维生素K

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维生素K又叫凝血维生素,属于维生素的一种,具有叶绿醌生物活性,其最早于1929年由丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现并提取。维生素K包括K1、K2、K3、K4等几种形式,其中K1、K2是天然存在的,属于脂溶性维生素;而K3、K4是通过人工合成的,是水溶性的维生素。四种维生素K的化学性质都较稳定,能耐酸、耐热,正常烹调中只有很少损失,但对光敏感,也易被碱和紫外线分解 [1] 
维生素K具有防止新生婴儿出血疾病、 预防内出血及痔疮、 减少生理期大量出血、促进血液正常凝固等生理作用,故而在临床中有一定的应用 [2] 
  • TA说
维生素K的发现史 2020-05-15 17:10
每个人生下来打得第一针都是维生素K。诸多维生素之中,维生素K恐怕算是名气最小的了。维生素A跟视力有关、缺乏维生素B会引起脚气病、维生素C、D、E的名气就更大了,隔三岔五在广告中出现。...详情
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内容来自
中文名
维生素k
外文名
Vitamin K
别    称
甲萘氢醌
CAS
12001-79-5
EINECS
234-408-7
分子量
450.6957
主要应用
用于临床出血性疾病

维生素K发现历程

1895年,丹麦生物化学家亨利克·达姆(Carl Peter Henrik Dam)达姆生于哥本哈根,于1934年取得哥本哈根大学博士学位 [3] 
从1928年开始,达姆做了一系列的胆固醇代谢实验。许多哺乳类动物很容易合成胆固醇,他认为小鸡缺乏这种能力。对于人工饲养缺乏胆固醇的小鸡,在饲料中加入丰富的维生素A和D,数星期后开始出血和出血失控现象 [3] 
1932年,加州的科学家认为出现这种现象是由于缺乏维生素C,但加用纯维生素C后无效 [3] 
1934年,达姆认为是饲料中缺乏一种未知的要素,并发现这种要素可溶于脂肪 [3] 
1935年,达姆宣布发现一种新的维生素,并称它为“凝血维生素”,即维生素K,它的最佳来源为绿叶、番茄和猪肝。K是斯堪的那维亚文和德文中“Koagulation”(凝固)一词中的第一个字母,这个物质是脂溶性的 [3] 
1938年,达姆发现阻塞性黄疸病人有出血倾向也是维生素K缺乏所致 [3] 
1939年,达姆又从紫花苜蓿中提纯了脂溶性维生素K。由绿色植物中分离出的维生素K被称为K1,而由大肠腐败作用所产生的维生素K则称为K2,二者稍有不同,其差别首先由美国化学家爱德华·阿德尔伯特·多伊西(Edward A.Doisv)观察到 [3] 
1940年,多伊西首先合成了维生素K,并且确定了它的化学式。为此,达姆与多伊西共同获得了1943年诺贝尔生理学或医学奖 [3] 

维生素K生化研究

维生素K结构性质

图1 维生素K结构式 图1 维生素K结构式 [1]
维生素K具有异戊二烯类侧链的萘醌类化合物,包含维生素K1、维生素K2、维生素K3和维生素K4四种。其中,维生素K1和维生素K2是天然的,从化学结构上看,维生素K1和维生素K2都是2-甲基-1,4萘醌的衍生物,区别仅在R基的不同。其中,维生素K1是黄色油状物,K2是淡黄色结晶,均有耐热性,但易受紫外线照射而破坏,故要避光保存。而维生素K3和维生素K4是人工合成的,其中,K3为2-甲基1,4萘醌,有特殊臭味,维生素K4是K3的氢醌型,它们的性质较K1和K2稳定,而且能溶于水,可用于口服或注射。以上四者的分子结构如右图所示 [1] 

维生素K生化作用

图2 维生素K凝血作用 图2 维生素K凝血作用
1、参与Y-羧基谷氨酸合成
维生素K是四种凝血蛋白(凝血酶原、转变加速因子、抗血友病因子和司徒因子)在肝脏内合成必不可少的物质,对γ-羧基谷氨酸的合成具有辅助作用。如果缺乏维生素K,则肝脏合成的上述四种凝血因子均为异常蛋白质分子,催化凝血作用的能力将大大下降 [4]  [5] 
γ-羧基谷氨酸(γ-Carboxyglutamic Acid, Gla)的合成一般在细胞微粒体内进行,需要含有谷氨酸的肽链作为基质,并需要氧及二氧化碳及维生素K氢醌(维生素KH2)。在这个作用中维生素的变化可用维生素K-维生素K2,K3环氧化合物(维生素K-2,3epoxide, VKO)循环来表示 [4]  [5] 
2、参与骨骼代谢
除辅助凝血蛋白的合成,维生素K也有助于骨骼的代谢。原因是维生素K参与合成BGP(维生素K依赖蛋白质),BGP能调节骨骼中磷酸钙的合成。特别对老年人来说,他们的骨密度和维生素K呈正相关。经常摄入含维生素K的绿色蔬菜,能有效降低骨折的风险 [6] 

