La vitamina K es una familia de vitámeros liposolubles estructuralmente similares que se encuentran en los alimentos y se comercializan como suplementos dietéticos. [1] El cuerpo humano necesita vitamina K para la modificación post-síntesis de ciertas proteínas necesarias para la coagulación de la sangre ("K" del alemán/danés koagulación , para "coagulación") o para controlar la unión del calcio en los huesos y otros tejidos . [2] La síntesis completa implica la modificación final de estas llamadas " proteínas Gla " por la enzima gamma-glutamil carboxilasa que utiliza la vitamina K como cofactor .
La vitamina K se utiliza en el hígado como intermediario VKH 2 para desprotonar un residuo de glutamato y luego se reprocesa en vitamina K a través de un intermediario de óxido de vitamina K. [3] La presencia de proteínas no carboxiladas indica una deficiencia de vitamina K. La carboxilación les permite unirse ( quelar ) iones de calcio , algo que no pueden hacer de otra manera. [4] Sin vitamina K, la coagulación de la sangre se ve gravemente afectada y se produce una hemorragia incontrolada. Las investigaciones sugieren que la deficiencia de vitamina K también puede debilitar los huesos, contribuyendo potencialmente a la osteoporosis y puede promover la calcificación de las arterias y otros tejidos blandos. [2] [4] [5]
Químicamente, la familia de la vitamina K comprende derivados de 2- metil - 1,4-naftoquinona (3-) . La vitamina K incluye dos vitámeros naturales: vitamina K 1 ( filoquinona ) y vitamina K 2 ( menaquinona ). [4] La vitamina K 2 , a su vez, consta de varios subtipos químicos relacionados, con diferentes longitudes de cadenas laterales de carbono formadas por grupos de átomos isoprenoides . Los dos más estudiados son la menaquinona-4 (MK-4) y la menaquinona-7 (MK-7).
La vitamina K 1 es producida por las plantas y se encuentra en mayores cantidades en los vegetales de hojas verdes , porque participa directamente en la fotosíntesis. Es activa como vitamina en animales y realiza las funciones clásicas de la vitamina K, incluida su actividad en la producción de proteínas coagulantes de la sangre. Los animales también pueden convertirla en vitamina K 2 , variante MK-4. Las bacterias de la flora intestinal también pueden convertir K 1 en K 2 . Todas las formas de K 2 distintas del MK-4 sólo pueden ser producidas por bacterias, que las utilizan durante la respiración anaeróbica . La vitamina K 3 ( menadiona ), una forma sintética de vitamina K, se usó para tratar la deficiencia de vitamina K, pero debido a que interfiere con la función del glutatión , ya no se usa de esta manera en la nutrición humana. [2]
La vitamina K se refiere a vitámeros solubles en grasa estructuralmente similares que se encuentran en los alimentos y se comercializan como suplementos dietéticos. La "vitamina K" incluye varios compuestos químicos. Estos son similares en estructura en el sentido de que comparten un anillo de quinona, pero difieren en la longitud y el grado de saturación de la cola de carbono y el número de unidades repetidas de isopreno en la cadena lateral (ver figuras en la sección de Química). Las formas de origen vegetal son principalmente vitamina K 1 . Los alimentos de origen animal son principalmente vitamina K 2 . [1] [6] [7] La vitamina K tiene varias funciones: un nutriente esencial que se absorbe de los alimentos, un producto sintetizado y comercializado como parte de un multivitamínico o como un suplemento dietético monovitamínico y un medicamento recetado para fines específicos. . [1]
La Academia Nacional de Medicina de EE. UU . no distingue entre K 1 y K 2 ; ambas se cuentan como vitamina K. Cuando las recomendaciones se actualizaron por última vez en 1998, no había suficiente información disponible para establecer un requerimiento promedio estimado o una cantidad dietética recomendada , términos que existen. para la mayoría de las vitaminas. En casos como estos, la academia define la ingesta adecuada (IA) como cantidades que parecen ser suficientes para mantener una buena salud, en el entendimiento de que en una fecha posterior, las IA serán reemplazadas por información más exacta. La IA actual para mujeres y hombres adultos de 19 años o más es de 90 y 120 μg/día, respectivamente, para el embarazo es de 90 μg/día y para la lactancia es de 90 μg/día. Para los lactantes de hasta 12 meses, la IA es de 2,0 a 2,5 μg/día; para niños de 1 a 18 años, la IA aumenta con la edad de 30 a 75 μg/día. En cuanto a la seguridad, la academia establece niveles máximos tolerables de ingesta (conocidos como "límites superiores") de vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. La vitamina K no tiene un límite superior, ya que los datos en humanos sobre los efectos adversos de dosis altas no son suficientes. [5]
