Vitamin K₁ - Phyllochinon | Vitamin K₂ - Farnochinon und Menachinon

• Tagesbedarf eines Erwachsenen nach der DGE: 0,001–2,0 mg
• Wirkungen: Erforderlich für die Bildung der Blutgerinnungsfaktoren 2, 7, 9 und 10 sowie deren Gegenspielern Protein S und C. Auch im Knochen wird es für die Synthese von Osteocalcin benötigt.
• Vorkommen: Eier, Leber, Grünkohl
• Mangelerscheinungen (Beispiel): Gerinnungsstörungen 

Funktionen beim Menschen von Vitamin K

Die wesentliche Bedeutung von Vitamin K liegt in seinem Beitrag zur posttranslationalen Einführung einer Carboxygruppe in die γ-Position von Glutamylresten bestimmter Proteine, wodurch diese aktiviert werden. Bisher sind vierzehn Proteine bekannt, die über eine γ-Carboxy-Glutaminsäure verfügen und für deren Synthese daher Vitamin K notwendig ist. Davon sind sechs Proteine mit dem Blut-Gerinnungssystem verbunden.

Für Vitamin K2 ist inzwischen eine essenzielle Funktion als Elektronentransporter in den Mitochondrien nachgewiesen.

Blutgerinnung Vitamin K

Vitamin K ist daran beteiligt, die Gerinnungsfaktoren II, VII, IX, X in ihre gerinnungswirksamen Formen zu überführen. Diese können dann durch ihre Carboxyglutamatreste in Gegenwart von Calciumionen an Phospholipidmembranen gebunden werden. Darin liegt ihre biochemische Aktivität im Gerinnungssystem, in dem sie wesentliche Funktionen beim Ablauf der plasmatischen Gerinnung haben.

Die gerinnungshemmenden Proteine Protein C und Protein S werden ebenfalls als Vorstufen in der Leber synthetisiert und ebenfalls unter Mitwirkung von Vitamin K carboxyliert. Damit hat Vitamin K eine wesentliche Funktion in der Regulierung der Blutgerinnung. Hohe Dosierungen von Vitamin K (bis 40 mg tgl.) gehen nicht mit pathologisch veränderten Gerinnungswerten (z. B. einer verstärkten Blutgerinnung und Thromboseneigung) einher, da die erhöhte Gerinnungsneigung und Fibrinolyse im Gleichgewicht bleiben.

Gerinnungshemmende Arzneistoffe der Cumarin-Gruppe wie Phenprocoumon oder Warfarin können durch vergleichsweise kleine Mengen Vitamin K (1 mg) in ihrer Wirkung aufgehoben werden; sind sie im Einsatz, darf kein Vitamin K zusätzlich zur normalen Nahrung gegeben werden.

Knochenstoffwechsel von Vitamin K

Vitamin K ist ein Kofaktor der γ-Glutamylcarboxylase, die in verschiedenen Proteinen posttranslational Glutaminsäurereste (Glu) zu γ-Carboxyglutaminsäureresten (Gla) carboxyliert. Zu diesen Proteinen gehört Osteocalcin, welches in carboxylierter Form Hydroxylapatit binden kann und daher an der Knochenmineralisation beteiligt ist. Um eine vollständige Carboxylierung des Osteocalcins zu erreichen, sind höhere Spiegel des Vitamin K notwendig als zur vollständigen Aktivierung des Gerinnungssystems. Ein erhöhter Spiegel nicht vollständig carboxylierten Osteocalcins geht mit einer geringeren Knochendichte und einer erhöhten Knochenbruchgefahr bei älteren Frauen einher.

