Витамины группы К

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИТАМИНАХ - ВИТАМИН К

Витамины -- обязательные и незаменимые составные части пищи человека. Среди группы витаминов особое место занимает витамин К, о котором незаслуженно редко упоминают в популярной литературе, посвященной гигиене питания.

В 1929 году в опытах на цыплятах, которых кормили пищей, лишенной жира, датский биохимик Х. Дам (Dam, 1895--1976) отметил появление кровоизлияний в коже, мышцах и слизистых оболочках пищеварительного тракта. В 1936 году он смог точно установить, что причиной кровоточивости является пониженная способность крови к свертыванию. Последняя возникает в результате недостаточного синтеза в печени важного для этого процесса белка протромбина из-за отсутствия в такой диете жирорастворимого витамина К (витамина коагуляции, свертывания). Витамин К был идентифицирован химически благодаря исследованиям, проведенным несколькими группами ученых, среди которых следует отметить Э.А. Дойзи (Doisy) с соавторами. За эти работы Дам и Дойзи в 1943 году были удостоены Нобелевской премии.

Витамины группы К, витамины коагуляции, или антигеморрагические витамины, являются производными 2-метил-1,4-нафтохинона. Они необходимы для синтеза в печени млекопитающих протромбина, факторов VII, IX, X, антикоагуляционных протеинов С, S и Z, остеокальцина в костной ткани. В природе найдены только два витамина К: первый выделен из люцерны и назван витамином К₁ (филлохинон), второй -- из гниющей рыбной муки, то есть является продуктом микроорганизмов (рис. 1), и назван витамином К₂ (ме-нахинон). Менахинон -- небелковый компонент электрон-транспортной цепи бактерий -- синтезируется из хоризмата серией специфических реакций. Ген, который кодирует синтез ферментов, обеспечивающих, в свою очередь, биосинтез нафтохинонового кольца ме-нахинона, заключен в их хромосоме. Синтезируется он многими, в том числе и кишечными, бактериями, в частности кишечной палочкой. Менахинон -- форма витамина К, обнаруженная в печени млекопитающих. Он является представителем большой семьи соединений с активностью витамина К. Имеются разные по длине и степени не насыщенности длинной боковой цепи формы витамина К. Значение этих вариаций не выяснено. Что касается филлохинона, им наиболее богаты темно-зеленые растения, в которых он содержится в хлоропластах.

В тканях животных содержится относительно мало витамина К. Среди продуктов животного происхождения первое место по его уровню занимает свиная печень. Ниже приведены данные о содержании витамина К₁ в некоторых пищевых продуктах.

В нашей стране большое распространение нашел водорастворимый препарат викасол, однако его эффективность в последнее время подвергается сомнению, особенно по сравнению с природным витамином К.

Ферменты свертывающей системы крови (протромбин, факторы VII, IX, X, протеины С, S и Z [2]) вначале синтезируются в форме предшественников, состоящих из аминокислотных остатков, обнаруженных в зрелых молекулах, и дополнительных, лидерных последовательностей на Т>ГН₂-конце полипептидных цепей перечисленных молекул. Лидерная последовательность содержит от 20 до 30 гидрофобных аминокислотных остатков. Последние служат сигналом, требующимся для проникновения всего белка через липопротеидную мембрану в эндоплазматическую сеть. Этот участок молекулы обозначают как пре-сегмент. В перечисленных белках пре-сегмент сопровождается последовательностью примерно из 15 аминокислотных остатков, которые называют про-сегментом. Он требуется для распознавания народившейся белковой цепи витамин К-зависимой карбоксилазой. Аминокислотная последовательность про-сегментов в белках, участвующих в свертывании крови, довольно консервативна и отличается от про-сегментов в костных у-карбоксилируемых белках. В процессе созревания молекул оба вида сегментов отщепляются.

После открытия витамина К прошло около 40 лет, прежде чем стал известен этап белкового синтеза, в котором он принимает участие. В гидрохинонной форме он выполняет роль кофермента в реакции карбоксилирования (присоединения СО₂) расположенных рядом остатков глутаминовой кислоты в полипептидной цепи белков. В результате такого ферментативного процесса происходит превращение глутаминовой кислоты в гамма-карбоксиглутаминовую кислоту. Последняя получила сокращенное обозначение Гла.

