Vitamin K thường được biết đến với vai trò là một yếu tố thiết yếu trong quá trình đông máu.
Tuy nhiên, Vitamin K trong chế độ ăn uống được sử dụng trong hầu hết các mô để kích hoạt protein phụ thuộc vitamin K có tác động sinh lý học đa dạng ngoài cầm máu, bao gồm điều hòa vôi hóa, viêm, hình thành mạch, kiểm soát tăng trưởng, bổ thể và quá trình chết theo chương trình. Trong đó, vai trò quan trọng của vitamin K đến sức khỏe của xương ngày càng được chứng minh thông qua hệ thống protein phụ thuộc vitamin K.
1. TỔNG QUAN VỀ VITAMIN K
Vitamin K không phải là một hợp chất đơn lẻ mà là thuật ngữ chỉ nhiều hợp chất tương tự có chức năng sinh lý của loại vitamin này. Chúng có cấu trúc chung là lõi 2-methyl-1,4-naphthoquinone, còn được gọi là menadione. Dạng đơn giản nhất, chỉ chứa lõi này, được gọi là vitamin K3. Ngược lại với các dạng tự nhiên, K3 ưa nước và không thu được qua chế độ ăn uống.
Tuy nhiên, nó hoạt động như một chất trung gian trong quá trình trao đổi chất của con người. Vitamin K từ chế độ ăn uống có nguồn gốc từ thực vật (ở dạng vitamin K1, được gọi là phylloquinone [phytomenadione, phytonadione]) hoặc phổ biến hơn là từ các nguồn động vật ở dạng vitamin K2 (menaquinone). Cấu trúc của menaquinone là 2-metyl-3-all-trans-polyaryl-1,4-naphthoquinone.
Tên gọi chung của menaquinone là MK-n, trong đó n là số lượng nhóm isopren có trong phân tử. Menaquinone phổ biến nhất được tìm thấy trong thực phẩm là MK-4, được gọi là menaquinone chuỗi ngắn, và menaquinone chuỗi dài là MK-7, MK-8 và MK-9.
Vitamin K4 cũng tồn tại, và thuật ngữ này có liên quan đến các dạng vitamin K tổng hợp khác. Nó có thể là dạng giảm của vitamin K3 (menadiol) hoặc các dạng este của nó (ví dụ, vitamin K3 diacetate).
Hấp thu
Mặc dù tất cả các vitamin K tan trong chất béo, chiều dài chuỗi làm tăng đáng kể đặc tính ưa mỡ; từ đó liên quan đến sự hấp thu, vận chuyển trong huyết tương, dự trữ ở mô và thời gian bán hủy sinh học. Menaquinone được tìm thấy trong thực phẩm lên men từ vi khuẩn và trong gan. Ngoài được hấp thu từ chế độ ăn, vitamin K2 cũng được vi khuẩn cư trú trong ruột chi Bacteroides và Lactococcus tổng hợp.
Tuy nhiên, sự tổng hợp của vi khuẩn có thể bị hạn chế do lượng các vitamin tan trong lipid thấp tại đại tràng. Vitamin K khi được hấp thu vào máu ko có protein vận chuyển huyết tương cụ thể, nhưng chủ yếu được vận chuyện bởi lipoprotein.
Khi hấp thu tại ruột, Vitamin K được vận chuyển trong chylomicron, và sau đó đi trực tiếp vào tuần hoàn hệ thống thông qua hệ thống bạch huyết. Sự hấp thụ vitamin K2, đặc biệt là MK chuỗi dài rất cao và thậm chí có thể hoàn toàn nếu có sự hiện diện đồng thời của chất béo, ví dụ trong các sản phẩm từ sữa. Tuy nhiên, Vitamin K1 khó hấp thu từ chế độ ăn uống hơn nhiều so với MK-7 tự nhiên hoặc MK-4 tinh khiết.
2. CÁC PROTEIN PHỤ THUỘC VITAMIN K
Vitamin K hoạt động như một coenzyme của carboxyglutamyl carboxylase, 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 (Glu) thành Gla.
Cho đến nay, 14 VKDPs đã được xác định, mặc dù vẫn chưa hiểu biết hết về công dụng của chúng. Các protein phụ thuộc vitamin K bao gồm 7 loại protein (II, IIV, IX, X, protein S, protein X và protein Z) tham gia vào quá trình đông máu và được tổng hợp ở gan. Ngoài ra còn có 4 protein thuộc họ Gla xuyên màng. Các VKDP tìm thấy trong xương khác là Osteocalcin, Matrix Gla protein (MGP), Gas 6 và protein S.
A.Các protein phụ thuộc vitamin K là yếu tố tham gia quá trình đông máu. Nhiều protein VKD rất cần thiết cho quá trình đông máu, hỗ trợ (chất làm đông máu) hoặc làm suy giảm (chất chống đông máu) cầm máu.
B.Phần lớn các yếu tố đông máu phát tín hiệu thông qua các thụ thể trên màng tế bào (PARs, RTKs, yếu tố mô) để làm trung gian cho nhiều quá trình sinh lý.
C.Một số protein VKD có vai trò trong cân bằng nội môi calci
D.Một số protein VKD chưa rõ chức năng
2.1 CHỨC NĂNG CẦM MÁU
Các protein VKD đầu tiên được xác định là các protein VKD cầm máu, đã được nghiên cứu rộng rãi. Gan là nơi tổng hợp chính của các protein VKD cầm máu, được tiết vào máu và đáp ứng với tổn thương thông qua một loạt phản ứng đông máu.
