Witamin K

Żródło: Pxhere

Wszystko o witaminie K cz. I

Jak wokół wszystkich witamin tak i wokół witaminy K narosło wiele mitów. Niektóre mają pewne naukowe podstawy, inne z prawdą nie maja za wiele wspólnego. W tym wpisie postaram się dokładnie przyjrzeć budowie i chemii witaminy K bo to podstawa do zrozumienia jej funkcji.
Dla średnio-zainteresowanych będzie to tekst nudnawy i być może skomplikowany.
Dla ciekawych, chcących wiedzieć bardzo dokładnie czym jest witamina K i jak działa, z pewnością będzie to potężna dawka ciekawych informacji. 

Historia 

Historia witaminy K rozpoczyna się w 1929, kiedy to duński fizjolog i biochemik Henrik Dam badał syntezę cholesterolu u piskląt. Dam zaobserwował, że dieta bez cholesterolu powoduje u nich masywne krwotoki podskórne i śródmięśniowe. Duńczyk wykluczył, że ich przyczyną mogą być niedobory znanych mu witamin A, D, B1, B2, C, niedobór cholesterolu czy nadmiar tłuszczu. Krwotoki były wywołane przez brak czegoś, czego nauka jeszcze nie znała. 

W 1933 dwóch amerykańskich naukowców Holst i Halbrook zaobserwowali, że dodanie do paszy dla piskląt jarmużu zapobiega krwotokom. Mylnie założyli, że to niedobór witaminy C (wcześniej wykluczonej przez Dam’a) powodował krwawienia. 

Krótko po tym odkryciu zsyntetyzowano sztuczną witaminę C. Dam w dalszym ciągu nie mógł się pogodzić z tym, że przeoczył tak istotną funkcje witaminy C. Postanowił znaleźć swój błąd i podał pisklętom witaminę C pozajelitowo. Zakładał, że uboga w cholesterol karma, której używał, hamowała wchłanianie witaminy C. Jego obserwacje były takie same jak we wcześniejszym eksperymencie – doświadczalne pisklęta umierały z powodu krwotoków a te otrzymujące normalne ziarno rozwijały się prawidłowo. 
Dam jednoznacznie stwierdził, że za krwotoki odpowiada nieznana mu substancja którą zawiera zwykłe ziarno a która nie jest obecna w karmie bez-cholesterolowej.
Dalsze badania potwierdziły istnienie witaminy rozpuszczalnej w tłuszczach która wpływa na koagulację (krzepnięcie) krwi. To właśnie od pierwszej litery słowa koagulacja pochodzi skrót K. 
W 1943 Henrik Dam za odkrycie witamin z grupy K oraz Edward Adelbert Doisy za określenie ich struktury otrzymali Nagrodę Nobla. 

Rodzina witamin K

Określenie witamina K pochodzi jeszcze z czasów jej odkrywcy, który myślał, że substancja którą odkrył to tylko jeden związek chemiczny. Kolejne, dokładniejsze badania, wykazały, że nasz organizm potrafi wykorzystywać wiele podobnych związków w tym samym celu. Wszystkie te związki są do siebie strukturalnie bardzo zbliżone i nazywa się je po prostu witaminą K. Takie różne formy jednej witaminy które pełnią tę samą funkcję nazywa się również witamerami. 
Wielu naturo-terapeutom wydaje się, że mówienie o witaminie K po prostu jako o witaminie K to jakiegoś rodzaju oszustwo. Że nauka ukrywa różne witamery witaminy K. Niestety nie jest to prawdą. 
Każdy student medycyny uczy się przynajmniej o 3 głównych rodzajach witaminy K:

  • Witamina K1 – Filochinon
  • Witamina K2 – Menachinon
  • Witamina K3 – Menadion 

Witamina K3 – Menadion 

Witamina K3
Witamina K3

Może trochę na opak ale zacznę od witaminy K3 co ułatwi nieco zrozumienie pozostałych witamerów. 
Menadion jest substancją syntetyczną i rozpuszcza się w wodzie. Po wchłonięciu jest w organizmie przekształcany w witaminę K2. Kiedyś stosowano witaminę K3 w medycynie, ale jest ona substancją drażniącą, dlatego zrezygnowano z jej klinicznego stosowania. 
Co ciekawe witamina K3 nie posiada żadnego łańcucha bocznego a jedynie atom wodoru (H). Mimo tego braku, witamina K3 działa dokładnie tak samo jak pozostałe witamery (K1 i K2). To dlatego, że pozostałe witaminy K składają się z witaminy K3, które zamiast wodoru mają rozmaite łańcuchy boczne. Te łańcuchy nie biorą udziału w reakcjach chemicznych, w których nasz organizm zużywa witaminę K. Za jej aktywność jest odpowiedzialny wyłącznie menadion – czyli fragment, który we wszystkich witamerach jest identyczny.  

