Witaminy – organiczne związki chemiczne, substancje egzogenne (tj. takie, które są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu żywego i które muszą być dostarczone z pożywieniem, gdyż sam organizm nie potrafi ich wytworzyć).

Nazwa pochodzi od łacińskich słów vita (życie) i amina – związek chemiczny zawierający grupę aminową. W rzeczywistości nie wszystkie witaminy taką grupę posiadają, np. witamina D jest przedstawicielem sterydów. Nazwa została wymyślona przez polskiego biochemika Kazimierza Funka w 1912 r. Funk jest także odkrywcą witamin – w 1912 roku wyizolował tiaminę. Witaminy z definicji są niezbędne człowiekowi do życia i muszą być dostarczone z zewnątrz. Z reguły tej wyłamuje się witamina D (kalcyferol), która produkowana jest przez komórki skóry pod wpływem promieni UV. Ciekawostką jest to, że witamina D początkowo określona była mianem A (odkryta była przed obecną A – retinolem), od łacińskiego antyrachitic, jako że chronił przed krzywicą (u dzieci) i osteoporozą. Witaminy nie należą do typowych składników pokarmowych – pełnią funkcję regulacyjną.

Z punktu widzenia chemicznego witaminy należą do różnych grup związków organicznych, a jedynie ich znaczenie dla organizmów żywych pozwala opisywać je pod wspólną nazwą. Z tego też powodu tradycyjnie witaminy dzieli się na:

• rozpuszczalne w wodzie

1. witamina C (kwas askorbinowy)

2. witamina B₁ (tiamina)

3. witamina B₂ (ryboflawina)

4. witamina B₃ (niacyna, witamina PP, kwas nikotynowy, amid kwasu nikotynowego)

5. witamina B₅ (kwas pantotenowy)

6. witamina B₆ (pirydoksyna, pirydoksal, adermina)

7. witamina B₇ (biotyna, witamina H)

8. witamina B₉/B₁₁ (kwas foliowy)

9. witamina B₁₂ (cyjanokobalamina)

10. witamina P (mieszanina pochodnych flawonoidowych np. hesperydyna, rutyna)

• rozpuszczalne w tłuszczach

1. witamina A (retinol i jego pochodne)

2. witamina D (cholekalcyferol i pochodne)

3. witamina E (tokoferol)

4. witamina K (fitochinon, menadion)

Odkrycia witaminy K w roku 1930 dokonał duński biochemik Henrik Dam¹. Analizując metabolizm cholesterolu u kurczaków zauważył on, iż utrzymywane na niskotłuszczowej i pozbawionej steroli diecie kurczaki wykazywały rozległe krwawienia w tkance podskórnej i w mięśniach. Ponadto, McFarlane i wsp. zauważyli, że zwierzęta karmione mięsem ryb lub mięsem wieprzowym, z którego wyekstrahowano tłuszcze, cierpiały na zaburzenia krzepliwości krwi nawet po krótkim pobycie w laboratorium. Rozpoczęto intensywne badania różnych typów pasz i produktów żywnościowych. W 1934 roku Dam i Schönheyder włączając lub wykluczając z diety kurczaków poszczególne komponenty zaobserwowali, że dieta bogata w zielone liście, pomidory oraz wątrobę wieprzową zapobiegała krwawieniom². Wysunięto hipotezę, iż zaburzenia w krzepliwości krwi są wynikiem niedoboru czynnika rozpuszczalnego w tłuszczach, którego głównym źródłem jest wątroba wieprzowa. Henryk Dam nazwał ów czynnik witaminą koagulacji (w skrócie witaminą K) biorąc pod uwagę jej antykrwotoczny charakter.

W drugiej połowie lat 30. szereg grup badawczych podjęło się prób izolacji witaminy K z różnego rodzaju produktów żywnościowych. Jak się okazało, bogatym jej źródłem jest lucerna (alfalfa), z której wyekstrahowano witaminę K w postaci żółtego oleju oraz mięso ryb, z którego naukowcy z St. Louis pod kierunkiem Edwarda Doisy wyizolowali czynnik antykrwotoczny w postaci krystalicznej. W 1935 roku Almquist i Stokstad odkryli, że witamina K pochodząca z wyżej wymienionych źródeł powstaje w wyniku działania bakterii jelitowych, takich jak Escherichia coli. Potwierdziły to badania nad zespołem krwawień u kurczaków, które wykazały, że podawanie ekstraktu z lucerny, mięsa ryb lub ekstraktu z owsa poddane fermentacji bakteryjnej mogą działać profilaktycznie i zapobiegać krwawieniom. Ponadto, Dam i wsp. wykazali, że wyekstrahowany z zielonych liści preparat olejowy, podawany noworodkom ze skłonnością do krwawień wynikającą z niskiego poziomu protrombiny, wykazywał działanie profilaktyczne zmniejszając śmiertelność okołoporodową z 4,6% do 1,8%. Z biegiem czasu podawanie witaminy K noworodkom i ich matkom stało się coraz bardziej powszechne.³

