Vitamin K là vitamin tan trong chất béo và là cofactor của một enzyme quan trọng trong cơ thể – carboxyglutamyl carboxylase.
Enzyme này xúc tác quá trình carboxyl hóa và kích hoạt các protein phụ thuộc vitamin K ( vitamin K-dependent proteins- VKDPs) thông qua việc chuyển đổi glutamyl thành Gla. Một loại VKDPs ngoài gan là Matrix Gla Protein (MGP) ngày càng được biết nhiều đến hơn bởi vai trò chuyển hóa trong xương và là chất bảo vệ cho sự toàn vẹn của mô và mạch máu.
1.TỔNG QUAN VỀ MGP
MGP là protein tiết chứa 5 gốc axit amin γ-carboxyglutamate (Gla), được tổng hợp bởi tế bào sụn, tế bào hủy xương và tế bào cơ trơn mạch máu.
Lúc đầu, quá trình dịch mã MGP diễn ra ở lưới nội chất và kích hoạt MGP cần 2 biến đổi sau dịch mã: phosphoryl hóa serine và carboxyl hóa γ-glutamate phụ thuộc vitamin K.
Cụ thể, quá trình carboxyl hóa glutamate phụ thuộc vitamin K ở các vị trí 2, 37, 41, 48 và 52 và quá trình phosphoryl hóa serine ở các vị trí 3, 6 và 9. Do đó, MGP tồn tại ở 4 cấu hình: dp-ucMGP (MGP khử phospho- không carboxyl hóa), dp-cMGP (MGP khử phospho-carboxyl hóa), p-ucMGP (MGP được phosphoryl hóa- không carboxyl hóa) và p-cMGP (MGP trưởng thành, được phosphoryl hóa-carboxyl hóa).
Các phản ứng tổng hợp, biến đổi, bài tiết MGP:
(1) Sau khi dịch mã ở lưới nội chất, vitamin K kích hoạt carboxyl hóa MGP tạo thành dp-cMGP
(2) dp-cMGP có thể cô lập calci nội bào, do đó cung cấp khả năng bảo vệ chống lại tổn thương do lắng đọng canxi.
(3) Một casein kinase liên kết với Golgi phosphoryl hóa các gốc serine của dp-cMGP thành p-cMGP (MGP được phosphoryl hóa-carboxyl hóa), để bài tiết.
(4) p-cMGP được tiết vào ngoại bào hoặc tuần hoàn để ức chế vôi hóa mô mềm, biệt hóa chuyển VSMC (tế bào cơ trơn mạch máu) thành OPC (tiền thân tế bào tạo xương) và truyền tín hiệu thông qua con đường BMP (protein phát sinh hình thái xương).
(5) Khi không có vitamin K, MGP ở dạng dp-ucMGP đi vào máu nhưng không ức chế quá trình vôi hóa và là dấu ấn sinh học phản ánh tình trạng thiếu vitamin K.
2. VAI TRÒ CỦA MGP
MGP được kích hoạt, khi được giải phóng vào khoảng ngoại bào sẽ hoạt động như một chất ức chế vôi hóa cục bộ ở các mô mềm.
MGP dạng hoạt động là một trong những chất ức chế nội sinh mạnh nhất đối với quá trình vôi hóa mạch máu in vivo. MGP không được carboxyl hóa, một trong những dạng không hoạt động, đã được tìm thấy tăng rõ rệt trong các ổ vôi hóa mạch máu. Nó trực tiếp ngăn chặn sự kết tủa calci phosphate thông qua việc liên kết các tinh thể vôi hóa trong mạch máu để hình thành các túi và cơ thể chết theo chương trình, đồng thời ức chế quá trình biệt hóa chuyển hóa của các tế bào cơ trơn mạch máu thành kiểu hình tạo xương bằng cách liên kết với BMP2.
Các bằng chứng ngày càng tăng cho thấy MGP trong việc duy trì tính toàn vẹn của vi mạch, bảo tồn cấu trúc và chức năng của các cơ quan quan trọng, bao gồm võng mạc, thận và tim. Thí nghiệm cho thấy những con chuột thiếu gen MGP chết trong vòng 2 tháng do vôi hóa động mạch lan rộng dẫn đến sự tan rã và vỡ thành động mạch và chảy máu ồ ạt.
Các nghiên cứu trên người cũng cho thấy các bằng chứng đáng kể liên quan đến tỷ lệ tử vong và kết quả tim mạch bất lợi ( xơ cứng động mạch, viêm vi tuần hoàn mạch vành, rối loạn chức năng tâm trương của thất trái), chức năng thận (sỏi thận, xơ hóa mô kẽ thận), vi tuần hoàn võng mạc (hẹp đường kính tiểu động mạch võng mạc).
Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy MGP cũng như vitamin K có tác dụng duy trì sức khỏe của xương.
MGP có tác dụng nhiều mặt đối với sức khỏe của xương vì nó không chỉ thúc đẩy quá trình hình thành xương bằng cách điều chỉnh tăng tín hiệu Wnt/β-catenin – một con đường điều tiết quan trọng trong quá trình hình thành xương. Ngoài ra MGP còn ảnh hưởng đến quá trình khoáng hóa nguyên bào xương và ảnh hưởng đến khối lượng xương bằng cách điều chỉnh sự lắng đọng của chất nền xương. Có thể thấy MGP giúp định hướng calci vào xương, tránh hiện tượng lắng đọng vào các mô mềm dẫn đến các tình trạng bệnh lý.
Tài liệu tham khảo
[1] F.-F. Wei, S. Trenson, P. Verhamme, C. Vermeer, và J. A. Staessen, “Vitamin K–Dependent Matrix Gla Protein as Multifaceted Protector of Vascular and Tissue Integrity”, Hypertension, vol 73, số p.h 6, tr 1160–1169, tháng 6 2019, doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.119.12412.
Tìm hiểu bài viết liên quan: https://inrd.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/inrd2022