Гамма-карбоксиглутаминовая кислота благодаря двум свободным карбоксильным группам, как клешнями, схватывает ион кальция, но оставляет при этом возможность присоединения к нему с другого конца полярных головок, находящихся на поверхности клеточных мембран [1, 4].

Частично очищенный препарат фермента карбок-силазы, катализирующей эту реакцию, был выделен из печени коров. Его действие начинается уже после того, как на рибосомах завершается синтез полипептидных клеток. Витамин К-зависимая карбоксилаза встроена в мембраны эндоплазматической сети, иными словами, является интегральным белком, для функционирования которой необходимы СО₂ и О₂.

Первые остатки у-карбоксиглутаминовой кислоты в факторах свертывания крови после отщепления про-сегмента в печени и попадания в кровь оказываются от Т>ГН₂-конца молекулы в шестом положении (факторы VII и X, протеины C и S) или в седьмом (протромбин и фактор IX), их общее число около 10. Часто остатки у-карбоксиглутаминовой кислоты бывают расположены попарно. Они формируют Гла-домен, ответственный за присоединение ионов кальция [3]. Вслед за этими сегментами начинается полипептидная цепь, формирующая каталитическую часть молекул.

На рис. 4 приведен механизм реакции у-карбоксилирования, который предусматривает окисление гидрохинонной формы витамина К в гипотетическое очень сильное основание -- алкоксид витамина К, которая отщепляет протон от у-углеродного атома глутамильного остатка. Активная форма витамина К переходит в его 2,3-эпоксид. Хинонная форма витамина К может трансформироваться вновь в гидрохинонную форму двумя независимыми путями, различающимися по действию на них некоторых ингибиторов. Первый путь: катализируется витамин К-эпоксидредуктазой и расценивается как физиологически значимый для восстановления витамина К в печени, второй путь -- пиридинзависимыми дегидрогеназами печени. Реакция карбоксилирования экспериментально до конца еще не изучена. Исследуются две конкурирующие гипотезы. Согласно первой, с СО₂ реагирует у-метиленовый радикал глутаминовой кислоты в белковой цепи, по второй -- активированный глутамат находится в форме у-метиленового карбаниона, а не свободного радикала, а реакция с СО₂ -- простая нуклеофильная атака.

Витамин К-зависимое у-карбоксилирование остатков глутамата происходит вскоре после трансляции белка, завершаясь примерно за первые 10 мин.

Суточную потребность человека в витамине К определить трудно, но было установлено, что для сохранения нормального свертывания крови у взрослых, лишенных этого витамина, требуется его внутривенное введение

Рис. 4. Механизм реакции у-карбоксилирования.

Восстановленный витамин К окисляется в витамин К эпоксид у-глутамилкарбоксилазой. Витамин К-гидрохинон из хинонной формы регенерируется двумя редуктазами, одна из которых использует такие тиолы, как липоевая кислота (первый путь), и чувствительна к действию непрямых антикоагулянтов. Эта стадия также может катализироваться НАДН- или НАДФН-зависимыми редуктазами (второй путь). Обратите внимание, что у образующейся на конечном этапе у-карбоксиглутаминовой кислоты имеются две свободные карбоксильные группы, которые способны присоединять ионы кальция дозе приблизительно 0,03 мг в день. Первичная недостаточность витамина К у человека редка из-за широкого его распространения в растительных и животных продуктах. Таким образом, витамин К довольно широко распространен в природе и доступен человеку. Более того, он продуцируется бактериями, находящимися в кишечнике человека, особенно в толстом кишечнике, где формируется кал. Однако поступление витамина с пищей и образование в кишечнике не всегда обеспечивают его всасывание в кровь и поступление в печень.

Витамин К -- желто-оранжевое масло, которое не растворяется в воде. Усвоение жиров сопряжено с выработкой в печени и выделением в кишечник через желчевыводящие пути физиологических поверхностно-активных веществ -- желчных кислот. Эти природные детергенты, подобно синтетическим моющим средствам, образуют с нерастворимыми в воде продуктами переваривания жиров мельчайшие капельки диаметром около 50 А -- мицеллы. В состав этих мицелл включается также витамин К, и в таком виде происходит его всасывание клетками, выстилающими внутреннюю поверхность кишечника.