En la Unión Europea, la ingesta adecuada se define de la misma manera que en Estados Unidos. Para mujeres y hombres mayores de 18 años la ingesta adecuada se fija en 70 μg/día, para el embarazo 70 μg/día y para la lactancia 70 μg/día. Para niños de 1 a 17 años, los valores de ingesta adecuados aumentan con la edad de 12 a 65 μg/día. [8] Japón fijó una ingesta adecuada para mujeres adultas en 65 μg/día y para hombres en 75 μg/día. [9] La Unión Europea y el Japón también examinaron la seguridad y concluyeron, al igual que los Estados Unidos, que no había pruebas suficientes para establecer un límite superior para la vitamina K. [9] [10]
A efectos del etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en EE. UU., la cantidad de una porción se expresa como porcentaje del valor diario. A efectos del etiquetado de vitamina K, el 100% del valor diario era 80 μg, pero el 27 de mayo de 2016 se revisó al alza a 120 μg, para que coincidiera con el valor más alto para una ingesta adecuada. [11] [12] Se exigió el cumplimiento de las regulaciones de etiquetado actualizadas a partir del 1 de enero de 2020 para los fabricantes con 10 millones de dólares estadounidenses o más en ventas anuales de alimentos, y antes del 1 de enero de 2021 para los fabricantes con un menor volumen de ventas de alimentos. [13] [14] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .
Según el Global Fortification Data Exchange, la deficiencia de vitamina K es tan rara que ningún país exige que los alimentos estén enriquecidos. [15] La Organización Mundial de la Salud no tiene recomendaciones sobre la fortificación con vitamina K. [dieciséis]
La vitamina K 1 proviene principalmente de las plantas, especialmente de los vegetales de hojas verdes. Los alimentos de origen animal aportan pequeñas cantidades. La vitamina K 2 proviene principalmente de alimentos de origen animal, siendo las aves y los huevos fuentes mucho mejores que la carne de res, el cerdo o el pescado. [7] Una excepción a esto último es el nattō , que se elabora a partir de soja fermentada con bacterias. Es una rica fuente alimenticia de vitamina K 2 variante MK-7, producida por la bacteria. [17]
Los alimentos de origen animal son una fuente de vitamina K 2 . [19] [20] La forma MK-4 proviene de la conversión de vitamina K 1 de origen vegetal en varios tejidos del cuerpo. [21]
Debido a que la vitamina K ayuda a los mecanismos de coagulación sanguínea, su deficiencia puede provocar una reducción de la coagulación sanguínea y, en casos graves, puede provocar una reducción de la coagulación, un aumento del sangrado y un aumento del tiempo de protrombina . [2] [5]
Las dietas normales no suelen ser deficientes en vitamina K, lo que indica que la deficiencia es poco común en niños y adultos sanos. [4] Una excepción pueden ser los bebés que tienen un mayor riesgo de deficiencia independientemente del estado vitamínico de la madre durante el embarazo y la lactancia debido a la mala transferencia de la vitamina a la placenta y las bajas cantidades de vitamina en la leche materna. [18]
Las deficiencias secundarias pueden ocurrir en personas que consumen cantidades adecuadas, pero tienen condiciones de malabsorción, como fibrosis quística o pancreatitis crónica, y en personas que tienen daño o enfermedad hepática . [2] La deficiencia secundaria de vitamina K también puede ocurrir en personas a las que se les ha recetado un medicamento antagonista de la vitamina K, como la warfarina. [2] [4] Un fármaco asociado con un mayor riesgo de deficiencia de vitamina K es el cefamandol , aunque se desconoce el mecanismo. [22]
La vitamina K se administra en forma de inyección a los recién nacidos para prevenir el sangrado por deficiencia de vitamina K. [18] Los factores de coagulación sanguínea de los recién nacidos son aproximadamente entre un 30% y un 60% de los valores de los adultos; esto parece ser una consecuencia de una mala transferencia de vitamina a través de la placenta y, por lo tanto, de un nivel bajo de vitamina K en el plasma fetal. [18] La aparición de hemorragia por deficiencia de vitamina K en la primera semana de vida del bebé se estima en 0,25 a 1,7%, con una prevalencia de 2 a 10 casos por 100.000 nacimientos.