Mianem witaminy określamy grupę związków nierozpuszczalnych w wodzie, ale rozpuszczalnych w tłuszczach. Witamina "K" pochodzi od niemieckiego słowa "koagulation. Do grupy tej należą: witamina K1 (filochinon) wyizolowana z zielonych liści lucerny , witamina K2 (menachinon) wyekstrahowaną z rybiego mięsa, witamina K3 (menadion).

Cechą charakterystyczną witamin z grupy K jest wspólny dla wszystkich pierścień 2-metylo-1,4-naftochinonowy z przyłączonymi w pozycji C-3 grupami izoprenoidowymi. Te ostatnie stanowią podstawę klasyfikacji witamin K do różnych rodzin (K1, K2 i K3) w zależności od ich liczby.

Podział witaminy K:

Witamina K1, czyli filochinon lub fitomenadion zawiera jedną nienasyconą i trzy nasycone grupy izoprenoidowe. Witamina K1 syntetyzowana jest wyłącznie w roślinach.

Witamina K2 to cała grupa związków określanych mianem menachinonów. Ich struktura została ustalona w latach 60. XX wieku , a nomenklatura bazuje na ilości grup izoprenoidowych w łańcuchu bocznym. Menachinony (zwane w skrócie MK-n, gdzie n oznacza liczbę nienasyconych grup izoprenoidowych w pozycji 3 i waha się w granicach od n = 1 do n = 13) z większą liczbą tych grup (np. MK-7, czy MK-10), syntetyzowane są przez bakterie i występują głównie w produktach pochodzenia zwierzęcego, a w Japonii – także w produktach fermentacji soi, takich jak natto. MK-4 jest jedynym menachinonem produkowanym w komórkach ssaków w wyniku konwersji witaminy K1, MK-7 oraz witaminy K3. Badania wykazały, że doustne podawanie witaminy K1 pozwala na jej przekształcenie w witaminę K2 poprzez usunięcie alifatycznego łańcucha bocznego z cząsteczki filochinonu. Co ciekawe, konwersja K1 do K2 nie zachodzi w przypadku podaży witaminy K1 drogą dojelitową lub do płynu mózgowo-rdzeniowego.

Witamina K3, czyli menadion jest syntetycznym, pozbawionym alifatycznego łańcucha bocznego, analogiem witaminy K pełniącym rolę prowitaminy. Menadion charakteryzuje wysoka aktywność biologiczna i zdolność do konwersji w MK-4 w komórkach ssaków⁴.

Cykl Witaminy K

Jako kofaktor do karboksylazy, który generuje kwas gamma-carboxyglutamic, witamina K przechodzi cykl utleniania i redukcji, która pozwala na ich wielokrotne użycie.Podstawowych informacji dotyczących tego cyklu są:

1. Witamina K (zwykle K1) sprowadza się do witaminy KH2.

2. Utlenianiu witaminy KH2 dostarcza energii do prowadzenia reakcji karboksylacji, co prowadzi do powstawania gamma-carboxyglutamic pozostałości tlenku kwasu witaminy K. Witamina K tlenku zmniejszy się o kolejne reduktazy powrót do witaminy K, gotowe do wejścia innego cyklu. Leki przeciwzakrzepowe takie jak warfaryna blok redukcji tlenku witaminy K witaminy K, wyjaśniając ich antagonistycznych na tym cyklu.⁵

Witamina K jest koenzymem syntezy protombiny w wątrobie czyli białka osocza krwi, które bierze udział w procesie krzepnięcia krwi. Witamina K uszczelnia sródbłonki naczyń krwionośnych, z apobiega krwawieniom wewnętrznym oraz krwotokom, jest czynnikiem zmniejszającym nadmierne, obfite krwawienia miesiączkowe⁶. Uczestniczy w formowaniu tkanki kostnej, wpływa na przemiany metaboliczne kwasów nukleinowych. Witamina K posiada właściwości przeciwbakteryjne oraz przeciwgrzybicze, wykazuje również działanie przeciwzapalne i przeciwbólowe.

