Vitamina K
La vitamina K se refiere a los vitámeros liposolubles estructuralmente similares que se encuentran en los alimentos y se comercializan como suplementos dietéticos. El cuerpo humano requiere vitamina K para la modificación posterior a la síntesis de ciertas proteínas que se requieren para la coagulación de la sangre (K de Koagulation, "coagulación" en alemán) o para controlar la unión del calcio en los huesos y otros tejidos. La síntesis completa implica la modificación final de estas denominadas "proteínas Gla" por la enzima gamma-glutamil carboxilasa que utiliza la vitamina K como cofactor.
La vitamina K se usa en el hígado como el intermediario VKH 2 para desprotonar un residuo de glutamato y luego se reprocesa en vitamina K a través de un intermediario de óxido de vitamina K. La presencia de proteínas no carboxiladas indica una deficiencia de vitamina K. La carboxilación les permite unir (quelar) iones de calcio, lo que no pueden hacer de otra manera. Sin vitamina K, la coagulación de la sangre se ve gravemente afectada y se produce una hemorragia incontrolada. La investigación sugiere que la deficiencia de vitamina K también puede debilitar los huesos, contribuyendo potencialmente a la osteoporosis y puede promover la calcificación de las arterias y otros tejidos blandos.
Químicamente, la familia de la vitamina K comprende derivados de 2-metil-1,4-naftoquinona (3-). La vitamina K incluye dos vitámeros naturales: vitamina K 1 (filoquinona) y vitamina K 2 (menaquinona). La vitamina K 2, a su vez, consta de una serie de subtipos químicos relacionados, con diferentes longitudes de cadenas laterales de carbono formadas por grupos isoprenoides de átomos. Los dos más estudiados son la menaquinona-4 (MK-4) y la menaquinona-7 (MK-7).
La vitamina K 1 es producida por las plantas y se encuentra en cantidades más altas en los vegetales de hojas verdes, porque está directamente involucrada en la fotosíntesis. Es activo como vitamina en animales y realiza las funciones clásicas de la vitamina K, incluida su actividad en la producción de proteínas coagulantes de la sangre. Los animales también pueden convertirla en vitamina K 2, variante MK-4. Las bacterias en la flora intestinal también pueden convertir K 1 en MK-4. Todas las formas de K 2 que no sean MK-4 solo pueden ser producidas por bacterias, que las utilizan durante la respiración anaeróbica. Vitamina K 3(menadiona), una forma sintética de vitamina K, se usó para tratar la deficiencia de vitamina K, pero debido a que interfiere con la función del glutatión, ya no se usa de esta manera en la nutrición humana.
Definición
La vitamina K se refiere a los vitámeros liposolubles estructuralmente similares que se encuentran en los alimentos y se comercializan como suplementos dietéticos. La "vitamina K" incluye varios compuestos químicos. Estos son similares en estructura en el sentido de que comparten un anillo de quinona, pero difieren en la longitud y el grado de saturación de la cola de carbono y el número de unidades repetidas de isopreno en la cadena lateral (consulte las figuras en la sección Química). Las formas de origen vegetal son principalmente vitamina K 1. Los alimentos de origen animal son principalmente vitamina K 2. La vitamina K tiene varias funciones: un nutriente esencial que se absorbe de los alimentos, un producto sintetizado y comercializado como parte de un suplemento dietético multivitamínico o de una sola vitamina, y un medicamento recetado para fines específicos.
Recomendaciones dietéticas
La Academia Nacional de Medicina de EE. UU. no distingue entre K 1 y K 2 – ambas se cuentan como vitamina K. Cuando las recomendaciones se actualizaron por última vez en 1998, no había suficiente información disponible para establecer un requerimiento promedio estimado o una cantidad diaria recomendada, términos que existen para la mayoría de las vitaminas. En casos como estos, la academia define ingestas adecuadas (IA) como cantidades que parecen ser suficientes para mantener una buena salud, con el entendimiento de que en una fecha posterior, las IA serán reemplazadas por información más exacta. La IA actual para mujeres y hombres adultos mayores de 19 años es de 90 y 120 μg/día, respectivamente, para el embarazo es de 90 μg/día y para la lactancia es de 90 μg/día. Para lactantes de hasta 12 meses, la IA es de 2,0 a 2,5 μg/día; para niños de 1 a 18 años, la IA aumenta con la edad de 30 a 75 μg/día. En cuanto a la seguridad, la academia establece niveles máximos de ingesta tolerables (conocidos como "límites superiores") para vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. La vitamina K no tiene un límite superior, ya que los datos en humanos sobre los efectos adversos de dosis altas no son suficientes.
