Funkcije

Funkcije vitamina K su:

  • Normalno grušanje krvi
  • Održavanje zdravlja kostiju
  • Sprječavanje kalcifikacije žila
  • Stanični rast

γ-Karboksiglutamat proteini ili Gla-proteini

Gla proteini ovisni o vitaminu K su:

  • Grušanje krvi: protrombin (faktor II), faktori VII, IX, X,
  • Proteini inhibitori grušanja krvi: protein C, S i  Z
  • Kosti: osteokalcin, Gla-protein kosti (BGP), matriks Gla protein (MGP) i periostin.
  • Žile: specifični protein 6 za regulaciju rasta stanica (Gas6)
  • Nepoznata funkcija: γ-karboksi glutamil proteini bogati prolinom (eng. proline-rich γ-carboxy glutamyl proteins, PRGP) 1 i 2 te transmembranski γ-karboksi glutamil proteini (TMG) 3 i 4

Zajedničko ovim proteinima jest da se sintetiziraju kao neaktivni prekursori te trebaju proći posttranslacijsku modifikaciju, tj. potrebna im je karboksilacija glutaminske kiseline, pri čemu nastaje γ-karboksiglutaminska kiselina, da bi bili biološki aktivni. Protrombin, na primjer, ima 10 glutaminskih kiselina u svojoj amino-terminalnoj regiji proteina koje su karboksilirane. Bez vitamina K, karboksilacija se ne događa te ti proteini nisu biološki aktivni. Karboksilacija proteinima omogućuje da se veže za površine membrana, a grušanje krvi je i rezultat slaganja proteina odgovornih za grušanje krvi u komplekse na membrani trombocita i endotelnih stanica. Unutar tih kompleksa, faktori zgrušavanja se mogu uspješno aktivirati i sudjelovati u stvaranju ugruška. Kalcij je također potreban za reakcije grušanja krvi. Pretpostavljeni mehanizam uključuje karboksilaciju; ostaci γ-karboksiglutaminske kiseline snažno keliraju kalcij i pozitivno nabijen kalcij stvara ionske mostove sa negativno nabijenim fosfatnim skupinama membranskih fosfolipida. γ-Karboksiglutaminska kiselina sudjeluje u stvaranju potrebnih strukutura takvih proteina; dvije γ-karboksiglutamic kiseline se vežu na kalcijev ion (slično disulfidnim mostovima, ali su mnogo kraći).[1,2,3,4]

Normalno grušanje krvi

Vitamin K je izuzetno bitan u održavanju grušanja krvi na točno određenoj razini. U slučaju kad faktori zgrušavanja trebaju zatvoriti ranu, potrebno je da se zalijepe na obližnje površine tkiva. Ono što im pruža “ljepljivost” jest karboksilacija. Vitamin K-ovisne γ-karboksilacije specifičnih ostataka glutaminske kiseline u faktorima zgrušavanja (proteinske građe) im omogućavaju da vežu kalcij, a sposobnost vezanja kalcijevih iona (Ca2+) je potrebno za njihovu aktivaciju. Vitamin K-ovisni faktori zgrušavanja se sintetiziraju u jetri te zbog toga bolesti jetre rezultiraju nižim količinama vitamin K-ovisnih faktora zgrušavanja i predstavljaju opasnost od nekontroliranog krvarenja (hemoragija).[5,6,7,8,9]

Održavanje zdravlja kostiju

Osteoklasti su stanice kostiju odgovorne za demineralizaciju kostiju, odnosno pomažu u otpuštanju minerala iz kostiju koji su tako na raspolaganju tijelu za razne funkcije. Iako su te stanice bitne za zdravlje, nije poželjno imati previše takvih stanica, jer bi to značilo previsoku demineralizaciju kostiju. Vitamin K omogućuje kontrolu tog procesa. MK-4, tj. menatetrenon spriječava stvaranje previše osteoklasta, a pretpostavlja se da i potiče njihovu programinranu smrt (apoptoza). Da bi naše kosti bile zdrave, osteokalcin, protein u kostima, se treba kemijski promijeniti u procesu karboksilacije. Sposobnost osteokalcina da veže minerale je ovisna upravo o karboksilaciji, a vitamin K je potreban za djelovanje karboksilaza koje vrše karboksilaciju tri ostatka glutaminske kiseline na osteokalcinu. Time vitamin K uspostavlja ravnotežu proteina unutar strukture kostiju i ojačava sastav kostiju. Sinteza osteokalcina u osteoblastima je regulirana kalcitriolom, aktivnim oblikom vitamina D. Taj protein se povezuje sa mineralnom gustoćom kostiju, te se često mjeri da bi se odredilo zdravlje kostiju. Kada je premalo osteokalcina karboksilirano, postoji opasnost od fraktura. Drugi bitam protein, matriks Gla protein ili MGP se nalazi u kostima, hrskavici i mekom tkivu, uključujući krvne žile. Uloga MGP jest da spriječava kalcifikaciju mekog tkiva i hrskavice, dok omogućava normalan rast i razvoj kostiju.[10,11,12]

Sprječavanje kalcifikacije žila

Nakupljanjem kalcija u žilama, one očvrsnu i prestaju normalno funkcionirati. Način na koji se zaustavlja i spriječava nakupljanje kalcija u žilama jest održavanje obilnih zaliha specifičnog proteina, MGP. MGP ili matriks Gla protein, blokira stvaranje kalcijevih kristala unutar krvnih žila. Da bi MGP mogao djelovati, prvo se mora karboksilirati, a da se karboksilira, potreban mu je vitamin K. Oba oblika vitamina K, filokinoni i menakinoni, spriječavaju kalcifikaciju.[13,14,15]