La leche humana contiene 0,85 a 9,2 μg/L (mediana 2,5 μg/L) de vitamina K 1 , mientras que la fórmula infantil se formula en un rango de 24 a 175 μg/L. [18] El sangrado tardío, de 2 a 12 semanas después del nacimiento, puede ser consecuencia de la lactancia materna exclusiva, especialmente si no hubo tratamiento preventivo. [18] La prevalencia de aparición tardía fue de 35 casos por 100.000 nacidos vivos en lactantes que no habían recibido profilaxis al nacer o poco después. [23] El sangrado por deficiencia de vitamina K ocurre con más frecuencia en la población asiática en comparación con la población caucásica. [18]
El sangrado en los bebés debido a la deficiencia de vitamina K puede ser grave y provocar hospitalización, daño cerebral y la muerte. La inyección intramuscular, que generalmente se administra poco después del nacimiento, es más efectiva para prevenir el sangrado por deficiencia de vitamina K que la administración oral, que requiere una dosis semanal hasta los tres meses de edad. [18]
La warfarina es un fármaco anticoagulante . Funciona inhibiendo una enzima que es responsable de reciclar la vitamina K a un estado funcional. Como consecuencia, las proteínas que deberían ser modificadas por la vitamina K no lo son, incluidas las proteínas esenciales para la coagulación de la sangre y, por tanto, no son funcionales. [24] El propósito del medicamento es reducir el riesgo de una coagulación sanguínea inadecuada, que puede tener consecuencias graves y potencialmente fatales. [2] La acción anticoagulante adecuada de la warfarina es función de la ingesta de vitamina K y la dosis del fármaco. Debido a la diferente absorción del fármaco y a las diferentes cantidades de vitamina K en la dieta, la dosificación debe controlarse y personalizarse para cada paciente. [25] Algunos alimentos son tan ricos en vitamina K 1 que el consejo médico es evitarlos (ejemplos: col rizada, espinacas, hojas de nabo) por completo, y en el caso de alimentos con un contenido vitamínico modestamente alto, mantenga el consumo lo más constante posible, de modo que que la combinación de ingesta de vitaminas y warfarina mantiene la actividad anticoagulante en el rango terapéutico. [26]
La vitamina K es un tratamiento para los episodios hemorrágicos causados por una sobredosis del fármaco. [27] La vitamina se puede administrar por vía oral, intravenosa o subcutánea . [27] La vitamina K oral se utiliza en situaciones en las que el índice normalizado internacional de una persona es superior a 10 pero no hay sangrado activo. [26] [28] Los anticoagulantes más nuevos apixaban , dabigatran y rivaroxaban no son antagonistas de la vitamina K. [29]
La cumarina se utiliza en la industria farmacéutica como reactivo precursor en la síntesis de varios productos farmacéuticos anticoagulantes sintéticos. [ 30] Un subconjunto, las 4-hidroxicumarinas , actúan como antagonistas de la vitamina K. Bloquean la regeneración y el reciclaje de la vitamina K. Algunos de los productos químicos anticoagulantes de 4-hidroxicumarina están diseñados para tener una alta potencia y largos tiempos de residencia en el cuerpo, y se usan específicamente como rodenticidas de segunda generación ("veneno para ratas"). La muerte ocurre después de un período de varios días a dos semanas, generalmente por hemorragia interna. [30] Para los seres humanos y los animales que han consumido el rodenticida o ratas envenenadas con el rodenticida, el tratamiento consiste en la administración prolongada de grandes cantidades de vitamina K. [31] [32] Esta dosificación a veces debe continuarse durante hasta nueve meses. en casos de intoxicación por rodenticidas " superwarfarina " como el brodifacoum . Se prefiere la vitamina K 1 oral a otras vías de administración de vitamina K 1 porque tiene menos efectos secundarios. [33]
