營(yíng)養(yǎng)學(xué)/維生素K

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臨床營(yíng)養(yǎng)學(xué)

臨床營(yíng)養(yǎng)學(xué)目錄

5.5.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

維生素K(VK)有三種形式。在植物中者為葉綠醌(Phylloquinone,VK1),在動(dòng)物中分離出維生素K2(Menaquinone,VK2),其側(cè)鏈上的異戊二烯鏈的數(shù)目不等,許多細(xì)菌產(chǎn)物屬于這一類型,又可簡(jiǎn)稱為MKn,n代表異戊二烯鏈的數(shù)目。M4,5,7與維生素K1生物活性相等。MK1只有維生素K1的1%活性,MK10也只有30~49%的活性。維生素K3(Menadione)是人式合成產(chǎn)物,在哺乳類及鳥類體內(nèi)可變成MK4。維生素K1,維生素K2,維生素K3的結(jié)構(gòu)如圖5-9。維生素K1可以人工合成,但自然界中者為l型,人工合成者可為消旋者,二者的活性是一樣的,。維生素K3的3位硫醚衍生物也生物活性。維生素K的衍生物如維生素K3磷酸酯、琥珀維生素或亞硫酸氫鹽,均為水溶性的,可作為腸外用的制劑。上述三種類型的維生素K都易為堿及光所破壞。有些衍生物如甲基萘氫醌乙酸酯有較高的維生素K活性,并對(duì)光不敏感。維生素K3或維生素K1的2,3位環(huán)氧化合物,雖不溶于水,但對(duì)光不生敏感,在體內(nèi)可變?yōu)橄鄳?yīng)的維生素K。

維生素K1、K2、K3的結(jié)構(gòu)式


圖5-9 維生素K1、K2、K3的結(jié)構(gòu)式

5.5.2 代謝

雜食物的維生素K有從食物中來的,也有從腸道細(xì)菌合成的。維生素K1和維生素K2的吸收與其他脂溶性維生素一樣,需要膽汁、胰液,并與乳糜微粒相結(jié)合,由淋巴系統(tǒng)運(yùn)輸。吸收量約攝入量的10~70%。人或動(dòng)物口服生理或藥理劑量的維生素K1,20min后血漿中已出現(xiàn)維生素K1,2h達(dá)到高峰。在48~72h內(nèi)血漿濃度按指數(shù)下降至1~5ng.ml-1。在這段時(shí)間,他從乳糜微粒轉(zhuǎn)移至β脂蛋白中,運(yùn)輸至肝內(nèi),與VLDL相結(jié)合,并通過LDL至各組織。肝為VK的主要靶組織,注射維生素K1h后,50%劑量在肝內(nèi),口服VK2h后,20%劑量在肝內(nèi),24h降至最低值,而腎、心臟、皮膚肌肉之量在24h內(nèi)增加到最高值而后下降。大鼠肝中維生素K含量約為8~44ng.g-1,如肝的濃度低于4.5 ng.g-1,凝血酶原時(shí)間延長(zhǎng),維生素K總體庫(kù)比較小,約50~100μg,轉(zhuǎn)換率快,總體庫(kù)每2.5h可轉(zhuǎn)換一次。他的代謝物為維生素K短鏈及氧化代謝物形成γ-內(nèi)酯,還可與葡糖苷酸結(jié)合,在人體維生素K的側(cè)鏈可以進(jìn)行β或ω氧化形成6`-羧基酸及其γ-內(nèi)酯或進(jìn)一步分解為4`-羧基酸,還有少量的環(huán)氧代謝物,這些代謝物與葡糖苷酸相結(jié)合,存在于腸肝循環(huán)中,或從尿中排出。

維生素K3在動(dòng)物肝微粒體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镸K4,但產(chǎn)量很少,僅為攝取量的0.05~1。0%。維生素K3主要代謝產(chǎn)物為雙氫維生素K3葡糖苷酸的硫酸酯。

5.5.3 生理功用

(1)維生素K為谷氨酸γ-羧基化酶系統(tǒng)中的必需因素。γ-羧基谷氨酸(γ-Carboxyglutamic Acid,Gla)的合成在細(xì)胞微粒體內(nèi)進(jìn)行,需要含有谷氨酸的肽鏈作為基質(zhì),并需要氧及二氧化碳及維生素K氫醌(維生素KH2)。在這個(gè)作用中維生素的變化可用維生素K-維生素K2,3環(huán)氧化合物(維生素K-2,3epoxide,VKO)循環(huán)來表示。γ-羧基化作用的底物有人工合成的五肽鏈及天然內(nèi)源性蛋白(如凝血酶原),人工合成者以苯丙-亮-谷-谷-亮反應(yīng)力最強(qiáng),其他如苯丙-亮-谷-纈及苯丙-亮-谷-谷-異亮也有作用。人工合成者與內(nèi)源蛋白之間有競(jìng)爭(zhēng),當(dāng)五肽鏈存在時(shí),內(nèi)源蛋白的γ-羧基化的開始速度減少,內(nèi)源蛋白存在時(shí)推遲五肽鏈γ-羧基化的時(shí)間。

