Przez długi czas naukowcy wierzyli, że jej rola w syntezie czynników krzepnięcia, a tym samym w utrzymaniu krzepliwości krwi, była jedyną istotną funkcją fizjologiczną witaminy K. Rzeczywiście, K w jej nazwie pochodzi od duńskiej pisowni koagulacji – Koagulation. Jednak po zidentyfikowaniu specyficznych białek, które są aktywowane przez reakcje zależne od witaminy K, szybko okazało się, że witamina ta ma znacznie szersze spektrum działania w organizmie. Do białek tych należą tak różnorodne substancje jak protrombina, potrzebna do krzepnięcia krwi, białko matrix Gla, które zapobiega zwapnieniu tętnic i tkanek oraz osteokalcyna, biorąca udział w mineralizacji kości. W nowszych badaniach dyskusja skupia się coraz bardziej na znaczeniu witaminy K dla zdrowia sercowo-naczyniowego, funkcji poznawczych i reprodukcji (1).

Funkcja witaminy K w utrzymaniu

Krzepnięcia krwi

Najlepiej poznaną aktywnością witaminy K jest jej funkcja jako kofaktora w produkcji i aktywacji białek krzepnięcia, takich jak protrombina (czynnik II) i czynniki krzepnięcia (VII, IX i X) w wątrobie. Prekursory tych białek są przekształcane w ich aktywne formy pod wpływem enzymów zależnych od witaminy K. I tak witamina K pełni rolę kofaktora dla enzymu karboksylazy gamma-glutaminianowej, która przekształca jednostki kwasu glutaminowego białek poprzez wprowadzenie grupy karboksylowej (-COOH) do kwasu gamma-karboksyglutaminowego (GLA) (2,3). Ta reakcja karboksylacji jest kluczowa dla funkcji wiązania wapnia przez białka zależne od witaminy K. Stopień karboksylacji takiego białka może być wykorzystany do określenia statusu witaminy K.

Proces krzepnięcia rozpoczyna się od aktywacji czynnika X, który wyzwala tworzenie trombiny z protrombiny. Trombina prowadzi następnie do powstania monomerów fibryny z fibrynogenu. Monomery fibryny poprzez polimeryzację tworzą siatkę włókien fibryny, które gromadzą się w komórkach krwi i prowadzą do powstania skrzepliny, która uszczelnia uszkodzone naczynie krwionośne i powoduje zatrzymanie krwawienia. Długo uważano, że nadmierne spożycie witaminy K prowadzi do niebezpiecznie zwiększonej skłonności do krzepnięcia, ale obecnie wiadomo, że to nieprawda: białka zależne od witaminy K posiadają ograniczoną liczbę reszt glutaminianowych, które mogą być karboksylowane; nawet przy wysokich stężeniach witaminy K nie jest możliwa dalsza karboksylacja ani nadmierna koagulacja (1).

Ukierunkowane spożycie witaminy K jest zalecane przede wszystkim dla grup szczególnie wrażliwych. Szczególnie noworodki i niemowlęta karmione piersią są narażone na wysokie ryzyko rozwoju niedoboru witaminy K, a w konsekwencji na zwiększone ryzyko krwawienia, w najgorszym przypadku krwawienia związanego z mózgiem. Może to wynikać z faktu, że witamina K niełatwo przekracza barierę łożyskową, a także z niedostatecznej syntezy czynników krzepnięcia, jałowego przewodu pokarmowego, który po urodzeniu nie został jeszcze skolonizowany przez bakterie wytwarzające witaminę K lub niskiego stężenia witaminy K w mleku matki. Z tego powodu w wielu krajach noworodkom standardowo podaje się doustnie lub domięśniowo witaminę K1 (4). Inną grupą ryzyka, która spożywa zbyt mało witaminy K w normalnej diecie, są osoby starsze, a zwłaszcza pensjonariusze domów spokojnej starości (5, 6). Ponieważ osoby starsze często muszą przyjmować leki przeciwzakrzepowe, a działanie takich leków rozrzedzających krew (np. warfaryny) może być częściowo niwelowane przez witaminę K, wielu ekspertów zaleca ostrożność w przyjmowaniu witaminy K drogą pokarmową lub w postaci suplementów diety (7). Regularne monitorowanie statusu witaminy K jest zalecane dla osób dotkniętych tą chorobą, a w razie potrzeby należy dostosować dawkę warfaryny (8).