维生素K吸收代谢

维生素K可从食物中获取,也可依靠肠道细菌合成和人工合成。其中,维生素K1和维生素K2属于脂溶性维生素,其吸收需要胆汁、胰液,并与乳糜微粒相结合,由小肠吸收入淋巴系统,经淋巴系统运输。其吸收取决于胰腺和胆囊的功能,在正常情况下约为摄取量的40-70%可被吸收。其在人体内的半衰期比较短,约为17小时 [5] 
人或动物口服生理或药理剂量的维生素K1,20分钟后血浆中已出现维生素K1,2小时达到高峰。在48~72小时内,血浆浓度按指数下降至1~5 ng/ml。在这段时间内,维生素K1从乳糜微粒转移至β脂蛋白中,运输至肝内,与极低密度脂蛋白(VLDL)相结合,并通过低密度脂蛋白(LDL)至各组织。肝为维生素K1的主要靶组织,注射维生素K1小时后,50%剂量在肝内 [5]  [4] 
口服维生素K2小时后,20%剂量在肝内,24小时降至最低值,而肾、心脏、皮肤及肌肉之量在24小时内增加到最高值而后下降。大鼠肝中维生素K含量约为8~44 ng/g,如肝的浓度低于4.5ng/g,凝血酶原时间延长,维生素K总体库比较小,约50~100 μg,转换率快,总体库每2.5小时可转换一次。其代谢物为维生素K短链及氧化代谢物形成γ-内酯,还可与葡糖苷酸结合 [5] 
在人体维生素K的侧链可以进行β或ω氧化形成6-羧基酸及其γ-内酯或进一步分解为4-羧基酸,还有少量的环氧代谢物,这些代谢物与葡糖苷酸相结合,存在于肠肝循环中,或从尿中排出 [5] 
人工合成的水溶性维生素K,更有利于人体吸收,已广泛地用于医疗上。例如,维生素K3在动物肝微粒体内转变为MK4,仅为摄取量的0.05~1.0%,其主要代谢产物为双氢维生素K3葡糖苷酸的硫酸酯 [5] 

维生素K生理功能

维生素K促进凝血

维生素K即是凝血因子γ-羧化酶的辅酶,又是凝血因子2、7、9、10合成的必需物质。人体缺少维生素K,凝血时间会延长,严重者会导致流血不止,甚至死亡。对女性来说,维生素K可减少生理期大量出血,还可防止内出血及痔疮。经常流鼻血的人,也可以考虑多从食物中摄取维生素K [7] 

维生素K参与骨骼代谢

维生素K属于骨形成的促进剂,临床和实验已经证明其有明确的抗骨质疏松作用,但其作用程度逊于雌激素,且其治疗作用有明显的药物剂量依赖性。目前,维生素K可以改善中老年骨质疏松症患者的状态,从而达到抗骨质疏松的作用 [8] 

维生素K临床意义

健康人对维生素K的需要量低而膳食中含量比较多,原发性维生素K缺乏
图3 维生素K的生化作用 图3 维生素K的生化作用
不常见,临床上能见到的由于维生素K缺乏所致的表现是继发性出血如伤口出血,大片皮下出血和中枢神经系统出血等。
胎盘转运维生素K量少,新生儿初生时体内储存量低及体内肠道的无菌状态阻碍了利用维生素K,母乳中维生素K含量低,新生儿吸乳量少以及婴儿未成熟的肝脏还不能合成正常数量的凝血因子等原因,使新生儿、小婴儿普遍存在低凝血酶原症。
已知最常见的成人维生素K缺乏性出血多发生于摄入含维生素K低的膳食并服用抗生素的病人中,维生素K不足可见于吸收不良综合征和其它胃肠疾病如囊性纤维化、口炎性腹泻溃疡性结肠炎、节段性小肠炎、短肠综合征、胆道梗阻、胰腺功能不全等,以上情况均需常规补充维生素K制剂。
缺乏维生素K会减少机体中凝血酶原的合成,从而导致出血时间延长。将导致凝血时间延长,出血不止,即便是轻微的创伤或挫伤也可能引起血管破裂。出现皮下出血以及肌肉、脑、胃肠道腹腔、泌尿生殖系统等器官或组织的出血或尿血、贫血甚至死亡。如:新生儿出血疾病,如吐血、肠子、脐带及包皮部位出血;成人不正常凝血,导致流鼻血、尿血、胃出血及瘀血等症状;低凝血酶原症,症状为血液凝固时间延长、皮下出血;小儿慢性肠炎;热带性下痢 [2] 

