Pitkään tutkijat uskoivat, että sen rooli hyytymistekijöiden synteesissä ja siten veren hyytymisen ylläpitämisessä oli K-vitamiinin ainoa olennainen fysiologinen toiminto. K-vitamiinin nimen K-kirjain tulee nimittäin tanskalaisesta oikeinkirjoitusasusta, joka tarkoittaa ”hyytymistä” – ”koagulation”. K-vitamiinista riippuvaisissa reaktioissa aktivoituvien erityisten proteiinien tunnistamisen jälkeen kävi kuitenkin nopeasti selväksi, että tällä vitamiinilla on huomattavasti laajempi toimintakenttä elimistössä. Näihin proteiineihin kuuluvat niinkin erilaiset aineet kuin veren hyytymiseen tarvittava protrombiini, valtimoiden ja kudosten kalkkeutumista estävä Matrix Gla -proteiini ja luun mineralisaatioon osallistuva osteokalsiini. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on keskusteltu yhä enemmän K-vitamiinin merkityksestä sydän- ja verisuoniterveydelle, kognitiivisille toiminnoille ja lisääntymiselle (1).

K-vitamiinin tehtävä

veren hyytymisen ylläpitämisessä

K-vitamiinin tunnetuin toiminto on sen tehtävä hyytymisproteiinien, kuten protrombiinin (tekijä II) ja hyytymistekijöiden (VII, IX ja X), tuotannossa ja aktivoinnissa maksaan liittyvänä kofaktorina. Näiden proteiinien esiasteet muuttuvat aktiivisiksi muodoiksi K-vitamiinista riippuvaisten entsyymien vaikutuksesta. K-vitamiini toimii siis kofaktorina gammaglutamaattikarboksylaasientsyymille, joka muuntaa proteiinien glutamiinihappoyksiköt karboksyyliryhmän (-COOH) avulla gammakarboksiglutamiinihapoksi (GLA) (2,3). Tämä karboksylaatioreaktio on ratkaisevan tärkeä K-vitamiinista riippuvaisten proteiinien kalsiumia sitovalle toiminnalle. Tällaisen proteiinin karboksylaatioasteen perusteella voidaan määrittää K-vitamiinin tila.

Hyytymisprosessi alkaa tekijä X:n aktivoitumisella, joka käynnistää trombiinin muodostumisen protrombiinista. Trombiini johtaa sitten fibriinimonomeerien muodostumiseen fibrinogeenista. Fibriinimonomeerit muodostavat polymeroitumalla fibriinikuitujen verkon, ja nämä kuidut kerääntyvät verisoluihin ja johtavat trombin muodostumiseen, joka sulkee loukkaantuneen verisuonen ja saa verenvuodon loppumaan. Pitkään ajateltiin, että K-vitamiinin liiallinen kulutus johtaisi vaarallisen lisääntyneeseen hyytymistaipumukseen, mutta nyt tiedetään, että tämä ei pidä paikkaansa: K-vitamiinista riippuvaisilla proteiineilla on rajallinen määrä glutamaattijäämiä, jotka voidaan karboksyloida; suurillakaan K-vitamiinipitoisuuksilla karboksylointi ja liiallinen hyytyminen eivät ole enää mahdollisia (1).

Kohdistettua K-vitamiinin nauttimista suositellaan ennen kaikkea haavoittuvassa asemassa oleville ryhmille. Erityisesti vastasyntyneillä ja imettävillä imeväisillä on suuri riski sairastua K-vitamiinin puutteeseen ja siten lisääntyneeseen verenvuotoriskiin, pahimmassa tapauksessa aivoihin liittyvään verenvuotoon. Tämä voi johtua siitä, että K-vitamiini ei läpäise helposti istukan esteen, tai se voi johtua hyytymistekijöiden riittämättömästä synteesistä, steriilistä suolistosta, jossa ei vielä ole K-vitamiinia tuottavia bakteereja syntymän aikana, tai rintamaidon alhaisesta K-vitamiinipitoisuudesta. Tästä syystä vastasyntyneille annetaan monissa maissa K1-vitamiinia suun kautta tai lihaksensisäisesti (4). Muita riskiryhmiä, jotka käyttävät liian vähän K-vitamiinia normaaliruokavaliossaan, ovat iäkkäät ihmiset ja erityisesti vanhainkotien asukkaat (5, 6). Koska iäkkäät ihmiset joutuvat usein käyttämään veren hyytymistä estäviä lääkkeitä ja koska verenohennuslääkkeiden (esim. varfariinin) vaikutukset voivat osittain kumoutua K-vitamiinin vaikutuksesta, monet asiantuntijat kehottavat varovaisuuteen K-vitamiinin nauttimisessa elintarvikkeiden tai ravintolisien kautta (7). K-vitamiinitilanteen säännöllistä seurantaa suositellaan niille, joita asia koskee, ja tarvittaessa varfariiniannosta on säädettävä (8).