En la Unión Europea, la ingesta adecuada se define de la misma manera que en los EE. UU. Para mujeres y hombres mayores de 18 años la ingesta adecuada se establece en 70 μg/día, para el embarazo 70 μg/día y para la lactancia 70 μg/día. Para niños de 1 a 17 años, los valores de ingesta adecuada aumentan con la edad de 12 a 65 μg/día. Japón fijó ingestas adecuadas para mujeres adultas en 65 μg/día y para hombres en 75 μg/día. La Unión Europea y Japón también revisaron la seguridad y concluyeron, al igual que Estados Unidos, que no había evidencia suficiente para establecer un límite superior para la vitamina K.
Para fines de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos de EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario. A efectos del etiquetado de vitamina K, el 100 % del valor diario era de 80 μg, pero el 27 de mayo de 2016 se revisó al alza a 120 μg, para adecuarlo al valor más alto para una ingesta adecuada. El 1 de enero de 2020 se requería el cumplimiento de las normas de etiquetado actualizadas para los fabricantes con ventas anuales de alimentos de 10 millones de dólares estadounidenses o más, y el 1 de enero de 2021 para los fabricantes con un volumen menor de ventas de alimentos. Se proporciona una tabla de los valores diarios para adultos antiguos y nuevos en la Ingesta diaria de referencia.
Fortificación
Según el Global Fortification Data Exchange, la deficiencia de vitamina K es tan rara que ningún país exige que los alimentos estén fortificados. La Organización Mundial de la Salud no tiene recomendaciones sobre la fortificación con vitamina K.
Fuentes
La vitamina K 1 proviene principalmente de las plantas, especialmente de las verduras de hoja verde. Los alimentos de origen animal aportan pequeñas cantidades. La vitamina K 2 proviene principalmente de alimentos de origen animal, siendo las aves y los huevos fuentes mucho mejores que la carne de res, el cerdo o el pescado. Una excepción a esto último es el nattō, que está hecho de soja fermentada con bacterias. Es una rica fuente alimenticia de vitamina K 2 variante MK-7, producida por la bacteria.
Vitamina K 1
| De origen vegetal | Cantidad K 1(μg / medida) |
|---|---|
| Col rizada hervida, escurrida, 1 ⁄ 2 taza | 530 |
| Espinacas hervidas, escurridas, 1 ⁄ 2 taza | 445 |
| Hojas de nabo hervidas, escurridas, 1 ⁄ 2 taza | 425 |
| Espinacas crudas, 1 taza | 145 |
| Coles de Bruselas hervidas, escurridas, 1 ⁄ 2 taza | 110 |
| Col rizada cruda, 1 taza | 82 |
| Brócoli hervido, escurrido, 1 ⁄ 2 taza | 81 |
| Espárragos hervidos, escurridos, 4 puntas | 48 |
| Kiwi pelado, en rodajas, 1 ⁄ 2 taza | 36 |
| Col china cocida, 1 ⁄ 2 taza | 29 |
| Arándanos congelados, 1 ⁄ 2 taza | 21 |
| Zanahorias crudas, picadas, 1 taza | 17 |
| De origen vegetal | Cantidad K 1(μg / medida) |
|---|---|
| Avellanas picadas, 1 taza | dieciséis |
| Uvas, 1 ⁄ 2 taza | 11 |
| Productos de tomate, 1 taza | 9.2 |
| Aceite de oliva, 1.0 cucharada | 8.1 |
| Calabacín hervido, escurrido, 1.0 taza | 7.6 |
| Trozos de mango, 1.0 taza | 6.9 |
| Peras, piezas, 1.0 taza | 6.2 |
| Patata al horno, piel incluida, una | 6.0 |
| Boniato al horno, uno | 2.6 |
| Pan integral, 1 rebanada | 2.5 |
| Pan blanco, 1 rebanada | 2.2 |
| de origen animal | Cantidad K 1(μg / medida) |
|---|---|
| Pollo, 4.0 onzas | 2.7–3.3 |
| Moluscos, 4 oz | 2.2 |
| Queso cortado en cubitos, 1 ⁄ 2 taza | 1.4–1.7 |
| Carne de res, 4 onzas | 0.9 |
| Salchicha de cerdo, 4 oz | 0.9 |
| Yogur de leche entera, 1.0 taza | 0.4 |
| Leche entera o baja en grasa, 1.0 taza | 0.2 |
| Pescado, 4 onzas | 0.1 |
| huevos, uno | 0.1 |
| Leche humana, por litro | 0,85–9,2 (mediana 2,5) |
Vitamina k2
Los alimentos de origen animal son una fuente de vitamina K 2 La forma MK-4 proviene de la conversión de vitamina K 1 de origen vegetal en varios tejidos del cuerpo.
