- Vitamina K
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Vitamina K.
La vitamina K, también conocida como fitomenadiona, es un grupo derivado de 2-metil-naftoquinonas. Son vitaminas humanas, lipofílicas (solubles en lípidos) e hidrofóbicas (insolubles en agua), principalmente requeridas en los procesos de coagulación de la sangre. Pero también sirve para generar glóbulos rojos (sangre). La vitamina K2 (menaquinona) es normalmente producida por una bacteria intestinal, y la deficiencia dietaria es extremadamente rara, a excepción que ocurra una lesión intestinal o que la vitamina no sea absorbida.
Fue descubierta en 1935 por el danés Henrik Dam al intentar curar a unos pollos que morían en poco tiempo de una grave enfermedad hemorrágica; es fundamental por tanto para la coagulación. Se conocen 3 formas: Natural, filoquinona presente en plantas verdes; menaquinona, que se produce en la flora intestinal; y el compuesto sintético menadinona. Ésta última es liposoluble (se diluye en grasas) y las 2 anteriores también se obtienen de forma soluble (hidrofílicas, se diluyen en agua).
Aunque el doctor Dam la aisló de la alfalfa actualmente se sintetiza en el laboratorio y le valió a su descubridor el premio Nobel de Medicina en 1943.
Contenido
Estructura química
Todos los miembros del grupo de la vitamina K, comparten un anillo metilado de naftoquinona en su estructura, y varía en la cadena lateral alifática unida en la 3ª posición. La filoquinona (también conocida como vitamina K1), invariablemente contiene en su cadena lateral 4 residuos isoprenoides, uno de los cuales es insaturado. Las menaquinonas tienen una cadena lateral compuesta de un número variable de residuos isoprenoides insaturados, generalmente designados como MK-n, donde n especifica el número de isoprenoides. Es generalmente aceptado que la naftoquinona es el grupo funcional, así que es el mecanismo de acción es similar para todas las formas de la vitamina K. Diferencias sustanciales pueden ser esperadas, sin embargo, con respecto a la absorción intestinal, transporte, distribución a los tejidos y biodisponibilidad. Estas diferencias son causadas por las diferentes afinidades por lípidos de las cadenas laterales, y por las diversas matrices del alimento en las cuales ocurren.
Fisiología
La vitamina P y K está involucrada en la carboxilación de ciertos residuos glutámicos de proteínas que forman residuos gamma-carboxiglutamatos (abreviado como Gla-residuos). Estos residuos modificados se sitúan dentro de los dominios específicos de la proteína llamados los dominios de Gla. Los residuos Gla usualmente están implicados en la unión del calcio. Los residuos Gla son esenciales para la actividad biológica de todas las proteínas conocidas como proteínas Gla (1).
Hasta el momento 14 proteínas humanas con dominio Gla han sido descubiertas y juegan un papel clave en la regulación de tres procesos fisiológicos.
Coagulación de la sangre: (protrombina (factor II), Factores VII, IX, X, proteína C, proteína S y proteína Z) (2). Metabolismo óseo: osteocalcina, también llamada proteína-Gla ósea (BGP siglas en inglés), y proteína gla de la matriz(MGP)(3). Biología vascular. (4).
Recomendaciones nutricionales
La referencia de ingesta dietética según Estados Unidos, considerada adecuada para un hombre adulto de vitamina K es de 120 microgramos/día. No han sido determinados niveles máximos tolerables. El cuerpo humano almacena vitamina K, así que no es necesario suplementar diariamente.
Fuentes de vitamina K
La filoquinona (vitamina k1) es la mayor forma dietaria de la vitamina. Se encuentra en verduras de hoja verde oscura (espinaca, col rizada, brócoli, col de Bruselas), lechuga, aguacate, germen de trigo, alimentos orgánicos, cereales, algunas frutas como el kiwi, cambur o bananas, carnes, leche de vaca, huevos, productos de soja y algunos aceites vegetales (soja, algodón y oliva) por lo que también se encuentra en algunos tipos de mayonesa. Dos cucharadas de perejil contienen un 153% de la cantidad diaria recomendada (CDR) de vitamina K, al igual que el aceite de oliva, que posee considerables cantidades.
