วิตามินเค: ความหมายการสังเคราะห์การดูดซึมการขนส่งและการแพร่กระจาย

K วิตามิน เรียกว่าวิตามินแข็งตัวเนื่องจากฤทธิ์ต้านการตกเลือด (ห้ามเลือด) ซึ่งค้นพบในปีพ. ศ. 1929 โดยนักสรีรวิทยาและนักชีวเคมีคาร์ลปีเตอร์เฮนริกแดมบนพื้นฐานของ เลือด การศึกษาการแข็งตัวของเลือด K วิตามิน ไม่ใช่สารที่สม่ำเสมอ แต่เกิดขึ้นในรูปแบบโครงสร้างสามแบบ สารต่อไปนี้ของกลุ่มวิตามินเคสามารถแยกแยะได้:

• วิตามิน K1 - phylloquinone - เกิดขึ้นในธรรมชาติ
• K2 วิตามิน - menaquinone (MK-n) - เกิดขึ้นในธรรมชาติ
• วิตามิน K3 - 2-methyl-1,4-naphthoquinone, menadione - ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์
• วิตามิน K4 - 2-methyl-1,4-naphthohydroquinone, menadiol - ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์

ทั้งหมด วิตามิน K ตัวแปรมีเหมือนกันที่มาจาก 2-methyl-1,4-naphthoquinone ความแตกต่างของโครงสร้างหลักขึ้นอยู่กับโซ่ด้านข้างในตำแหน่ง C3 ในขณะที่ห่วงโซ่ด้านไลโปฟิลิก (ละลายในไขมัน) ในวิตามิน K1 มีหน่วยไอโซพรีนที่ไม่อิ่มตัว (มีพันธะคู่) หนึ่งหน่วยและสามหน่วยไอโซพรีนอิ่มตัว (ไม่มีพันธะคู่) วิตามิน K2 มีโซ่ด้านข้างที่แตกต่างกันโดยทั่วไปคือ 6-10 ไอโซพรีน โมเลกุล. วิตามิน K3 ของมัน น้ำ- menadione อนุพันธ์ที่ละลายน้ำได้ โซเดียม ไฮโดรเจน ซัลไฟต์และวิตามิน K4 - menadiol diester เช่น menadiol dibutyrate - เนื่องจากผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ไม่มีห่วงโซ่ด้านข้าง อย่างไรก็ตามในสิ่งมีชีวิตการติดโควาเลนต์ของไอโซพรีนสี่หน่วยเข้ากับตำแหน่ง C3 ของวงแหวนควินัวด์เกิดขึ้น กลุ่มเมทิลบนวงแหวน quinoid ในตำแหน่ง C2 มีหน้าที่รับผิดชอบต่อประสิทธิภาพทางชีวภาพที่เฉพาะเจาะจงของวิตามินเคห่วงโซ่ด้านข้างในตำแหน่ง C3 ของวงแหวน quinoid คือกลุ่มเมทิล ในทางกลับกันโซ่ด้านข้างในตำแหน่ง C3 จะกำหนดความสามารถในการละลายของไขมันและมีผลต่อ การดูดซึม (ดูดซึมทางลำไส้). ตามประสบการณ์ก่อนหน้านี้ประมาณ 100 quinones ที่มีกิจกรรมวิตามินเค อย่างไรก็ตามมีเพียงสิ่งเดียวที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ วิตามิน K1 และ K2 มีความสำคัญในทางปฏิบัติเนื่องจากวิตามิน K3 และแนฟโธควิโนนอื่น ๆ อาจก่อให้เกิดผลเสียและบางครั้งก็เป็นพิษ (เป็นพิษ) [2-4, 9-12, 14, 17]