| Fuente animal | Cantidad K 2MK-4 a MK-7(μg / 100 g) |
|---|---|
| Ganso | 31 |
| Pollo | 8.9 |
| Cerdo | 2.1 |
| Carne de res | 1.1 |
| Salmón | 0.5 |
| Yema | 32 |
| Clara de huevo | 0.9 |
| Fuente animal | Cantidad K 2MK-4 a MK-7(μg / 100 g) |
|---|---|
| Leche (entera | 0.9 |
| leche, descremada | 0.0 |
| Yogur, leche entera | 0.9 |
| Manteca | 15 |
| queso, duro | 8–10 |
| queso, tierno | 3.6 |
| Fuente Fermentada | Cantidad K 2MK-4 a MK-7(μg / 100 g) |
|---|---|
| natto | 1103 (90% MK-7) |
Deficiencia vitaminica
Debido a que la vitamina K ayuda a los mecanismos de coagulación de la sangre, su deficiencia puede conducir a una reducción de la coagulación de la sangre y, en casos graves, puede provocar una reducción de la coagulación, un aumento del sangrado y un aumento del tiempo de protrombina.
Las dietas normales generalmente no son deficientes en vitamina K, lo que indica que la deficiencia es poco común en niños y adultos sanos. Una excepción pueden ser los bebés que corren un mayor riesgo de deficiencia independientemente del estado vitamínico de la madre durante el embarazo y la lactancia debido a la mala transferencia de la vitamina a la placenta y las bajas cantidades de vitamina en la leche materna.
Las deficiencias secundarias pueden ocurrir en personas que consumen cantidades adecuadas, pero tienen condiciones de malabsorción, como fibrosis quística o pancreatitis crónica, y en personas que tienen daño o enfermedad hepática. La deficiencia secundaria de vitamina K también puede ocurrir en personas que tienen una receta para un fármaco antagonista de la vitamina K, como la warfarina. Un fármaco asociado con un mayor riesgo de deficiencia de vitamina K es el cefamandol, aunque se desconoce el mecanismo.
Usos medicos
El tratamiento de la deficiencia de vitaminas en los recién nacidos
La vitamina K se administra como una inyección a los recién nacidos para prevenir el sangrado por deficiencia de vitamina K. Los factores de coagulación de la sangre de los recién nacidos son aproximadamente del 30 al 60% de los valores de los adultos; esto parece ser una consecuencia de la transferencia deficiente de la vitamina a través de la placenta y, por lo tanto, niveles bajos de vitamina K en el plasma fetal. 2 a 10 casos por 100.000 nacimientos. La leche humana contiene de 0,85 a 9,2 μg/L (mediana de 2,5 μg/L) de vitamina K 1, mientras que la fórmula infantil se formula en un rango de 24 a 175 μg/L. El sangrado de aparición tardía, con aparición de 2 a 12 semanas después del nacimiento, puede ser consecuencia de la lactancia materna exclusiva, especialmente si no hubo tratamiento preventivo.Se informó una prevalencia de inicio tardío de 35 casos por cada 100 000 nacidos vivos en lactantes que no habían recibido profilaxis al nacer o poco después. El sangrado por deficiencia de vitamina K ocurre con mayor frecuencia en la población asiática en comparación con la población caucásica.
El sangrado en los bebés debido a la deficiencia de vitamina K puede ser grave y provocar hospitalización, daño cerebral y la muerte. La inyección intramuscular, que generalmente se administra poco después del nacimiento, es más eficaz para prevenir el sangrado por deficiencia de vitamina K que la administración oral, que requiere una dosificación semanal hasta los tres meses de edad.