γ-羧基谷氨酸(γ-CacbocyglutamicAcid,Gala)的蛋白質(zhì)或肽名字形成后,與Gla相鄰的羧基具有與鈣及磷脂結(jié)合的特性。

Gla蛋白質(zhì)可以在他生成場(chǎng)所或輸出到靶組織中發(fā)生作用。Gla蛋白分解的最終產(chǎn)物為游離式的Gla及含Gla的肽鏈,在尿中排出。正常人尿中排出量為44±11μmol.g-1肌酐,兒童排出較多,5歲時(shí)約為100μmol.g-1肌酐,以后排出量逐漸下降,至15歲時(shí)降到成人水平,使用抗凝劑者,尿中Gla水平僅為24μmol.g-1肌酐,凝血酶原時(shí)間比正常者升高2~3倍,Gla的總排出量25%,不受抗凝劑的影響,可代表骨中骨鈣蛋白(osteocalcin)的轉(zhuǎn)換。有些疾病Gla的排出也有變化。例如多數(shù)骨質(zhì)疏松病人,尿中Gla的排出比正常人增加50%,相當(dāng)于骨的轉(zhuǎn)換率之3倍。皮膚炎與硬皮病患者尿中排出也增加。

(2)VK與血液凝固的關(guān)系血液凝固是從組織損傷和血小板破壞后引起的一系列的酶促鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。血液凝固過程中一些酶原(proenzyme)的合成與維生素K有關(guān),亦即在他們的合成中需要谷氨酸γ-羧基化。這些酶原除因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ及Ⅹ外,最近還發(fā)現(xiàn)了蛋白C、S、M,Z。這四種新發(fā)現(xiàn)的蛋白,他們的1~40氨基酸排列順序與凝血酶原同源。蛋白C干擾血液凝固,并促進(jìn)血纖維蛋白的溶解,在體外活化的蛋白C可以使因子Ⅴ及Ⅷ滅活,蛋白S可以加強(qiáng)蛋白C的活力,他有10個(gè)Gla。蛋白M可以促進(jìn)凝血酶原轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/w/%E5%87%9D%E8%A1%80%E9%85%B6" title="凝血酶">凝血酶。蛋白Z有13個(gè)Gla。對(duì)些蛋白了解得還很少,需要進(jìn)一步的研究。

凝血酶原的合成,先在肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的形成新生成肽鏈,然后再進(jìn)行一些谷氨酸的γ-羧基化和糖基化。在凝血酶原的NH2末端的7,8,15,17,20,21,26,30,332位置的谷氨酸γ-羧基化變成Gla。33位后的谷氨酸不轉(zhuǎn)變?yōu)镚la。這種γ-羧基化的特殊選擇并不是由氨基酸的排列順序所致,而是由于蛋白前體在膜上的位置與構(gòu)形所致。1分子的正常凝血酶原與10~12Ca2+相結(jié)合,未γ-羧基化者只能與一個(gè)分子Ca2+結(jié)合。

(3)維生素K與骨基質(zhì)中含Gla蛋白(Bone Gla Protein,BGP)的關(guān)系 骨基質(zhì)有幾種含Gla的蛋白,主要為BGP與Ca結(jié)合者叫做骨鈣蛋白,在骨細(xì)胞內(nèi)合成,分泌到血液或組織,然后到骨基質(zhì)中,占骨中總蛋白垢1~2%,為非膠原蛋白的10~20%。骨鈣蛋白出現(xiàn)在骨礦物化之前,骨密度增加,他也增加。他有2個(gè)鈣結(jié)合點(diǎn),鈣離子為0.8mmol.L-1可以使其半飽和,其他二價(jià)正離子如鎂、鍶、鋇也能與之結(jié)合,但鈣離子結(jié)合能力最強(qiáng),他的作用在調(diào)節(jié)鈣在骨基質(zhì)中沉積,與羧磷灰石(hydroxy apatite)的核心起作用。也有跡象說明BGP的合成為1,25(OH)2D3所調(diào)節(jié)。BGP可能調(diào)節(jié)1,25(OH)2D的破骨作用,使其作用緩慢。在一些骨的疾病中,血漿中BGP水平上升,這說明他可能促進(jìn)骨的重建及鈣的動(dòng)員。