Witamina K jest niezbędna do powstania biologicznie aktywnych czynników krzepnięcia krwi: II, VII, IX i X. Przyczynia się też do regulacji gospodarki wapniowej organizmu.

Jedynym znanym biologicznej roli witaminy K jest kofaktorem dla enzymu, który katalizuje karboksylacji z aminokwasów , kwasu glutaminowego, co powoduje jej konwersji do kwasu gamma-carboxyglutamic (GLA). Chociaż zależnych od witaminy K gamma-karboksylacji występuje tylko w określonych reszt kwasu glutaminowego w niewielkiej ilości białek zależnych od witaminy K, niezbędne jest wiążących wapń funkcji tych białek.

Witaminę K wyraża się w tabelach żywieniowych w mikrogramach [µg]. Dla tej witaminy z powodu braku danych nie została oznaczona bezpieczna maksymalna dawka nie powodująca ryzyka efektów ubocznych, dlatego też, aby nie dopuścić do możliwości przedawkowania, źródłem tej witaminy powinna być żywność.

Przypuszcza się, że obecność witaminy K jest istotna w gospodarce wapniowej i mineralizacji tkanek. Dzieje się tak dlatego, że witamina ta ma wpływ na działanie niektórych białek (takich jak osteokalcyna) znajdujących się w kościach. Procesy te są niezwykle ważne dla organizmu, gdyż obecność składników mineralnych (do których należą m.in. wapń, potas, sód, chlor, magnez, fosfor, siarka, żelazo) jest konieczna do jego właściwego fukcjonowania. Biorą one bowiem udział m.in. w budowie kości, skurczach mięśni, produkcji energii, a we krwi i innych płynach ustrojowych regulują pH, ciśnienie płynów między krwią i innymi komórkami, wiążą białka i inne substancje organiczne. Minerały są poza tym obecne w czerwonych ciałkach krwi, błonach komórkowych, hormonach i enzymach. Dlatego też niedobór tych pierwiastków, pośrednio spowodowany brakiem witaminy K, może przyczynić się do zaburzeń w funkcjonowaniu organizmu.⁷ Obecnie wiemy, że metabolizm tkanki kostnej jest ściśle związany z prawidłowym poziomem witaminy K, której rola nie ogranicza się jedynie do procesów krzepnięcia krwi, lecz obejmuje również procesy przebudowy kości. Liczne badania wskazują na udział witaminy K2 w tłumieniu resorpcji kości poprzez hamowanie aktywności i indukowanie apoptozy osteoklastów przy jednoczesnej inhibicji apoptozy osteoblastów i indukcji różnicowania komórek progenitorowych w komórki kościotwórcze. W efekcie takiego działania, witamina K2 przesuwa równowagę w kierunku formowania tkanki kostnej, a nie jej ubytku.

Zaangażowanie witaminy K w utrzymanie właściwej homeostazy tkanki kostnej odzwierciedlają zależne od posttranslacyjnej karboksylacji białka. Najbardziej reprezentatywnym białkiem układu kostnego po kolagenie jest osteokalcyna. Białko to, syntetyzowane przez osteoblasty, należy do białek niekolagenowych wchodzących w skład ECM. Osteokalcyna posiada trzy reszty Gla i odgrywa istotną rolę w wiązaniu jonów wapnia do hydroksyapatytu – nieorganicznego składnika kości, który stanowi około 70% całkowitej masy kostnej. W postaci nieukarboksylowanej osteoklacyna pozostaje nieaktywna i niezdolna do wbudowywania minerałów w tkankę kostną, w rezultacie czego dochodzi do zmniejszenia masy kostnej i zwiększenia podatności na złamania. Poziom nieukarboksylowanej osteokalcyny odzwierciedla koncentrację witaminy K. Jednocześnie stężenie w surowicy krwi nieukarboksylowanego białka wzrasta wraz z wiekiem i jest wyraźnie skorelowane z ryzykiem złamań kości. Z tego też powodu, osteokalcyna uważana jest za marker aktywności osteoblastów. Z każdym rokiem przybywa danych epidemiologicznych wskazujących na zależność między niedoborem witaminy K, poziomem nieukarboksylowanej osteokalcyny oraz związaną z wiekiem utratę masy kostnej i zwiększone ryzyko złamań kości na tle osteoporozy.

