La Vitamina K es un grupo de Vitaminas liposolubles estructuralmente similares que se encuentran en los alimentos y en los suplementos dietéticos. El cuerpo humano requiere vitamina K para la síntesis completa de ciertas proteínas que son necesarias para la coagulación de la sangre (K de la coagulación, danés para «coagulación») o para controlar la unión del Calcio en los huesos y otros tejidos.
La síntesis completa implica la modificación final de estas llamadas «gla-proteínas» por la enzima gamma-glutamil carboxilasa que usa vitamina K como cofactor. Esta modificación les permite unir ( quelar ) iones de calcio, lo que no pueden hacer de otra manera.
Sin vitamina K, la coagulación de la sangre se ve gravemente afectada y se produce un sangrado incontrolado. La investigación clínica preliminar indica que la Deficiencia de vitamina K puede debilitar los huesos, lo que puede conducir a la osteoporosis, y puede promover la calcificación de las arterias y otros tejidos blandos.
Químicamente, la familia de la vitamina K comprende derivados de 2- metil – 1,4-naftoquinona (3-). La vitamina K incluye dos vitamers naturales : vitamina K 1 y Vitamina K 2. La vitamina K 2, a su vez, consiste en varios subtipos químicos relacionados, con diferentes longitudes de cadenas laterales de carbono formadas por grupos de átomos isoprenoides.
La vitamina K 1, también conocida como filoquinona, es producida por plantas y se encuentra en cantidades más altas en vegetales de hoja verde porque está directamente involucrada en la fotosíntesis. Puede considerarse como la forma vegetal de la vitamina K. Es activa como una vitamina en los animales y realiza las funciones clásicas de la vitamina K, incluida su actividad en la producción de proteínas que coagulan la sangre.
Los animales también pueden convertirlo en vitamina K 2.
Las bacterias en la flora intestinal también pueden convertir K 1 en vitamina K 2 ( menaquinona ). Además, las bacterias típicamente alargan la cadena lateral isoprenoide de la vitamina K 2 para producir una variedad de formas de vitamina K 2, especialmente los homólogos de la vitamina K 2 de MK- a MK-.
Todas las formas de K 2 que no sean MK- solo pueden ser producidas por bacterias, que las utilizan durante la respiración anaeróbica. La MK- y otras formas de vitamina K 2 derivadas de bacterias exhiben actividad de vitamina K en animales, pero la utilidad adicional de MK- sobre MK-, si la hay, no está clara y es objeto de investigación.
Debido a que una forma sintética de vitamina K, la vitamina K 3 ( menadiona ), puede ser tóxica al interferir con la función del glutatión, ya no se usa para tratar la deficiencia de vitamina K.
Usos médicos
Sobredosis de warfarina e intoxicación por cumarina
La vitamina K es uno de los tratamientos para los eventos hemorrágicos causados por una sobredosis del medicamento anticoagulante warfarina (Coumadin®). Se puede administrar por vía oral, intravenosa o subcutánea. La vitamina K también se usa en situaciones en las que el INR de un paciente es mayor de 10 y no hay sangrado activo.
La vitamina K también es parte del régimen de tratamiento sugerido para el envenenamiento por rodenticida ( envenenamiento por cumarina ). El tratamiento con vitamina K solo puede ser necesario en personas que deliberadamente han consumido grandes cantidades de rodenticida o han consumido una cantidad desconocida de rodenticida.
Los pacientes reciben la vitamina K por vía oral 1 para evitar los efectos negativos del envenenamiento por raticida, y esto a veces la dosificación deben continuarse durante un máximo de nueve meses en los casos de envenenamiento por » superwarfarina rodenticidas», como brodifacum. La vitamina O 1 oral se prefiere sobre otras vías de administración de vitamina K 1 porque tiene menos efectos secundarios.