การสังเคราะห์

ในขณะที่ phylloquinone (วิตามิน K1) ถูกสังเคราะห์ (เกิดขึ้น) ในคลอโรพลาสต์ (ออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่สามารถสังเคราะห์แสงได้) ของพืชสีเขียวซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ menaquinone (วิตามิน K2) ดำเนินการโดยลำไส้ต่างๆ แบคทีเรียเช่น Escherichia coli และ Lactobacillus acidophilus ซึ่งเกิดขึ้นใน Terminal ileum (ต่ำกว่า ลำไส้เล็ก) and เครื่องหมายจุดคู่ (ลำไส้ใหญ่) ตามลำดับ ในลำไส้ของมนุษย์สามารถสังเคราะห์เมนาควิโนนได้มากถึง 50% - แต่ตราบเท่าที่สรีรวิทยาเท่านั้น พืชในลำไส้ ปัจจุบัน การผ่าตัดลำไส้ (การผ่าตัดเอาลำไส้ออก), โรคลำไส้อักเสบ (IBD), โรค celiac และโรคลำไส้อื่น ๆ เช่นเดียวกับ การรักษาด้วย กับ ยาปฏิชีวนะ เช่น เซฟาโลสปอริน, จิบูตี และ tetracyclines สามารถทำให้การสังเคราะห์ menaquinone ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในทำนองเดียวกันการเปลี่ยนแปลงอาหารเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของ พืชในลำไส้ อาจมีผลต่อการสังเคราะห์วิตามิน K2 ในลำไส้ ขอบเขตที่วิตามิน K2 สังเคราะห์โดยแบคทีเรียมีส่วนช่วยในการตอบสนองความต้องการยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ เนื่องจากตามประสบการณ์การทดลอง การดูดซึม อัตราของ menaquinone ค่อนข้างต่ำสามารถสันนิษฐานได้ว่าประสิทธิภาพการสังเคราะห์ของลำไส้ แบคทีเรีย มีส่วนช่วยในการจัดหาวิตามินเคเพียงเล็กน้อย การสังเกตว่าไม่พบอาการขาดวิตามินเคในผู้ป่วยหลังปราศจากวิตามินเคเป็นเวลาห้าสัปดาห์ อาหารแต่สิ่งเหล่านี้จะปรากฏขึ้นหลังจาก 3-4 สัปดาห์เมื่อ ยาปฏิชีวนะ ได้รับการบริหารในเวลาเดียวกันสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าวิตามินเคที่สังเคราะห์ทางเข้า (ทางลำไส้) เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับข้อกำหนดตามข้อกำหนด