Manejo de la terapia con warfarina
La warfarina es un fármaco anticoagulante. Funciona al inhibir una enzima que es responsable de reciclar la vitamina K a un estado funcional. Como consecuencia, las proteínas que deberían ser modificadas por la vitamina K no lo son, incluidas las proteínas esenciales para la coagulación de la sangre y, por lo tanto, no son funcionales. El propósito del fármaco es reducir el riesgo de una coagulación sanguínea inadecuada, que puede tener consecuencias graves y potencialmente mortales. La acción anticoagulante adecuada de la warfarina depende de la ingesta de vitamina K y de la dosis del fármaco. Debido a la diferente absorción del fármaco y las cantidades de vitamina K en la dieta, la dosificación debe controlarse e individualizarse para cada paciente. Algunos alimentos son tan altos en vitamina K 1que el consejo médico es evitar esos (ejemplos: col rizada, espinacas, hojas de nabo) por completo, y para alimentos con un contenido vitamínico modestamente alto, mantener el consumo lo más constante posible, de modo que la combinación de ingesta de vitaminas y warfarina mantenga el anti- actividad de coagulación en el rango terapéutico.
La vitamina K es un tratamiento para los episodios hemorrágicos provocados por una sobredosis del fármaco. La vitamina se puede administrar por vía oral, intravenosa o subcutánea. La vitamina K oral se usa en situaciones en las que la proporción internacional normalizada de una persona es superior a 10 pero no hay sangrado activo. Los anticoagulantes más nuevos apixabán, dabigatrán y rivaroxabán no son antagonistas de la vitamina K.
Tratamiento de la intoxicación por rodenticidas
La cumarina se utiliza en la industria farmacéutica como reactivo precursor en la síntesis de una serie de productos farmacéuticos anticoagulantes sintéticos. Un subconjunto, las 4-hidroxicumarinas, actúan como antagonistas de la vitamina K. Bloquean la regeneración y el reciclaje de la vitamina K. Algunos de los anticoagulantes de la clase 4-hidroxicumarina están diseñados para tener una alta potencia y largos tiempos de residencia en el cuerpo, y se usan específicamente como rodenticidas de segunda generación ("veneno para ratas"). La muerte ocurre después de un período de varios días a dos semanas, generalmente por hemorragia interna. Para humanos y animales que han consumido el rodenticida o ratas envenenadas por el rodenticida, el tratamiento consiste en la administración prolongada de grandes cantidades de vitamina K.Esta dosificación a veces debe continuarse hasta por nueve meses en casos de envenenamiento por rodenticidas de "superwarfarina" como el brodifacoum. Se prefiere la vitamina K 1 oral a otras vías de administración de vitamina K 1 porque tiene menos efectos secundarios.
Métodos de evaluación
Se ha utilizado un aumento en el tiempo de protrombina, un ensayo de coagulación, como indicador del estado de la vitamina K, pero carece de suficiente sensibilidad y especificidad para esta aplicación. La filoquinona sérica es el marcador más utilizado del estado de la vitamina K. Las concentraciones <0,15 µg/L son indicativas de deficiencia. Las desventajas incluyen la exclusión de los otros vitámeros de vitamina K y la interferencia de la ingesta dietética reciente.La vitamina K es necesaria para la carboxilación gamma de residuos de ácido glutámico específicos dentro del dominio Gla de las 17 proteínas dependientes de la vitamina K. Por lo tanto, un aumento en las versiones no carboxiladas de estas proteínas es un marcador indirecto pero sensible y específico de la deficiencia de vitamina K. Si se mide protrombina no carboxilada, esta "Proteína inducida por ausencia/antagonismo de vitamina K (PIVKA-II)" está elevada en la deficiencia de vitamina K. La prueba se utiliza para evaluar el riesgo de sangrado por deficiencia de vitamina K en recién nacidos. La osteocalcina interviene en la calcificación del tejido óseo. La proporción de osteocalcina no carboxilada a osteocalcina carboxilada aumenta con la deficiencia de vitamina K. Se ha demostrado que la vitamina K2 reduce esta proporción y mejora la densidad mineral ósea de las vértebras lumbares.La proteína Matrix Gla debe someterse a una fosforilación y carboxilación dependiente de la vitamina K. La concentración plasmática elevada de MGP desfosforilada y no carboxilada es indicativa de deficiencia de vitamina K.