Sangrado por deficiencia de vitamina K en recién nacidos
La vitamina K se administra como una inyección a los recién nacidos para evitar la vitamina K sangrado de deficiencia. Los factores de coagulación de la sangre de los recién nacidos son aproximadamente del 30 al 60% de los valores de los adultos; Esto puede deberse a la síntesis reducida de proteínas precursoras y la esterilidad de sus intestinos.
La leche humana contiene 1–4 μg / L de vitamina K 1, mientras que la leche derivada de fórmulas puede contener hasta 100 μg / L en fórmulas suplementadas. Las concentraciones de vitamina K 2 en la leche humana parecen ser mucho más bajas que las de la vitamina K 1. La aparición de hemorragias por deficiencia de vitamina K en la primera semana de vida del bebé se estima en 0.25–1.7%, con una prevalencia de 2–10 casos por 100,000 nacimientos.
Los bebés prematuros tienen niveles aún más bajos de la vitamina, por lo que tienen un mayor riesgo de esta deficiencia.
El sangrado en los bebés debido a la deficiencia de vitamina K puede ser grave, lo que lleva a hospitalización, transfusiones de sangre, daño cerebral y muerte. La suplementación puede prevenir la mayoría de los casos de hemorragia por deficiencia de vitamina K en el recién nacido. La inyección intramuscular, típicamente administrada poco después del nacimiento, es más efectiva para prevenir el sangrado tardío por deficiencia de vitamina K que la administración oral.
Osteoporosis
No hay pruebas convincentes de que los suplementos de vitamina K beneficien la salud ósea de las mujeres posmenopáusicas.
Salud cardiovascular
La Ingesta adecuada de vitamina K se asocia con la inhibición de la calcificación arterial y el endurecimiento, pero se han realizado pocos estudios de intervención y no hay pruebas convincentes de que la suplementación con vitamina K sea beneficiosa en la prevención primaria de la enfermedad cardiovascular.
Un estudio de población de 10 años, el Estudio de Rotterdam, mostró una relación inversa clara y significativa entre los niveles más altos de ingesta de menaquinona (principalmente MK- de huevos y carne, y MK- y MK- de queso) y la enfermedad cardiovascular y mortalidad por todas las causas en hombres y mujeres mayores.
cáncer
La vitamina K ha sido promovida en forma de suplemento con afirmaciones de que puede retrasar el crecimiento tumoral; sin embargo, ninguna buena evidencia médica respalda tales afirmaciones.
Efectos secundarios
Aunque es posible una reacción alérgica a la suplementación, no hay toxicidad conocida asociada con altas dosis de las formas de vitamina K filoquinona (vitamina K 1 ) o menaquinona (vitamina K 2 ), por lo que no se ha establecido un nivel máximo de consumo tolerable (UL). Específicamente, la vitamina K 1 se ha asociado con reacciones adversas graves como broncoespasmo y paro cardíaco cuando se administra por vía intravenosa en lugar de por vía oral.
Estudios de coagulación de la sangre ( coagulación ) en humanos con 45 mg por día de vitamina K 2 (como MK-) e incluso hasta 135 mg por día (45 mg tres veces al día) de K 2 (como MK-), no mostraron un aumento en el riesgo de coágulos sanguíneos. Incluso dosis en ratas tan altas como 250 mg / kg de peso corporal no alteraron la tendencia a la formación de coágulos sanguíneos.
A diferencia de las formas naturales seguras de vitamina K 1 y vitamina K 2 y sus diversos isómeros, una forma sintética de vitamina K, vitamina K 3 ( menadiona ), es demostrablemente tóxica en niveles altos. La FDA de EE. UU. Ha prohibido esta forma de venta sin receta en los Estados Unidos porque se ha demostrado que grandes dosis causan reacciones alérgicas, anemia hemolítica y citotoxicidad en las células hepáticas.
