamin K-abhängige antioxidative Effekte. So zeigt das in Zellmembranen vorkommende Enzym „VKORC1L1“ starke, Vitamin K-abhängige antioxidative Eigenschaften. Dabei waren sowohl K1 und K2 effektiv, wobei mit K2 eine bessere Wirkung beobachtet wurde9, 10.

Vitamin K2 weist außerdem direkte antioxidative Effekte auf. In der Form „Vitamin K Hydrochinon“ (KH2, die reduzierte Form von Vitamin K) gehört Vitamin K zu den stärksten intrazellulären Antioxidantien, die wir haben9, 11.

Vitamin K ist wichtig für Gehirn und Nerven und kann Entzündungen hemmen

Vitamin K zeigt schützende Effekte auf das Nervensystem. Die schützenden Effekte beruhen dabei auf verschiedenen Mechanismen.
Wie bereits erwähnt schützt Vitamin K2 in einem gewissem Maß vor oxidativem Stress, was im Falle von Nervenzellen sowohl für K1 als auch K2 gezeigt wurde.

Vitamin K kontrolliert entzündungsfördernde Enzyme

Ein Zusammenhang zwischen Vitamin K und niedrigen Entzündungswerten ist schon länger bekannt12. Die zugrundeliegenden Mechanismen werden noch erforscht. So ist beispielsweise bekannt, dass Vitamin K ein Enzym hemmt (12-Lipoxygenase), welches oxidativen Stress und Entzündungen begünstigt13. Eine übermäßige Aktivität dieses Enzyms ist ein Risikofaktor für die Gesundheit von Hirn- und Nervenzellen14.

Vitamin K kann vor den negativen Folgen von Glutamat schützen

Ein weiterer Risikofaktor für die neuronale Gesundheit sind die pro-oxidativen Effekte von Glutamat. Glutamat ist ein wichtiger Botenstoff unseres Nervensystems (Neurotransmitter). Glutamat aktiviert bestimmte Rezeptoren, zu denen auch die sogenannten NMDA-Rezeptoren gehören. Geschieht dies in einem zu hohen Maße (wie im Falle stark gestresster Zellen) hat dies negative Auswirkungen wie oxidativem Stress zur Folge. Vitamin K scheint in einem gewissem Maß vor diesen negativen Auswirkungen schützen zu können15.

Die Vermehrung von Nervenzellen und ein kontrolliertes Absterben von geschädigten Zellen ist abhängig von Vitamin K

Über die antioxidativen und antientzündlichen Effekte von Vitamin K hinaus, profitieren Nervenzellen von den Vitamin-K2 abhängigen Effekten auf die Mitochondriale Energieproduktion [9] und auch die Vermehrung (Proliferation) von Nervenzellen ist teilweise abhängig von Vitamin K (über das Vitamin K-abhängige Enzym Gas6). Gas6 ist in zellregulatorische Prozesse in vielen Geweben involviert und spielt unter anderem eine Rolle bei der Vermehrung (Proliferation) von Zellen und der Regulation des kontrollierten Zelltods (Apoptose)1, 16, 17.

Weitere Funktionen von Vitamin K werden erforscht

Neben den beschriebenen antioxidativen und antientzündlichen Effekten, der Rolle bei Gewebe- und Gefäßverkalkung, und den positiven Effekten bei der Energieproduktion in unseren Mitochondrien werden ganz aktuell noch weitere Effekte wissenschaftlich untersucht.

Vitamin K bei der Produktion von Testosteron

So finden sich beispielsweise Studien, die sich mit Funktionen des Vitamins bei der Produktion von Testosteron (dem männlichen Geschlechtshormon) befassen. In Rattenstudien wurde gezeigt, dass eine Vitamin K-Gabe die Testosteronproduktion bei Tieren mit Vitamin K-Mangel normalisierte18. Eine mögliche Funktion wird hier auch dadurch gestützt, dass sich Vitamin K2 (MK4) in den Hoden anreichert18.

Vitamin K spielt eine Rolle im Zellaufbau, der Zellvermehrung und dem kontrollierten Zellabbau

Durch den Einfluss von Vitamin K auf Proteine, die in zellregulatorische Prozesse involviert sind wie Gas6 und Protein S, wird immer wieder diskutiert, welche Effekte Vitamin K bei der Prävention von Krebs spielt. Einige Studien sprechen von möglichen präventiven Effekten durch regulatorische Effekte auf den Zellzyklus. Praktische Implikationen sind hier jedoch noch völlig unklar19.

Fazit

In den kommenden Jahren wird Vitamin K ein sehr interessantes Thema bleiben. Fest steht auf jeden Fall, dass das Vitamin zu Unrecht unterschätzt wurde und es deutlich mehr Funktionen hat, als seine Rolle in der Knochengesundheit. So sind schon heute positive Effekte im Rahmen der Energieproduktion, für die neuronale Gesundheit, und als Antioxidans bekannt.