Se ha utilizado un aumento en el tiempo de protrombina , un ensayo de coagulación, como indicador del estado de la vitamina K, pero carece de sensibilidad y especificidad suficientes para esta aplicación. [34] La filoquinona sérica es el marcador más comúnmente utilizado del estado de la vitamina K. Concentraciones <0,15 µg/L son indicativas de deficiencia. Las desventajas incluyen la exclusión de otros vitámeros de la vitamina K y la interferencia de la ingesta dietética reciente. [34] La vitamina K es necesaria para la gammacarboxilación de residuos de ácido glutámico específicos dentro del dominio Gla de las 17 proteínas dependientes de la vitamina K. Por lo tanto, un aumento en las versiones no carboxiladas de estas proteínas es un marcador indirecto pero sensible y específico de la deficiencia de vitamina K. Si se mide la protrombina no carboxilada, esta "proteína inducida por la ausencia/antagonismo de la vitamina K (PIVKA-II)" está elevada en la deficiencia de vitamina K.
La prueba se utiliza para evaluar el riesgo de hemorragia por deficiencia de vitamina K en recién nacidos. [34] La osteocalcina participa en la calcificación del tejido óseo. La proporción entre osteocalcina no carboxilada y osteocalcina carboxilada aumenta con la deficiencia de vitamina K. Se ha demostrado que la vitamina K2 reduce esta proporción y mejora la densidad mineral ósea de las vértebras lumbares . [35] La proteína Matrix Gla debe sufrir una fosforilación y carboxilación dependiente de la vitamina K. La concentración plasmática elevada de MGP desfosforilada y no carboxilada es indicativa de deficiencia de vitamina K. [36]
Ninguna toxicidad conocida está asociada con dosis orales altas de las formas de vitamina K 1 o vitamina K 2 de la vitamina K, por lo que las agencias reguladoras de EE. UU., Japón y la Unión Europea coinciden en que no es necesario establecer niveles máximos de ingesta tolerables . [5] [9] [10] Sin embargo, la vitamina K 1 se ha asociado con reacciones adversas graves como broncoespasmo y paro cardíaco cuando se administra por vía intravenosa. La reacción se describe como una reacción anafilactoide no mediada por inmunidad , con una incidencia de 3 por 10.000 tratamientos. La mayoría de las reacciones ocurrieron cuando se usó aceite de ricino polioxietilado como agente solubilizante. [37]
La menadiona, un compuesto natural [38] al que a veces se hace referencia como vitamina K 3 , se utiliza en la industria de alimentos para mascotas porque una vez consumida se convierte en vitamina K 2 . [39] La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU . ha prohibido la venta de esta forma como suplemento dietético humano porque se ha demostrado que las sobredosis causan reacciones alérgicas , anemia hemolítica y citotoxicidad en las células del hígado. [2]
El 4-amino-2-metil-1-naftol ("K 5 ") no es natural y, por tanto, no es una "vitamina". La investigación con "K 5 " sugiere que puede inhibir el crecimiento de hongos en los jugos de frutas. [40]
La estructura de la filoquinona, vitamina K 1 , está marcada por la presencia de una cadena lateral de fitilo . [5] La vitamina K 1 tiene un doble enlace trans (E) responsable de su actividad biológica y dos centros quirales en la cadena lateral de fitilo. [41] La vitamina K 1 aparece como un líquido viscoso de color amarillo a temperatura ambiente debido a su absorción de luz violeta en los espectros UV-visible obtenidos mediante espectroscopia ultravioleta-visible . [42] Las estructuras de las menaquinonas, la vitamina K 2 , están marcadas por la cadena lateral de poliisoprenilo presente en la molécula que puede contener de cuatro a 13 unidades de isoprenilo. MK-4 es la forma más común. [5] El gran tamaño de la vitamina K 1 proporciona muchos picos diferentes en espectroscopia de masas, la mayoría de los cuales involucran derivados de la base del anillo de naftoquinona y la cadena lateral alquílica. [43]
