La vitamina K
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La vitamina K (K de "Koagulations-vitamina" en danés alemán y) denota un grupo de lipófilo, hidrofóbicos vitaminas que se necesitan para la modificación postraduccional de ciertas proteínas, la mayoría requiere para coagulación de la sangre. Químicamente son 2- metil- Derivados de 1,4-naftoquinona.
La vitamina K 2 (menaquinona, menatetrenone) normalmente es producida por bacterias en el intestinos y deficiencia en la dieta es extremadamente raro a menos que los intestinos son fuertemente dañado o son incapaz de absorber la molécula.
Estructura química
Todos los miembros del grupo de la vitamina K de vitaminas comparten un metilado estructura de anillo naftoquinona, y varían en el alifáticos cadena lateral unida en la posición 3 (véase la figura 1). Filoquinona (también conocida como vitamina K 1) contiene invariablemente en su cadena lateral de cuatro residuos isoprenoides, uno de los cuales está insaturados.
Menaquinonas tienen cadenas laterales compuestas de un número variable de residuos de isoprenoides insaturados; en general que sean designados como MK-n, donde n especifica el número de isoprenoides.
Es generalmente aceptado que la naftoquinona es el grupo funcional, de modo que el mecanismo de acción es similar para todos los K-vitaminas. Las diferencias sustanciales se puede esperar, sin embargo, con respecto a la absorción intestinal, el transporte, la distribución en los tejidos, y la bio-disponibilidad. Estas diferencias son causadas por la diferente lipofilia de las diversas cadenas laterales, y por las diferentes matrices de alimentos en los que ocurren.
Fisiología
La vitamina K está implicada en la carboxilación de cierta residuos de glutamato en proteínas para formar residuos de gamma-carboxiglutamato (abreviado residuos Gla). Los residuos modificados están situados dentro específica dominios de la proteína llamados Dominios GLA. Residuos Gla están a menudo involucrados en la unión calcio. Los residuos Gla son esenciales para la actividad biológica de todas las proteínas Gla conocidos.
En este momento 14 proteínas humanas con Dominios Gla han sido descubiertos, y juegan un papel clave en la regulación de tres procesos fisiológicos:
- La coagulación sanguínea: ( de protrombina (factor II), factores VII, IX, X, proteína C, proteína S y proteína Z).
- Metabolismo óseo: osteocalcina, también llamado hueso Gla-proteína (BGP), y proteína gla de matriz (MGP).
- Biología vascular.
Cantidades recomendadas
Los EE.UU. Consumo de Referencia Alimenticio (DRI) para una ingesta adecuada (AI) de vitamina K para un 25-años de edad macho es de 120 microgramos / día. No nivel superior de ingesta tolerable (UL) se ha establecido. El cuerpo humano almacena vitamina K, por lo que no es necesario tomar vitamina K cada día.
Papel en la enfermedad
K-deficiencia de vitamina puede producirse por la absorción intestinal alterada (tal como ocurriría en una obstrucción del conducto biliar), por la ingesta terapéutica o accidental de K-antagonistas de la vitamina o, muy raramente, por la vitamina K por deficiencia nutricional. Como resultado, residuos Gla se forman de manera inadecuada y las proteínas Gla son insuficientemente activos. La falta de control de los tres procesos mencionados anteriormente puede dar lugar a lo siguiente: riesgo de hemorragia masiva, descontrolada, la calcificación del cartílago y malformación severa de hueso en desarrollo, o la deposición de sales insolubles de calcio en las paredes de las arterias. La deposición de calcio en los tejidos blandos, incluyendo las paredes arteriales, es bastante común, especialmente en aquellos que sufren de la aterosclerosis , lo que sugiere que la deficiencia de vitamina K es más común de lo que se pensaba. Menaquinona, pero no filoquinona, la ingesta se asocia con un menor riesgo de CHD la mortalidad por todas las causas la mortalidad y la calcificación aórtica severa.
Posmenopáusica y mujeres de edad avanzada en Tailandia tienen alto riesgo de la vitamina K (2) deficiencia, en comparación con el valor normal de los jóvenes, hembras reproductoras. Recomendaciones de dosis actuales de vitamina K puede ser demasiado baja.
