维生素K

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維生素K1
維生素K2

維生素K是指具萘醌基的衍生物2-甲萘醌,是人類的維生素,具疏水性。它是一些特定蛋白質轉譯後所必需的,尤其是血液凝固中必備的蛋白質。維生素K2(甲萘醌(Menaquinone)和四烯甲萘醌(Menatetrenone))通常在動物中由細菌製造,因此缺乏維生素K是極為罕見的,除非腸道有嚴重損傷。除天然的维生素K1、K2外,亦有人工合成的维生素K3、K4

物理性质[编辑]

维生素K1

  • 分子式:C31H46O2
  • 分子量:450.71 g/mol
  • 密度:0.97 g/cm3
  • 熔点:-20 °C
  • 沸点:140-145 °C
  • 外观:黄色油状
  • 溶解性:不溶於水,難溶於甲醇,可溶於其他各種有機溶劑。

维生素K2(MK-7)

  • 熔点:54 °C
  • 外观:黄色結晶
  • 溶解性:不溶於水,難溶於甲醇,可溶於其他各種有機溶劑。

化學結構[编辑]

維生素K是一族類似結構的化合物,其共同有甲基化萘醌環,但是在3號位置上的烴側鏈則不同。葉綠醌(Phylloquinone。也稱為維生素K1)側鏈上具四個異戊二烯(isoprenoid)殘基,其中一個是不飽知的。甲萘醌(Menaquinone,維生素K2)側鏈上不飽知的異戊二烯鏈的數目不等,通常簡稱為MK-n,n代表異戊二烯鏈的數目。MK-4,5,7與維生素K1活性相等。MK-1只有維生素K1的1%活性,MK-10也只有30~49%的活性。甲萘醌(Menadione,維生素K3)是人工合成產物,但具有毒性。

生理學[编辑]

維生素K參與某特定的蛋白質中的穀氨酸的γ位置的羧化作用,這些γ-羧基谷氨酸(縮寫為Gla)參與鈣離子結合,而具 Gla殘基對活性是必需的蛋白質統稱Gla-蛋白質。目前,有14個人類的Gla-蛋白質被發現,它們參與以下生理作用:

  • 凝血(凝血酶原(FactorⅡ),凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ,C-蛋白质,S-蛋白质和Z-蛋白质)
  • 骨質新陳代謝
  • 血管

疾病中角色[编辑]

維生素K發生缺乏的原因是由於在腸中吸收被干擾(例如膽管阻塞)或由於治療或意外服用維生素K拮抗劑,而因營養缺乏引致維生素K缺乏症是很罕見的。由於維生素K的缺乏而使Gla 殘基不能或只部分生成,因此Gla蛋白質是不活化。以上提及的三個生理功能缺乏控制也許會導致:不可控制大出血風險、軟骨鈣化和嚴重變形的骨質生長、不可溶的鈣鹽沈積在動脈壁上。

新生兒維生素K缺乏[编辑]

新生兒有許多原因會造成維生素K缺乏。他們出生的時候可能會缺乏維生素K,原因是這種維生素不易從母體經由胎盤進入胎兒體內,經由母乳哺育提供的維生素K不足,而且胎兒腸道的產維生素K的細菌仍未進入,还有一个因素是肝脏未臻成熟,因此有些新生兒此維生素會很少。

發現[编辑]

在20年代晚期,丹麥科學家Henrik Dam研究以膽固醇量低飼料養雞觀察膽固醇的角色。幾個星期後,動物被開始有出血現象和開始流血。這些毛病不能以增加膽固醇量低飼料來恢復健康。似乎暗示某化合物與膽固醇一起從食物被提取出來,因外這種化合物稱凝血維生素。這個新的維生素以K標示是因為最初的發現在德國學報報告,德文便是Koagulations 維生素。聖路易士大學的Edward Adelbert Doisy 再加以研究,因比發現其結構及化學特性。Dam 和Doisy 在維生素K 的研究貢獻而同時分享1943 年醫學諾貝爾獎。Louis Fieser 是第一個成功以化學合成這維生素。

幾十年來,患維生素缺乏症的雞模型是定量測量各種食物中的維生素K的唯一方法 :小雞先被引起維生素K缺乏症,然後被餵食已知含量的維生素K 的食物。血液凝集被飲食恢復的程度被採用為其維生素K 含量指標。

1938年,Harry Pratt Smith,Emory Warner,Kenneth Brinkhous,and Walter Seegers 等在 University of Iowa病理系醫生報導第一個成功以維生素K治療因prothrombin 缺乏的黃疸病病人出血的致命危險。但當時維生素K 的精確作用尚未被發現。直到1974 年,Stenflo 等從服用大劑量的維生素K拮抗劑warfarin母牛中分離出維生素K-依賴的凝血酶原(Factor Ⅱ)。正常的凝血酶原含有10個不尋常的氨基酸殘基,且後來被確認為γ-羧化穀氨酸(Gla)。但從warfarin處理過的母牛分離之凝血酶原卻有正常穀氨酸,因此便稱為去羧基凝血酶原descarboxyprothrombin。額外羧基在Gla 上明顯的證明維生素K 作為將穀氨酸Glu轉換成Gla的羧化反應的角色。

Gla-蛋白質[编辑]

現在,人類的Gla蛋白質特性被了解已有一定程度:凝血因子Ⅱ(凝血酶原)、Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ,C和S-抗凝血蛋白質和以凝血酶為標的Z-蛋白質、骨钙蛋白(骨Gla蛋白質)、鈣化抑制基質Gla蛋白質(matrix gla protein,MGP),細胞生長調控的特殊抑長基因6 蛋白質(Gas6)和當前功能仍未知的穿膜Gla蛋白質。Gas6可能透過活化Axl 接受器酪氨酸激酶和刺激細胞增生或防止細胞凋亡。在以上為人所知的例子中,Gla殘基的是功能必需的。

現已知Gla蛋白質存在於各種脊椎動物:哺乳動物、鳥、爬行動物和魚。一些澳大利亞蛇毒液便由活化人血凝結的系統。有些情況,活化作用由Gla蛋白質與磷酸質膜結合因此轉化前凝血因子(procoagulant)成活化態。

由無脊椎動物地紋芋螺(Conus geographus)產生的Gla蛋白是由芋螺毒素(conantokins)形成。這些蝸牛產生的神經毒素具有富含Gla的肽,而且足以殺害成年人。

參考文獻[编辑]

  • Dam H. The antihemorrhagic vitamin of the chick. Occurrence and chemical nature. Nature 1935;135:652.
  • Stenflo J, Fernlund P, Egan W, Roepstorff P. Vitamin K dependent modifications of glutamic acid residues in prothrombin. Proc Natl Acad Sci USA 1974;71:2730–3. PMID 4528109.
  • Rhéaume-Bleue, Kate. Vitamin K2 and the Calcium Paradox. John Wiley & Sons, Canada. 2012. ISBN 1-118-06572-7. 

外部連結[编辑]