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En animales, la forma MK-4 de vitamina K 2 se produce mediante la conversión de vitamina K 1 en los testículos , el páncreas y las paredes arteriales . [21] Si bien todavía hay preguntas importantes en torno a la vía bioquímica para esta transformación, la conversión no depende de las bacterias intestinales , como ocurre en ratas libres de gérmenes [44] y en K 1 administrado por vía parenteral en ratas. [45] [46] Hay evidencia de que la conversión se produce mediante la eliminación de la cola de fitilo de K 1 para producir menadiona (también conocida como vitamina K 3 ) como intermediario, que luego se prenila para producir MK-4. [47]
En los animales, la vitamina K participa en la carboxilación de ciertos residuos de glutamato en las proteínas para formar residuos de gamma-carboxiglutamato (Gla). Los residuos modificados suelen (pero no siempre) situarse dentro de dominios proteicos específicos llamados dominios Gla . Los residuos de Gla suelen participar en la unión del calcio y son esenciales para la actividad biológica de todas las proteínas Gla conocidas. [48]
Se han descubierto 17 proteínas humanas con dominios Gla ; Desempeñan papeles clave en la regulación de tres procesos fisiológicos:
La vitamina K se absorbe a través del yeyuno y el íleon en el intestino delgado . El proceso requiere bilis y jugos pancreáticos . Las estimaciones de absorción son del orden del 80% para la vitamina K 1 en su forma libre (como suplemento dietético), pero mucho más bajas cuando está presente en los alimentos. Por ejemplo, la absorción de vitamina K de la col rizada y las espinacas (alimentos identificados como con un alto contenido de vitamina K) es del orden del 4% al 17%, independientemente de si están crudas o cocidas. [4] Hay menos información disponible sobre la absorción de vitamina K 2 de los alimentos. [4] [5]
La proteína de la membrana intestinal Niemann-Pick C1-like 1 (NPC1L1) media la absorción del colesterol. Los estudios en animales muestran que también influye en la absorción de las vitaminas E y K 1 . [56] El mismo estudio también predice una posible interacción entre las proteínas SR-BI y CD36. [56] El fármaco ezetimiba inhibe NPC1L1, lo que provoca una reducción en la absorción de colesterol en humanos y, en estudios con animales, también reduce la absorción de vitamina E y vitamina K 1 . Una consecuencia esperada sería que la administración de ezetimiba a personas que toman warfarina (un antagonista de la vitamina K) potenciaría el efecto de la warfarina. Esto ha sido confirmado en humanos. [56]
La vitamina K se distribuye de manera diferente dentro de los animales según su homólogo específico. La vitamina K 1 está presente principalmente en el hígado, el corazón y el páncreas, mientras que la MK-4 está mejor representada en los riñones, el cerebro y el páncreas. El hígado también contiene homólogos de cadena más larga MK-7 a MK-13. [57]
La función de la vitamina K 2 en la célula animal es agregar un grupo funcional de ácido carboxílico a un residuo de aminoácido glutamato (Glu) en una proteína , para formar un residuo de gamma-carboxiglutamato (Gla). Se trata de una modificación postraduccional algo poco común de la proteína, que luego se conoce como "proteína Gla" . La presencia de dos grupos −COOH (ácido carboxílico) en el mismo carbono en el residuo de gamma-carboxiglutamato le permite quelar iones de calcio . La unión de iones de calcio de esta manera muy a menudo desencadena la función o unión de las enzimas de la proteína Gla, como los llamados factores de coagulación dependientes de la vitamina K que se analizan más adelante. [58]