Efectos secundarios
Ninguna toxicidad conocida está asociada con altas dosis orales de las formas de vitamina K 1 o vitamina K 2 de la vitamina K, por lo que las agencias reguladoras de EE. UU., Japón y la Unión Europea coinciden en que no es necesario establecer niveles máximos de ingesta tolerables. Sin embargo, la vitamina K 1 se ha asociado con reacciones adversas graves, como broncoespasmo y paro cardíaco, cuando se administra por vía intravenosa. La reacción se describe como una reacción anafilactoide no inmunomediada, con una incidencia de 3 por cada 10.000 tratamientos. La mayoría de las reacciones ocurrieron cuando se usó aceite de ricino polioxietilado como agente solubilizante.
Usos no humanos
Las formas que no se encuentran en la naturaleza y, por lo tanto, no son "vitaminas", son la menadiona y el 4-amino-2-metil-1-naftol ("K 5 "). La menadiona, un compuesto sintético a veces denominado vitamina K 3, se usa en la industria de alimentos para mascotas porque una vez consumida se convierte en vitamina K 2. La Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. ha prohibido la venta de esta forma como suplemento dietético humano porque se ha demostrado que grandes dosis causan reacciones alérgicas, anemia hemolítica y citotoxicidad en las células hepáticas. La investigación con K 5 sugiere que puede inhibir el crecimiento de hongos en los jugos de frutas.
Química
La estructura de la filoquinona, vitamina K 1, está marcada por la presencia de una cadena lateral de fitilo. La vitamina K 1 tiene un doble enlace trans (E) responsable de su actividad biológica y dos centros quirales en la cadena lateral de fitilo. La vitamina K 1 aparece como un líquido viscoso amarillo a temperatura ambiente debido a su absorción de luz violeta en los espectros UV-Vis. Las estructuras de las menaquinonas, vitamina K 2, están marcadas por la cadena lateral de poliisoprenilo presente en la molécula que puede contener de cuatro a 13 unidades de isoprenilo. MK-4 es la forma más común. El gran tamaño de la vitamina K 1da muchos picos diferentes en la espectroscopia de masas, la mayoría de los cuales implican derivados de la base del anillo de naftoquinona y la cadena lateral de alquilo.
Conversión de vitamina K 1 a vitamina K 2
En los animales, la forma MK-4 de la vitamina K 2 se produce mediante la conversión de la vitamina K 1 en los testículos, el páncreas y las paredes arteriales. Mientras que las principales preguntas aún rodean la ruta bioquímica para esta transformación, la conversión no depende de las bacterias intestinales, ya que ocurre en ratas libres de gérmenes y en K 1 administrado por vía parenteral en ratas. Hay pruebas de que la conversión procede mediante la eliminación de la cola de fitilo de K 1 para producir menadiona (también conocida como vitamina K 3) como producto intermedio, que luego se prenila para producir MK-4.
Fisiología
En animales, la vitamina K está involucrada en la carboxilación de ciertos residuos de glutamato en proteínas para formar residuos de gamma-carboxiglutamato (Gla). Los residuos modificados a menudo (pero no siempre) están situados dentro de dominios proteicos específicos llamados dominios Gla. Los residuos de Gla suelen participar en la unión del calcio y son esenciales para la actividad biológica de todas las proteínas Gla conocidas.
Se han descubierto 17 proteínas humanas con dominios Gla; juegan un papel clave en la regulación de tres procesos fisiológicos:
- Coagulación sanguínea: protrombina (factor II), factores VII, IX y X, y proteínas C, S y Z
- Metabolismo óseo: osteocalcina, matriz de proteína Gla (MGP), periostina y proteína rica en Gla.
- Biología vascular: proteína Matrix Gla, detención del crecimiento - proteína específica 6 (Gas6)
- Funciones desconocidas: proteínas 1 y 2 de γ-carboxiglutamil ricas en prolina, y proteínas 3 y 4 de γ-carboxiglutamil transmembrana.
Absorción
La vitamina K se absorbe a través del yeyuno y el íleon en el intestino delgado. El proceso requiere jugos biliares y pancreáticos. Las estimaciones de absorción son del orden del 80% para la vitamina K 1 en su forma libre (como suplemento dietético), pero mucho más bajas cuando están presentes en los alimentos. Por ejemplo, la absorción de vitamina K de la col rizada y las espinacas, alimentos identificados con un alto contenido de vitamina K, es del orden del 4 % al 17 %, independientemente de si están crudos o cocidos. Hay menos información disponible sobre la absorción de vitamina K 2 de los alimentos.
