Per molto tempo gli scienziati hanno creduto che il suo ruolo nella sintesi dei fattori di coagulazione e quindi nel mantenimento della coagulazione del sangue fosse l’unica funzione fisiologica essenziale della vitamina K. Infatti, la K nel suo nome deriva dallo spelling danese di coagulazione – Koagulation. Tuttavia, dopo l’identificazione di proteine specifiche che sono attivate da reazioni dipendenti dalla vitamina K, è diventato rapidamente evidente che questa vitamina ha uno spettro di attività molto più ampio nell’organismo. Queste proteine includono sostanze diverse come la protrombina, necessaria per la coagulazione del sangue, la proteina Gla della matrice, che impedisce la calcificazione delle arterie e dei tessuti, e l’osteocalcina, che è coinvolta nella mineralizzazione delle ossa. In ricerche più recenti la discussione si concentra sempre più sull’importanza della vitamina K per la salute cardiovascolare, la funzione cognitiva e la riproduzione (1).

La funzione della vitamina K nel mantenimento della

coagulazione del sangue

L’attività più nota della vitamina K è la sua funzione di cofattore nella produzione e attivazione delle proteine della coagulazione come la protrombina (fattore II) e i fattori della coagulazione (VII, IX e X) nel fegato. I precursori di queste proteine sono convertiti nelle loro forme attive sotto l’influenza di enzimi dipendenti dalla vitamina K. Quindi la vitamina K funziona come cofattore per l’enzima gamma-glutammato-carbossilasi, che converte le unità di acido glutammico delle proteine attraverso l’introduzione di un gruppo carbossilico (-COOH) in acido gamma-carbossiglutammico (GLA) (2,3). Questa reazione di carbossilazione è cruciale per la funzione di legame al calcio delle proteine dipendenti dalla vitamina K. Il grado di carbossilazione di tale proteina può essere usato per determinare lo stato della vitamina K.

Il processo di coagulazione inizia con l’attivazione del fattore X, che innesca la formazione di trombina dalla protrombina. La trombina porta poi alla formazione di monomeri di fibrina dal fibrinogeno. I monomeri di fibrina formano una rete di fibre di fibrina attraverso la polimerizzazione, e queste fibre si accumulano nelle cellule del sangue e portano alla formazione di un trombo, che sigilla il vaso sanguigno ferito e fa fermare l’emorragia. Si è pensato a lungo che un consumo eccessivo di vitamina K portasse a un pericoloso aumento della tendenza alla coagulazione, ma ora si sa che questo non è vero: le proteine dipendenti dalla vitamina K possiedono un numero limitato di residui di glutammato che possono essere carbossilati; anche con alte concentrazioni di vitamina K, non è possibile alcuna ulteriore carbossilazione o coagulazione eccessiva (1).

Un consumo mirato di vitamina K è raccomandato soprattutto per i gruppi vulnerabili. Soprattutto i neonati e i bambini allattati al seno sono esposti a un rischio elevato di sviluppare una carenza di vitamina K e di conseguenza a un aumento del rischio di emorragie, nel peggiore dei casi di emorragie cerebrali. Questo può essere dovuto al fatto che la vitamina K non attraversa facilmente la barriera placentare, o può essere dovuto a una sintesi insufficiente di fattori di coagulazione, un tratto intestinale sterile non ancora colonizzato da batteri produttori di vitamina K alla nascita o una bassa concentrazione di vitamina K nel latte materno. Per questo motivo, ai neonati in molti paesi viene somministrata vitamina K1 per via orale o intramuscolare come standard (4). Altri gruppi a rischio che consumano troppo poca vitamina K nella loro dieta normale sono gli anziani e soprattutto i residenti delle case di riposo (5, 6). Tuttavia, non ci sono ancora studi sufficienti per sostenere raccomandazioni concrete per l’integrazione alimentare di questi gruppi con la vitamina K. Poiché gli anziani devono spesso assumere farmaci anti-coagulazione e gli effetti di tali agenti fluidificanti del sangue (ad esempio il warfarin) possono essere parzialmente annullati dalla vitamina K, molti esperti consigliano cautela nel consumo di vitamina K attraverso il cibo o gli integratori alimentari (7). Un monitoraggio regolare dello stato della vitamina K è raccomandato per le persone colpite e, se necessario, la dose di warfarin deve essere aggiustata (8).