Quellen

  1. Vitamin K | Linus Pauling Institute | Oregon State University.” (accessed Nov. 29, 2021).
  2. P. Weber, “The role of vitamins in the prevention of osteoporosis--a brief status report,” International journal for vitamin and nutrition research. Internationale Zeitschrift fur Vitamin- und Ernahrungsforschung. Journal international de vitaminologie et de nutrition, vol. 69, no. 3, pp. 194–197, 1999, doi: 10.1024/0300-9831.69.3.194.
  3. D. Feskanich, P. Weber, W. C. Willett, H. Rockett, S. L. Booth, and G. A. Colditz, “Vitamin K intake and hip fractures in women: a prospective study,” The American journal of clinical nutrition, vol. 69, no. 1, pp. 74–79, 1999, doi: 10.1093/AJCN/69.1.74.
  4. S. C. Moser and B. C. J. van der Eerden, “Osteocalcin — A versatile bone-derived hormone,” Frontiers in Endocrinology, vol. 10, no. JAN, p. 794, 2019, doi: 10.3389/FENDO.2018.00794/BIBTEX.
  5. C. M. Gundberg, J. B. Lian, and S. L. Booth, “Vitamin K-Dependent Carboxylation of Osteocalcin: Friend or Foe?,” Advances in Nutrition, vol. 3, no. 2, p. 149, Mar. 2012, doi: 10.3945/AN.112.001834.
  6. J. M. Geleijnse et al., “Dietary intake of menaquinone is associated with a reduced risk of coronary heart disease: the Rotterdam Study,” The Journal of nutrition, vol. 134, no. 11, pp. 3100–3105, 2004, doi: 10.1093/JN/134.11.3100.
  7. L. J. Schurgers, H. M. H. Spronk, B. A. M. Soute, P. M. Schiffers, J. G. R. DeMey, and C. Vermeer, “Regression of warfarin-induced medial elastocalcinosis by high intake of vitamin K in rats,” Blood, vol. 109, no. 7, pp. 2823–2831, Apr. 2007, doi: 10.1182/BLOOD-2006-07-035345.
  8. M. Vos et al., “Vitamin K2 is a mitochondrial electron carrier that rescues pink1 deficiency,” Science, vol. 336, no. 6086, pp. 1306–1310, Jun. 2012, doi: 10.1126/SCIENCE.1218632/SUPPL_FILE/VOS.SM.PDF.
  9. M. Halder et al., “Vitamin K: Double Bonds beyond Coagulation Insights into Differences between Vitamin K1 and K2 in Health and Disease,” International Journal of Molecular Sciences, vol. 20, no. 4, Feb. 2019, doi: 10.3390/IJMS20040896.
  10. P. Westhofen et al., “Human vitamin K 2,3-epoxide reductase complex subunit 1-like 1 (VKORC1L1) mediates vitamin K-dependent intracellular antioxidant function,” The Journal of biological chemistry, vol. 286, no. 17, pp. 15085–15094, Apr. 2011, doi: 10.1074/JBC.M110.210971.
  11. K. Mukai, H. Morimoto, S. Kikuchi, and S. ichi Nagaoka, “Kinetic study of free-radical-scavenging action of biological hydroquinones (reduced forms of ubiquinone, vitamin K and tocopherol quinone) in solution,” Biochimica et biophysica acta, vol. 1157, no. 3, pp. 313–317, Jun. 1993, doi: 10.1016/0304-4165(93)90115-O.
  12. M. K. Shea et al., “Vitamin K and vitamin D status: associations with inflammatory markers in the Framingham Offspring Study,” American journal of epidemiology, vol. 167, no. 3, pp. 313–320, Feb. 2008, doi: 10.1093/AJE/KWM306.
  13. J. Li, H. Wang, and P. A. Rosenberg, “Vitamin K prevents oxidative cell death by inhibiting activation of 12-lipoxygenase in developing oligodendrocytes,” Journal of neuroscience research, vol. 87, no. 9, pp. 1997–2005, 2009, doi: 10.1002/JNR.22029.
  14. H. Wang et al., “12-Lipoxygenase plays a key role in cell death caused by glutathione depletion and arachidonic acid in rat oligodendrocytes,” The European journal of neuroscience, vol. 20, no. 8, pp. 2049–2058, Oct. 2004, doi: 10.1111/J.1460-9568.2004.03650.X.
  15. J. Li et al., “Novel Role of Vitamin K in Preventing Oxidative Injury to Developing Oligodendrocytes and Neurons,” The Journal of Neuroscience, vol. 23, no. 13, p. 5816, Jul. 2003, doi: 10.1523/JNEUROSCI.23-13-05816.2003.
  16. G. Ferland, “Vitamin K and the Nervous System: An Overview of its Actions,” Advances in Nutrition, vol. 3, no. 2, p. 204, Mar. 2012, doi: 10.3945/AN.111.001784.
  17. M. P. Allen et al., “Growth arrest-specific gene 6 (Gas6)/adhesion related kinase (Ark) signaling promotes gonadotropin-releasing hormone neuronal survival via extracellular signal-regulated kinase (ERK) and Akt,” Molecular endocrinology (Baltimore, Md.), vol. 13, no. 2, pp. 191–201, 1999, doi: 10.1210/MEND.13.2.0230.
  18. A. Ito et al., “Menaquinone-4 enhances testosterone production in rats and testis-derived tumor cells,” Lipids in health and disease, vol. 10, 2011, doi: 10.1186/1476-511X-10-158.
  19. “The anticancer effects of vitamin K - PubMed.” https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12946240/ (accessed Dec. 08, 2021).


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Dr. med. Arman Edalatpour

„Als holistischer Arzt halte ich immer Ausschau nach guten Naturprodukten für meine Patienten, aber auch für mich und meine Familie. Nach langer Suche bin ich bei Lebenskraftpur fündig geworden. Ein Unternehmen mit viel Herz und Leidenschaft für eine ganzheitliche Gesundheit. Natürliche Produkte mit bester Qualität aus qualitativ hochwertigen Rohstoffen. Keine unsinnigen Zusatzstoffe sowie eine stimmige Dosierung und Zusammensetzung. Man merkt, dass die Präparate sehr durchdacht sind.“