Недостаток витамина К в организме взрослого человека возникает главным образом вследствие плохого всасывания его в кишечнике, что, как правило, происходит в тех случаях, когда какие-либо причины приводят к нарушению образования и выделения желчи в пищеварительный тракт. В результате нарушается всасывание всех жирорастворимых веществ, в том числе и витамина К. К числу таких наиболее часто встречающихся причин относятся закупорка желчного протока камнем, нередко образующимся в желчном пузыре при желчнокаменной болезни, и недостаточное образование желчи при некоторых заболеваниях печени. Хирургическое удаление желчного камня нельзя начинать сразу же после установления диагноза, потому что из-за гиповитаминоза во время операции может возникнуть опасное кровотечение. Чтобы избежать его, вначале больному назначают витамин К и лишь после восстановления синтеза протромбина и других перечисленных ранее факторов свертывания крови приступают к хирургической операции.

Причиной гиповитаминоза может быть длительное лечение антибиотиками, которые подавляют кишечную микрофлору, а также искусственное питание без витамина К, осуществляемое не через кишечник, а посредством внутривенного введения белков, углеводов и даже жиров. Нередко гиповитаминоз К развивается вскоре после рождения при грудном вскармливании ребенка. Женское молоко содержит мало витамина К. Плацента, через которую питательные вещества поступают к плоду в утробе матери, относительно плохо пропускает этот жирорастворимый витамин, поэтому и запасов его в печени новорожденного тоже мало. В стерильном при рождении кишечнике при вскармливании материнским молоком микроорганизмы длительное время не имеют возможности размножаться. Детские врачи справедливо усматривают в этом преимущество грудного вскармливания новорожденных. Однако у части детей отсутствие в кишечнике микрофлоры, синтезирующей витамин К, и недостаток этого витамина в материнском молоке приводят к гиповитаминозу и развитию кровоточивости (геморрагического диатеза). Исторически термин "геморрагическая болезнь новорожденных" используется как синоним кровоточивости из-за дефицита витамина К. У таких новорожденных снижена активность витамин К-зависимых факторов свертывания крови (протромбина, факторов VII, IX, X), активность же других факторов остается нормальной или даже может быть повышенной. В крови выявляются акарбокси-формы (то есть не содержащие гамма-карбоксиглутаминовую кислоту) витамин К-зависимых белков. Диагноз может быть проверен назначением витамина К, после которого должна произойти нормализация перечисленных показателей свертывающей системы крови.

Различают ранние, классические и поздние формы кровоточивости новорожденных. В редких случаях заболевание проявляется даже через 15 недель после рождения. Верхний предел по возрасту составляет шесть месяцев. Самопроизвольные, не связанные с грудным вскармливанием причины кровоточивости новорожденных, вызванные гиповитаминозом К, неизвестны. При вторичной недостаточности витамина К обычно выявляются прекращение тока желчи, ее застой. Такого рода недостаточность может быть устранена приемом внутрь солей желчных кислот или внутримышечным введением витамина К.

В западноевропейских странах, США и Канаде в настоящее время отрабатывается метод предупреждения классической и поздних форм кровоточивости новорожденных. Он заключается либо в назначении после рождения однократно или повторно 1 мг витамина К внутрь, либо во внутримышечном введении той же дозы витамина. Оба метода профилактики уменьшают частоту внутричерепных кровоизлияний и позволяют продолжить естественное грудное вскармливание. Внутримышечный способ введения витамина К новорожденным проверяется на онкогенную безопасность.

В индустриально развитых странах полноценное питание для кормящих матерей в настоящее время не составляет проблемы. Однако именно в крупных индустриальных центрах отмечается интенсивное загрязнение окружающей среды химическими агентами. С 70-х годов XX века установлено загрязнение женского молока диоксинами. По данным академического медицинского центра в Амстердаме, вместе с другими химическими агентами, изменяющими среду обитания, оно может привести к заметному дефициту витамина К.

2. НЕПРЯМЫЕ АНТИКОАГУЛЯНТЫ -АНТАГОНИСТЫ ВИТАМИНА К

В растительном царстве широко распространены производные лактонов коричных кислот -- кумарины. Некоторые из них являются токсичными для травоядных, вызывая у них кровоточивость. Врачи в содружестве с химиками создали несколько эффективных синтетических аналогов (например, варфарин) для лечения повышенной свертываемости крови, чреватой тромбофилией.