El uso en los recién nacidos
En algunos países, las inyecciones de vitamina K se dan rutinariamente a los recién nacidos. La vitamina K se utiliza como medida profiláctica para prevenir la enfermedad hemorrágica de aparición tardía ( HDN). Sin embargo, HDN es un problema relativamente raro, y muchos padres ahora elegir para sus bebés no tienen tal inyección.
Bioquímica
Descubrimiento
En 1929 , Dinamarca científico Henrik Dam investigó el papel de colesterol alimentando pollos una dieta empobrecido en colesterol. Después de varias semanas, los animales desarrollaron hemorragias y comenzaron a sangrar. Estos defectos no pueden ser restaurados mediante la adición de colesterol a la dieta purificada. Parecía que - junto con el colesterol - un segundo compuesto se había extraído de la comida, y este compuesto se llama la vitamina de la coagulación. La nueva vitamina recibió la letra K porque los descubrimientos iniciales fueron reportados en una revista alemana, en la que se designa como Koagulationsvitamin. Edward Doisy de Universidad de San Luis hizo gran parte de la investigación que llevó al descubrimiento de la estructura y la naturaleza química de la vitamina K. Dam y Doisy compartió el 1943 Premio Nobel de Medicina por su trabajo sobre la vitamina K. Varios laboratorios sintetizó el compuesto en 1939.
Durante varias décadas el modelo chick-K deficiencia de vitamina era el único método de cuantificación de la vitamina K en diversos alimentos: las chicas se hicieron vitamina K-deficiente y posteriormente alimentados con cantidades conocidas de alimentos que contienen vitamina K. La medida en que la sangre de coagulación fue restaurada por la dieta fue tomada como una medida por su contenido de vitamina K.
El primer informe publicado de éxito del tratamiento con vitamina K de hemorragia potencialmente mortal en un paciente ictérico con deficiencia de protrombina se hizo en 1938 en el Universidad de Iowa Departamento de Patología de los Dres. Harry Pratt Smith, Emory Warner, Kenneth Brinkhous, y Walter Seegers.
Función en la celda
La función precisa de la vitamina K no fue descubierto hasta 1974 , cuando tres laboratorios (Stenflo et al., Nelsestuen et al., y Magnusson et al.) aislaron el factor de coagulación dependiente de vitamina K protrombina (Factor II) de las vacas que recibieron una alta dosis de un antagonista de la vitamina K, warfarina. Se demostró que mientras vacas tratados con warfarina tenían una forma de de protrombina que contenía 10 glutamato de aminoácidos residuos cerca del extremo amino terminal de esta proteína, las vacas normales (no tratados) contenían 10 residuos inusuales que se identificaron químicamente como gamma-carboxiglutamato, o Gla. El grupo carboxilo adicional en Gla claro que la vitamina K juega un papel en una reacción de carboxilación durante el cual Glu se convierte en Gla.
La bioquímica de cómo se utiliza la vitamina K para convertir Glu a Gla se ha aclarado en los últimos treinta años en laboratorios académicos en todo el mundo. Dentro de la célula, la vitamina K se somete a electrones reducción a una forma reducida de la vitamina K (llamado vitamina K hidroquinona) por la enzima La vitamina K epóxido reductasa (o VKOR). Otra enzima oxida entonces K hidroquinona vitamina para permitir carboxilación de Glu a Gla; esta enzima se denomina carboxilasa gamma-glutamil o la carboxilasa dependiente de vitamina K. La reacción de carboxilación sólo procederá si la enzima carboxilasa es capaz de oxidar la vitamina K hidroquinona a la vitamina K epóxido al mismo tiempo; las reacciones de carboxilación y de epoxidación se dice que son reacciones acopladas. La vitamina K epóxido se vuelve a convertir en vitamina K por el La vitamina K epóxido reductasa. Estas dos enzimas comprenden la llamada Ciclo K La vitamina. Una de las razones por las que la vitamina K es rara vez deficiente en la dieta humana es porque la vitamina K se recicla continuamente en nuestras células.