Con đường này liên quan đến một loạt các phản ứng phân cắt protein, cuối cùng dẫn đến sự hình thành cục máu đông fibrin bịt kín vị trí tổn thương để ngăn mất máu. Một số yếu tố đông máu VKD là chất gây đông máu, trong khi những yếu tố khác có vai trò chống đông máu ngăn chặn dòng thác đông máu khi cục máu đông hình thành.
Nhiều protein đông máu cũng có vai trò truyền tín hiệu có thể ảnh hưởng đến quá trình cầm máu, ví dụ như kích hoạt thrombin (dạng hoạt động của prothrombin) của tiểu cầu thông qua các thụ thể kích hoạt tiểu cầu. Kích hoạt tiểu cầu là cần thiết để sửa chữa vết thương vì nó dẫn đến sự kết hợp của tiểu cầu vào cục máu đông fibrin và hoạt hóa tiểu cầu cũng được trung gian bởi protein VKD Gas6, không phải là protein đông máu.
Nhiều protein VKD cầm máu cũng được biểu hiện ở các mô ngoài gan, nơi chúng có vai trò bổ sung, ví dụ protein S tác động đến bổ thể và quá trình thực bào, protein C điều chỉnh phản ứng viêm và chức năng rào cản, và Gas6 có chức năng kiểm soát tăng trưởng.
2.2 CHỨC NĂNG VÔI HOÁ
Vitamin K cũng tham gia vào quá trình khoáng hóa xương bên cạnh Calci và vitamin D.
Một trong những protein noncollagenous VKD được tìm thấy trong xương là osteocalcin (còn được gọi là bone-Gla-protein). Osteocalcin được sản xuất bởi nguyên bào xương và một số tế bào khác từ quá trình tạo cốt bào.
K2 kích hoạt osteocalcin liên kết với các ion calci và tinh thể hydroxyapatite, điều chỉnh tổ chức của ma trận ngoại bào xương, điều chỉnh kích thước và hình dạng của các tinh thể hydroxyapatite. Do đó, Osteocalcin có ảnh hưởng đến quá trình khoáng hóa xương vì osteocalcin có thể gắn với các chất khoáng có trong xương, từ đó làm tăng mật độ khoáng chất trong xương, giúp xương chắc khỏe và giảm nguy cơ gãy xương.
Phiên mã và dịch mã của gen OC được điều hòa bởi 1,25(OH)2 D3, nhưng khả năng liên kết với ion calci của nó phụ thuộc vào vitamin K và cần có vitamin K2 để được hoạt hóa hoàn toàn (thông qua quá trình carboxyl hóa).
Số lượng osteocalcin được carboxyl hóa (cOC) là một phương pháp tốt để đánh giá tình trạng vitamin K của cơ thể: nếu tỷ lệ osteocalcin chưa được carboxyl hóa (ucOC) cao chứng tỏ cơ thể đang bị thiếu vitamin K và ngược lại. Để osteocalcin phát huy được hiệu quả tối đa, cần có vitamin K2.
K2 giữ cho calci không lắng đọng tại các mạch máu và hướng đích cho canxi vào xương thông qua hoạt hóa một loại protein điều chỉnh quá trình calci hóa là Matrix Gla Protein (MGP) từ dạng từ dạng bất hoạt (ucMGP) sang dạng hoạt động (cMGP).
Bằng chứng ngày càng tăng cho thấy MGP được kích hoạt trong việc duy trì tính toàn vẹn của vi mạch và bảo tồn cấu trúc, chức năng của các cơ quan quan trọng, bao gồm võng mạc, thận và tim. MGP được tổng hợp bởi tế bào sụn, tế bào hủy xương và tế bào cơ trơn mạch máu, khi ở dạng hoạt động được giải phóng vào khoảng ngoại bảo sẽ giống một chất ức chế vôi hóa cục bộ, điều chỉnh lượng calci trong cơ thể.
Protein này gắn với ion Ca2+ trong máu, ngăn không cho chúng lắng đọng xuống thành mạch, do đó ngăn ngừa vôi hoá mạch máu đồng thời tạo điều kiện cho quá trình chuyển hóa xương diễn ra bình thường. Nhờ chức năng này, vitamin K được biết đến có vai trò trong các bệnh về tim mạch vì giảm thiểu nguy cơ tắc nghẽn mạch máu do xơ vữa động mạch.
Gla-rich protein và periostin là hai loại protein phụ thuộc vitamin K khác, được cho là điều chỉnh quá trình khoáng hóa chất nền ngoại bào của xương.
Một loại VKD khác không kém phần quan trọng là protein S, chủ yếu được tổng hợp ở gan và tham gia vào quá trình chống đông máu. Nó cũng được tiết ra bởi các nguyên bào xương và tham gia vào quá trình luân chuyển xương nhưng theo một cơ chế chưa rõ ràng.
Tài liệu tham khảo
[1] K. L. Berkner và K. W. Runge, “Vitamin K-Dependent Protein Activation: Normal Gamma-Glutamyl Carboxylation and Disruption in Disease”, Int J Mol Sci, vol 23, số p.h 10, tr 5759, tháng 5 2022, doi: 10.3390/ijms23105759.
[2] P. Mladěnka và c.s., “Vitamin K – sources, physiological role, kinetics, deficiency, detection, therapeutic use, and toxicity”, Nutr Rev, vol 80, số p.h 4, tr 677–698, tháng 9 2021, doi: 10.1093/nutrit/nuab061.
Tìm hiểu bài viết liên quan: https://inrd.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/inrd2022