Z wyjątkiem tych wrażliwych grup, niedobory witaminy K są rzadkie w krajach uprzemysłowionych. Suplementacja witaminy K jest ustaloną praktyką u pacjentów z mukowiscydozą, u których wchłanianie witaminy K z diety jest poważnie ograniczone, a stosowanie antybiotyków zmniejsza ich własną produkcję witaminy K poprzez działanie mikroflory jelitowej (9). Niemniej jednak, status witaminy K u takich pacjentów jest często niewystarczający pomimo uzupełniającego podawania witaminy i, według jednego z ostatnich badań, status porównywalny z tym u zdrowych osób jest osiągany tylko przy dawce 1000 mg dziennie (10).

Zdrowie kości

Osteoporoza jest globalnym problemem zdrowotnym o rosnącym znaczeniu w świetle rosnącego wieku światowej populacji. Szacuje się, że 200 milionów ludzi na całym świecie cierpi z powodu związanej z wiekiem destabilizacji kości (11). Przez długi czas jedynymi mikroelementami interesującymi w zapobieganiu i leczeniu osteoporozy były witamina D i wapń. Jednak od czasu badania Nurses Health Study wiadomo, że istnieje związek pomiędzy niskim statusem witaminy K, zmniejszoną gęstością kości i zwiększonym ryzykiem złamań (12). Badanie to wykazało, że ryzyko złamań w grupie z najwyższym spożyciem witaminy K było o około 30% niższe niż w grupie z najniższym spożyciem witaminy K. Witamina K jest potrzebna organizmowi jako kofaktor dla kilku reakcji karboksylacji, które są ważne dla mineralizacji kości, jak również dla krzepnięcia krwi. Produkcja białek macierzy kostnej – osteokalcyny i matrix Gla (MGP) wymaga witaminy K (13). Krążące ilości niekarboksylowanej osteokalcyny są wyższe, gdy status witaminy K jest niewystarczający. Osteokalcyna jest ewidentnie zaangażowana w negatywną regulację mineralizacji kości, tj. im mniej osteokalcyny jest obecne w kości, tym większa jest jej gęstość i twardość (14). Co więcej, niski poziom witaminy K stwierdzono u pacjentów z niską gęstością mineralną kości (13). Z kolei zmniejszenie częstości złamań obserwowane w badaniach z celowanym podawaniem tabletek z witaminą K nie było związane z większą masą kostną. Wydaje się więc, że suplementacja diety witaminą K poprawia właściwości kości, które je wzmacniają, nie zwiększając ich gęstości (14). U pacjentów leczonych warfaryną podawanie 100 mg witaminy K może przynieść pewne korzyści i wzmocnić kości bez niepożądanych interakcji (15).

W randomizowanym, kontrolowanym badaniu z Japonii podawanie witaminy K2 przez okres dwóch lat wykazało pozytywny wpływ na gęstość mineralną kości i obniżenie ryzyka złamań kręgów u kobiet po menopauzie (16). W badaniu obserwacyjnym na zdrowych japońskich mężczyznach w wieku powyżej 65 lat badano spożycie natto, które składa się z bakteryjnie sfermentowanych ziaren soi i zawiera witaminy K1 i K2, oraz związek pomiędzy podkarboksylowaną osteokalcyną, jako biomarkerem spożycia witaminy K, a gęstością mineralną kości kręgów lędźwiowych i bioder (17). Wykazano, że uczestnicy, którzy spożywali większe ilości natto bogatego w witaminę K, mieli niższy poziom podkarboksylowanej osteokalcyny w surowicy i większą masę kostną w biodrach i szyjce kości udowej. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby potwierdzić te wyniki i ewentualnie dostarczyć zalecenia dietetyczne na późniejszym etapie.

Zdrowie sercowo-naczyniowe

Witamina K aktywuje białka, które są ważne dla metabolizmu wapnia. Oprócz osteokalcyny, która jest potrzebna do gromadzenia wapnia w kościach, witamina K wpływa również na białko MGP (matrix Gla protein), które jest odpowiedzialne za regulację stężenia wapnia w tkankach miękkich, takich jak ściany tętnic. Uważa się, że brak witaminy K powoduje, że białka te nie są aktywowane, co prowadzi nie tylko do porowatych kości, ale także do odkładania się wapnia (blaszka miażdżycowa) i zmian w naczyniach krwionośnych (18). Wyjaśniałoby to również, dlaczego pacjenci przyjmujący leki przeciwzakrzepowe (np. kumaryny), które hamują aktywność witaminy K, są bardziej zagrożeni miażdżycą.