Interacciones
La filoquinona (K 1 ) o la menaquinona (K 2 ) son capaces de revertir la actividad anticoagulante de la warfarina anticoagulante (nombre comercial Coumadin). La warfarina funciona al bloquear el reciclaje de la vitamina K, de modo que el cuerpo y los tejidos tengan niveles más bajos de vitamina K activa y, por lo tanto, una deficiencia de vitamina K.
La vitamina K suplementaria (para la cual la dosificación oral es a menudo más activa que la dosificación inyectable en adultos humanos) revierte la deficiencia de vitamina K causada por la warfarina y, por lo tanto, reduce la acción anticoagulante prevista de la warfarina y medicamentos relacionados.
A veces se administran pequeñas cantidades de vitamina K por vía oral a pacientes que toman warfarina para que la acción del medicamento sea más predecible. La acción anticoagulante adecuada del medicamento es una función de la ingesta de vitamina K y la dosis del medicamento, y debido a la diferente absorción debe ser individualizada para cada paciente.
La acción de la warfarina y la vitamina K requieren de dos a cinco días después de la dosificación para tener un efecto máximo, y ni la warfarina ni la vitamina K muestran mucho efecto en las primeras 24 horas después de su administración.
Los nuevos anticoagulantes apixaban, dabigatrán y rivaroxabán tienen diferentes mecanismos de acción que no interactúan con la vitamina K y pueden tomarse con vitamina K suplementaria.
Química
La estructura de la filoquinona, la vitamina K 1, está marcada por la presencia de un grupo fitilo. Las estructuras de las menaquinonas están marcadas por la cadena lateral de poliisoprenilo presente en la molécula que puede contener de cuatro a 13 unidades de isoprenilo.
Las tres formas sintéticas de vitamina K son las vitaminas K 3 ( menadiona ), K 4 y K 5, que se utilizan en muchas áreas, incluida la industria de alimentos para mascotas (vitamina K 3 ) y para inhibir el crecimiento de hongos (vitamina K 5 ).
Conversión de vitamina K 1 a vitamina K 2
La forma MK- de vitamina K 2 se produce por conversión de vitamina K 1 en los testículos, el páncreas y las paredes arteriales. Si bien las principales preguntas aún rodean la vía bioquímica para esta transformación, la conversión no depende de las bacterias intestinales, como ocurre en ratas libres de gérmenes y en K 1 administrado por vía parenteral en ratas.
De hecho, los tejidos que acumulan grandes cantidades de MK- tienen una capacidad notable para convertir hasta el 90% del K 1 disponible en MK-.Hay evidencia de que la conversión se lleva a cabo mediante la eliminación de la cola de fitilo de K 1 para producir menadiona como un intermedio, que luego se condensa con un resto de geranilgeranilo activado (ver también prenylation ) para producir vitamina K 2 en el MK- (menatetrenona) formar.
Vitamina K 2
La vitamina K 2 (menaquinona) incluye varios subtipos. Los dos más estudiados son menaquinona- ( menatetrenona, MK-) y menaquinona- (MK-).
Fisiología
La vitamina K 1 ( filoquinona ), el precursor de la mayoría de la vitamina K en la naturaleza, es un químico importante en las plantas verdes, donde funciona como un aceptor de electrones en el fotosistema I durante la fotosíntesis. Por esta razón, la vitamina K 1 se encuentra en grandes cantidades en los tejidos fotosintéticos de las plantas ( hojas verdes y vegetales de hoja verde oscuro como la lechuga romana, la col rizada y las espinacas ), pero ocurre en cantidades mucho más pequeñas en otros tejidos vegetales ( raíces, frutos, etc.).
Lechuga icebergContiene relativamente poco. La función de la filoquinona en las plantas parece no tener semejanza con su posterior función metabólica y bioquímica (como «vitamina K») en los animales, donde realiza una reacción bioquímica completamente diferente.