Warfarina y otros medicamentos coumadin bloquean la acción de la La vitamina K epóxido reductasa. Esto resulta en la disminución de las concentraciones de la vitamina K y la vitamina K hidroquinona en los tejidos, de tal manera que la reacción de carboxilación catalizada por la glutamil carboxilasa es ineficiente. Esto resulta en la producción de factores de coagulación con inadecuada Gla. Sin Gla en los extremos amino de estos factores, ya no se unen de manera estable al vaso sanguíneo endotelio y no puede activar la coagulación para permitir la formación de un coágulo durante la lesión tisular. Como es imposible predecir qué dosis de warfarina dará el grado deseado de supresión de la coagulación, el tratamiento con warfarina debe ser vigilada cuidadosamente para evitar la sobre-dosificación. Ver La warfarina.
Gla-proteínas
En la actualidad, las siguientes proteínas Gla-que contienen humanos se han caracterizado a nivel de la estructura primaria: la coagulación de la sangre factores II (protrombina), VII, IX y X, las proteínas anticoagulantes C y S, y el Factor X de metas proteína Z. La Gla-proteína ósea osteocalcina, la inhibición de la calcificación proteína gla matriz (MGP), la proteína que regula el crecimiento celular detención del crecimiento específico del gen 6 (Gas6), y las proteínas Gla cuatro transmembrana (TMGPs) cuya función es desconocida en la actualidad. Gas6 puede funcionar como una factor de crecimiento que activa el Axl receptor tirosina quinasa y estimula la proliferación celular o previene apoptosis en algunas células. En todos los casos en los que se conoce su función, la presencia de los residuos Gla en estas proteínas resultó ser esencial para la actividad funcional.
Gla-proteínas se sabe que se producen en una amplia variedad de vertebrados: mamíferos, aves, reptiles y peces. La veneno de un número de serpientes australianas actúa mediante la activación del sistema de coagulación de la sangre humana. Sorprendentemente, en algunos casos, la activación se lleva a cabo serpiente Gla-que contiene enzimas que se unen al endotelio de los vasos sanguíneos humanos y catalizan la conversión de factores de coagulación activados procoagulantes en los, lo que lleva a la coagulación no deseada y potencialmente mortal.
Otra clase interesante de proteínas Gla-que contienen invertebrados es sintetizada por el caracol de pez caza Geographus Conus. Estos caracoles producen un veneno que contiene cientos de péptidos neuroactivos, o las conotoxinas, que es lo suficientemente tóxico para matar a un humano adulto. Varias de las conotoxinas contienen 2-5 residuos Gla.
Función en bacterias
Muchas bacterias, tales como Escherichia coli se encontró en el intestino grueso, puede sintetizar la vitamina K 2 (menaquinona), pero no la vitamina K 1 (filoquinona). En estas bacterias, menaquinona transferirá dos electrones entre dos pequeñas moléculas diferentes, en un proceso llamado la respiración anaerobia. Por ejemplo, una molécula pequeña con un exceso de electrones (también llamado un donador de electrones), tales como lactato, formiato, o NADH, con la ayuda de una enzima, pasará dos electrones a un menaquinona. La menaquinona, con la ayuda de otra enzima, a su vez, transferir estos 2 electrones a un oxidante adecuado, tal fumarato o nitrato (también llamado un aceptor de electrones). Adición de dos electrones a Fumarato o nitrato convertirá la molécula a succinato o nitrito + agua , respectivamente. Algunas de estas reacciones generan una fuente de energía celular, ATP , de una manera similar a la eucariota celular la respiración aeróbica, excepto que el aceptor final de electrones no es el oxígeno molecular , pero dicen fumarato o nitrato (En la respiración aeróbica, el oxidante final es el oxígeno molecular (O 2), que acepta cuatro electrones de un donante de electrones tal como NADH se convierta en agua ). Escherichia coli se puede llevar a cabo la respiración aeróbica y menaquninone mediado la respiración anaerobia.
Carcinogénesis
Sustancias de la vitamina K son IARC Grupo 3 carcinógenos. Un estudio realizado en el Reino Unido en 1970 encontró un aumento de casi el doble de leucemia en niños administrado vitamina K sintética 1 fitomenadiona intramuscular, pero estudios posteriores no han logrado encontrar si la vitamina K es cancerígena o no.