Eine Studie (1999) mit über 72.000 Probanden hat gezeigt, dass Vitamin K1 einen wesentlichen Einfluss auf das Osteoporoserisiko hat. Die Studie belegt, dass Frauen, die relativ viel Vitamin K1 zu sich nahmen, deutlich weniger Knochenbrüche (verursacht durch Osteoporose) bekamen. Das Risiko war um ca. 30 % reduziert – im Vergleich zu der Gruppe mit den geringsten Vitamin K1-Werten. Interessanterweise zeigte sich, dass Probanden mit hohen Vitamin-D-Werten sogar ein erhöhtes Osteoporoserisiko aufwiesen, wenn sie einen Vitamin-K-Mangel aufwiesen. Aufgrund dieser und anderer Studien hat zwar die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) ein positives Gutachten erstellt – hier wird die positive Wirkung von Vitamin K hinsichtlich des Erhalts der Gesundheit von Knochen bestätigt. Jedoch findet sich in keiner Leitlinie zur Osteoporose-Behandlung die Empfehlung, Vitamin K einzunehmen.

Vitamin K hemmt darüber hinaus die Osteoklastenaktivität: Der 1,25(OH)2D3-VDR-Komplex in den Osteoblasten erhöht die Bildung von RANKL und fördert damit (isoliert im Osteoblasten betrachtet und vor allem unter Bedingungen deutlicher Vitamin-D-Überdosierungen) den Knochenabbau. Unter Bedingungen des (häufiger vorliegenden) Vitamin-D-Mangels ist diese Wirkung nicht relevant, da 1,25(OH)2D3 ebenfalls das Parathormon unterdrückt und für eine gute Versorgung des Körpers mit Calcium und Phosphat sorgt, also auf diesen Wegen indirekt knochenstärkend wirkt. Diese knochenabbauende Wirkung des 1,25(OH)2D3-VDR-Komplexes kann durch Vitamin K2 unterdrückt werden, so dass eine Osteoporose-Therapie mit Vitamin D durch Vitamin K2 unterstützt werden kann.

Vitamin K2 hemmt dosisabhängig die Cyclooxygenase-2, und darüber die Synthese von PGE2 (welche von 1,25(OH)2VitD3 induziert wird) und welches die Knochenresorption steigert.

In Tierversuchen mit Ratten konnte gezeigt werden, dass hohe Dosen (um die 30 mg/kg tgl.) von Vitamin K2 den Knochenabbau hemmten, der durch Verhältnisse wie bei Inaktivitätsosteoporose, Prednisolongabe, Überexpression von G-CSF oder Knochenverlust durch Phenytoin hervorgerufen war.

Vitamin K1 und Vitamin K2 wurden in verschiedenen klinischen Studien auf ihre Wirksamkeit in der Osteoporoseprophylaxe und -therapie getestet: Bei Frauen nach der Menopause wirken 45 µg Vitamin K2 (45 µg tgl.) signifikant gegen Osteoporose, diese Wirkung kann durch 1α-(OH)VitD3 Gaben noch synergistisch gesteigert werden. Ebenfalls mit Bisphosphonaten scheint Vitamin K2 einen synergistischen Effekt zu haben. Auch eine Osteoporose als Nebenwirkung einer Prednisolontherapie, bei biliärer Leberzirrhose, bei Inaktivität von Schlaganfallspatienten und bei Raumfahrern in der Schwerelosigkeit lässt sich durch Vitamin K2 verhindern. Besonders gefährdet sind Parkinson-Patienten, pathologische Hüftfrakturen bei Osteoporose zu erleiden. Auch in dieser Patientengruppe ist 45 µg Vitamin K2 eine wirksame Prophylaxe.

Zellwachstumsregulierung Vitamin K

Es existiert eine Reihe von Vitamin-K-abhängigen Rezeptor-Ligand-Systemen, die am Zellmetabolismus, dem Zellüberleben, ihren Transformationen und ihren Replikationen beteiligt sind. Hierzu gehören das Gas6, ein Vitamin-K-abhängiges Protein, welches als Ligand an verschiedene Rezeptor-Tyrosinkinasen bindet und diese aktiviert. Hierüber ist Vitamin K mit der Zellwachstumsregulation und der Entstehung von Tumoren verbunden.