La proteína de membrana intestinal Niemann-Pick C1-like 1 (NPC1L1) media la absorción de colesterol. Los estudios en animales muestran que también influye en la absorción de las vitaminas E y K 1. El mismo estudio también predice la interacción potencial entre las proteínas SR-BI y CD36. El fármaco ezetimiba inhibe la NPC1L1, lo que provoca una reducción de la absorción de colesterol en humanos y, en estudios con animales, también reduce la absorción de vitamina E y vitamina K 1. Una consecuencia esperada sería que la administración de ezetimiba a personas que toman warfarina (un antagonista de la vitamina K) potenciaría el efecto de la warfarina. Esto ha sido confirmado en humanos.
Bioquímica
Función en animales
La vitamina K se distribuye de manera diferente dentro de los animales dependiendo de su homólogo específico. La vitamina K 1 está presente principalmente en el hígado, el corazón y el páncreas, mientras que la MK-4 está mejor representada en los riñones, el cerebro y el páncreas. El hígado también contiene homólogos de cadena más larga MK-7 a MK-13.
La función de la vitamina K 2 en la célula animal es agregar un grupo funcional de ácido carboxílico a un residuo de aminoácido glutamato (Glu) en una proteína, para formar un residuo gamma-carboxiglutamato (Gla). Esta es una modificación postraduccional poco común de la proteína, que luego se conoce como "proteína Gla". La presencia de dos grupos −COOH (ácido carboxílico) en el mismo carbono en el residuo de gamma-carboxiglutamato le permite quelar los iones de calcio. La unión de los iones de calcio de esta manera muy a menudo desencadena la función o la unión de las enzimas de la proteína Gla, como los llamados factores de coagulación dependientes de la vitamina K que se analizan a continuación.
Dentro de la célula, la vitamina K participa en un proceso cíclico. La vitamina sufre una reducción de electrones a una forma reducida llamada vitamina K hidroquinona, catalizada por la enzima vitamina K epóxido reductasa (VKOR). Luego, otra enzima oxida la vitamina K hidroquinona para permitir la carboxilación de Glu a Gla; esta enzima se llama gamma-glutamil carboxilasa o carboxilasa dependiente de vitamina K. La reacción de carboxilación sólo procede si la enzima carboxilasa es capaz de oxidar la hidroquinona de vitamina K a epóxido de vitamina K al mismo tiempo. Se dice que las reacciones de carboxilación y epoxidación están acopladas. El epóxido de vitamina K luego se restaura a vitamina K por VKOR. La reducción y posterior reoxidación de la vitamina K junto con la carboxilación de Glu se denomina ciclo de la vitamina K.Los seres humanos rara vez tienen deficiencia de vitamina K porque, en parte, la vitamina K 2 se recicla continuamente en las células.
La warfarina y otras 4-hidroxicumarinas bloquean la acción de VKOR. Esto da como resultado una disminución de las concentraciones de vitamina K y vitamina K hidroquinona en los tejidos, de modo que la reacción de carboxilación catalizada por la glutamil carboxilasa es ineficaz. Esto da como resultado la producción de factores de coagulación con Gla insuficiente. Sin Gla en los extremos amino de estos factores, ya no se unen de manera estable al endotelio de los vasos sanguíneos y no pueden activar la coagulación para permitir la formación de un coágulo durante la lesión tisular. Dado que es imposible predecir qué dosis de warfarina proporcionará el grado deseado de supresión de la coagulación, el tratamiento con warfarina debe controlarse cuidadosamente para evitar dosis insuficientes y sobredosis.
Proteínas gamma-carboxiglutamato
Las siguientes proteínas humanas que contienen Gla ("proteínas Gla") se han caracterizado hasta el nivel de estructura primaria: factores de coagulación sanguínea II (protrombina), VII, IX y X, proteína anticoagulante C y proteína S, y el factor X- dirigida a la proteína Z. La osteocalcina de la proteína Gla ósea, la proteína Gla de la matriz inhibidora de la calcificación (MGP), la proteína del gen 6 específico de la detención del crecimiento que regula el crecimiento celular y las cuatro proteínas Gla transmembrana, cuya función se desconoce en la actualidad. El dominio Gla es responsable de la unión de alta afinidad de los iones de calcio (Ca) a las proteínas Gla, lo que a menudo es necesario para su conformación y siempre necesario para su función.