La vitamina K (en animales) está implicada en la carboxilación de ciertos residuos de glutamato en las proteínas para formar residuos de gamma-carboxiglutamato (Gla). Los residuos modificados a menudo (pero no siempre) se sitúan dentro de dominios de proteínas específicos llamados dominios Gla. Los residuos Gla generalmente están involucrados en la unión del calcio, y son esenciales para la actividad biológica de todas las proteínas Gla conocidas.
En este momento, se han descubierto 17 proteínas humanas con dominios Gla, y juegan un papel clave en la regulación de tres procesos fisiológicos:
Coagulación de la sangre : protrombina (factor II), factores VII, IX y X, y proteínas C, S y Z
Metabolismo óseo : osteocalcina, también llamada Proteína Gla de hueso (BGP), proteína Gla de matriz (MGP), periostina, y la proteína rica en Gla (GRP) recientemente descubierta.
Biología vascular: proteína 6 específica para detener el crecimiento (Gas)
Función desconocida: proteínas γ-carboxiglutamilo ricas en prolina (PRGP) 1 y 2, y proteínas γ-carboxi glutamilo (TMG) transmembrana 3 y 4.
Cuando la vitamina K 1 ingresa al cuerpo a través de los alimentos en la Dieta de una persona, se absorbe a través del yeyuno y el íleon en el intestino delgado, y al igual que otras vitaminas liposolubles ( A, D y E ), la vitamina K se almacena en el tejido graso del cuerpo humano.
Absorción y necesidad alimentaria
La teoría anterior sostenía que la deficiencia en la dieta es extremadamente rara a menos que el intestino delgado esté muy dañado, lo que resulta en una mala absorción de la molécula. Otro grupo en riesgo de deficiencia fueron aquellos sujetos a una producción disminuida de K 2 por microbiota intestinal normal, como se ve en el uso de antibióticos de amplio espectro.
Tomar antibióticos de amplio espectro puede reducir la producción de vitamina K en el intestino en casi un 74% en las personas en comparación con aquellos que no toman estos antibióticos. Las dietas bajas en vitamina K también disminuyen la concentración de vitamina K en el cuerpo. Las personas con enfermedad renal crónica están en riesgo de deficiencia de vitamina K, así comodeficiencia de Vitamina D, y particularmente aquellos con el genotipo apoE.
Además, los ancianos tienen una reducción en la vitamina K 2.
Recomendaciones dietéticas
El Instituto de Medicina de EE. UU. (OIM) actualizó los requisitos promedio estimados (EAR) y las dietas recomendadas (RDA) para la vitamina K en 1998. La OIM no distingue entre K 1 y K 2- ambos se cuentan como vitamina K. En ese momento, no había suficiente información disponible para establecer EAR y RDA para la vitamina K.
En casos como estos, la junta establece las ingestas adecuadas (AI), con el entendimiento de que en una fecha posterior, Las IA serán reemplazadas por información más exacta. Las IA actuales para mujeres y hombres adultos de 19 años en adelante son 90 y 120 μg / día, respectivamente. La IA para el embarazo es de 90 μg / día.
La IA para la lactancia es de 90 μg / día. Para los bebés de hasta 12 meses, la IA es de 2.0 a 2.5 μg / día; Para niños de 1 a 18 años, la IA aumenta con la edad de 30 a 75 μg / día. En cuanto a la seguridad, la OIM establece niveles tolerables de ingesta superior(conocido como UL) para vitaminas y Minerales cuando la evidencia es suficiente.
La vitamina K no tiene UL, ya que los datos en humanos de los efectos adversos de las dosis altas son inadecuados. Colectivamente, los EAR, RDA, AI y UL se conocen como ingestas dietéticas de referencia.
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto de información colectiva como Valores de referencia dietéticos, con Ingesta de referencia de población (PRI) en lugar de RDA, y Requisito promedio en lugar de EAR. AI y UL se definen igual que en Estados Unidos. Para mujeres y hombres mayores de 18 años, la IA se establece en 70 μg / día.