Papel en la enfermedad
La deficiencia de la vitamina K puede ocurrir por alteraciones en la absorción intestinal, lesiones en el tracto gastroentestinal (como podría ocurrir en obstrucción del conducto biliar), ingesta terapéutica o accidental de antagonistas de la vitamina K o muy raramente por deficiencia nutricional. Como resultado de un defecto adquirido de deficiencia de vitamina K, los residuos Gla no se forman o se forman incompletamente y por lo tanto las proteínas Gla son inactivas. Debido a la ausencia de control de los tres procesos antes mencionados, pudiendo ocasionar: riesgo de hemorragia interna masiva y descontrolada, calcificación del cartílago y severa malformación del desarrollo óseo o deposición de sales de calcio insoluble en las paredes de los vasos arteriales. La deposición de calcio en tejidos blandos, incluyendo paredes arteriales, es muy común, especialmente en aquellos que sufren arterioesclerosis, sugiriendo que la deficiencia de vitamina K es más común de lo que previamente se pensaba. (4)
Uso en recién nacidos
La alta propensión del recién nacido a presentar hemorragias por deficiencia de vitamina K se debe a que nacen con una reserva muy baja de esta vitamina, ya que no atraviesan con facilidad la placenta y a que la leche materna es una fuente muy pobre en esta vitamina. Es por ello, de manera preventiva que se suministra vitamina K a los recién nacidos.
Bioquímica
Descubrimiento
En 1929, un científico Danés llamado Henrik Dam investigó el rol del colesterol, alimentando a pollos con una dieta deficiente de colesterol. (6). Después de varias semanas, los animales desarrollaron hemorragias e iniciaron sangramiento. Estos defectos no pudieron ser resueltos adicionando colesterol purificado a la dieta. Al parecer, junto con el colesterol, un segundo componente había sido extraído del alimento y este componente fue llamado Vitamina de la coagulación. La nueva vitamina recibió el nombre de Vitamina K debido a que el descubrimiento inicial fue reportado en una Revista Alemana, en la cual fue designada como vitamina de la coagulación (koagulation, en danés). Edward Adelbert Doisy (de la Universidad de San Luis), aporto significativamente a la investigación que guio a descubrir la estructura química y natural de la Vitamina K (7). Dam y Doisy compartieron el premio Nobel de Medicina en 1943, por sus trabajos sobre la Vitamina K. Diversos laboratorios sintetizaron el componente en 1939 (8).
Función en la célula
La función precisa de la Vitamina K no fue descubierta hasta 1974, cuando tres laboratorios, aislaron el factor de coagulación protrombina dependiente de vitamina K (Factor II), en vacas que recibieron una alta dosis de un antagonista de Vitamina K: Warfarina. Se demostró que mientras que las vacas tratadas con warfarina tenían una forma de protrombina que contenía 10 residuos del aminoácido glutamato cerca del amino terminal de ésta proteína, las vacas no tratadas (normales) contenían 10 residuos inusuales los cuales eran químicamente identificados como gamma-carboxiglutamatos o Gla. El grupo carboxilo extra en Gla; era claro que la vitamina K jugaba un papel importante en la reacción de carboxilación durante el cual Glu es convertido a Gla.
La bioquímica de cómo la vitamina K es usada para convertir Glu en Gla ha sido aclarado hace más de treinta años en laboratorios académicos a través del mundo. Dentro de la célula, La Vitamina K experimenta una reducción de electrón hacia una forma de la Vitamina k reducida (llamada vitamina K hidroquinona) por la enzima epóxido-reductasa (13). Otra enzima oxida entonces a la vitamina K hidroquinona para permitir la carboxilación de Glu a Gla; esta enzima es llamada la Gamma-glutamil carboxilasa (14,15) o la carboxilasa dependiente de vitamina K. La reacción de carboxilación solo procederá si la enzima carboxilasa esta disponible para oxidar a la vitamina K hidroquinona a Vitamina K epóxido al mismo tiempo; las reacciones de carboxilación y epoxidación son llamadas reacciones acopladas. El epóxido de vitamina K es entonces reconvertido a vitamina K por la vitamina K Epóxido reductasa. Estas dos enzimas conforman el llamado ciclo de la vitamina K. (16). Una de las razones por la cual es raramente deficiente en la dieta humana es porque la vitamina es continuamente reciclada en nuestras células.
La warfarina y otras drogas cumadinas bloquean la acción de la epóxido reductasa (17). Esto resulta en disminución en las concentraciones de la vitamina K e hidroquinona en los tejidos, e igualmente las reacciones de carboxilación realizadas por la Glutamil Carboxilasa son ineficientes. Esto conduce a la producción de factores de coagulación con una disminución parcial o completa de residuos Gla. Sin los residuos Gla sobre el amino Terminal de estos factores, ellos no logran mantener estable el endotelio de los vasos sanguíneos y no pueden activar la coagulación que permite la formación de un coágulo durante una lesión o daño al tejido. Como la administración de Warfarina a un paciente suprime la respuesta de coagulación, debe ser cuidadosamente monitoreada para evitar sobredosis.
