Витамин К
|2,2’-метилен-бис(3-гидрокси-1,4-нафтохинон) |
Третьим представителем этой группы соединений является варфарин:
|[pic] |
|Варфарин |
Все названные вещества обладают геморрагическим действия на организм.
5. Биохимические функции
Как отмечено выше, обнаружение К-авитаминоза было связано с клинической
картиной, показывающей замедление процессов свертывания крови. Это
выражалось в точечном кровоизлии в ткани. Кровь, взятая из организма К-
авитаминозных цыплят и других животных, часами оставалась жидкой при ее
хранении.
В последующие годы было выяснено, что витамин К имеет отношение к
синтезу протромбина – одного из факторов сложной ферментативной системы
свертывания крови. Роль системы состоит в превращении растворимого в плазме
белка фибриногена под ферментативным действием тромбина сначала в
мономерную форму белка фибрина, а затем в полимерный, уже нерастворимый
белок фибрин. Тромбин образуется из протромбина. Особенно сложным является
многоступенчатый процесс превращения протромбина в тромбин. В плазме крови
постоянно содержатся плазменные факторы свертывания крови (см. табл. 3),
являющиеся белковыми веществами, и ионы кальция. В форменных элементах
крови – тромбоцитах – содержится особый липопротеид, называемый
тромбопластином тромбоцитов, или фактором III тромбоцитов. При разрушении
тромбоцитов этот неактивный белок превращается под действием белков плазмы
акцеллерина и конвертина в активную тромбокиназу, которая в присутствии
других названных плазменных факторов и, кроме того, тканевого фактора
начинает ферментативный процесс образования тромбина.
|Таблица 3 |
|Факторы свертывающей системы, содержащиеся в крови |
|Индекс |Название фактора |Индекс |Название фактора. |
|Ф.I |Фибриноген |Ф.VII |Конвертин и проконвертин |
|Ф.II |Протромбин (тромбин) |Ф.VIII |Антигемофильный глобулин А |
| |крови | | |
|Ф.III |Полный тромбопластин |Ф.IX |Антигемофильный глобулин В, |
| | | |фактор Кристмаса |
| | |Ф.X |Фактор Проуэра–Стюарта |
|Ф.IV |Ионы Са |Ф.XI |Фвктор Розенталя |
|Ф.V |Проакцеллерин |Ф.XII |Фактор Хагемана |
|Ф.VI |Акцеллерин |Ф.XIII |Фибринстабилизирующий фактор |
| | |– |Витамин К |
Как видно из схемы, витамин К непосредственно не входит в систему
свертывания крови. Он необходим для синтеза в печени протромбина,
проконвертина, фактора Х и фактора IX (см. табл. 3).
Специальное изучение биохимической роли витамина К позволяет
предположить, что она заключается во влиянии на заключительную стадию
формирования молекулы протромбина на посттрансляционном уровне. Наряду с
этим имеются сведения об изменении способности протромбина К-авитаминозных
организмов взаимодействовать с липидами, углеводами и кальцием. Вследствие
этого нарушается активирующее действие факторов ввертывающей системы крови
и процесса превращения протромбина в тромбин.
|Са2+ |ФIII |Плазменные | |Фибриноген |
| |тромбоцитов |факторы | | |
| |(липопротеид) |свертывания | | |
| |Аутокатализ | | |
| | | | |
|Протромбин | |Тромбин | |Фибрин-мономер |
| |аутокатализ | | |
| | | | |
|Тканевой |Плазменные | | |Фибрин-полимер |
|фактор |факторы | | |(сгусток) |
|(тканевой |свертывания | | | |
|тромбопластин| | | | |
|) | | | | |
|Схема свертывания крови |
Помимо участия витаминов К в процессе биосинтеза белковых факторов
свертывания крови у высших животных, установлено, что они участвуют в
окислительно-восстановительных превращениях. Это обусловлено способностью
нафтохинонового ядра к обратимым окислительно-восстановительным
превращениям. На некоторых микроорганизмах, в частности Escherichia Coli, и
микобактериях показана роль менахинонов в биосинтезе пиримидиновых
оснований при аэробных условиях. Менахинон принимает участие в превращении
дигидрооротовой кислоты в оротовую. Возникающая при этом молекула
восстановленного витамина К (менахинола) дегидрируется в присутствии
фумаровой кислоты:
| | |[pic] | |[pic] |
|[pic] | | | | |
|Оротовая кислота | |Менахинол | |Фумаровая |
| | | | |кислота |
|[pic] | |[pic] | |[pic] |
|Дигидрооротат | |Менахинон | |Янтарная |
| | | | |кислота |
Для растительных организмов показано участие витаминов я в транспорте
электронов. Не исключена также роль витаминов Ц в процессах окислительного
фосфорилирования в митохондриях животных клеток.
6. Связь с витаминами
При недостаточности витамина К наблюдали снижение активности
аденозинтрифосфатазы и креатинкиназы в крови и скелетной мышце. Это
приводит к пониженному использованию макроэргов, что отражается на
повышении содержания АТФ в печени и сердце крыс и цыплят. Дополнительное
введение витамина Е в рацион, лишенный витамина К, предупреждает снижение
активности указанных энзимов в мышцах крыс. Это обнаруживает образование
метаболитов, не обладающих антигеморрагическим действием, но, подобно
витамину К, обеспечивающих нормальный биосинтез энзиматических белков.