La IA para el embarazo es de 70 μg / día, y para la lactancia de 70 μg / día. Para niños de 1 a 17 años, las IA aumentan con la edad de 12 a 65 μg / día. Estas IA son más bajas que las RDA de EE. UU. La EFSA también revisó la cuestión de seguridad y llegó a la misma conclusión que en Estados Unidos:
Que no había pruebas suficientes para establecer un UL para la vitamina K.
Para fines de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en los EE. UU., La cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% DV). Para fines de etiquetado de vitamina K, el 100% del valor diario era de 80 μg, pero a partir del 27 de mayo de 2016, se revisó al alza a 120 μg, para que esté de acuerdo con la IA.
En la Ingesta diaria de referencia se proporciona una tabla de los valores diarios para adultos viejos y nuevos. La fecha límite original para cumplir era el 28 de julio de 2018, pero el 29 de septiembre de 2017, la FDA lanzó una regla propuesta que extendió la fecha límite al 1 de enero de 2020 para las grandes empresas y al 1 de enero de 2021 para las pequeñas empresas.
Fuentes alimenticias
Vitamina K 1
La vitamina K 1 se encuentra principalmente en vegetales de hojas verdes como la espinaca, la acelga, la lechuga y los vegetales de Brassica (como la col, la col rizada, la coliflor, el brócoli y las coles de Bruselas ) y, a menudo, la absorción es mayor cuando se acompaña de grasas como la mantequilla o aceites.
Algunas frutas, como los aguacates, los kiwis y las uvas, también contienen vitamina K. Algunos aceites vegetales, especialmente el aceite de soja, contienen vitamina K, pero a niveles que requerirían un consumo de calorías relativamente grande para alcanzar las cantidades recomendadas.
La estrecha unión de la vitamina K 1 a las membranas tilacoides en los cloroplastos lo hace menos biodisponible. Por ejemplo, la espinaca cocida tiene una biodisponibilidad del 5% de filoquinona, sin embargo, la Grasa añadida aumenta la biodisponibilidad al 13% debido a la mayor solubilidad de la vitamina K en la grasa.
Vitamina K 2
La vitamina K 2 se puede encontrar en los huevos, los lácteos y la carne, así como en los alimentos fermentados como el queso y el yogur.
Deficiencia
Las dietas promedio generalmente no carecen de vitamina K, y la deficiencia primaria es rara en adultos sanos. Los recién nacidos tienen un mayor riesgo de deficiencia. Otras poblaciones con una mayor prevalencia de deficiencia de vitamina K incluyen aquellas que sufren daño hepático o enfermedad (p.
Ej., Alcohólicos ), fibrosis quística o enfermedades inflamatorias del intestino, o que recientemente han tenido cirugías abdominales. La deficiencia secundaria de vitamina K puede ocurrir en personas con bulimia, aquellos con dietas estrictas y aquellos que toman anticoagulantes. Otros medicamentos asociados con la deficiencia de vitamina K incluyen salicilatos, barbitúricos y cefamandol., aunque los mecanismos aún son desconocidos.
La deficiencia de vitamina K se ha definido como una hipoprotrombinemia sensible a la vitamina K que aumenta el tiempo de protrombina y, por lo tanto, puede provocar coagulopatía, un trastorno hemorrágico. Los síntomas de deficiencia de K 1 incluyen anemia, hematomas, hemorragias nasales y sangrado de las encías en ambos sexos, y sangrado menstrual abundante en las mujeres.
La osteoporosis y la enfermedad coronaria están fuertemente asociadas con niveles más bajos de K 2 (menaquinona). El nivel de ingesta de vitamina K 2 (como menaquinonas MK- a MK-) está inversamente relacionado con la calcificación aórtica severa y la mortalidad por todas las causas.