Dentro de la célula, la vitamina K participa en un proceso cíclico. La vitamina sufre una reducción electrónica a una forma reducida llamada vitamina K hidroquinona (quinol), catalizada por la enzima vitamina K epóxido reductasa (VKOR). [59] Luego, otra enzima oxida la hidroquinona de vitamina K para permitir la carboxilación de Glu a Gla; esta enzima se llama gamma-glutamil carboxilasa [60] o carboxilasa dependiente de vitamina K. La reacción de carboxilación solo tiene lugar si la enzima carboxilasa es capaz de oxidar la hidroquinona de vitamina K a epóxido de vitamina K al mismo tiempo. Se dice que las reacciones de carboxilación y epoxidación están acopladas. Luego, VKOR restaura el epóxido de vitamina K a vitamina K. La reducción y posterior reoxidación de la vitamina K junto con la carboxilación de Glu se denomina ciclo de la vitamina K. [61] Los seres humanos rara vez tienen deficiencia de vitamina K porque, en parte, la vitamina K 2 se recicla continuamente en las células. [62]
La warfarina y otras 4-hidroxicumarinas bloquean la acción de VKOR. [24] Esto da como resultado concentraciones disminuidas de vitamina K y vitamina K hidroquinona en los tejidos, de modo que la reacción de carboxilación catalizada por la glutamil carboxilasa es ineficiente. Esto da como resultado la producción de factores de coagulación con Gla inadecuado. Sin Gla en los extremos amino de estos factores, ya no se unen de manera estable al endotelio de los vasos sanguíneos y no pueden activar la coagulación para permitir la formación de un coágulo durante una lesión tisular. Como es imposible predecir qué dosis de warfarina dará el grado deseado de supresión de la coagulación, el tratamiento con warfarina debe controlarse cuidadosamente para evitar dosis insuficientes y sobredosis. [25]
Las siguientes proteínas humanas que contienen Gla ("proteínas Gla") se han caracterizado hasta el nivel de estructura primaria: factores de coagulación sanguínea II ( protrombina ), VII, IX y X, proteína anticoagulante C y proteína S , y el factor X- Dirigido a la proteína Z. La proteína Gla del hueso , la osteocalcina , la proteína Gla de la matriz inhibidora de la calcificación (MGP), la proteína específica del gen 6 que regula el crecimiento celular y las cuatro proteínas Gla transmembrana, cuya función se desconoce actualmente. El dominio Gla es responsable de la unión de alta afinidad de los iones calcio (Ca 2+ ) a las proteínas Gla, que a menudo es necesaria para su conformación y siempre necesaria para su función. [58]
Se sabe que las proteínas Gla se encuentran en una amplia variedad de vertebrados: mamíferos, aves, reptiles y peces. El veneno de varias serpientes australianas actúa activando el sistema de coagulación de la sangre humana. En algunos casos, la activación se logra mediante enzimas que contienen Gla de serpiente que se unen al endotelio de los vasos sanguíneos humanos y catalizan la conversión de factores de coagulación procoagulantes en factores activados, lo que lleva a una coagulación no deseada y potencialmente mortal. [63]
Otra clase interesante de proteínas que contienen Gla de invertebrados es sintetizada por el caracol cazador de peces Conus geographus . [64] Estos caracoles producen un veneno que contiene cientos de péptidos neuroactivos , o conotoxinas , que es lo suficientemente tóxico como para matar a un ser humano adulto. Varias de las conotoxinas contienen de dos a cinco residuos de Gla. [sesenta y cinco]
La vitamina K 1 es una sustancia química importante en las plantas verdes (incluidas las plantas terrestres y las algas verdes) y algunas especies de cianobacterias , donde funciona como aceptor de electrones transfiriendo un electrón en el fotosistema I durante la fotosíntesis . [66] Por esta razón, la vitamina K 1 se encuentra en grandes cantidades en los tejidos fotosintéticos de las plantas ( hojas verdes y vegetales de hojas verde oscuro como la lechuga romana , la col rizada y las espinacas ), pero se encuentra en cantidades mucho menores en otros tejidos vegetales. [7] [66]
La detección de homólogos de VKORC1 activos en el epióxido de K 1 sugiere que K 1 puede tener una función no redox en estos organismos. En las plantas, pero no en las cianobacterias, la eliminación de este gen muestra una restricción del crecimiento similar a la de los mutantes que carecen de la capacidad de producir K 1 . [67]