Варфарин, как видно из его химического строения, имеет в составе циклический лактон, кумарин и похож на обе формы -- витамины К₁ и К₂ (см. рис. 1). На этом основании высказано предположение, что между ними существуют конкурентные отношения за связывание с одним и тем же ферментом. Многие из производных кумаринов обладают свойствами антивитаминов К и поэтому называются непрямыми антикоагулянтами. Они необратимо тормозят первый путь перехода хинонной формы витамина К в гидрохинонную. Второй путь мало подвержен действию непрямых антикоагулянтов. Передозировка и отравление (непрямые антикоагулянты используются в качестве крысиного яда) препаратами кумаринов способны привести к фатальному кровотечению. В таких случаях высокие концентрации витамина К могут быть применены в качестве противоядия. Только второй путь гамма-карбоксилирования восстанавливается при использовании витамина К для лечения отравлений непрямыми антикоагулянтами. При недостатке витамина К или введении его антагонистов нарушается гамма-карбоксилирование протромбина, факторов VII, IX, X, протеинов C, S и Z. У человека и крупного рогатого скота по крайней мере часть недозрелых полипептидных цепей, не подвергаясь гамма-карбоксилированию, выделяется в кровь. Однако они не связывают должным образом ионы кальция и не участвуют в свертывании крови. Подбирая дозировку непрямых антикоагулянтов, удается регулировать свертываемость крови на уровне, уменьшающем вероятность образования тромбов (внутрисосудистых сгустков крови), но еще не приводящем к кровоточивости. Это позволяет сохранить жизнь людям, страдающим тромбофилией.

3. Полиморфизмы фактора VII и эпоксид-редуктазы витамина K

Фактор VII является одним из ключевых факторов в каскаде свертывания крови. Он относится к факторам свертывания крови, зависимым от витамина K. Уяснение роли VII фактора в свертывании крови и значения витамина K для нормальной коагуляции открывает путь к пониманию важнейших механизмов, лежащих в основе поддержания нормальной активности системы гемостаза, и механизмов развития патологии, приводящей к повышению риска кровотечений и тромбозов. Наследственные дефекты генов фактора VII и ферментов, участвующих в превращении витамина K могут влиять не только на риск тромбозов и кровотечений, но и на формирование плаценты и плацентарного кровообращения, риск осложнений беременности. Опыт показывает, что не только пациенты, но и многие врачи испытывают трудности с интерпретацией анализов на полиморфизм генов системы гемостаза. Надеемся, что данная статья окажется полезной врачам и пациентам, поможет улучшить качество подготовки к беременности и ведения беременности у женщин высокого риска осложнений беременности. Еще одной целевой аудиторией данной статьи являются врачи, ведущие пациентов с риском сосудистых и тромботических осложнений (терапевты, кардиологи, хирурги, педиатры).

Фактор VII. Общие понятия

Свертывание крови в норме является тонко регулируемой системой, обеспечивающей, с одной стороны, поддержание в жидком состоянии крови внутри сосудов, но, с другой стороны, быстро включающейся в ответ на повреждение сосудов, предотвращая кровопотерю. Нормальное состояние крови поддерживается разнонаправленными механизмами, одни из которых обеспечивают активацию, а другие - торможение свертывания крови. При избыточной активности механизмов, способствующих коагуляции и при недостаточной активности механизмов, препятствующих коагуляции появляется риск тромбозов - образование сгустков крови внутри сосудов, затрудняющих нормальное кровообращение. При противоположных ситуациях повышается риск кровотечений.

Фактор VII стоит в самом начале цепочки реакций самоусиления (каскадных реакций), в конечном итоге приводящих к образованию сгустка фибрина. Он был впервые открыт независимо друг от друга двумя группами исследователей в 1949 и в 1951 г. и имеет несколько синонимов, самым распространенным из которых является проконвертин. Фактор VII является гликопротеином, относящимся к группе витамин-K-зависимых сериновых протеаз. Он играет ключевую роль в свертывании крови. Другими витамин K-зависимыми факторами являются протромбин, факторы IX и X, а также протеины C и S.