Witamina K1 – Filochinon 

Witamina K1
Witamina K1

W przypadku filochinonu zaczyna robić się nieco ciekawiej. 
Jak widać witamina K1 wygląda zupełnie jak witamina K3 poza jednym szczegółem. Wodór został zastąpiony łańcuchem składającym się wyłącznie z atomów węgla i wodoru (3 po nawiasie oznacza, że ten fragment cząsteczki powtarza się 3 razy). 
Łańcuchy węglowodorowe nadają cząsteczkom chemicznym bardzo ważną właściwość – rozpuszczalność w tłuszczach. Witamina K1 w przeciwieństwie do K3 ma zatem charakter tłuszczolubny (lipofilowy). 
Witamina K1 pełni niezwykle istotną funkcję w fotosyntezie roślin, dlatego jej głównym źródłem są dla nas rośliny. Jak wiemy fotosynteza przebiega głównie w zielonych częściach roślin. Oznacza to, że najbogatszym źródłem witaminy K1 są rośliny zielone. 

Witamina K2 – Menachinon 

Witamina K2
Witamina K2

Ostatnim stworem jest menachinon czyli witamina K2. Dla niewprawionego oka może wyglądać identycznie jak K1. Są jednak subtelne różnice. Po pierwsze, w części cząsteczki ujętej w nawiasie widzimy wiązanie podwójne. Takie wiązania podwójne sprawiają, że związek tłuszczowy staje się bardziej płynny (w oleju będziemy mieć zatem wiele wiązań podwójnych a w margarynie wiązań pojedynczych).
Poza tym w zależności od sposobu połączenia pozostałych atomów z atomami węgla powiązanymi wiązaniem podwójnym, cząsteczki różnią się strukturą przestrzenną. Bardziej fachowo nazywa się to izomeryzacją cis/trans.  Izomeryzacja cis/trans jest niezwykle ważna. Enzymy w naszym organizmie są na ogół bardzo wybredne i choć potrafią korzystać z substancji podobnych pod względem budowy chemicznej, to często struktura przestrzenna jest decydująca. Wiele enzymów, w tym te korzystające z witaminy K rozpoznają szczególnie łatwo jeden typ izomeru. 
Za nawiasem nie mamy konkretnej cyfry a literkę “n”. Oznacza to, że długość łańcucha jest nieokreślona i może on być dowolnie długi. Jeżeli w miejsce “n” wstawimy liczbę 4 to otrzymamy witaminę K2 MK4 jeżeli zamiast “n” podstawimy 7 to mówimy o witaminie K2 MK7.
Witamina K2 produkowana jest przez bakterie jelitowe (głównie E.coli) oraz przez bakterie powodujące fermentację. Jej głównym źródłem jesteśmy zatem my sami (dokładniej nasze jelita) i pokarmy fermentowane – jogurty czy sery. 
Nasz organizm zamienia część witaminy K1 w witaminę K2 (dokładniej w MK4) .


Lekarze nie znają witaminy MK7 ?