Bioquímica
Función en animales
La función de la vitamina K 2 en la célula animal es agregar un grupo funcional de ácido carboxílico a un residuo de aminoácido glutamato (Glu) en una proteína, para formar un residuo de gamma-carboxiglutamato (Gla). Esta es una modificación postraduccional algo infrecuente de la proteína, que luego se conoce como «proteína Gla».
La presencia de dos grupos −COOH (ácido carboxílico) en el mismo carbono en el residuo de gamma-carboxiglutamato le permite quelar iones de calcio. La unión de iones de calcio de esta manera a menudo desencadena la función o unión de las enzimas de la proteína Gla, como los llamados factores de coagulación dependientes de la vitamina K que se analizan a continuación.
Dentro de la célula, la vitamina K experimenta una reducción de electrones a una forma reducida llamada vitamina K hidroquinona, catalizada por la enzima vitamina K epóxido reductasa (VKOR). Otra enzima oxida la vitamina K hidroquinona para permitir la carboxilación de Glu a Gla; esta enzima se llama gamma-glutamil carboxilasao la carboxilasa dependiente de vitamina K.
La reacción de carboxilación solo continúa si la enzima carboxilasa es capaz de oxidar la vitamina K hidroquinona a la vitamina K al mismo tiempo. Se dice que las reacciones de carboxilación y epoxidación están acopladas. El epóxido de vitamina K es reconvertido en vitamina K por VKOR. La reducción y posterior reoxidación de la vitamina K junto con la carboxilación de Glu se llama ciclo de la vitamina K.
Los seres humanos rara vez tienen deficiencia de vitamina K porque, en parte, la vitamina K 2 se recicla continuamente en las células.
La warfarina y otras 4-hidroxicumarinas bloquean la acción de VKOR. Esto da como resultado una disminución de las concentraciones de vitamina K y vitamina K hidroquinona en los tejidos, de modo que la reacción de carboxilación catalizada por la glutamil carboxilasa es ineficiente. Esto da como resultado la producción de factores de coagulación con Gla.
Sin Gla en el extremo amino de estos factores, ya no se unen de manera estable al endotelio de los vasos sanguíneos y no pueden activar la coagulación para permitir la formación de un coágulo durante la lesión tisular. Como es imposible predecir qué dosis de warfarina dará el grado deseado de supresión de la coagulación, el tratamiento con warfarina se debe controlar cuidadosamente para evitar una sobredosis.
Proteínas gamma-carboxiglutamato
Las siguientes proteínas que contienen Gla humano («proteínas Gla») se han caracterizado al nivel de estructura primaria: factores de coagulación de la sangre II ( protrombina ), VII, IX y X, Proteína C anticoagulante y Proteína S, y el factor X- la orientación Proteína Z. La osteocalcina de la proteína Gla del hueso, la proteína Gla de la matriz inhibidora de la calcificación (MGP), la proteína específica del gen 6 de detención del crecimiento que regula el crecimiento celular (Gas) y las cuatro proteínas Gla transmembrana (TMGP), cuya función es actualmente desconocida.
Gas puede funcionar como un factor de crecimiento para activar el receptor Axl tirosina quinasay estimulan la proliferación celular o previenen la apoptosis en algunas células. En todos los casos en que se conocía su función, la presencia de los residuos Gla en estas proteínas resultó ser esencial para la actividad funcional.
Se sabe que las proteínas Gla se encuentran en una amplia variedad de vertebrados: mamíferos, aves, reptiles y peces. El veneno de varias serpientes australianas actúa activando el sistema de coagulación de la sangre humana. En algunos casos, la activación se logra mediante enzimas que contienen Gla de serpiente que se unen al endotelio de los vasos sanguíneos humanos y catalizan la conversión de factores de coagulación procoagulantes en factores activados, lo que conduce a una coagulación no deseada y potencialmente mortal.