W randomizowanym, kontrolowanym badaniu, suplementacja diety witaminą K1 plus witaminą D i kombinacją minerałów przez okres trzech lat spowodowała poprawę elastyczności i giętkości tętnicy szyjnej u kobiet po menopauzie (19). Suplementacja starszych mężczyzn 500 mikrogramami witaminy K1 dziennie wraz z produktem multiwitaminowym wydawała się spowalniać postęp zwapnienia tętnic wieńcowych.

Jedno badanie obserwacyjne wskazało, że zwiększone spożycie żywności bogatej w witaminę K2 przez okres 10 lat może być związane ze zmniejszonym zwapnieniem tętnic i niższym ryzykiem zgonu z powodu choroby wieńcowej serca (20). Randomizowane badania kontrolowane są niezbędne do określenia, w jakim stopniu witamina K ma klinicznie istotny wpływ na zdrowie układu sercowo-naczyniowego i jakie spożycie powinno być zalecane.

Zdrowie układu nerwowego i funkcji mózgu

Od dawna wiadomo, że witamina K bierze udział w syntezie sfingolipidów w mózgu. Lipidy te są ważnymi składnikami błon komórkowych neuronów i działają jako cząsteczki sygnalizacyjne dla zachowań motorycznych i poznawczych. Liczne badania eksperymentalne wskazują na rolę witaminy K w regulacji kilku enzymów metabolizmu sfingolipidów w bogatych w mielinę regionach mózgu, chociaż dokładne mechanizmy nie są jeszcze dobrze poznane (21). W oparciu o jej znaczenie dla sfingolipidów, witamina K może wspierać funkcje poznawcze. Niedostateczne spożycie witaminy K jest związane z pogorszeniem funkcji poznawczych, jak również ze zwiększonym stresem oksydacyjnym i wzrostem stanów zapalnych (22).

Gas6, zależne od witaminy K białko zawierające gamma-karboksyglutaminian, odgrywa ważną rolę w centralnym i obwodowym układzie nerwowym jako cząsteczka sygnalizacyjna. Gas6 jest zaangażowany w podział, wzrost i mielinizacji komórek w całym ośrodkowym układzie nerwowym. W konsekwencji, wystarczające spożycie witaminy K może pomóc w utrzymaniu nienaruszonego układu nerwowego. Eksperymentalne odkrycie, że zależna od witaminy K aktywność Gas6 chroni neurony przed śmiercią komórkową wskazuje, że witamina K mogłaby zapobiegać związanym z wiekiem zmianom w mózgu – na przykład pojawieniu się choroby Alzheimera (23). Ważne jest również zależne od witaminy K białko S, które jako cząsteczka sygnalizacyjna może wspierać funkcję naczyniową mózgu poprzez działanie przeciwzakrzepowe i potencjalnie przyczyniać się do zdrowia układu nerwowego poprzez działanie neuroprotekcyjne (24). Dokładna rola witaminy K dla sfingolipidów i wpływ Gas6 i białka S na funkcjonowanie mózgu i układu nerwowego, jak również możliwe efekty prewencyjne dla choroby neurodegeneracyjnej muszą być jeszcze szczegółowo zbadane.

Zdrowie reprodukcyjne

Bolesne, nadmierne lub nieregularne skurcze macicy w kontekście miesiączki (dysmenorrhea) są jednym z najczęstszych powodów podawanych przez młode kobiety dla powtarzających się nieobecności w szkole lub pracy. Leczenie farmakologiczne obejmuje doustne niesteroidowe leki przeciwzapalne i doustne środki antykoncepcyjne. W Chinach wstrzykiwanie witaminy K do określonego punktu akupunkturowego na podudziu, San Yin Yao/Milz 6, jest od wielu lat standardowym sposobem leczenia dysmenorrhea. Pierwsze randomizowane, kontrolowane badanie wykazało, że wstrzyknięcie witaminy K w ten punkt akupunkturowy szybko łagodzi dyskomfort i zmniejsza użycie środków przeciwbólowych u kobiet w wieku od 14 do 25 lat (25). Uważa się, że witamina K pomaga rozluźnić macicę poprzez zmniejszenie skurczów mięśni wywołanych przez prostaglandyny. Jednak obecnie nie wiadomo, jaką rolę odgrywa ta witamina w mięśniach. Ponadto, niższy poziom estrogenów u kobiet po menopauzie wydaje się wpływać na poziom witaminy K (19). Możliwe powiązania pomiędzy witaminą K a hormonami płciowymi, jak również rola tej witaminy w utrzymaniu zdrowia reprodukcyjnego, są obecnie przedmiotem badań.