การดูดซึม

มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสารแต่ละชนิดของกลุ่มวิตามินเคที่เกี่ยวข้องกับ การดูดซึม. การดูดซึมอาหารส่วนใหญ่เป็น phylloquinone ตามธรรมชาติ (พร้อมอาหาร) ที่ให้มาหรือ menaquinone ที่สังเคราะห์ด้วยแบคทีเรียมีบทบาทรองลงมาในการจัดหาวิตามินเคเช่นเดียวกับที่ละลายในไขมันทั้งหมด วิตามินวิตามิน K1 และ K2 จะถูกดูดซึม (ถ่ายขึ้น) ในระหว่างการย่อยไขมันกล่าวคือการมีไขมันในอาหารเป็นวิธีการขนส่งไลโปฟิลิก โมเลกุล, กรดน้ำดี สำหรับการละลาย (เพิ่มความสามารถในการละลาย) และการสร้างไมเซลล์ (การก่อตัวของเม็ดการขนส่งที่ทำให้สารที่ละลายในไขมันสามารถเคลื่อนย้ายได้ในสารละลายในน้ำ) และไลเปสตับอ่อน (การย่อยอาหาร เอนไซม์ จากตับอ่อน) เพื่อความแตกแยกของวิตามินเคที่ถูกผูกไว้หรือเอสเทอร์ไรซ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดูดซึมของลำไส้ที่ดีที่สุด (การดูดซึมทางลำไส้) วิตามิน K1 และ K2 เป็นส่วนหนึ่งของ micelles ผสมถึงเยื่อหุ้มปลายของ enterocytes (เซลล์เยื่อบุผิว) ของ jejunum (ลำไส้ว่าง) - phyllo- และ menaquinone ที่ให้มาจากอาหาร - และ terminal ileum (ต่ำกว่า ลำไส้เล็ก) - menaquinone ที่สังเคราะห์ด้วยแบคทีเรีย - และถูกทำให้เป็นภายใน ในเซลล์การรวมตัว (การดูดซึม) ของวิตามิน K1 และ K2 เป็น chylomicrons (ไลโปโปรตีนที่อุดมด้วยไขมัน) เกิดขึ้นซึ่งจะขนส่งวิตามินไลโปฟิลิกผ่านทาง น้ำเหลือง เข้าไปในอุปกรณ์ต่อพ่วง เลือด การไหลเวียน. ในขณะที่วิตามิน K1 และ K2 ทางอาหารจะถูกดูดซึมผ่านการขนส่งที่ใช้พลังงานตามจลนพลศาสตร์ของความอิ่มตัวการดูดซึมวิตามิน K2 ที่สังเคราะห์โดยแบคทีเรียเกิดขึ้นจากการแพร่กระจายแบบพาสซีฟวิตามิน K1 ถูกดูดซึมอย่างรวดเร็วในลำไส้ (ทางลำไส้) ในผู้ใหญ่โดยมีอัตราการดูดซึมระหว่าง 20 และ 80% ในทารกแรกเกิดอัตราการดูดซึมของ phylloquinone จะอยู่ที่ประมาณ 30% เท่านั้นเนื่องจากภาวะ steatorrhea ทางสรีรวิทยา (อุจจาระที่มีไขมัน) การดูดซึม ของวิตามินไลโปฟิลิก K1 และ K2 ขึ้นอยู่กับ pH ในลำไส้ชนิดและปริมาณของไขมันในอาหารที่มีอยู่และการปรากฏตัวของ กรดน้ำดี และไลเปสจากตับอ่อน (ย่อยอาหาร เอนไซม์ จากตับอ่อน) pH ต่ำและอิ่มตัวสายสั้นหรือปานกลาง กรดไขมัน เพิ่มขึ้นในขณะที่ pH สูงและกรดไขมันไม่อิ่มตัวสายโซ่ยาวจะยับยั้งการดูดซึมของ phyllo- และ menaquinone ตั้งแต่ไขมันในอาหารและ กรดน้ำดี จำเป็นสำหรับการดูดซึมมีให้เฉพาะในขอบเขตที่ จำกัด ในอุ้งเชิงกรานส่วนปลาย (ส่วนล่างของ ลำไส้เล็ก) and เครื่องหมายจุดคู่ (ลำไส้ใหญ่) ซึ่งเป็นที่ที่สังเคราะห์วิตามิน K2 แบคทีเรีย พบว่า menaquinone ของแบคทีเรียถูกดูดซึมในระดับที่น้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับ phylloquinone เนื่องจากความสามารถในการชอบน้ำ (น้ำ ความสามารถในการละลาย) วิตามินสังเคราะห์ K3 และ K4 และอนุพันธ์ที่ละลายน้ำได้ (อนุพันธ์) จะถูกดูดซึมโดยไม่ขึ้นกับไขมันในอาหาร น้ำดี กรดและไลเปสตับอ่อน (การย่อยอาหาร เอนไซม์ จากตับอ่อน) ทั้งในลำไส้เล็กและ เครื่องหมายจุดคู่ (ลำไส้ใหญ่) และปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดโดยตรง.