Ki-vitamiinin puutokset ovat näitä herkkiä ryhmiä lukuun ottamatta harvinaisia teollistuneissa maissa. K-vitamiinilisä on vakiintunut käytäntö kystistä fibroosia sairastaville potilaille, joiden K-vitamiinin saanti ravinnosta on voimakkaasti rajoittunut ja joiden antibioottien käyttö vähentää omaa K-vitamiinituotantoa suoliston mikroflooran vaikutuksesta (9). Tällaisten potilaiden K-vitamiinitilanne on kuitenkin usein riittämätön vitamiinilisästä huolimatta, ja erään tuoreen tutkimuksen mukaan terveiden henkilöiden K-vitamiinitilannetta vastaava tila saavutetaan vasta 1000 mg:n päiväannoksella (10).

Luuston terveys

Osteoporoosi on maailmanlaajuinen terveysongelma, jonka merkitys on kasvussa maailman väestön ikääntyessä. Arviolta 200 miljoonaa ihmistä maailmassa kärsii ikääntymiseen liittyvästä luuston horjumisesta (11). Ainoat osteoporoosin ehkäisyssä ja hoidossa kiinnostavat hivenaineet olivat pitkään D-vitamiini ja kalsium. Nurses Health Study -tutkimuksen jälkeen tiedetään kuitenkin, että alhaisen K-vitamiinitilanteen, heikentyneen luuntiheyden ja lisääntyneen murtumariskin välillä on yhteys (12). Tämä tutkimus osoitti, että murtumariski ryhmässä, jonka K-vitamiinin saanti oli suurin, oli noin 30 prosenttia pienempi kuin ryhmässä, jonka K-vitamiinin saanti oli pienin. Elimistö tarvitsee K-vitamiinia kofaktorina useissa karboksylaatioreaktioissa, jotka ovat tärkeitä luun mineralisaation sekä veren hyytymisen kannalta. Luun matriisiproteiinien osteokalsiinin ja Matrix Gla (MGP) tuotanto edellyttää K-vitamiinia (13). Karboksyloimattoman osteokalsiinin määrä verenkierrossa on suurempi, kun K-vitamiinitilanne on riittämätön. Osteokalsiini osallistuu ilmeisesti luun mineralisaation negatiiviseen säätelyyn eli mitä vähemmän osteokalsiinia luussa on, sitä suurempi on sen tiheys ja kovuus (14). Lisäksi alhaisia K-vitamiinipitoisuuksia havaittiin potilailla, joilla oli alhainen luun mineraalitiheys (13). Sitä vastoin K-vitamiinitablettien kohdennettua annostelua koskevissa tutkimuksissa havaittu murtumien määrän väheneminen ei liittynyt suurempaan luumassaan. Näin ollen K-vitamiinin ravintolisä näyttää parantavan luun ominaisuuksia, jotka vahvistavat sitä, mutta eivät lisää sen tiheyttä (14). Varfariinihoitoa saavilla potilailla 100 mg:n K-vitamiinin antamisesta voisi olla tiettyä hyötyä ja se voisi vahvistaa luustoa ilman ei-toivottuja yhteisvaikutuksia (15).

Japanilaisessa satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa K2-vitamiinin antamisella kahden vuoden ajan osoitettiin olevan myönteinen vaikutus luun mineraalitiheyteen ja nikamamurtumariskin pienenemiseen vaihdevuosien jälkeisessä iässä olevilla naisilla (16). Terveillä, yli 65-vuotiailla japanilaisilla miehillä tehdyssä havainnointitutkimuksessa tutkittiin K1- ja K2-vitamiinia sisältävän, bakteerien avulla fermentoidusta soijapavusta koostuvan natto-juuston kulutusta sekä K-vitamiinin saannin biomarkkerina toimivan alikarboksyloituneen osteokalsiinin ja lannerangan nikamien ja lonkkien luun mineraalitiheyden välistä yhteyttä (17). Osoittautui, että osallistujilla, jotka nauttivat suurempia määriä runsaasti K-vitamiinia sisältävää nattoa, oli alhaisemmat seerumin alikarboksyloituneen osteokalsiinin pitoisuudet ja suurempi luumassa lonkissa ja reisiluun kaulassa. Tarvitaan kuitenkin lisää tutkimuksia näiden tulosten vahvistamiseksi ja mahdollisesti myöhempien ruokavaliosuositusten antamiseksi.

Sydän- ja verisuoniterveys

K-vitamiini aktivoi proteiineja, jotka ovat tärkeitä kalsiumaineenvaihdunnan kannalta. Osteokalsiinin lisäksi, jota tarvitaan kalsiumin kertymiseen luustoon, K-vitamiini vaikuttaa myös matriksin Gla-proteiiniin (MGP), joka on vastuussa kalsiumin pitoisuuden säätelystä pehmytkudoksissa, kuten valtimoiden seinämissä. On ajateltu, että K-vitamiinin puute tarkoittaa, että nämä proteiinit eivät aktivoidu, mikä johtaa huokoisten luiden lisäksi myös kalsiumkerrostumiin (ateroskleroottinen plakki) ja muutoksiin verisuonissa (18). Tämä selittäisi myös sen, miksi potilailla, jotka käyttävät K-vitamiinin toimintaa estäviä antikoagulantteja (esim. kumariineja), on suurempi riski sairastua ateroskleroosiin.

Satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa K1-vitamiinin ja D-vitamiinin sekä kivennäisaineyhdistelmän ravintolisä kolmen vuoden ajan johti siihen, että kaulavaltimon elastisuus ja notkeus parani vaihdevuosien jälkeisen iän ohittaneilla naisilla (19). Iäkkäiden miesten täydentäminen 500 mikrogrammalla K1-vitamiinia päivässä yhdessä monivitamiinivalmisteen kanssa näytti hidastavan sepelvaltimoiden kalkkeutumisen etenemistä.

Yksi havainnointitutkimus osoitti, että runsas K2-vitamiinipitoisen ruoan lisääntynyt saanti 10 vuoden aikana saattoi olla yhteydessä valtimoiden kalkkeutumisen vähenemiseen ja pienempään riskiin kuolla sepelvaltimotautiin (20). Satunnaistetut kontrolloidut tutkimukset ovat tarpeen sen selvittämiseksi, missä määrin K-vitamiinilla on kliinisesti merkityksellinen vaikutus sydän- ja verisuoniterveyteen ja mitä saantisuosituksia tulisi antaa.

Hermoston ja aivotoimintojen terveys

On jo pitkään tiedetty, että K-vitamiini osallistuu aivojen sfingolipidien synteesiin. Nämä lipidit ovat tärkeitä hermosolukalvojen komponentteja ja toimivat motorisen ja kognitiivisen käyttäytymisen signaalimolekyyleinä. Lukuisat kokeelliset tutkimukset viittaavat K-vitamiinin rooliin useiden sfingolipidien aineenvaihdunnan entsyymien säätelyssä aivojen myeliinirikkailla alueilla, vaikka tarkkoja mekanismeja ei vielä tunneta hyvin (21). Perustuen sen merkitykseen sfingolipidien kannalta K-vitamiini saattaa tukea kognitiivisia toimintoja. Riittämätön K-vitamiinin saanti on yhdistetty heikentyneeseen kognitioon sekä lisääntyneeseen oksidatiiviseen stressiin ja tulehdusten lisääntymiseen (22).

Gas6:lla, K-vitamiinista riippuvaisella gammakarboksiglutamaattia sisältävällä proteiinilla, on tärkeä rooli keskus- ja ääreishermostossa signaalimolekyylinä. Gas6 osallistuu solujen jakautumiseen, kasvuun ja myelinointiin koko keskushermostossa. Näin ollen K-vitamiinin riittävä kulutus voisi auttaa ylläpitämään ehjää hermostoa. Kokeellinen havainto, jonka mukaan K-vitamiinista riippuvainen Gas6:n aktiivisuus suojaa hermosoluja solukuolemalta, viittaa siihen, että K-vitamiini voisi ehkäistä aivojen ikään liittyviä muutoksia – esimerkiksi Alzheimerin taudin puhkeamista (23). Tärkeä on myös K-vitamiinista riippuvainen S-proteiini, joka signaalimolekyylinä voisi tukea aivojen verisuonten toimintaa antikoagulanttivaikutusten kautta ja mahdollisesti edistää hermoston terveyttä neuroprotektiivisten vaikutusten kautta (24). K-vitamiinin tarkkaa roolia sfingolipidien kannalta sekä Gas6:n ja proteiini S:n vaikutusta aivojen toimintaan ja hermostoon sekä mahdollisia ennaltaehkäiseviä vaikutuksia hermoston rappeutumissairauksiin ei ole vielä tutkittu yksityiskohtaisesti.

Reproduktioterveys

Kuukausittaisten kuukautisten yhteydessä esiintyvät kivuliaat, liialliset tai epäsäännölliset kohdunsupistukset (”dysmenorrea”) ovat yksi yleisimpiä syitä, joita nuoret naiset ilmoittavat toistuviin poissaoloihin koulusta tai työstä. Farmakologiseen hoitoon kuuluvat suun kautta otettavat ei-steroidiset tulehduskipulääkkeet ja suun kautta otettavat ehkäisyvalmisteet. Kiinassa K-vitamiinipistos tiettyyn akupunktiopisteeseen säären alaosassa, San Yin Yao/Milz 6:een, on ollut jo vuosia dysmenorrean vakiohoito. Ensimmäinen satunnaistettu kontrolloitu tutkimus on nyt osoittanut, että K-vitamiinipistos akupunktiopisteeseen lievittää nopeasti epämukavuutta ja vähentää kipulääkkeiden käyttöä 14-25-vuotiailla naisilla (25). Uskotaan, että K-vitamiini auttaa rentouttamaan kohtua vähentämällä prostaglandiinien aiheuttamia lihaskramppeja. Tällä hetkellä ei kuitenkaan tiedetä, mikä rooli vitamiinilla on lihaksissa. Lisäksi vaihdevuosien jälkeisten naisten alhaisempi estrogeenitaso näyttää vaikuttavan K-vitamiinitasoihin (19). Mahdollisia yhteyksiä K-vitamiinin ja sukupuolihormonien välillä sekä tämän vitamiinin roolia lisääntymisterveyden ylläpitämisessä tutkitaan parhaillaan.