Stanični rast

Gas6 je vitamin K-ovisan protein koji je nađen u srcu, plućima, želucu, bubrezima, hrskavici i živčanom sustavu. Pretpostavlja se da Gas6 regulira staničan rast no točan se mehanizam djelovanja ne zna. Gas6 je važan u raznim staničnim funkcijama koje uključuju adheziju stanica, proliferaciju i spriječavanje apoptoze. Nagađa se da bi mogao imati važnu ulogu u razvoju i starenju živčanog sustava te da regulira signalizacijom trombocita i vaskularnom homeostazom.[13,16,17,18]

Ostale funkcije vitamina K

Istražuje se uloga vitamina K u spriječavanju oksidativnog oštećenja, regulaciji upalnih procesa te također njegova uloga u održavanju mozga i žičanog sustava. Vitamin K nema direktno antioksidativno djelovanje kao drugi antioksidansi (vitamin E i vitamin C). Ipak, filokinoni i menakinoni pomažu u zaštiti stanica (posebno živčanih stanica) od oksidativnih oštećenja. Menadion, vitamin K3, je jak inhibitor mikrosomalne peroksidacije lipida. Također, vitamin K je potreban za sintezu važnih masti živčanog sustava, sfingolipide. Ove masti su nužne za stvaranje mijelinske ovojnice koja je vanjski omotač živaca. Filokinon i menakinon potiču sintezu ovih bitnih dijelova živčanog sustava.[19,20]

"Literatura"

1. Furie, B., Bouchard, B.A., Furie, B.C. (1999) Vitamin K-dependent biosynthesis of gamma-carboxyglutamic acid. Blood. 93, 1798-1808.

2. Coutu, D.L., Wu, J.H., Monette, A., Rivard, G.E., Blostein, M.D., Galipeau, J. (2008) Periostin, a member of a novel family of vitamin K-dependent proteins, is expressed by mesenchymal stromal cells. J. Biol. Chem. 283, 17991–18001.

3. Hafizi, S., Dahlbäck, B. (2006) Gas6 and protein S. Vitamin K-dependent ligands for the Axl receptor tyrosine kinase subfamily. FEBS J. 273, 5231–5244.

4. Kulman, J.D., Harris, J.E., Xie, L., Davie, E.W. (2007) Proline-rich Gla protein 2 is a cell-surface vitamin K-dependent protein that binds to the transcriptional coactivator Yes-associated protein. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 8767–8772.

5. Hui, Y.H. (1992) Encyclopedia of food science and technology, John Wiley and sons, New York.

6. MacRae, R., Robinson, R.K., Sadler, M.J. (1993) Encyclopaedia of food science, food technology and nutrition, Academic Press, London.

7. Shearer, M.J., Newman, P. (2007) Metabolism and cell biology of vitamin K. Thromb. Haemost. 100, 530-547.

8. Sun, Y., Jin, D., Camire, R.M.,  Stafford, D.W. (2005) Vitamin K epoxide reductase significantly improves carboxylation in a cell line overexpressing factor X. Blood. 106, 3811-3815.

9. Hill, R.B., Gaetani, S., Paolucci, A.M., Ramarao, P.B., Alden, R., Ranhotra, G.S. (1968) Vitamin I. and Biosynthesis of Protein and Prothrombin. J. Biol. Chem. 243, 3930-3939.

10. Shearer, M.J. (1997) The roles of vitamins D and K in bone health and osteoporosis prevention. Proc. Nutr. Soc. 56, 915-937.

11. Ryan-Harshman, M., Aldoori, W. (2004) Bone health. New role for vitamin K. Can. Fam. Physician. 50, 993-997.

12. Atkins, G.J., Welldon, K.J., Wijenayaka, A.R., Bonewald, L.F., Findlay, D.M. (2009) Vitamin K promotes mineralization, osteoblast-to-osteocyte transition, and an anticatabolic phenotype by γ-carboxylation-dependent and -independent mechanisms. Am. J. Physiol. Cell Physiol.297, C1358–C1367.

13. Maree, A.O., Jneid, H., Palacios, I.F., Rosenfield, K., MacRae, C.A., Fitzgerald, D.J. (2007) Growth arrest specific gene (GAS) 6 modulates platelet thrombus formation and vascular wall homeostasis and represents an attractive drug target. Curr. Pharm. Des. 13, 2656-2661.

14. Danziger, J. (2008) Vitamin K-dependent Proteins, Warfarin, and Vascular Calcification. J. Am. Soc. Nephrol. 3, 1504-1510.

15. Erkkila, A.T., Booth, S.L. (2008) Vitamin K intake and atherosclerosis. Curr. Opin. Lipidol.19, 39-42.

16. Avanzi, G.C., Gallicchio, M., Bottarel, F. i sur. (1998) GAS6 inhibits granulocyte adhesion to endothelial cells. Blood. 91, 2334-2340.

17. Borgel, D. (2008) Gas6 inflames cell interactions. Blood. 111, 3915.

18. Benzakour, O., Gely, A., Lara, R., Coronas, V. (2007) Gas-6 and protein S: vitamin K-dependent factors and ligands for the TAM tyrosine kinase receptors family. Med. Sci. 23, 826–833.

19. Denisova, N.A., Booth, S.L. (2005) Vitamin K and Sphingolipid Metabolism: Evidence to Date. Nutr. Rev. 63, 111-121.

20. Lev, M., (1979) Sphingolipid biosynthesis and vitamin K metabolism in Bacteroides melaninogenicus. Am. J. Clin. Nutr. 32, 179-186.