维生素K来源与摄取

维生素K摄入来源

人类维生素K的来源有二方面:一方面从肠道细菌合
图4  维生素来源示意图 图4 维生素来源示意图
成,主要是K2,占50 ~ 60%。维生素K在回肠内吸收,细菌必须在回肠内合成,才能为人体所利用,有些抗生素抑制上述消化道的细菌生长,影响维生素K的摄入。另一方面从食物中来,主要是K1,占40 ~ 50%,绿叶蔬菜含量高,其次是奶及肉类,水果及谷类含量低 [4] 
由于中国食物成分表尚未将维生素K列入,仅以美国食物成分的数据表提供参考。
美国常见食物中叶绿醌含量(mg/100g)
  
食物名称叶绿醌含量食物名称叶绿醌含量
菠菜
380
干扁豆
22
生菜
315
5
圆白菜
145
2
芦笋
60
鲜肉
<1
豆角
33
鲜鱼
<1
豌豆
24
全脂奶
<1
黄瓜
20
豆油
193
西兰花
20
棉子油
60
胡萝卜
10
橄榄油
55
西红柿
6
玉米油
3
土豆
1
植物黄油
42
干黄豆
47
奶油
7

维生素K日推荐量

婴儿因假设肠内尚无细菌可合成维生素K,建议自食物中摄取每公斤体重2 μg的量,一般成年人一天约自食物中摄取每公斤体重10 μg~20 μg的量便足够 [7]  。见下表:
组别年龄(岁)维生素K(微克)
婴儿
0-1
10~20
儿童
1-11
11~60
青少年
>11
50~100
成人
60~80

维生素K需求族群

维生素K缺乏症在正常群体中不常见,因而制剂型维生素K常用一下几类人群 [9] 
1、经常流鼻血者;
2、有严重灼伤或外伤者;
3、正服用抗生素者;
4、早产婴儿,维生素K可以让新生儿体内血液循环正常进行;
5、缺乏足够胆汁吸收脂肪者(需经由注射补充);
6、慢性胆囊炎患者;
7、长期应用抗生素及肠道灭菌药者;
8、患有胰腺疾病患者、患有胆管疾病及小肠粘膜萎缩或脂肪便患者。

维生素K注意事项

1、会损害肝脏功能,肝病患者不宜服用 [10] 
2、孕妇及授乳妇女避免大量服用维生素K补充品 [10] 
3、X光、放射线、冷冻加工、阿司匹林及空气污染都会对维生素K的补充起到抑制作用 [11] 
4、如果使用抗生素,造成肠内细菌数量减少或功能降低,维生素K便会相对不足 [11] 
5、同时摄取维生素K(即使来源为天然食物),将使抗血液凝固剂的药性产生反效果 [11] 
6、服用维生素K补充品后如有脸泛红、发红疹、肠胃不适、皮肤搔养等过敏症状,应立即停用,并请医师诊治 [11] 
7、超过药理剂量的维生素K2能导致新生儿溶血性贫血高胆红素血症和肝中毒,在成人则可诱发心脏病和肺病。
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参考资料
  • 1.    王淼.生物化学:中国轻工业出版社,2017:223
  • 2.    齐玉梅,郭长江.现代营养治疗:中国医药科技出版社,2016:85
  • 3.    盛文林.人类在生物学上的发现:北京工业大学出版社,2011:165
  • 4.    于康.临床营养治疗学:中国协和医科大学出版,2008:63
  • 5.    胡建华,姚明,崔淑芳.实验动物学教程:上海科学技术出版社,2009:248
  • 6.    姜福佳,吴威.生物化学:中国商务出版社,2014:147
  • 7.    周为群,杨文.现代生活与化学:苏州大学出版社,2016:32-33
  • 8.    刘克勤,郭玉兰,桑俊福.骨质疏松症:中国协和医科大学出版社,2015:42
  • 9.    周文化,刘绍.食品营养与卫生学:中南大学出版社,2013:88
  • 10.    韩梅,乔晋萍.医学营养学基础:中国医药科技出版社,2011:39-40
  • 11.    李磊.食物营养小百科:吉林科学技术出版社,2010:23
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