Otra clase interesante de proteínas invertebradas que contienen Gla es sintetizada por el caracol cazador de peces Conus geographus. Estos caracoles producen un veneno que contiene cientos de péptidos neuroactivos, o conotoxinas, que es suficientemente tóxico para matar a un humano adulto. Varias de las conotoxinas contienen de dos a cinco residuos Gla.
Métodos de evaluación
El estado de la vitamina K se puede evaluar mediante:
La prueba del tiempo de protrombina (PT) mide el tiempo requerido para que la sangre coagule. Una muestra de sangre se mezcla con ácido cítrico y se coloca en un fibrómetro; La formación tardía de coágulos indica una deficiencia. Esta prueba es insensible a la deficiencia leve, ya que los valores no cambian hasta que la concentración de protrombina en la sangre ha disminuido en al menos un 50%.
Protrombina infracarboxilada (PIVKA-II); en un estudio de 53 recién nacidos, se encontró que «PT (tiempo de protrombina) es un marcador menos sensible que PIVKA II», y como se indicó anteriormente, PT no puede detectar deficiencias subclínicas que pueden detectarse con la prueba PIVKA-II.
Se encontró que la filoquinona plasmática se correlaciona positivamente con la ingesta de filoquinona en mujeres británicas mayores, pero no en hombres, sino en un artículo de Schurgers et al. no informaron correlación entre las respuestas en un cuestionario de frecuencia alimentaria y la filoquinona plasmática.
El ácido urinario γ-carboxiglutámico responde a los cambios en la ingesta de vitamina K en la dieta. Se requieren varios días antes de que se pueda observar cualquier cambio. En un estudio de Booth et al., el aumento de la ingesta de filoquinona de 100 μg a entre 377 y 417 μg durante cinco días no indujo un cambio significativo.
La respuesta puede ser específica de la edad.
Los niveles de osteocalcina subcarboxilada (UcOc) se han correlacionado inversamente con las reservas de vitamina K y la resistencia ósea en el desarrollo de tibias de rata. Otro estudio que siguió a 78 mujeres coreanas posmenopáusicas encontró que un régimen de suplementos de vitaminas K y D, y calcio, pero no un régimen de vitamina D y calcio, estaba inversamente correlacionado con niveles reducidos de UcOc.
Función en bacterias
Muchas bacterias, como la Escherichia coli que se encuentra en el intestino grueso, pueden sintetizar vitamina K 2 (menaquinona- o MK-, hasta MK-), pero no la vitamina K 1 (filoquinona). En estas bacterias, la menaquinona transfiere dos electrones entre dos pequeñas moléculas diferentes, durante los procesos de producción de Energía metabólica independiente del oxígeno ( respiración anaeróbica ).
Por ejemplo, una molécula pequeña con un exceso de electrones (también llamado donante de electrones) como lactato, formiato o NADH, con la ayuda de una enzima, pasa dos electrones a la menaquinona. La menaquinona, con la ayuda de otra enzima, transfiere estos dos electrones a un oxidante adecuado, como el fumarato o nitrato (también llamado aceptor de electrones).
Agregar dos electrones a fumarato o nitrato convierte la molécula a succinato o nitrito más agua, respectivamente.
Algunas de estas reacciones generan una fuente de energía celular, ATP, de manera similar a la respiración aeróbica de células eucariotas, excepto que el aceptor final de electrones no es oxígeno molecular, sino fumarato o nitrato. En la respiración aeróbica, el oxidante final es el oxígeno molecular (O 2 ), que acepta cuatro electrones de un donante de electrones como el NADH para convertirlos en agua.
E. coli, como anaerobios facultativos, puede llevar a cabo tanto la respiración aeróbica y respiración anaerobia mediada por menaquinona.
Historia
En 1929, el científico danés Henrik Dam investigó el papel del Colesterol al alimentar a los pollos con una dieta baja en colesterol. Inicialmente replicó experimentos reportados por científicos del Ontario Agricultural College (OAC). McFarlane, Graham y Richardson, trabajando en el programa de alimentación de pollitos en OAC, habían usado cloroformo para eliminar toda la grasa del pienso para pollitos.
