Vitamin K

Struktur

Die K-Vitamine sind eine Gruppe von biologisch wirksamen Verbindungen auf 2-Methyl-1,4-naphtochinon-Basis.

Strukturformel der wichtigsten K-Vitamine: K₁ = Phyllochinon, K₂ = Menachinon-n, K₃ = Menadion
NEUROtiker, Public domain, via Wikimedia Commons

An der Position 3 befinden sich unterschiedliche Substituenten, meistens längere ungesättigte Fettsäure-Ketten, die dem Vitamin eine hohe Fettlöslichkeit verleihen. Seitenketten mit weniger als acht C-Atomen führen dazu, dass die Verbindung biologisch nicht aktiv ist. Eine Ausnahme stellt das Menadion (R = H) dar.

Vitamin K₁

Das Phyllochinon kommt in Chloroplasten der grünen Pflanzen vor und ist ein wichtiger Bestandteil des Photosynthese-Apparates. Das Vitamin K, das wir mit der Nahrung aufnehmen, enthält hauptsächlich diese Verbindung (75-90%) ^[3].

Vitamin K₂

Diese Gruppe von Verbindungen (n = 4 bis 13) kommt nicht in Pflanzen vor, sondern wird von unseren Darm-Bakterien synthetisiert (Escherichia coli oder Bacteroides fragilis) ^[3].

Vitamin K₃

Diese Verbindung, Menadion, wird synthetisch hergestellt und wurde früher als "Provitamin K" verkauft. An sich ist Menadion biologisch nicht aktiv. Nach der Aufnahme in den menschlichen Körper wird es allerdings an Position 3 um eine Seitenkette ergänzt ^[3].

Aufnahme in den Körper

Ähnlich wie die anderen fettlöslichen Vitamine werden auch die K-Vitamine im Dünndarm zunächst in Micellen eingebaut, die dann von den Enterocyten aufgenommen werden. Dort gelangt das Vitamin K dann in Chylomikronen, die von dem basalen Teil der Enterocyten durch Exocytose an die Lymphe und dann in das Blut abgegeben werden. Vitamin K₂ kann auch durch direkte Diffusion in die Enterocyten gelangen.

In der Leber können größere Mengen der Vitamin-K-haltigen Chylomikronen gespeichert werden. Bei Bedarf kann das Vitamin k dann in VLDL-Partikel verpackt an das Blut abgegeben werden. Die VLDL-Partikel werden dann in LDL-Partikel umgewandelt, die von den Zielzellen aufgenommen werden können.

Aufgaben im Körper

Vitamin K ist ein Cofaktor der γ-Glutamylcarboxylase. Dieses Enzym, das in der Membran des endoplasmatischen Reticulums sitzt, führt eine Carboxygruppe in Glutamyl-Seitenketten bestimmter Proteine ein ^[4]:

Carboxylierung von Glutamylresten
Autor: Ulrich Helmich 10/2023, Lizenz: siehe Seitenende

Vitamin K tritt bei dieser Reaktion als Cofaktor auf.

Blutgerinnung

Die Vitamin-K-vermittelte Einführung einer Carboxygruppe in die Glutamyl-Seitenketten bestimmter Proteine ist eine posttranslationale Modifikation .

Bei einer posttranslationalen Modifikation werden Proteine nach der erfolgten Translation noch chemisch verändert. Meistens passiert das im Lumen des endoplasmatischen Reticulums oder in den Zisternen des Golgi-Apparates.

Durch das Anhängen einer COOH bzw. COO^--Gruppe kann sich die Glutaminsäure-Seitenkette mit Ca²⁺-Ionen verbinden. Dies ist wiederum die Voraussetzung für die Anheftung der Gerinnungsfaktoren II, VII, IX und X ^{[2, 4]} an bestimmte Bereiche der Zellmembran. Erst dann können die Gerinnungsfaktoren ihre Aufgabe ausführen, nämlich die Blutgerinnung einleiten.