Активация фактора VII происходит под воздействием тканевого фактора. Тканевой фактор является гликопротеином мембраны клетки, который в нормальных условиях "спрятан" под мембраной и поэтому не экспрессируется на поверхности выстилки сосудов. При повреждении стенки сосуда тканевой фактор попадает в кровь и начинает взаимодействовать с небольшими количествами активного (VIIa) и неактивного (VII) фактора VII. Это соединение резко ускоряет превращение фактора VII в фактор VIIa. Фактор VIIa в соединении с тканевым фактором в присутствии кальция и фосфолипидов облегчает превращение фактора IX в фактор IXa и фактора X в фактор Xa. Такая активация свертывания крови традиционно называется внешним путем активации гемостаза. Таким образом, комплекс фактора VIIa с тканевым фактором является мощным активаторов факторов IX и X.

Фактор VII имеет самый короткий период полужизни (6-8 часов) по сравнению со всеми другими факторами свертывания крови, поэтому при возникновении таких проблем, как нарушение функции печени или дефицит витамина K, уровень фактора VII в крови снижается быстрее всех витамин K-зависимых факторов.

Концентрация фактора VII повышается во время беременности у здоровых женщин. Концентрация активного фактора VII у носителей разных генетических вариантов фактора может различаться в несколько раз.

Фактор VII. Генетика и структура.

Ген VII фактора расположен на длинном плече 13-й хромосомы (13q34), недалеко от гена фактора X. Фактор VII синтезируется в печени и секретируется в виде гликопротеина, состоящего из одной пептидной цепочки молекулярной массой 48 кД. Подобно остальным витамин K-зависимые зимогенам фактор VII имеет Gla-домен, каталитический домен и домены, подобные эпидермальному фактору роста.

Аббревиатура Gla обозначает остаток гамма-карбоксиглутаминовой кислоты (gamma-carboxyglutamic acid). В синтезируемой внутри клетки белковой цепи фактора VII на N-конце находится 34 остатка глутаминовой кислоты (Glu). После завершения синтеза белка внутри клетки происходит карбоксилирование 10 таких остатков, в результате чего остатки глутаминовой кислоты превращаются в остатки гамма-карбоксиглутаминовой кислоты. Такая модификация белка называется посттрансляционным модифицированием. Пострансляционное модифицирование фактора VII происходит под действием фермента гамма-карбоксилазы в присутствии активной формы витамина K. В результате этой реакции витамин K выступает донором атомов водорода и превращается в неактивную окисленную форму (эпоксид витамина K). Обратное превращение неактивной формы витамина K в активную происходит под действием фермента витамин-K-эпоксид-редуктазы (VKOR, vitamin K oxoreductase). При дефиците витамина K и при снижении активности VKOR нарушается карбоксилирование всех витамин K-зависимых факторов свертывающей и противосвертывающей системы, что резко нарушает их функционирование, поскольку Gla-домен отвечает за взаимодействие факторов свертывания крови с фосфолипидами мембран.

Каталитический домен отвечает за ферментную активность фактора VII, а 2 домена, сходных с эпидермальным фактором роста отвечают за связь фактора VII с ионами кальция. В таком виде неактивный фактор VII поступает в кровь из печени. Активация фактора VII (превращение профермента (=зимогена) в активный фермент, обозначаемый аббревиатурой VIIa происходит в результате разрезания пептидной связи между остатком аргинина (Arg, R) в позиции 323 и остатком изолейцина (Ile, I) в позиции 324.

Фактор VII. Активация.

Итак, разрезание пептидной связи между остатком аргинина 152 и остатком изолейцина 153 приводит к образованию активной формы фактора VII (VIIa). В результате из N-конца пептидной цепочки образуется легкая цепь (мол. масса около 20000,а из C-конца - тяжелая цепь (мол. масса около 30000). Обе цепи остаются ковалентно связанными дисульфидным мосткиком. из N-

Быстрая активация происходит после соединения неактивного фактора VII со своим кофактором (тканевым фактором) в присутствии ионов кальция.

Полиморфизм Arg³⁵³Gln

К настоящему времени описано несколько полиморфизмов фактора VII. Большинство полиморфных вариантов приводят к снижению секреции фактора VII в кровь и к снижению активности фактора VII. Уровень антигена фактора VII в крови, отражающий общую концентрацию фактора обычно обозначается аббревиатурой VII:Ag (от слова antigen), а коагулянтная активность фактора, которая может не совпадать с концентрацией антигена - аббревиатурой VII:C (от слова coagulation, свертывание).