Proteínas Gla
En el presente, las siguientes proteínas-Gla han sido caracterizadas por el nivel de su estructura primaria: los factores de coagulación II (protrombina), VII, IX, y X, las proteínas anticoagulantes: proteína C y S, y el Factor proteína Z. La proteína Gla ósea osteocalcina, la proteína inhibitoria de calcificación Matriz Gla-proteína (MGP), el gen especifico de regulación de crecimiento celular 6 proteína (Gas6) puede funcionar como un factor de crecimiento que activa el receptor Axl de tirosina kinasa y estimula la proliferación celular o previene la apoptosis en algunas células. En todos los casos en los cuales su función es conocida, la presencia de residuos Gla en estas proteínas resulta ser esencial para la actividad funcional.
Las proteínas Gla son conocidas que existen en una amplia variedad de vertebrados: mamíferos, pájaros, reptiles y peces. El veneno de un número de serpientes australianas activan el sistema de coagulación sanguíneo en el humano. Remarcadamente, en algunos casos la activación es acoplada por una enzima que contiene residuos Gla en la serpiente que se liga al endotelio de los vasos sanguíneos humanos y cataliza la conversión de factores de coagulación procoagulantes en factores activados, conduciendo a una no deseada y potencial coagulación mortal.
Otra clase de invertebrados interesantes que contienen proteínas Gla es sintetizada por el pez caracol cazador Conus Geographus (18). Este caracol produce un veneno que contiene cientos de péptidos neuroactivos o conotoxinas, lo cual es suficientemente tóxico para matar a un adulto humano. Varias de estas conotoxinas contienen de 2 a 5 residuos Gla (19).
Función en las bacterias
Muchas bacterias, como la Escherichia coli, encontradas en el intestino grueso, pueden sintetizar Vitamina K2 (menaquinona) (20), pero no Vitamina K1 (filoquinona). En esta bacteria, la menaquinona transferirá dos electrones entre dos diferentes moléculas pequeñas, en un proceso llamado respiración anaeróbica (21). Por ejemplo, una molécula pequeña con un exceso de electrones (también llamado electrón donador) como el lactato o NADH; con la ayuda de una enzima, pasará dos electrones a la menaquinona. La menaquinona, con la ayuda de otra enzima, transferirá estos dos electrones a un oxidante conveniente como Fumarato o Nitrato (también llamado electrón aceptor). Adicionar estos dos electrones al fumarato o nitrato convertirá la molécula en Succinato o Nitrito + agua, respectivamente. Algunas de estas reacciones genera una fuente de energía celular, ATP, de una manera similar a la respiración aeróbica de la célula eucariota, excepto que al final el electrón aceptor no es oxigeno molecular (O2), (el cual acepta 4 electrones de un electrón donador como el NADH para ser convertido a agua), sino fumarato o nitrato.
Carcinogenicidad
Las sustancias de Vitamina K son del grupo carcinógeno 3, Un estudio conducido en el Reino Unido encontró un aumento casi del doble en leucemia en niños a quienes se administró la vitamina K intramuscularmente (22). Sin embargo, un derivado de la vitamina k3, la menadiona bisulfito, ha demostrado grandes propiedades anticancerígenas para el tratamiento de tumores cancerígenos duros al actuar en conjunto con el ácido ascórbico por vías parenterales. Estos estudios realizados en una prestigiosa universidad de Bélgica llevados por el doctor Pedro Buc Calderon y otros grandes científicos que realizan intensivos estudios en torno a estos temas, han demostrado la efectividad de la acción conjunta de estas dos vitaminas en el tratamiento contra el cáncer, logrando en un gran porcentaje de los casos la erradicación del tumor, cuando se lleva en un tratamiento en conjunto con los tratamientos convencionales de quimioterapia, demostrando además una gran selectividad en la selección de células blanco a las células tumorales por sobre las células normales y gatillando además una serie de reacciones en el interior de la célula tumoral, que conducen finalmente a la célula a una muerte celular conocida como autoschizzis, la cual es una muerte celular muy caótica, anormal y que sólo se presenta en células cancerigenas ante estas condiciones, también se le clasifica como un "necrosis like", ya que los parámetros de muerte celular que se gatillan por el complejo Ac/menadiona difieren de la necrosis convencional. Lo mismo se aplica para las variedades k1 y k2 de la vitamina k.