Se dieron cuenta de que los pollitos alimentados solo con comida reducida en grasa desarrollaron hemorragias y comenzaron a sangrar de los sitios marcados.Dam descubrió que estos defectos no podían restaurarse agregando colesterol purificado a la dieta. Parecía que, junto con el colesterol, se había extraído un segundo compuesto de los alimentos, y este compuesto se llamaba vitamina de la coagulación.
La nueva vitamina recibió la letra K porque los descubrimientos iniciales se informaron en una revista alemana, en la que se designó como Koagulationsvitamin. Edward Adelbert Doisy, de la Universidad de Saint Louis, realizó gran parte de la investigación que condujo al descubrimiento de la estructura y la naturaleza química de la vitamina K.
Dam y Doisy compartieron el Premio Nobel de medicina de 1943 por su trabajo en la vitamina K (K 1 y K 2) publicado en 1939. Varios laboratorios sintetizaron los compuestos en 1939.
Durante varias décadas, el modelo de pollo con deficiencia de vitamina K fue el único método para cuantificar la vitamina K en varios alimentos: los pollitos se hicieron deficientes en vitamina K y posteriormente se alimentaron con cantidades conocidas de alimentos que contienen vitamina K. La medida en que la dieta restableció la coagulación de la sangre se tomó como una medida de su contenido de vitamina K.
Tres grupos de médicos encontraron esto independientemente: el Instituto Bioquímico, la Universidad de Copenhague (Dam y Johannes Glavind ), el Departamento de Patología de la Universidad de Iowa ( Emory Warner, Kenneth Brinkhous y Harry Pratt Smith ) y la Clínica Mayo ( Hugh Butt, Albert Snell yArnold Osterberg ).
El primer informe publicado sobre el tratamiento exitoso con vitamina K de hemorragias potencialmente mortales en un paciente con ictericia con deficiencia de protrombina fue realizado en 1938 por Smith, Warner y Brinkhous.
La función precisa de la vitamina K no se descubrió hasta 1974, cuando tres laboratorios (Stenflo et al., Nelsestuen et al., y Magnusson et al. ) aislaron la protrombina del factor de coagulación dependiente de la vitamina K (factor II) de vacas que recibieron una dosis alta de un antagonista de la vitamina K, warfarina.
Se demostró que, mientras que las vacas tratadas con warfarina tenían una forma de protrombina que contenía 10 aminoácidos de glutamato (Glu)Residuos cerca del extremo amino terminal de esta proteína, las vacas normales (no tratadas) contenían 10 residuos inusuales que se identificaron químicamente como γ-carboxiglutamato (Gla).
El grupo carboxilo adicional en Gla dejó en claro que la vitamina K juega un papel en una reacción de carboxilación durante la cual Glu se convierte en Gla.
Vitamina K4
La vitamina K4 es un nombre para uno o más compuestos específicos con actividad de vitamina K.
K 4 puede referirse al menadiol o a varios ésteres de menadiol, como el diacetato de menadiol (acetomenaftona), dibutirato de menadiol o dimalonato de menadiol. K 4 también puede significar varias sales de fosfato o sulfato, como el difosfato de sodio de menadiol o el disulfato de sodio de menadiol.
Proteína dependiente de vitamina K
Una proteína dependiente de la vitamina K (VKDP) es una proteína que puede unir iones de calcio pero solo después de ser carboxilada. Esta carboxilación, que se dice que activa la proteína, es facilitada por alguna forma de vitamina K1 o Vitamina K2. La parte relevante de una proteína dependiente de la vitamina K es un dominio Gla, y dicha proteína se llama informalmente una proteína Gla.
Algunas proteínas Gla tienen «Gla» en su nombre, por ejemplo, la proteína Matrix Gla, pero muchas no, como la osteocalcina.