Полиморфизм Arg³⁵³Gln заключается в замене аргинина на глутамин в позиции 353. В системе однобуквенных кодов аминокислот, предложенной в начале 1960-х годов биохимиком Джоржтаунского университета Маргарет Оукли Дейхофф аргинин обозначается буквой R, а глутамин - буквой Q. Поэтому в литературе этот полиморфизм обозначается также как R³⁵³Q. Это одно и то же. Замена одной аминокислоты на другую в цепочке белка обусловлено точечной заменой в позиции 10976 цепочки гена одного азотистого основания (гуанина, G) на другое азотистое основание (аденин, A). Поэтому тот же самый полиморфизм может обозначаться как G¹⁰⁹⁷⁶A. Наличие варианта Gln в гетерозиготном состоянии (R/Q) приводит к снижению концентрации и активности фактора VII в крови на примерно на 25%, а наличие гомозиготности Q/Q - к снижению концентрации и активности фактора примерно на 50% по сравнению с обычными носителями варианта R/R. Данный полиморфизм был впервые описан Green и сотр. в 1991 г.

Концентрация фактора VII в крови находится под влиянием большого количества генетических факторов и факторов внешней среды. Последние включают в себя количество жиров в диете, возраст, наличие ожирения, наличие сахарного диабета, у женщин - начало менопаузы и назначение гормональной заместительной терапии. Концентрация фактора VII в крови хорошо коррелирует с уровнем триглицеридов. Чем выше уровень триглицеридов в крови, тем выше концентрация фактора VII.

Повышение концентрации фактора VII в крови сопровождается повышением риска таких заболеваний, как инфаркт миокарда и гипертоническая болезнь. В случае инфаркта миокарда вероятность летального исхода значительно повышается при высоких концентрациях фактора VII в крови. Во время беременности риск осложнений, связанных с нарушением функции плаценты бывает тем выше, чем выше концентрация фактора VII. Высокие концентрации фактора VII сопровождаются значительным повышением риска тромботических осложнений у женщин на фоне гормональной контрацепции и гормональной заместительной терапии, особенно в сочетании с курением, ожирением и сахарным диабетом.

Исследования последних лет показали, что наличие вариантов Q/Q и R/Q значительно снижает риск возникновения и тяжелого исхода инфаркта миокарда и гипертонической болезни. Более частый вариант R/R, наоборот, является дополнительным фактором риска сосудистых осложнений.

Многие осложнения беременности, сопровождающиеся риском нарушения плацентарной функции (остановка развития беременности на малых сроках, задержка внутриутробного развития, гипотрофия плода, фето-плацентарная недостаточность, некоторые виды аномалий внутриутробного развития плода) связаны с повышением риска тромбозов спиральных артерий. Ситуация усугубляется физиологическим повышением факторов свертывания крови при беременности, таких как фактор II (фибриноген) и фактор VII. Это объясняет интерес акушеров-гинекологов к полиморфизму фактора VII у беременных женщин и к включению определения данного полиморфизма при обследовании при осложненном течении беременности и после многократных неудачных попыток ЭКО. Л. А. Никитина и сотр. (2007) показали, что наличие варианта Gln снижает риск неблагоприятного исхода беременности. Было также установлено, что наличие генотипа R/R у внутриутробного плода является фактором риска атрезии тонкой кишки. Это связано с повышением риска тромбирования сосудов брыжейки у плода, что является одной из важных причин атрезии тонкой кишки (Johnson и Meyers, 2001). Сочетание варианта R/R c лейденской мутацией еще больше повышают риск атрезии тонкого кишки. Для выяснения риска повторения подобных осложнений беременности может потребоваться обследование мужа на полиморфизм генов гемостаза с целью прогнозирования вариантов генотипа плода.

Витамин K

Витамин K был открыт датским исследователем Хенриком Дамом в процессе исследований 1929 - 1935 гг., получившим в 1943 году вместе с американским исследователем Эдвардом Дойзи Нобелевскую премию за открытие и исследование свойств витамина K. Дам изучал метаболизм холестерина и для выяснения влияния питания на синтез холестерина в организме проводил опыты на цыплятах, которым давали специальную обезжиренную диету. Цыплята заболевали неизвестной болезнью, если такая диета продолжалась более 2-3 недель. У них возникали множественные кровоизлияния под кожей, в мышцах и внутренних органах, а кровь свертывалась очень медленно. Болезнь возникала в результате нехватки неизвестного химического вещества, которое не совпадало ни с одним из известных к тому времени витаминов. Как сам Дам рассказал в своей Нобелевской лекции, он был назван витамином K по немецко-скандинавскому слову Koagulation (свертывание) и оказался первым витамином, названным от неанглийского слова.