Naukowcy prowadzą również badania nad znaczeniem witaminy K w hamowaniu nowotworów piersi, jajników, okrężnicy, żołądka, woreczka żółciowego, wątroby i nerek. Badania laboratoryjne wykazują, że obecność witaminy K ogranicza rozwój nowotworu⁸.

Z niedoborem witaminy K spotykamy się rzadko, gdyż organizm może ją wytwarzać sam za pomocą mikroorganizmów, które znajdują się w jelicie cienkim. Brak witaminy K mogą odczuwać ci, którzy jedzą za mało zielonolistnych warzyw. Poza tym niedobór tej cennej substancji występuje szczególnie u dorosłych podczas kuracji antybiotykowej, jeśli pacjent nadużywa leków, osłabia to bowiem bakterie przewodu pokarmowego produkujące tę witaminę. Działanie witaminy K hamuje także przyjmowanie innych lekarstw, takich jak kumaryna, warfaryna, heparyna i salicylany⁹.

Awitaminozę mogą spowodować też zaburzenia we wchłanianiu pokarmów ograniczające trawienie tłuszczów, jak również uszkodzenia wątroby. Dlatego przy tego rodzaju nieprawidłowościach w funkcjonowaniu organizmu lekarz zaleca zazwyczaj dodatkowo przyjmowanie określonych dawek witaminy K.

Zbyt mała jej ilość może powodować zapalenia jelita, biegunkę oraz celiakię, która charakteryzuje się między innymi zaburzeniami we wchłanianiu tłuszczów. Spożycie witaminy K powinno być większe także u osób mających uporczywe krwawienia z nosa.
Niedobór witaminy K występuje czasem u niemowląt, gdyż ich organizm nie może od razu wytworzyć w przewodzie pokarmowym odpowiedniej ilości bakterii potrzebnych do jej powstania. Aby zapobiec takiej sytuacji, kobietom ciężarnym podaje się uzupełniające dawki witaminy K lub wstrzykuje się ją dziecku po porodzie.

Witamina K nie jest toksyczna, ale w dużych dawkach wywołuje żółtaczkę i uszkodzenia tkanki mózgowej u niemowląt. Nadmiar może prowadzić do niedokrwistości. Również podczas leczenia przeciwzakrzepowego należy ostrożnie dawkować witaminę K, aby nie spowodować skutków przeciwnych. Najwięcej witaminy K potrzebują nastolatki oraz ludzie młodzi, w wieku od 19 do 25 lat, a szczególnie kobiety w ciąży i matki karmiące¹⁰.

1. ‘’WITAMINY, MINERAŁY I SUPLEMENTY’’ KRZYSZTOF ABRAMEK

2. ‘’PODSTAWY BIOCHEMII; JERZY KĄCZKOWSKI

3. ;;WITAMINY W WALCE Z RAKIEM’’ DR KEDAR N. PRASAD, K.CH PRASAD

4. DOMOWA ENCYKLOPEDIA ZDROWIA

5. ‘’ENCYKLOPEDIA WITAMIN I SKŁADNIKÓW MINERALNYCH’’ ELIZABETH SOMER

6. ‘’ABC WITAMIN’’ SCOTT-MONCRIEF CHRISTINA

7. WWW.WIKIPEDIA.PL

8. WWW. RESMEDICA.PL

9. WITAMINY.EU.INTERIA.PL

10. MEDIWEB.PL

---

1. WWW.WIKIPEDIA.PL↩

2. ;WITAMINY W WALCE Z RAKIEM’’ DR KEDAR N. PRASAD, K.CH PRASAD↩

3. WITAMINY.EU.INTERIA.PL↩

4. ’PODSTAWY BIOCHEMII; JERZY KĄCZKOWSKI↩

5. WWW. RESMEDICA.PL↩

6. ‘’WITAMINY, MINERAŁY I SUPLEMENTY’’ KRZYSZTOF ABRAMEK↩

7. DOMOWA ENCYKLOPEDIA ZDROWIA↩

8. ’ENCYKLOPEDIA WITAMIN I SKŁADNIKÓW MINERALNYCH’’ ELIZABETH SOMER↩

9. MEDIWEB.PL↩

10. ’ABC WITAMIN’’ SCOTT-MONCRIEF CHRISTINA↩