In vitro und in vivo wurden mit Vitamin K1, Vitamin K2 und Vitamin K3 Versuche zu verschiedenen Tumoren und bei verschiedenen Krebserkrankungen gemacht, die häufig vielversprechende Ergebnisse zeigten, während die relevanten Wirkmechanismen noch Gegenstand verschiedener Forschungen sind.

Andererseits hatten zwei epidemiologische Studien Anfang der 90er Jahre eine erhöhte Krebsrate bei Kindern gezeigt, die als Neugeborene Vitamin K zur Prophylaxe einer Vitamin-K-Mangelblutung intramuskulär erhalten hatten. Diese Ergebnisse konnten zwar nicht bestätigt werden, führten aber doch in vielen Ländern zu einer vorzugsweise vorgenommenen oralen Vitamin-K-Prophylaxe bei gesunden Neugeborenen.

Gefäßverkalkung Vitamin K

Es wird vermutet, dass auch der Prozess der Gefäßverkalkung durch Proteine mit γ-carboxylierten Glutaminsäureresten („Gla-Proteine“) gesteuert ist. Verkalkungen großer Arterien kommen vor allem bei älteren Menschen mit Osteoporose vor, die einen wenig gesättigten Vitamin-K-Status haben. Es wird daher spekuliert, dass Vitamin K vor „Arterienverkalkung“ schützt.

Vitamin K2 ist wichtig für ein gesundes Herz-Kreislauf-System: Die Rotterdam-Herz-Studie zeigte, dass Menschen, die sich über einen zehnjährigen Beobachtungszeitraum von Nahrungsmitteln mit hohem Anteil an natürlichem Vitamin K2 (mindestens 32 µg täglich) ernährten, deutlich weniger Calciumablagerungen in den Arterien und eine weit bessere Herz-Kreislauf-Gesundheit aufwiesen als andere. Das Ergebnis der Studie ist, dass Vitamin K2 das Risiko, eine Gefäßverkalkung zu entwickeln oder an einer Herz-Kreislauf-Erkrankung zu sterben, um 50 % reduziert. Eine weitere Studie zeigte, dass Vitamin K2 die Kalzifikation nicht nur verhindern, sondern sogar umkehren kann: In der Studie wurde Ratten der Vitamin-K-Antagonist Warfarin verabreicht, um eine Verkalkung der Arterien herbeizuführen. Ein Teil der Ratten erhielt danach Vitamin-K2-haltiges Futter, während die anderen mit normaler Nahrung gefüttert wurden. Das Vitamin K2 führte bei den Tieren zu einer Reduktion des Calciumgehalts in den Arterien um 50 %.

Vorkommen von Vitamin K

pro 100 g Lebensmittel

• Grünkohl 817 μg
• Portulak 381 μg
• Schnittlauch 380 μg
• Spinat 305 μg
• Traubenkernöl 280 μg
• Kichererbsen 264 μg
• Brunnenkresse 250 μg
• Rosenkohl 236 μg
• Fenchel 240 μg
• Sojamehl 200 μg
• Mungbohnen 170 μg
• Broccoli 155 μg
• Rapsöl 150 μg
• Sojaöl 138 μg
• Weizenkeime 131 μg
• Linsen 123 μg
• Sauerkraut 7,7 μg

In Nahrungsmitteln kommt vor allem Phyllochinon vor, weshalb Genaueres dazu dort zu finden ist. Inwieweit bakterielle Menachinone aus der Darmflora zur Vitamin-K-Versorgung beitragen, ist umstritten. Im Körper scheint Phyllochinon zu dem aktiveren Menachinon-4 umgewandelt werden zu können, da es sich in extrahepatischen Geweben vermehrt findet. Der Mechanismus ist noch unbekannt. Vitamin K ist u. a. in grünem Blattgemüse (Spinat, Blattsalat), Kohl, Petersilie, Avocado enthalten (siehe nebenstehende Tabelle). Außerdem ist es in manchen tierischen Produkten wie Vollmilch beziehungsweise fetten Milchprodukten, Eigelb und Fleisch (Innereien, Muskelfleisch) zu finden.