Витамин K включает в себя группу жирорастворимых витаминов, которые необходимы для посттрансляционной модификации нескольких белков, большинство которых является белками свертывающей и противосвертывающей системы крови. Химически они относятся к производным 2-метил-1,4 нафтохинолона.

Все члены семейства витамина K имеют метилированное нафтохинолоновое кольцо и боковую цепь, содержащую различное число остатков изопрена. Филлохинолон (витамин K1) имеет 4 остатка изопрена в боковой цепи, один из которых ненасыщен. Менахинолоны (витамин K2) содержат различное количество ненасыщенных остатков изопрена. Обычно они обозначаются как MK-n, где n - число остатков изпорена. Наличие остатков изопрена сближает витамины K с другими жирорастворимыми витаминами (A, E и убихинолоны (коэнзимы Q)). Витамины K1 и K2 являются единственными природными витаминами K. Остальные витамины K (K3,K4 и т. д.) являются синтетическими препаратами.

Витамин K1 содержится в зеленых овощах (шпинат, латук, цветная капуста, злаках, авокадо, киви, бананах, в мясе, молочных продуктах, яцах, сое, растительных маслах, в частности, в оливковом масле. Витамин K2 сннтезируется бактериями кишечника, поэтому авитаминоз витамина K у взрослых - редкое являение, в основном - при дисбактериозах после лечения антибиотиками. Однако у маленьких детей, у которых кишечник еще не заселен бактериями в достаточном количестве, нередко наблюдается гиповитаминоз K, который может давать склонность к кровотечениям. Витамин K не проникает через плаценту.

Как указывалось выше, витамин K необходим для карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты в некоторых белках, которые превращаются в остатки гамма-карбоксиглутаминовой кислоты (Gla). Белки, которые претерпевают такую посттрансляционную модификацию называются Gla-белками.

У человека известно 14 Gla-белков:

· Белки свертывания крови: протромбин (фактор II), факторы VII, IX, X, протеины C, S и Z

· Белки костного метаболизма: остеокальцин (синоним: костный Gla-протеин, BGP) матриксный Gla-протеин (MGP)

· Участие в восстановлении сосудов (ангиогенезе)

Полиморфизм VKORC1 C1173T

Ген VKORC1 кодирует субъединицу 1 комплекса эпоксид-редуктазы витамина K. Это мембранный протеин, состоящий из одной пептидной цепи, состоящей из 163 аминокислотных остатков, тесно связанный с эндоплазматическим ретикулумом. Как было показано выше, этот фермент переводит неактивную (окисленную) форму витамина K, поступающую в организм, в активную (редуцированную) форму, участвующие в пострансляционном карбоксилировании витамин K-зависимых белков. Дефицит фермента может приводить к тотальному снижению активности всех витамин-K-зависимых факторов.

Как и ожидалось, наибольшая концентрация VKORC1 была обнаружена в клетках печени, в которой синтезируются факторы свертывания крови. Однако активность фермента не ограничивается только клетками печени. Значительная активность была обнаружена и в клетках сосудистой стенки, костной ткани, в плаценте, пуповине и других тканях плода.

Огромный интерес к гену VKORC1 возник после того, как выяснилось, что полиморфизм гена, проявляющийся в виде замены остатка цитозина (C) на остаток тимина (T) в позиции 1173 (первый интрон гена) объясняет различия действия непрямых антикоагулянтов на организм. Было давно замечено, что существует 3 группы людей, с существенными различиями в эффективной дозе непрямых антикоагулянтов. В группу A входят пациенты, требующие минимальной дозы препаратов для достижения клинического эффекта, в группу B - пациенты, которым требуется значительно большая доза и группа AB, которым требуется промежуточная доза. Долгое время было непонятно, с чем связаны такие различия. Возможным объяснением было то, что у разных людей разрушение непрямых антикоагулянтов в организме происходит с разной скоростью. И действительно, был обнаружен полиморфизм в гене фермента, участвующего в разрушении непрямых антикоагулянтов (CYP2C9), частично объясняющим такие различия, однако полностью явление разной чувствительности к непрямым антикоагулянтам оставалось неясным. И только открытие полиморфизма VKORC1 C1173T все расставило по местам. Оказалось, что у людей, являющихся носителями генотипа T/T скорость синтеза, а потому и концентрация фермента внутри клетки минимальная. Поэтому для блокады работы фермента требуются малые дозы препаратов. У людей, имеющих генотип C/C скорость транскрипции гена максимальная, а потому и для блокады фермента требуются большие дозировки. Людям с генотипом C/T требуются промежуточные дозы непрямых антикоагулянтов.