To częsty mit, który z uporem maniaka powtarza Jerzy Zięba. Prawda jest niestety brutalna i zupełnie inna. Lekarze znają witaminę K2 MK7, tak jak i K2 MK8 a nawet K2 MK9. W zasadzie ilość witamin K które znamy, ograniczona jest tylko wyobraźnią. 
Pierwsze 4 semestry studiów medycznych to w znacznej mierze chemia i biochemia. Po co? A no właśnie po to, żeby nawet nie znając np. witaminy MK7 być w stanie określić jej właściwości. Ktoś bez znajomości podstaw medycyny (chemii, biochemii, fizjologii) musi o witaminie MK7 przeczytać jakieś informację, jakiś tekst.
Ktoś, kto posiadł tę niezbędną, wręcz elementarną z punktu widzenia medycyny wiedzę chemiczną, czyta ze wzorów chemicznych jak z otwartej książki. 
Nie muszę wyuczyć się na pamięć pół książki o witaminie K2 MK7, wystarczy, że wiem jak jest zbudowana. A zbudowana jest z witaminy K3 i 7 jednostek izoprenu. Co mi to mówi? Po pierwsze, że jest rozpuszczalna w tłuszczach. Po drugie, że jest substancją oleistą, płynną. Po trzecie znając podstawy fizjologii, wiem, że MK7 nie potrzebuje żadnego mechanizmu wchłaniania, a z jelita “przeniknie” bezpośrednio do komórki nabłonka jelitowego. Stamtąd trafi do limfy, ominie wątrobę i przez prawy albo lewy kąt żylny dotrze do krwi. Do dowolnej komórki również przejdzie bezpośrednio przez błonę komórkową i to znacznie łatwiej niż MK4 czy K1, które nie mają tak silnego charakteru lipofilowego. Wiem, że MK7 będzie miała skłonność do odkładania się w komórkach tłuszczowych (adipocytach). Wiem, że jej duża dawka przyjęta naraz zostanie wydalona razem z żółcią. 
Znając strukturę chemiczną i zasady które rządzą naszą fizjologią, mogę przewidzieć, co się będzie działo z witaminą K na każdym etapie jej przemiany.
Znając budowę enzymów, które korzystają z witaminy K, mogę powiedzieć jaki izomer konkretnej witaminy będzie z nim oddziaływał najsilniej. 
Jak widać ta podstawowa wiedza jest w medycynie niezwykle istotna a wyciąganie daleko idących wniosków nie znając jej, nie jest możliwe. Studia medyczne rozpoczyna się od nauki o pojedynczym atomie. Potem przerabia się proste związki chemiczne i prawa rządzące światem chemii. Stopniowo dochodzi się do coraz bardziej kompleksowych substancji jak witaminy czy białka. Bez tego ani rusz.
Wiele osób niezdrowo ekscytujących się witaminami i promujących je, nie ma tej wiedzy. Sama znajomość funkcji witaminy bez wiedzy o jej strukturze i mechanizmie jej działania jest praktycznie bezwartościowa. 

Jak działa witamina K

Ubichinon
Koenzym Q10 (Ubichinon)

Funkcja witaminy K to właśnie spaniały przykład tego, że w naszym organizmie jest wiele substancji bardzo podobnych, o podobnym działaniu, które są jednak bardzo specyficzne i oddziałują tylko z konkretnymi związkami chemicznymi. Pewnie słyszeliście już kiedyś o koenzymie Q10.
Jak widać na wzorze, gdyby zamknąć ten rozerwany pierścień w Q10 mielibyśmy substancję prawię identyczną jak witamina K. 
Koenzym Q10 nazywa się w nomenklaturze chemicznej ubichinonem. Jak może zauważyliście, nazwy witamin K1 i K2 też mają końcówkę -chinon. Nie tylko nazwa jest podobna – również funkcje Q10, K1 i K2 są sobie bliskie. 
Na czym polega ta funkcja? Na przenoszeniu energii. Energię można sobie wyobrażać na wiele sposobów, ale chyba każdy pomyśli najpierw o prądzie. Czym jest prąd? Strumieniem elektronów. W naszym organizmie nośnikiem energii (w uproszczeniu) również są elektrony .
Związki takie jak Q10, K1 czy K2 można by porównać do baterii, które tę energię przechowują.
Ubichinon przenosi elektrony w błonie mitochondrialnej i jest nieodzownym elementem łańcucha oddechowego. 
Funkcja witaminy K to również przechowywanie elektronów, które uwalniane są podczas modyfikacji białek.