Muchas bacterias, incluida Escherichia coli que se encuentra en el intestino grueso , pueden sintetizar vitamina K 2 (MK-7 hasta MK-11), [68] pero no vitamina K 1 . En las bacterias que sintetizan vitamina K 2 , la menaquinona transfiere dos electrones entre dos pequeñas moléculas diferentes, durante los procesos de producción de energía metabólica independiente del oxígeno ( respiración anaeróbica ). [69] Por ejemplo, una pequeña molécula con un exceso de electrones (también llamada donante de electrones) como lactato , formiato o NADH , con la ayuda de una enzima, pasa dos electrones a la menaquinona. La menaquinona, con la ayuda de otra enzima, transfiere estos dos electrones a un oxidante adecuado, como fumarato o nitrato (también llamado aceptor de electrones). Agregar dos electrones al fumarato o al nitrato convierte la molécula en succinato o nitrito más agua , respectivamente. [69]
Algunas de estas reacciones generan una fuente de energía celular, ATP , de manera similar a la respiración aeróbica de las células eucariotas , excepto que el aceptor final de electrones no es el oxígeno molecular , sino el fumarato o el nitrato . En la respiración aeróbica , el oxidante final es el oxígeno molecular , que acepta cuatro electrones de un donante de electrones como el NADH para convertirlos en agua . E. coli , como anaerobios facultativos , puede realizar tanto respiración aeróbica como respiración anaeróbica mediada por menaquinona. [69]
En 1929, el científico danés Henrik Dam investigó el papel del colesterol alimentando a los pollos con una dieta baja en colesterol. [70] Inicialmente replicó experimentos informados por científicos del Ontario Agriculture College . [71] McFarlane, Graham y Richardson, que trabajaban en el programa de alimentación de pollitos en OAC, habían usado cloroformo para eliminar toda la grasa de la comida para pollitos. Se dieron cuenta de que los polluelos alimentados únicamente con alimentos bajos en grasa desarrollaron hemorragias y comenzaron a sangrar en los sitios de las marcas. [72] Dam descubrió que estos defectos no podían restaurarse agregando colesterol purificado a la dieta. Resultó que, junto con el colesterol, se había extraído de los alimentos un segundo compuesto, al que se llamó vitamina de la coagulación. La nueva vitamina recibió la letra K porque sus primeros descubrimientos se publicaron en una revista alemana, en la que se la denominó Koagulationsvitamin . Edward Adelbert Doisy de la Universidad de Saint Louis realizó gran parte de la investigación que condujo al descubrimiento de la estructura y naturaleza química de la vitamina K. [73] Dam y Doisy compartieron el Premio Nobel de Medicina de 1943 por su trabajo sobre las vitaminas K 1 y K 2. publicado en 1939. Varios laboratorios sintetizaron los compuestos en 1939. [74]
Durante varias décadas, el modelo de pollitos con deficiencia de vitamina K fue el único método para cuantificar la vitamina K en diversos alimentos: a los pollitos se les hizo deficientes en vitamina K y posteriormente se les alimentó con cantidades conocidas de alimentos que contenían vitamina K. Se tomó como medida para determinar el contenido de vitamina K el grado en que la dieta restablecía la coagulación sanguínea. Tres grupos de médicos encontraron esto de forma independiente: el Instituto de Bioquímica de la Universidad de Copenhague (Dam y Johannes Glavind), el Departamento de Patología de la Universidad de Iowa (Emory Warner, Kenneth Brinkhous y Harry Pratt Smith) y la Clínica Mayo ( Hugh Butt , Albert Snell). y Arnold Osterberg). [75]
El primer informe publicado sobre el tratamiento exitoso con vitamina K de una hemorragia potencialmente mortal en un paciente con ictericia y deficiencia de protrombina fue realizado en 1938 por Smith, Warner y Brinkhous. [76]