Ad eccezione di questi gruppi vulnerabili, le carenze di vitamina K sono rare nei paesi industrializzati. L’integrazione di vitamina K è una pratica consolidata per i pazienti con fibrosi cistica, il cui assorbimento di vitamina K dalla dieta è fortemente limitato, e il cui uso di antibiotici riduce la loro produzione di vitamina K attraverso l’azione della microflora intestinale (9). Tuttavia, lo stato della vitamina K di questi pazienti è spesso inadeguato nonostante la somministrazione di vitamine supplementari e, secondo uno studio recente, uno stato paragonabile a quello degli individui sani è raggiunto solo con una dose di 1000 mg al giorno (10).

Salute delle ossa

L’osteoporosi è un problema di salute globale di crescente importanza in vista dell’età crescente della popolazione mondiale. Si stima che 200 milioni di persone in tutto il mondo soffrano di destabilizzazione delle ossa legata all’età (11). Gli unici micronutrienti di interesse per la prevenzione e il trattamento dell’osteoporosi sono stati per molto tempo la vitamina D e il calcio. Ma dal Nurses Health Study si sa che c’è un’associazione tra basso stato di vitamina K, ridotta densità ossea e aumento del rischio di fratture (12). Questo studio ha dimostrato che il rischio di fratture nel gruppo con il più alto apporto di vitamina K era circa il 30% più basso rispetto al gruppo con il più basso apporto di vitamina K. La vitamina K è necessaria all’organismo come cofattore per diverse reazioni di carbossilazione che sono importanti per la mineralizzazione delle ossa e la coagulazione del sangue. La produzione delle proteine della matrice ossea osteocalcina e matrice Gla (MGP) richiede vitamina K (13). Le quantità circolanti di osteocalcina non carbossilata sono maggiori quando lo stato della vitamina K è inadeguato. L’osteocalcina è evidentemente coinvolta nella regolazione negativa della mineralizzazione dell’osso, cioè meno osteocalcina è presente nell’osso, maggiore è la sua densità e durezza (14). Inoltre, bassi livelli di vitamina K sono stati trovati in pazienti con bassa densità minerale ossea (13). Al contrario, i tassi ridotti di frattura osservati negli studi con somministrazione mirata di compresse di vitamina K non erano associati a una maggiore massa ossea. Quindi l’integrazione alimentare con vitamina K sembra migliorare le proprietà dell’osso che lo rafforzano senza aumentarne la densità (14). Nei pazienti trattati con warfarin la somministrazione di 100 mg di vitamina K potrebbe fornire un certo beneficio e rafforzare le ossa senza interazioni indesiderate (15).

In uno studio controllato randomizzato dal Giappone, la somministrazione di vitamina K2 per un periodo di due anni ha mostrato un effetto positivo sulla densità minerale ossea e una riduzione del rischio di frattura vertebrale in donne in post-menopausa (16). Uno studio osservazionale su uomini giapponesi sani di età superiore ai 65 anni ha esaminato il consumo di natto, che consiste in fagioli di soia fermentati battericamente e contiene vitamine K1 e K2, e l’associazione tra osteocalcina sottocarbossilata, come biomarcatore per l’assunzione di vitamina K, e la densità minerale ossea delle vertebre lombari e fianchi (17). È stato dimostrato che i partecipanti che hanno consumato maggiori quantità di vitamina K ricco natto avevano livelli sierici più bassi di osteocalcina sottocarbossilata e maggiore massa ossea nelle anche e il collo del femore. Tuttavia, sono necessari più studi per confermare questi risultati e possibilmente fornire raccomandazioni dietetiche in una fase successiva.

Salute cardiovascolare

La vitamina K attiva le proteine che sono importanti per il metabolismo del calcio. Oltre all’osteocalcina, necessaria per l’accumulo di calcio nelle ossa, la vitamina K influenza anche la proteina Gla della matrice (MGP), responsabile della regolazione della concentrazione di calcio nei tessuti molli come le pareti delle arterie. Si pensa che una mancanza di vitamina K faccia sì che queste proteine non vengano attivate, portando non solo a ossa porose ma anche a depositi di calcio (placca aterosclerotica) e a cambiamenti nei vasi sanguigni (18). Questo spiegherebbe anche perché i pazienti che assumono anticoagulanti (ad esempio le cumarine) che inibiscono l’attività della vitamina K sono più a rischio di aterosclerosi.