Включение в рацион крыс витамина А – кислоты в дозе, не превышающей 50
ИЕ, значительно снижало содержание протромбина и повышало выделение
витамина К с калом. Таким образом, витамин А кислота тормозила всасывание
витамина К. Как недостаточность витамина А, так и гипервитаминоз А вызывают
хрупкость лизосомных оболочек клеток толстой кишки, приводит к выделению из
клеток ряда энзимов – (-глюкуронидазы, кислой фосфатазы и арилсульфатазы –
и повышает их активность. Пероральное введение витамина К предупреждало
освобождение этих энзимов при гипервитаминозе А. Подобное же освобождение
арилсульфатазы происходит и из лизосом печени при гипервитаминозе А.
Добавление витамина К1 в инкубируемую среду предохраняет лизосомы печени от
освобождения арилсульфатазы. Следовательно, витамин К стабилизирует
мембраны клеток и их органелл.
7. Биосинтез
Установлены основные этапы биосинтеза витамина К у микроорганизмов.
Шикимовая кислота является одним из предшественников ароматического ядра
хиноновых производных:
|[pic] |
|Шикимовая кислота |
Имеются данные, показывающие значение сукцинилбензойной кислоты в
синтезе менадионов. Схема превращения сукпинилбензойной кислоты в менадион
представлена следующим рядом реакций:
|[pic] | |[pic] |+ |[pic] |
|Сукцинилбензойная | |1,4-дигидрокси-3-кар| |Метионин |
|кислота | |бокси-нафтогидрохино| | |
| | |н | | |
| | |(нафтоевая кислота) | | |
| | |[pic] | | |
| | |2-метилнафтоевая | | |
| | |кислота | | |
К 2-метилнафтоевой кислоте присоединяется в дальнейшем пирофосфорный
эфир соответствующего изопреноида.
Интересно отметить, что независимо от того, из каких объектов
(растительных или микробных) поступает витамин К в организм человека и
животных, в печени все они отщепляют изопреноидную цепь в положении 3 и
превращаются в менадион (витамин К3). Затем происходит реакция
присоединения свойственного для витамина К2(20) изопреноида, содержащего
20 углеродных атомов.
8. Авитаминоз
Как отмечено выше, недостаточное поступление в организм витамина К
вызывает подкожные и внутримышечные кровоизлияния – геморрагии, возникшие в
результате снижения скорости свертывания крови.
Уже упоминалось, что витамин К не является непосредственным участником
процесса образования фибрина. Он необходим для синтеза в печени белков
протромбина (фактор II), проконвертина (фактор VII), фактора Проуэра –
Стюарта (фактор X) и фактора Кристмаса (антигемофильный глобулин В – фактор
IX).
При К-авитаминозе оказываются сниженными содержание протромбина в крови
и концентрация плазменных факторов свертывания крови.
Известен ряд заболеваний, сопровождающихся повышенной свертываемостью
крови и образованием тромбов в сосудах (например, инфаркт, тромбофлебит). В
этих случаях применяются различные препараты антивитаминов К. Следует
отметить также, что для усвоения витамина К необходимо нормальное
поступление желчи в кишечный тракт (последнее важно также и для других
жирорастворимых витаминов).
9. Распространение в природе и потребность
Определение суточной дозы витамина К затруднительно в связи с синтезом
его микроорганизмами, населяющими кишечный тракт. Обычно суточная
потребность человека составляет 100 мкг, однако она может быть и более
высокой.
Рекомендуемая профилактическая доза для взрослых лиц мужского пола
составляет 80 мкг в сутки, а для взрослых лиц женского пола - 65 мкг в
сутки. Имеющиеся данные не достаточны для установления профилактической
дозы витамина К во время беременности и кормления грудью. Количество
витамина К, потребляемое с пищей, в целом превышает рекомендуемую
профилактическую дозу. Рекомендуемая общая доза для новорожденных
составляет 5 мкг филлохинона или менахинона в сутки в течение первых шести
месяцев и 10 мкг в течение последующих шести месяцев. Прописи для
новорожденных должны содержать 4 мкг витамина К на 100 кКал.
Профилактическая доза для детей установлена на уровне примерно 1 мкг/кг
массы тела.
Лечебные дозы витамина К значительно превышают суточную потребность
здоровых людей и составляют, например при заболевании желтухой, 10–15 мг в
сутки.
Не наблюдалось никаких проявлений токсичности даже после длительного
приема больших количеств витамина К1 и К2. Однако введение менадиона (К3)
может вызывать гемолитическую анемию, желтуху и ядерную желтуху (серую
форму желтухи у новорожденных).
В природе витамином К особенно богаты зеленые части растений. Наиболее
высоко его содержание в бобовых растениях, шпинате, капусте, листьях
крапивы, томатах и др. Из животных продуктов следует отметить печень, в
которой он депонируется (табл. 4).
|Таблица 4 |
|Содержание витамина К в некоторых продуктах, мг % на сухой вес |
|Продукт |Содержание витамина|Продукт |Содержание витамина|
|Печень свиная |0,80 |Капуста |3,20 |
|Яйца |0,08 |Томаты |0,40–0,80 |
|Молоко |Следы |Картофель |0,16 |
|Шпинат |4,40 |Пшеница |0,06 |
|Морковь |3,20 | | |
Витаминизация продуктов. За исключением специальных продуктов для
новорожденных витамин К не добавляют в пищу. Витамин К синтезируется
промышленным образом и используется в прописях для новорожденных (100
мг/литр) и лекарственных препаратах для человека.
Литература:
1. Колотилова А.И. Витамины. – Л. 1976
2. Труфанов А.В Биохимия витаминов. – М. 1972
3. Мецлер Д. Биохимия. – М. 1980
4. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М. 1990