La función precisa de la vitamina K no se descubrió hasta 1974, cuando se confirmó que la protrombina , una proteína de la coagulación sanguínea, dependía de la vitamina K. Cuando la vitamina está presente, la protrombina tiene aminoácidos cerca del extremo amino de la proteína como γ-carboxiglutamato en lugar de glutamato , y es capaz de unirse al calcio, parte del proceso de coagulación. [77]
La vitamina K es necesaria para la gammacarboxilación de la osteocalcina en los huesos. [78] El riesgo de osteoporosis , evaluado a través de la densidad mineral ósea y las fracturas, no se vio afectado en las personas que recibían tratamiento con warfarina, un antagonista de la vitamina K. [79] Una mayor ingesta dietética de vitamina K 1 puede disminuir modestamente el riesgo de fracturas. [80] Sin embargo, existe evidencia mixta que respalda la afirmación de que la suplementación con vitamina K reduce el riesgo de fracturas óseas. [4] [78] [81] Para las mujeres posmenopáusicas y para todas las personas diagnosticadas con osteoporosis, los ensayos de suplementación informaron aumentos en la densidad mineral ósea, una reducción de las probabilidades de cualquier fractura clínica, pero ninguna diferencia significativa para las fracturas vertebrales. [81] Existe un subconjunto de literatura sobre la suplementación con vitamina K 2 MK-4 y la salud ósea. Un metanálisis informó una disminución en la proporción de osteocalcina no carboxilada a carboxilada, un aumento en la densidad mineral ósea de la columna lumbar, pero no diferencias significativas para las fracturas vertebrales. [35]
La proteína Matrix Gla es una proteína dependiente de la vitamina K que se encuentra en los huesos, pero también en los tejidos blandos como las arterias, donde parece funcionar como una proteína anticalcificación. En estudios con animales, los animales que carecen del gen MGP presentan calcificación de las arterias y otros tejidos blandos. [4] En humanos, el síndrome de Keutel es un raro trastorno genético recesivo asociado con anomalías en el gen que codifica MGP y caracterizado por una calcificación difusa anormal del cartílago . [82] Estas observaciones llevaron a la teoría de que en los seres humanos, la MGP inadecuadamente carboxilada, debido a la baja ingesta dietética de la vitamina, podría dar lugar a un mayor riesgo de calcificación arterial y enfermedad coronaria. [4]
En metanálisis de estudios poblacionales, la ingesta baja de vitamina K se asoció con MGP inactiva, calcificación arterial [83] y rigidez arterial. [84] [85] Una ingesta dietética más baja de vitamina K 1 y vitamina K 2 también se asoció con una mayor enfermedad coronaria . [36] [86] Cuando se evaluó la concentración sanguínea de vitamina K 1 circulante , hubo un mayor riesgo de mortalidad por todas las causas relacionado con la baja concentración. [87] [88] A diferencia de estos estudios de población, una revisión de ensayos aleatorios que utilizaron suplementos con vitamina K 1 o vitamina K 2 no informó ningún papel en la mitigación de la calcificación vascular o la reducción de la rigidez arterial. Los ensayos fueron demasiado cortos para evaluar cualquier impacto sobre la enfermedad coronaria o la mortalidad. [89]
Los estudios de población sugieren que el nivel de vitamina K puede tener funciones en la inflamación, la función cerebral, la función endocrina y un efecto anticancerígeno. Para todos estos, no hay evidencia suficiente de los ensayos de intervención para sacar conclusiones. [4] A partir de una revisión de ensayos observacionales, el uso a largo plazo de antagonistas de la vitamina K como terapia anticoagulante se asocia con una menor incidencia de cáncer en general. [90] Hay revisiones contradictorias sobre si los agonistas reducen el riesgo de cáncer de próstata. [91] [92]
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