In uno studio controllato randomizzato, l’integrazione alimentare con vitamina K1 più vitamina D e una combinazione di minerali per un periodo di tre anni ha portato a un miglioramento dell’elasticità e della flessibilità dell’arteria carotidea in donne in postmenopausa (19). L’integrazione di uomini anziani con 500 microgrammi di vitamina K1 al giorno insieme a un prodotto multivitaminico sembrava rallentare il progresso della calcificazione delle arterie coronarie.

Uno studio osservazionale ha indicato che l’aumento dell’assunzione di alimenti ricchi di vitamina K2 per un periodo di 10 anni potrebbe essere associato a una ridotta calcificazione delle arterie e a un minor rischio di morire di malattia coronarica (20). Sono necessari studi controllati randomizzati per determinare in che misura la vitamina K ha un’influenza clinicamente rilevante sulla salute cardiovascolare e quali assunzioni dovrebbero essere raccomandate.

Salute del sistema nervoso e delle funzioni cerebrali

È noto da tempo che la vitamina K è coinvolta nella sintesi degli sfingolipidi nel cervello. Questi lipidi sono componenti importanti delle membrane cellulari neuronali e agiscono come molecole di segnalazione per il comportamento motorio e cognitivo. Numerosi studi sperimentali indicano un ruolo della vitamina K nella regolazione di diversi enzimi del metabolismo degli sfingolipidi nelle regioni ricche di mielina del cervello, anche se i meccanismi esatti non sono ancora ben compresi (21). Sulla base della sua rilevanza per gli sfingolipidi, la vitamina K potrebbe sostenere le funzioni cognitive. Un apporto insufficiente di vitamina K è stato associato a una diminuzione della cognizione, nonché a un aumento dello stress ossidativo e a un incremento delle infiammazioni (22).

Gas6, una proteina contenente gamma-carbossiglutammato dipendente dalla vitamina K, svolge un ruolo importante nel sistema nervoso centrale e periferico come molecola di segnalazione. Gas6 è coinvolto nella divisione, crescita e mielinizzazione delle cellule in tutto il sistema nervoso centrale. Di conseguenza, un consumo sufficiente di vitamina K potrebbe aiutare a mantenere un sistema nervoso intatto. La scoperta sperimentale che l’attività Gas6 dipendente dalla vitamina K protegge i neuroni dalla morte cellulare indica che la vitamina K potrebbe prevenire i cambiamenti legati all’età nel cervello – per esempio l’insorgenza del morbo di Alzheimer (23). È importante anche la proteina S dipendente dalla vitamina K, che come molecola di segnalazione potrebbe sostenere la funzione vascolare del cervello attraverso effetti anticoagulanti e potenzialmente contribuire alla salute del sistema nervoso attraverso effetti neuroprotettivi (24). Il ruolo esatto della vitamina K per gli sfingolipidi e l’influenza del Gas6 e della proteina S sulla funzione cerebrale e sul sistema nervoso, nonché i possibili effetti preventivi per le malattie neurodegenerative devono ancora essere studiati in dettaglio.

Salute riproduttiva

Le contrazioni uterine dolorose, eccessive o irregolari nel contesto delle mestruazioni mensili (dismenorrea) sono uno dei motivi più comuni indicati dalle giovani donne per le ripetute assenze da scuola o lavoro. Il trattamento farmacologico comprende farmaci antinfiammatori non steroidei orali e contraccettivi orali. In Cina un’iniezione di vitamina K in un particolare punto di agopuntura sulla parte inferiore della gamba, il San Yin Yao/Milz 6, è stato il trattamento standard per la dismenorrea per molti anni. Un primo studio randomizzato e controllato ha ora dimostrato che un’iniezione di vitamina K nel punto di agopuntura allevia rapidamente il disagio e riduce l’uso di antidolorifici in donne dai 14 ai 25 anni (25). Si pensa che la vitamina K aiuti a rilassare l’utero riducendo i crampi muscolari provocati dalle prostaglandine. Tuttavia, al momento non si sa quale ruolo abbia la vitamina nei muscoli. Inoltre, il minore livello di estrogeni nelle donne in postmenopausa sembra influenzare i livelli di vitamina K (19). Le possibili connessioni tra la vitamina K e gli ormoni sessuali, così come il ruolo di questa vitamina nel mantenimento della salute riproduttiva, sono attualmente oggetto di studio.