Wichtig ist, dass das Vitamin K kaum diaplazentar übertragen wird und das Neugeborene auch mit der Muttermilch wenig Vitamin K erhält. Entgegen der weitverbreiteten Meinung, dass das Kolostrum im Vergleich zur Muttermilch viel Vitamin K enthalte, konnte in einer Studie gezeigt werden, dass es praktisch keine Unterschiede im Vitamin-K-Gehalt von Muttermilch und Kolostrum gibt. Der Vitamin-K-Gehalt der Muttermilch hängt von der Nahrungszufuhr der Mutter ab und liegt bei etwa 3 µg / 100 ml.

Bedarf von Vitamin K

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung empfiehlt eine tägliche Aufnahme von 4–10 µg für Säuglinge, 15–50 µg – mit dem Alter aufsteigend – für Kinder bis 14 Jahre, 60–65 µg für Frauen und 70–80 µg für Männer. Dies genügt, um Gerinnungsfaktoren in der Leber zu aktivieren, nicht jedoch für die darüber hinausgehenden Funktionen. Da gestillte Säuglinge dem (seltenen) Risiko eines klinisch relevanten Vitamin-K-Mangels mit der Gefahr gefährlicher Hirnblutungen ausgesetzt sind, wird eine Vitamin-K-Prophylaxe in den meisten Ländern der Welt empfohlen. In Deutschland wird sie zumeist oral mit 3 × 2 mg zur Geburt, nach ca. 1 Woche und nach ca. 4–6 Wochen dosiert. In anderen Ländern gibt es andere Dosisschemata.

Nachweismethoden und Statusbestimmung

Die Plasmakonzentration von Vitamin K1 wird je nach Nachweismethode mit 0,3–1 ng/ml Blut angegeben.

Mit dem Koller-Test (Änderung des Quickwertes nach einmaliger intravenöser Gabe von Vitamin K) kann festgestellt werden, ob eine Carboxylierungsstörung der Vitamin-K-abhängigen Gerinnungsproteine an einer mangelhaften Resorption von Vitamin K (Vitamin-K-Mangel in der Leber z. B. bei Cholestase) oder an einem Leberzellschaden mit einer Proteinsynthesestörung und daher an einer Verwertungsstörung für Vitamin K liegt. Empfindlicher ist der Nachweis ungenügend carboxylierter Vitamin-K-abhängiger Proteine.

Mangelerscheinung (Hypovitaminosen) Vitamin K

Insgesamt sind bei normaler Ernährung ernstere Hypovitaminosen selten (wenn man den Bedarf nicht nach den Erfordernissen einer Osteoporoseprophylaxe etc. bemisst, die wesentlich höhere Dosen erfordert). Es gibt jedoch einige Situationen, in denen sie sehr wohl auftreten können:

Medikamentöse Antikoagulation

Cumarin-Derivate, die zur oralen Antikoagulation eingesetzt werden, sind Gegenspieler (Antagonisten) des Vitamin K und können bei Überdosierung zu lebensgefährlichen Blutungen aufgrund eines relativen Vitamin-K-Mangels führen. Dabei sind die Cumarin-Derivate Enzymhemmer v. a. der Vitamin-K-Epoxid-Reduktase (VKOR) und führen somit, trotz ausreichendem Vorhandenseins von Vitamin-K-Epoxid, zu einem Mangel an Vitamin-K-Hydrochinon, das für den Carboxylase-Schritt bei der Proteinbildung der Vitamin-K-abhängigen Proteine notwendig ist.

Da es Polymorphismen im VKORC1-Gen, das das VKOR-Enzym codiert, gibt, die unterschiedlich stark von Cumarin-Derivaten gehemmt werden, gibt es teilweise Schwierigkeiten, die korrekte Cumarin-Dosierung zu finden und Überlegungen, mittels eines Gentests VKOR-Polymorphismen vorab nachzuweisen. Ob dies allerdings tatsächlich zu einer besseren Dosierung und weniger Komplikationen führt, ist trotz dreier großer Studien unklar.