Se sabe que las proteínas Gla se encuentran en una amplia variedad de vertebrados: mamíferos, aves, reptiles y peces. El veneno de varias serpientes australianas actúa activando el sistema de coagulación de la sangre humana. En algunos casos, la activación se logra mediante enzimas que contienen Gla de serpiente que se unen al endotelio de los vasos sanguíneos humanos y catalizan la conversión de factores de coagulación procoagulantes en factores activados, lo que lleva a una coagulación no deseada y potencialmente mortal.
Otra clase interesante de proteínas invertebradas que contienen Gla es sintetizada por el caracol cazador de peces Conus geographus. Estos caracoles producen un veneno que contiene cientos de péptidos neuroactivos, o conotoxinas, que es lo suficientemente tóxico como para matar a un ser humano adulto. Varias de las conotoxinas contienen de dos a cinco residuos de Gla.
Función en las plantas
La vitamina K 1 es una sustancia química importante en las plantas verdes, donde funciona como aceptor de electrones en el fotosistema I durante la fotosíntesis. Por esta razón, la vitamina K 1 se encuentra en grandes cantidades en los tejidos fotosintéticos de las plantas (hojas verdes y vegetales de hoja verde oscuro como la lechuga romana, la col rizada y las espinacas), pero se encuentra en cantidades mucho menores en otros tejidos vegetales.
Función en bacterias
Muchas bacterias, incluida la Escherichia coli que se encuentra en el intestino grueso, pueden sintetizar vitamina K 2 (MK-7 hasta MK-11), pero no vitamina K 1. Las algas verdes y algunas especies de cianobacterias (a veces denominadas algas verdeazuladas) pueden sintetizar vitamina K 1. En las bacterias sintetizadoras de vitamina K 2, la menaquinona transfiere dos electrones entre dos moléculas pequeñas diferentes, durante los procesos de producción de energía metabólica independientes del oxígeno (respiración anaeróbica).Por ejemplo, una molécula pequeña con un exceso de electrones (también llamada donante de electrones) como el lactato, el formiato o el NADH, con la ayuda de una enzima, pasa dos electrones a la menaquinona. La menaquinona, con la ayuda de otra enzima, luego transfiere estos dos electrones a un oxidante adecuado, como fumarato o nitrato (también llamado aceptor de electrones). Agregar dos electrones a fumarato o nitrato convierte la molécula en succinato o nitrito más agua, respectivamente.Algunas de estas reacciones generan una fuente de energía celular, ATP, de manera similar a la respiración aeróbica de las células eucariotas, excepto que el aceptor final de electrones no es oxígeno molecular, sino fumarato o nitrato. En la respiración aeróbica, el oxidante final es el oxígeno molecular, que acepta cuatro electrones de un donante de electrones como el NADH para convertirlos en agua. E. coli, como anaerobios facultativos, puede llevar a cabo tanto la respiración aeróbica como la respiración anaeróbica mediada por menaquinona.
Historia
En 1929, el científico danés Henrik Dam investigó el papel del colesterol alimentando pollos con una dieta baja en colesterol. Inicialmente reprodujo experimentos informados por científicos del Ontario Agricultural College. McFarlane, Graham y Richardson, que trabajaban en el programa de alimentación de pollitos en OAC, habían usado cloroformo para eliminar toda la grasa de la comida para pollitos. Se dieron cuenta de que los pollitos alimentados únicamente con comida baja en grasa desarrollaron hemorragias y comenzaron a sangrar en los sitios marcados.Dam descubrió que estos defectos no podían restaurarse agregando colesterol purificado a la dieta. Parecía que, junto con el colesterol, se había extraído un segundo compuesto de los alimentos, y este compuesto se llamaba vitamina de la coagulación. La nueva vitamina recibió la letra K porque los descubrimientos iniciales se informaron en una revista alemana, en la que se designó como Koagulationsvitamin. Edward Adelbert Doisy de la Universidad de Saint Louis hizo gran parte de la investigación que condujo al descubrimiento de la estructura y la naturaleza química de la vitamina K. Dam y Doisy compartieron el Premio Nobel de medicina de 1943 por su trabajo sobre la vitamina K 1 y K 2 publicado en 1939 Varios laboratorios sintetizaron los compuestos en 1939.