Referencias
1.^ Furie B, Bouchard BA, Furie BC . "Vitamin K-dependent biosynthesis of gamma-carboxyglutamic acid". Blood 1999;93 (6): 1798 - 808. PMID 10068650.
2.^ Mann KG. "Biochemistry and physiology of blood coagulation". Thromb. Haemost. 1999; 82 (2): 165 - 74. PMID 10605701.
3.^ Price PA. "Role of vitamin-K-dependent proteins in bone metabolism". Annu. Rev. Nutr. 1988; 8: 565 - 83. doi:10.1146/annurev.nu.08.070188.003025. PMID 3060178.
4.^ Berkner KL, Runge KW. "The physiology of vitamin K nutriture and vitamin K-dependent protein function in atherosclerosis". J. Thromb. Haemost. 2004; 2 (12): 2118 - 32. doi:10.1111/j.1538-7836.2004.00968.x. PMID 15613016.
5.^ [1]
6.^ Dam H. The antihemorrhagic vitamin of the chick. Occurrence and chemical nature, Nature. 1935;135:652
7.^ MacCorquodale, DW, Binkley, SB, Thayer, SA, Doisy, EA, On the constitution of Vitamin K1, Journal of the American Chemical Society, 1939, 61:1928-1929
8.^ Fieser, LF, Synthesis of Vitamin K1, Journal of the American Chemical Society,1939, 61:3467-3475
9.^ Warner, ED, Brinkhous, KM, Smith, HP, Proceedings of the Society of Experimental Biology and Medicine, 1938, 37:628
10.^ Stenflo J, Fernlund P, Egan W, Roepstorff P., Vitamin K-dependent modifications of glutamic acid residues in prothrombin, Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 1974, 71:2730 - 3. PMID 4528109
11.^ Nelsestuen GL, Zytkovicz TH, Howard JB., The mode of action of vitamin K. Identification of gamma-carboxyglutamic acid as a component of prothrombin, Journal of Biological Chemistry, 1974, 249(19):6347-50. PMID: 4214105
12.^ Magnusson S, Sottrup-Jensen L, Petersen TE, Morris HR, Dell A, Primary structure of the vitamin K-dependent part of prothrombin. FEBS Letters, 1974, 44(2):189-93. PMID: 4472513
13.^ Oldenburg J, Bevans CG, Muller CR, Watzka M, Vitamin K epoxide reductase complex subunit 1 (VKORC1): the key protein of the vitamin K cycle, Antioxidants and Redox Signaling, 2006, 8(3-4):347-53. Review. PMID: 16677080
14.^ Suttie JW, Vitamin K-dependent carboxylase, Annual Review of Biochemistry,1985, 54:459-77. Review. PMID: 3896125
15.^ Presnell SR, Stafford DW, The vitamin K-dependent carboxylase, Thrombosis and Haemostasis, 2002, 87(6):937-46. Review. PMID: 12083499
16.^ Stafford DW, The vitamin K cycle, Journal of Thrombosis Haemostais, 2005, (8):1873-8. Review. PMID: 16102054 17.^ Whitlon DS, Sadowski JA, Suttie JW, Mechanisms of coumarin action: significance of vitamin K epoxide reductase inhibition, Biochemistry, 1978, 17:1371 - 7. PMID 646989
18.^ Terlau H, Olivera BM. Conus venoms: a rich source of novel ion channel-targeted peptides, Physiological Reviews, 2004, 84(1):41-68. Review. PMID: 14715910
19.^ Buczek O, Bulaj G, Olivera BM, Conotoxins and the posttranslational modification of secreted gene products, Cell and Molecular Life Sciences, 2005, 62(24):3067-79. Review. PMID:16314929
20.^ Bentley, R, Meganathan, R., Biosynthesis of Vitamin K (menaquinone) in Bacteria, Bacteriological Reviews, 1982, 46(3):241-280. Review.
21.^ Haddock, BA, Jones, CW, Bacterial Respiration, Bacteriological Reviews, 1977, 41(1):74-99. Review.
22.^ http://www.vaclib.org/basic/vitamin-k.htm
23.^Valores de referencia de energía y nutrientes de la población venezolana. Caracas. Ministerio de Salud y Desarrollo Social. Instituto Nacional de Nutrición, 2000
24.^Simpocio de análisis, síntesis e investigación de medicamentos. Universidad Arturo Prat. 26/10/2009
Enlaces externos
Véase también
- Otras Vitaminas:
- de tipo Hidrosoluble: Vitamina C, Vitamina B (Vitamina M) y Vitamina P;
- de tipo Liposoluble: Vitamina A, Vitamina D, Vitamina E y Vitamina K.
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