懷孕早期如母親服用維生素K拮抗劑,其胎兒骨骼發(fā)生流血現(xiàn)象,這一現(xiàn)象說明,在胎兒生長(zhǎng)過程中,需要維生素K的骨骼系統(tǒng)發(fā)育比血流凝固系統(tǒng)要早一些,從母體將鈣運(yùn)輸至胎兒這一過程對(duì)維生素K拮抗劑敏感,可能干擾了胎盤中γ-羧基化蛋白的合成。

(4)其他 腎小管細(xì)胞有含Gla的蛋白質(zhì),為其總蛋白的0.2~0.7%。他是與膜結(jié)合的蛋白,也與鈣離結(jié)合。鈣在腎小管細(xì)胞內(nèi)的再吸收與之有關(guān)。其他組織如牙質(zhì)、胎盤、睪丸、胰、脾、肺、乳腺等都含Gla蛋白質(zhì),功用不明。有些組織如肌肉、心臟及淋巴細(xì)胞中尚未發(fā)現(xiàn)。在有些疾病如腎結(jié)石(尤其是草酸鈣及磷灰石結(jié)石)含有Gla的蛋白質(zhì)、正常主動(dòng)脈及脂肪條紋及纖維斑塊中沒有含Gla的蛋白質(zhì),而動(dòng)脈硬化鈣化斑塊中含有Gla的蛋白質(zhì)。

5.5.4 來源

人類維生素K的來源有二方面:一方面從腸道細(xì)菌合成,占50~60%。VK在回腸內(nèi)吸收,細(xì)菌必須在回腸內(nèi)合成,才能為人體所利用,有些抗生素抑制上述消化道的細(xì)菌生長(zhǎng),影響維生素K的攝入。另一方面從食物中來,占40~50%,綠葉蔬菜含量高,其次是奶及肉類,水果及谷類含量低。食物中維生素K的含量列于表5-15。

5.5.5 需要量

(1)營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)①凝血酶原時(shí)間,用新鮮血加到一定量的促凝血酶原激酶溶液中,觀察其凝固時(shí)間,約為25~40s;②凝固時(shí)間:新鮮血凝固時(shí)間及形成凝塊的時(shí)間。正常人血凝固時(shí)間約10min。

表5-15 食物中維生素K的含量((μg.100g-1

動(dòng)物食品 含量 谷類 含量 蔬菜 含量 水果飲料 含量
牛奶 3 5 龍須菜 57 蘋果醬 2
乳酪 35 小米 5 甘藍(lán) 200 香蕉 2
黃油 30 全麥 17 洋白菜 125 柑橘 1
牛油 15 面粉 4 生菜 129 8
牛肉 7 面包 4 豌豆 19 葡萄干 6
豬肉 11 燕麥 20 菠菜 89 咖啡 38
火腿 15 玉米油 0 蘿卜 650 可口可樂 2
熏豬肉 46 紅花油 0 土豆 3 綠茶 712
牛肝 92 綠豆 14 南瓜 2
豬肝 25 西紅柿 5
雞肝 7 水田芥(watu cres) 57

(2)需要量約為2μg.kg-1體重-1,大鼠為10μg.kg-1體重或0.1μg.g食物-1,無菌大鼠需要量為25μg.kg體重-1。

5.5.6 臨床應(yīng)用

除新生嬰兒外,人類原發(fā)性VK缺乏較為罕見。新生兒在出生最初幾日內(nèi)無細(xì)菌,在胎兒期胎盤不易運(yùn)輸脂類,凝血酶原常有低的現(xiàn)象,數(shù)周后方可上升至正常值,如果低至正常值的10%,新生兒將有出血性疾病。水溶性及脂溶性的維生素K制劑,都能有效地恢復(fù)凝血酶原至正常水平,控制其出血。有些老年人也有維生素K缺乏,出現(xiàn)凝血酶原時(shí)間長(zhǎng)的現(xiàn)象。

預(yù)防血栓使用雙羧香豆素過量時(shí),凝血酶原也減少,可靜脈注射藥理劑量(以mg計(jì)的維生素K,使凝血酶原在數(shù)分鐘內(nèi)開始合成,24h達(dá)到正常水平。但水溶性維生素K3的衍生物轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨途S生素K的速度太慢,效果不好。在靜脈營(yíng)養(yǎng)中,輸注射液加入了抗生素,阻凝維生素K在腸道內(nèi)合成,病人的需要維生素K的凝血因子在4周內(nèi)降低至正常值的20%。在輸注液中應(yīng)加入維生素K0.03~1.5μg.kg體重-1。膽道阻塞時(shí)維生素K吸收減少,也可產(chǎn)生維生素K缺乏,口服或經(jīng)消化道補(bǔ)給時(shí),必須與膽鹽同時(shí)供給,有些肝病,由于功能不全凝血因子合成減少,補(bǔ)給維生素K對(duì)凝血作用無效。

參看

32 維生素E | 維生素B1 32
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