Durante varias décadas, el modelo de pollitos con deficiencia de vitamina K fue el único método para cuantificar la vitamina K en varios alimentos: se hizo que los pollitos tuvieran deficiencia de vitamina K y posteriormente se alimentaron con cantidades conocidas de alimentos que contenían vitamina K. La medida en que la dieta restauró la coagulación de la sangre se tomó como una medida de su contenido de vitamina K. Tres grupos de médicos encontraron esto de forma independiente: el Instituto Bioquímico, la Universidad de Copenhague (Dam y Johannes Glavind), el Departamento de Patología de la Universidad de Iowa (Emory Warner, Kenneth Brinkhous y Harry Pratt Smith) y la Clínica Mayo (Hugh Butt, Albert Snell y Arnold Osterberg).
Smith, Warner y Brinkhous realizaron en 1938 el primer informe publicado sobre el tratamiento exitoso con vitamina K de una hemorragia potencialmente mortal en un paciente con ictericia y deficiencia de protrombina.
La función precisa de la vitamina K no se descubrió hasta 1974, cuando se confirmó que la protrombina, una proteína de la coagulación de la sangre, dependía de la vitamina K. Cuando la vitamina está presente, la protrombina tiene aminoácidos cerca del extremo amino de la proteína como γ-carboxiglutamato en lugar de glutamato, y puede unirse al calcio, parte del proceso de coagulación.
Investigar
Osteoporosis
La vitamina K es necesaria para la carboxilación gamma de la osteocalcina en el hueso. El riesgo de osteoporosis, evaluado a través de la densidad mineral ósea y las fracturas, no se vio afectado en las personas que recibían tratamiento con warfarina, un antagonista de la vitamina K. Una mayor ingesta dietética de vitamina K 1 puede disminuir modestamente el riesgo de fracturas. Sin embargo, existe evidencia contradictoria que respalda la afirmación de que la suplementación con vitamina K reduce el riesgo de fracturas óseas. Para las mujeres posmenopáusicas y para todas las personas diagnosticadas con osteoporosis, los ensayos de suplementación informaron aumentos en la densidad mineral ósea, una reducción en las probabilidades de fracturas clínicas, pero ninguna diferencia significativa para las fracturas vertebrales. Hay un subconjunto de literatura sobre la suplementación con vitamina K 2MK-4 y salud ósea. Un metanálisis informó una disminución en la proporción de osteocalcina no carboxilada a carboxilada, un aumento en la densidad mineral ósea de la columna lumbar, pero sin diferencias significativas para las fracturas vertebrales.
Salud cardiovascular
La proteína Matrix Gla es una proteína dependiente de la vitamina K que se encuentra en los huesos, pero también en los tejidos blandos como las arterias, donde parece funcionar como una proteína anticalcificación. En estudios con animales, los animales que carecen del gen de la MGP muestran calcificación de las arterias y otros tejidos blandos. En los seres humanos, el síndrome de Keutel es un trastorno genético recesivo raro asociado con anomalías en el gen que codifica la MGP y caracterizado por una calcificación difusa anormal del cartílago. Estas observaciones condujeron a la teoría de que, en humanos, la MGP carboxilada inadecuadamente, debido a la baja ingesta dietética de la vitamina, podría resultar en un mayor riesgo de calcificación arterial y enfermedad coronaria.
En metanálisis de estudios de población, la baja ingesta de vitamina K se asoció con MGP inactiva, calcificación arterial y rigidez arterial. Las ingestas dietéticas más bajas de vitamina K 1 y vitamina K 2 también se asociaron con una mayor cantidad de enfermedades coronarias. Cuando se evaluó la concentración sanguínea de vitamina K 1 circulante, hubo un mayor riesgo de mortalidad por todas las causas relacionado con la baja concentración. En contraste con estos estudios de población, una revisión de ensayos aleatorios que utilizaron suplementos con vitamina K 1 o vitamina K 2no informaron ningún papel en la mitigación de la calcificación vascular o la reducción de la rigidez arterial. Los ensayos fueron demasiado cortos para evaluar cualquier impacto sobre la enfermedad coronaria o la mortalidad.
Otro
Los estudios de población sugieren que el estado de la vitamina K puede tener funciones en la inflamación, la función cerebral, la función endocrina y un efecto anticancerígeno. Para todos estos, no hay pruebas suficientes de los ensayos de intervención para establecer conclusiones. A partir de una revisión de ensayos observacionales, el uso a largo plazo de antagonistas de la vitamina K como terapia anticoagulante se asocia con una menor incidencia de cáncer en general. Hay revisiones contradictorias sobre si los agonistas reducen el riesgo de cáncer de próstata.
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