Это открытие поистине произвело революцию в назначении этих препаратов, являющимися одними из важных в лечении и профилактике тромбозов, инфарктов и других сосудистых осложнений. У врачей появился метод прогнозирования оптимальной дозы препарата еще до его назначения. Это позволяет значительно улучшить прогноз лечения: выбрать дозу, адекватно понижающую избыточную свертываемость крови и не создать риска кровотечения. Американское агентство FDA включило исследование полиморфизма VKORC1 в число рекомендуемых перед назначением лечения непрямыми антикоагулянтами.

Дальнейшие исследования позволили предположить роль полиморфизма VKORC1 не только в чувствительности организма к непрямым антикоагулянтам, но и плане возможной предрасположенности к развитию других заболеваний, в частности к венозным тромбозам. По предварительным данным (Circulation 2006; 113: 1615-1621) наличие гаплотипа СС может удваивать риск инфаркта миокарда или инсульта. По данным недавнего французского исследования (Lacut и сотр., октябрь 2007)

Может оказаться, что значение полиморфизма VKORC1 выходит за рамки только подбора дозы оральных антикоагулянтов, поскольку фермент участвует не только в регуляции гемостаза, но и в апоптозе (программируемой смерти клетки), развитии костей, кальцинировании стенки артерий, проведении сигнала и контроле роста. Внимание акушеров должен обратить тот факт, что по предварительным данным вариант C/C в значительно большей степени предрасполагает к образованию кальцинатов в стенке артерий (Teichert M. и сотр., январь 2008). Скорее всего, в ближайшее время будут проведены исследования о возможной связи старения плаценты и образования в ней кальцинатов с полиморфизмом гена VKORС1.

Отдельная тема, почти не исследованная на сегодняшний день - это значение полиморфизма VKORC1 для риска осложнений беременности. Было показано, что высокая активность фермента внутри клеток коррелирует с пролиферацией, миграцией, адгезией и формированием сосудистой сети клеток эндотелия пуповины (Wang и сотр., 2006). Можно предположить, что наличие вариантных генотипов VKORC1 у плода может влиять на плацентацию и ангиогенез в плаценте. Вариант C/C является неблагоприятным вариантом в случае дефицита витамина K в организме. Дефицит витамина K у беременных обнаруживается довольно редко, однако не исключен. Вероятность его повышается в случае неправильной диеты, после лечения антибиотиками, при хронических заболеваниях печени. В марте 2005 г. французские авторы (Jessica Jaillet и сотр.) опубликовали случай рождения ребенка с синдромом Биндера (неправильное формирование носа и верхней челюсти) у женщины с желчекаменной болезнью и доказанным дефицитом витамина K в первом триместре. В 11 недель беременности у женщины было обнаружено снижение факторов II, VII, X свертывания крови, а также удлинение протромбинового времени, характерных признаков дефицита витамина K. Хотя это единственный опубликованный на сегодняшний день случай, он не должен пройти без внимания врачей акушеров-гинекологов. При наличии дисбактериоза или других факторов риска дефицита витамина K женщинам с генотипом C/C можно было предложить несколько инъекций витамина K на этапе подготовки к беременности.

антигеморрагический полиморфизм витамин генетика

ЛИТЕРАТУРА

Васильев В.П. Комплексоны и комплексонаты // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 4. С. 39--44.

Зубаиров Д.М. Почему свертывается кровь? // Там же. 1997. № 3. С. 46--52.

Наградова Н.К. Как построены ферменты // Энциклопедия "Современное естествознание". М., 2000. Т. 8: Молекулярные основы биологических процессов. С. 137--148.

Харитонов Ю.Я. Комплексные соединения // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 1. С. 48--56.

Размещено на Allbest.ru