Stärkung der Knochenmatrix

Ein weiteres Protein, das von der γ-Glutamylcarboxylase mit Vitamin K als Cofaktor carboxyliert wird, ist Osteocalcin. Dieses aus nur 49 Aminosäuren bestehende Protein wird im Knochen durch die Osteoblasten hergestellt, unter Mitwirkung von Calcitriol (Vitamin D) ^[5]. Osteocalcin ist an der Einlagerung von Calcium in die Knochenmatrix beteiligt ^[2], aber erst nach der Carboxylierung unter Mitwirkung von Vitamin K.

Weitere Aufgaben von Osteocalcin (und damit von Vitamin K) ^[5]

• Stimulation der Insulinsekretion in der Bauchspeicheldrüse
• Förderung der Adiponektin-Freisetzung in Fettzellen
• Stimulation der Testosteron-Synthese in Leydig-Zellen

Bedarf, Vitamin-K-reiche Lebensmittel

Bedarf

Genaue Angaben über den Vitamin-K-Bedarf sind laut [2] nicht möglich, weil es keine genauen Daten gibt.

Die DGE schätzt den Vitamin-K-Bedarf von Erwachsenen auf 60 bis 80 µg/Tag. Ältere Menschen sollten 80 mg zu sich nehmen, Jugendliche 60 bis 70 µg/Tag, und Frauen sollten grundsätzlich etwas weniger Vitamin K zu sich nehmen als Männer, hier ist je nach Alter von 60 bis 65 µg/Tag die Rede. Genauere Angaben siehe Seite "Vitamin K" der DGE.

Der Vitamin-K-Bedarf steigt mit dem Lebensalter, für Säuglinge sieht die DGE 4 µg/Tag als sinnvoll an, für Kinder bei 12 Monate Alter 10 µg, und mit zunehmenden Alter steigt der Bedarf auf 50 µg/Tag an.

Interessant ist folgendes:

"Aufgrund eines unzureichenden Vitamin-K-Transports durch die Plazenta, niedrigen Konzentrationen von Gerinnungsfaktoren und einem sterilen Darm bei und nach der Geburt sowie geringen Vitamin-K-Konzentration in Frauenmilch haben gestillte Säuglinge ein Risiko für einen Vitamin-K-Mangel. Deshalb wird zum Schutz vor Blutungsneigungen prophylaktisch Vitamin K direkt nach der Geburt verabreicht." ^[6]

Vitamin-K-reiche Lebensmittel

Vitamin K ist ein Bestandteil des Photosynthese-Apparates der grünen Pflanzen. Daher sind im Prinzip alle grünen Pflanzenteile reich an Vitamin K. In [2] werden folgende Lebensmittel mit einem hohen Vitamin-K-Gehalt aufgeführt:

1. Grünkohl: 817 µg / 100 g
2. Hühnerherz: 720 µg / 100 g
3. Petersilie: 421 µg / 100 g
4. Blattspinat: 305 µg / 100 g
5. Rosenkohl: 236 µg / 100 g

Das sind die fünf Vitamin-K-reichsten Lebensmittel. Verluste an Vitamin K bei der Speisezubereitung sind zu vernachlässigen, denn Vitamin K ist gegenüber Hitze und Sauerstoff relativ unempfindlich. Tageslicht dagegen kann Vitamin K recht schnell zersetzen.

Warum ausgerechnet das Hühnerherz so viel Vitami K enthält, entzieht sich leider meiner Kenntnis.

Hypo- und Hypervitaminosen

Hypovitaminosen

Da Vitamin K eine wichtige Rolle bei der Aktivierung bestimmter Blutgerinnungsfaktoren spielt, ist eine Folge eines Vitamin-K-Mangels eine verzögerte Blutgerinnung, was dann zu Blutungen in Geweben und Organen führen kann. Auch nach Operationen oder Verletzungen ist die Blutgerinnung verzögert.

Hypervitaminosen

Selbst bei Einnahme von 10 mg/Tag, also dem 100 fachen der empfohlenen Menge, sind bisher noch keine Nebenwirkungen aufgetreten ^[2]. Lediglich Vitamin K₃, das nicht in grünen Pflanzenzellen vorkommt, kann in hohen Konzentrationen zu Leberschäden und einer hämolytischen Anämie (Blutarmut) führen ^[2].