Vitamin-K-Mangelblutung des Neugeborenen (Morbus haemorrhagicus neonatorum)
Das Neugeborene kommt zunächst nur wenig mit Vitamin K in Berührung. Vitamin K ist kaum plazentagängig und erscheint nur sehr geringen Mengen im Kolostrum und in der normalen Muttermilch.Daher haben gestillte Neugeborene ohne zusätzliche Vitamin-K-Prophylaxe ein Risiko von ungefähr 1:10.000, an Vitamin-K-Mangelblutungen zu erkranken,was in schweren Fällen zum Tode führen kann (z. B. durch plötzliche Hirnblutungen). Insbesondere Neugeborene mit einer Leber- oder Gallenkrankheit, Frühgeborene oder fehlernährte Säuglinge haben ein hohes Risiko, da diese das wenige Vitamin K, das angeboten wird, nicht richtig resorbieren und verwerten können. Die Blutungen treten in der Regel in den ersten zwölf Wochen auf. Alle gesunden Neugeborenen können deshalb eine Vitamin-K-Prophylaxe erhalten. Diese wird typischerweise entweder als 1 mg Vitamin K intramuskulär (z. B. Australien, USA), 3 × 2 mg Vitamin K1, oral im Alter von 0, 1 und 4 Wochen (z. B. in Deutschland (U1-U3), Schweiz) oder 1 mg nach der Geburt oral und anschließend täglich 150 µg bis zur 12. Woche (Niederlanden) dosiert. Das Risiko für eine späte Vitamin-K-Mangelblutung kann so auf 0:100.000 bzw. 0,44:100.000 reduziert werden. Man beachte jedoch, dass über einen Zusammenhang zwischen intramuskulär verabreichter Vitamin-K-Dosis für Neugeborene und späteren Leukämieerkrankungen berichtet wurde, welcher aufgrund neuerer Studien zwar als sehr gering einzustufen ist, aber auch nicht eindeutig ausgeschlossen werden kann.

Fehlernährung von Vitamin K

Auch durch eine Vitamin-K-arme Ernährung kann ein Mangel mit Störungen der Blutgerinnung auftreten. Dies ist jedoch sehr selten und kommt dann meistens als Mischform mit Mangelzuständen anderer Nährstoffe oder Vitamine vor.

Fettresorptionsstörung

Ursache eines Vitamin-K Mangels kann eine verminderte Aufnahme von fettlöslichen Vitaminen, z. B. in Folge einer exokrinen Pankreasinsuffizienz sein.

Überdosierungen (Hypervitaminosen)

Vitamin K1 und Vitamin K2 sind auch in hohen Dosen nicht toxisch. Es gibt keine Vitamin-K-Hypervitaminose, wenn man von der Substitutionsbehandlung beim Neugeborenen absieht: Hier kann Vitamin K in hohen Dosen eine Hämolyse auslösen, weil beim Neugeborenen der noch wenig entwickelte Glucuronidierungsmechanismus durch Vitamin K so sehr in Anspruch genommen wird, dass Bilirubin nicht mehr ausreichend glucuronidiert werden kann und somit eine Ausscheidungsstörung für Bilirubin auftritt (Neugeborenenikterus), der sich pathologisch ausweiten kann. Dies betraf vor allem den Einsatz des Menadions in der Vitamin-K-Prophylaxe, welches vorübergehend eingesetzt wurde, weil es als wasserlösliches Provitamin sicherer resorbiert werden sollte. Eine intramuskuläre Gabe von 1 mg Vitamin K1 nach der Geburt führt zu einem 100-fach erhöhten Blutspiegel nach 4 Tagen.

Dieser Text wurde im Artikel Vitamin K auf Wikipedia veröffentlicht und ist verfügbar unter der Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported/DEED Lizenz. Eine Liste der Autoren ist auf Wikipedia einzusehen. .