ขนส่งและจำหน่ายในร่างกาย

ระหว่างการขนส่งไปยัง ตับ, ฟรี กรดไขมัน (FFS) และโมโนกลีเซอไรด์จาก chylomicrons ถูกปล่อยออกไปยังเนื้อเยื่อส่วนปลายภายใต้การกระทำของไลโปโปรตีน เอนไซม์ไลเปส (LPL) ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นผิวเซลล์และรอยแยก ไตรกลีเซอไรด์. ด้วยกระบวนการนี้ chylomicrons จะถูกย่อยสลายให้เป็นเศษของ chylomicron (เศษของ chylomicron ที่มีไขมันต่ำ) ซึ่งเป็นสื่อกลางโดย apolipoprotein E (ApoE) จับกับตัวรับเฉพาะ (พื้นที่ที่มีผลผูกพัน) ใน ตับ. การดูดซึมวิตามิน K1 และ K2 เข้าไปใน ตับ เกิดขึ้นจาก endocytosis ที่เป็นตัวกลางรับสารฟิลโลและเมนาควิโนนส่วนหนึ่งสะสมในตับและบางส่วนรวมอยู่ในตับ (ในตับ) ที่สังเคราะห์ VLDL (ต่ำมาก ไลโปโปรตีน; ไลโปโปรตีนที่มีไขมันที่มีความหนาแน่นต่ำมาก) หลังจากปล่อย VLDL เข้าสู่กระแสเลือดวิตามินที่ดูดซึม K3 และ K4 จะถูกจับกับ VLDL และขนส่งไปยังเนื้อเยื่อนอกตับ (นอกตับ) อวัยวะเป้าหมาย ได้แก่ ไต, ต่อมหมวกไต, ปอด, ไขกระดูกและ น้ำเหลือง โหนด การดูดวิตามินเคโดยเซลล์เป้าหมายเกิดขึ้นผ่านไลโปโปรตีน เอนไซม์ไลเปส (LPL) กิจกรรม. จนถึงขณะนี้บทบาทของ menaquinone เฉพาะ (MK-4) ที่สังเคราะห์โดยแบคทีเรียในลำไส้และมีต้นกำเนิดในสิ่งมีชีวิตจาก phylloquinone และ menadione ยังไม่ชัดเจน ในตับอ่อน ต่อมน้ำลาย, สมอง และ กระดูกสันอก สูงขึ้น สมาธิ ของ MK-4 สามารถพบได้มากกว่า phylloquinone Phylloquinone สมาธิ in เลือด พลาสมาได้รับอิทธิพลจากทั้งปริมาณไตรกลีเซอไรด์และความหลากหลายของ ApoE สมาธิ มีความสัมพันธ์กับระดับ phylloquinone ที่เพิ่มขึ้นซึ่งพบได้บ่อยขึ้นตามอายุ อย่างไรก็ตามผู้ใหญ่ที่มีอายุ 60 ปีขึ้นไปมักจะมีสถานะของวิตามินเคที่ไม่ดีดังที่เห็นได้จากอัตราส่วนของ phylloquinone: ไตรกลีเซอไรด์ต่ำเมื่อเทียบกับคนหนุ่มสาวโพลีมอร์ฟิซึมของ ApoE (ไลโปโปรตีนของ chylomicrons) นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนซึ่งจะป้องกันไม่ให้เศษของ chylomicron ( เศษที่เหลือของ chylomicron ไขมันต่ำ) จากการจับกับตัวรับตับ เป็นผลให้ความเข้มข้นของ phylloquinone ในเลือดเพิ่มขึ้นนอกเหนือจากความเข้มข้นของไขมันซึ่งบ่งบอกถึงปริมาณวิตามินเคที่ดี