Białko przed modyfikacją

Żeby nieco lepiej zrozumieć cel tego zabiegu trzeba po pierwsze wiedzieć czym są enzymy.
Enzymy to białka a białka składają się z aminokwasów. Nasz organizm wytwarza wszystkie znane nam białka z 21 aminokwasów, a niektóre z nich są następnie modyfikowane. To właśnie m.in. witamina K bierze udział w takich modyfikacjach aminokwasów, a konkretniej w modyfikacji glutamatu. 
Jak widać glutamat ma jedną negatywnie naładowaną grupę karboksylową (COO-) połączoną z ostatnią grupą CH₂. Celem naszego organizmu jest to, żeby niektóre białka posiadały glutamat z dwiema grupami karboksylowymi.
Taka modyfikacja powoduje, że fragment białka otrzymuje silny, negatywny ładunek, który oddziałuje z pozytywnie naładowanymi substancjami.

Karboksyglutamat
Białko po modyfikacji

Niezbędna jest zatem modyfikacja glutamatu. W tym celu specjalny enzym, wspomniana zależna od witaminy K karboksylaza “doczepia” do glutamatu drugą grupę karboksylową (COO-). Składniki które potrzebuje komórka, żeby taką grupę wyprodukować to: dwutlenek węgla oraz tlen.
O ile z dwutlenkiem węgla i tlenem w komórce nie ma problemu, o tyle elektron który zostaje uwolniony w reakcji musi być “przechowany” przez witaminę K.
Ten elektron “przechowywany” jest w pierścieniu witaminy K a nie w jej łańcuchu bocznym. Ostatecznym produktem zależnej od witaminy K karboksylazy jest gamma-karboksyglutamat – czyli substancja z dwiema negatywnie naładowanymi grupami COO-.
Witamina K po przyjęciu elektronu nie staje się bezużyteczna. Nasze komórki posiadają enzymy (epoksydoreduktazy oraz reduktazy chinonowe) które odzyskują zużytą witaminę K. 
Te enzymy mogą być zahamowane przez pochodne kumaryny (np. popularny lek wafaryna). Wafaryna przypomina nieco witaminę K, łączy się ze wspomnianymi enzymami i zapobiega odzyskiwaniu witaminy K. Efektem jest obniżenie krzepliwości krwi – taką terapię stosuje się wielu chorobach które w niebezpiecznym stopniu zwiększają krzepliwość i grożą powstawaniem zatorów. 


Ale po co tyle zachodu?

Zmodyfikowane białko aktywowane wapniem

Białka które są modyfikowane przez witaminę K pełnią w organizmie bardzo ważne funkcje – np. wywołują krzepnięcie krwi. Oczywiście organizm nie chce żeby do krzepnięcia dochodziło bez powodu, a tylko i wyłącznie na jego sygnał. Takim sygnałem są kationy  wapnia
(pozytywnie naładowane jony) uwalniane np. przez przez płytki krwi, jeżeli te zatkną się z tkanką łączną – czyli na przykład w przypadku zranienia.
Cały ten skomplikowany proces ma zatem na celu tylko jedno: utworzenie fragmentu białka który jest negatywnie naładowany (aż dwie grupy COO-).
Taki fragment z ujemnym ładunkiem  nazywany jest domeną-GLA. 
Kationy wapnia (+) bardzo silnie oddziałują z domeną GLA (-) powodując aktywację enzymu i uruchomienie np. kaskady krzepnięcia (wiele enzymów które aktywują się nawzajem i ostatecznie powodują powstanie zakrzepu).
Czynniki krzepnięcia krwi, takie jak czynnik II, VII, IX, i X  to właśnie białka z domenami GLA. W diagnostyce laboratoryjnej korzysta się z tej wiedzy. Ponieważ wiemy, że jony wapnia aktywują czynniki krzepnięcia i powodują krzepnięcie krwi, do probówek z krwią można dodać kwas cytrynowy. Kwas cytrynowy ma aż trzy negatywnie naładowane grupy COO i znacznie silniej niż czynniki krzepnięcia wiąże wapń. Powoduje to, że w probówce brakuje wolnego wapnia który mógłby zapoczątkować proces krzepnięcia – krew pozostaje płynna. 
Białka układu krzepnięcia to nie jedyne enzymy w naszym organizmie które posiadają domeny GLA i są przez to aktywowane wapniem. Podobne enzymy odgrywają ważną rolę m.in. w procesach mineralizacji kości. Jednocześnie ciągle odkrywamy białka o podobnej strukturze. 
 

Dodaj komentarz

avatar
  Subscribe  
Powiadom o