พื้นที่จัดเก็บ

วิตามิน K1 และ K2 ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่จะถูกสะสมในตับตามด้วย ต่อมหมวกไต, ไต, ปอด, ไขกระดูกและ น้ำเหลือง โหนด เนื่องจากวิตามินเคอาจมีการหมุนเวียนอย่างรวดเร็ว (หมุนเวียน) - ประมาณ 24 ชั่วโมง - ความจุในการกักเก็บของตับสามารถเชื่อมต่อ การขาดวิตามิน ประมาณ 1-2 สัปดาห์ วิตามิน K3 มีอยู่ในตับเพียงเล็กน้อยเท่านั้นกระจายในสิ่งมีชีวิตได้เร็วกว่าเมื่อเทียบกับ phyllo- และ menaquinone ตามธรรมชาติและถูกเผาผลาญ (เมตาโบไลซ์) ได้เร็วกว่า วิตามินเครวมในร่างกายมีขนาดเล็กตั้งแต่ 70-100 ไมโครกรัมและ 155-200 นาโนโมลตามลำดับ การศึกษาเกี่ยวกับ การดูดซึม ของ phyllo- และ menaquinone กับผู้ชายที่มีสุขภาพดีได้แสดงให้เห็นว่าหลังจากรับประทานวิตามิน K1 และ K2 ในปริมาณที่ใกล้เคียงกันความเข้มข้นของ menaquinone ที่หมุนเวียนมีมากกว่า phylloquinone มากกว่า 10 เท่า เหตุผลก็คือในแง่หนึ่งค่อนข้างต่ำ การดูดซึม ของ phylloquinone จากอาหาร - ต่ำกว่าวิตามินเค 2-5 เท่า ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร - เนื่องจากความผูกพันที่อ่อนแอต่อคลอโรพลาสต์ของพืชและการปลดปล่อยลำไส้ออกจากเมทริกซ์อาหารต่ำ ในทางกลับกัน menaquinone มีครึ่งชีวิตที่ยาวนานกว่า phylloquinone ดังนั้นวิตามิน K2 จึงมีอยู่ในเนื้อเยื่อภายนอกเช่นกระดูกเป็นระยะเวลานานขึ้น

การขับถ่ายออก

วิตามิน K1 และ K2 ถูกขับออกทางไต (ผ่านทาง ไต) ในรูปของกลูคูโรไนด์หลัง กลูโคโรนิเดชัน มากกว่า 50% ใน น้ำดี กับอุจจาระ (อุจจาระ) และประมาณ 20% หลังจากที่โซ่ด้านข้างสั้นลงโดยการออกซิเดชั่นของเบต้า (การย่อยสลายด้วยออกซิเจนของ กรดไขมัน). ควบคู่ไปกับ phyllo- และ menaquinone วิตามิน K3 จะถูกเปลี่ยนเป็นรูปแบบการขับถ่ายโดยกระบวนการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ การเปลี่ยนรูปทางชีวภาพเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อหลายชนิดโดยเฉพาะในตับและสามารถแบ่งออกเป็นสองระยะ:

• ในระยะที่ 450 วิตามินเคจะถูกไฮดรอกซิเลต (การแทรกกลุ่ม OH) โดยระบบไซโตโครม P-XNUMX เพื่อเพิ่มความสามารถในการละลาย
• ในระยะที่ XNUMX การผันคำกริยาด้วยสารที่ชอบน้ำอย่างรุนแรง (ละลายน้ำได้) จะเกิดขึ้น - เพื่อจุดประสงค์นี้กรดกลูคูโรนิกจะถูกถ่ายโอนไปยังกลุ่ม OH ของวิตามินเคที่ใส่ไว้ก่อนหน้านี้ด้วยความช่วยเหลือของกลูคูโรนีลทรานสเฟอเรสหรือกลุ่มซัลเฟตโดยวิธีซัลโฟทรานสเฟอเรสตามลำดับ

จนถึงตอนนี้ของสาร (ตัวกลาง) และผลิตภัณฑ์ขับถ่ายของวิตามิน K3 มีการระบุเพียง 2-methyl-1,4-naphthohydroquinone-1,4-diglucuronide และ 2-methyl-1,4-hydroxy-1-naphthyl sulfate ซึ่งแตกต่างจากวิตามิน K1 และ K2 โดยจะถูกกำจัดออกทางปัสสาวะอย่างรวดเร็วและส่วนใหญ่ (~ 70%) เมตาโบไลต์ส่วนใหญ่ของ menadione ยังไม่ได้รับการจำแนก