Arzneimittel und Therapie

Vitamin K2 – das neue „Wundervitamin“?

Relevant für Blutgerinnung, Knochenstoffwechsel und Nierenfunktion

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Von Martin Smollich | Vitamin K gehört wie auch Vitamin A, D und E zu den fettlöslichen Vitaminen. Es spielt unter ­anderem eine wichtige Rolle bei der Synthese der Blutgerinnungsfaktoren, der Regulation des Knochengewebes und zellulärer Wachstumsprozesse sowie beim Erhalt der Gefäßintegrität.

Das fettlösliche Vitamin K ist ein Naphtochinon-Derivat, bei dem je nach Substitution zwischen verschiedenen Substanzen unterschieden werden kann (siehe Abbildung). Phyllochinon (Vitamin K1) kommt als Bestandteil des Photosyntheseapparates in den Chloroplasten grüner Pflanzen vor, während eine Reihe isoprenylierter Menachinone (Vitamin K2) von Mikroorganismen gebildet wird [1]. Das synthetische Vitamin K3 wird aus Toxizitätsgründen heute nicht mehr verwendet [2]. Die physiologische Bedeutung von Vitamin K liegt in seiner Kofaktor-Funktion bei der Umwandlung von Glutaminsäure zu γ-Carboxyglutaminsäure; dies betrifft die Synthese von Gerinnungsfaktoren und –inhibitoren, Knochenmatrixproteinen sowie von zahlreichen anderen Proteinen insbesondere in Knochenmark und Niere [3]. Hieraus ergibt sich die Relevanz von Vitamin K für Blutgerinnung, Knochenstoffwechsel und Nierenfunktion. Das erforderliche Ausmaß der Vitamin-K-Zufuhr über die Nahrung ist unsicher, da die Bakterien des menschlichen Darmmikrobioms durch ihre Syntheseleistung von Menachinon zur Vitamin-K-Versorgung eines Menschen beitragen [4]. Obwohl ca. 10 bis 50% des Menachinon-Bedarfs eines Menschen durch diese intestinale Eigenproduktion gedeckt werden können, produzieren nur bestimmte Bakterien des Darmmikrobioms überhaupt K-Vit­amine [5, 6]. Dies unterstreicht die Bedeutung der individuellen Zusammensetzung des Darmmikrobioms für die Vitamin-K-abhängigen physiologischen Prozesse. Die direkte Zufuhr über Lebensmittel erfolgt bei den Menachinonen über Fleisch und fermentierte Milchprodukte, bei Phyllochinon dagegen über grüne Pflanzen und pflanzliche Öle [7].

Ein manifester, ernährungsbedingter Vitamin-K-Mangel ist sehr selten [4]. Möglich ist er z. B. im Rahmen von Malabsorptionssyndromen, total parenteraler Ernährung oder spezifischen Krankheitsbildern. Trotz ihrer unterschiedlichen physiologischen Bedeutung und Bioaktivität wird bei den Zufuhrempfehlungen bislang nicht zwischen Phyllochinonen und Menachinonen unterschieden [2].

Abb.: Struktureller Zusammenhang von Phyllochinon und Menachinon.

Menachinon K-4 und ­Atherosklerose

Die historische Zusammenfassung der unterschiedlich iso­prenylierten Menachinone unter dem Oberbegriff „Vitamin K2“ ist irreführend, da sich die einzelnen Menachinone deutlich in ihrer physiologischen Aktivität unterscheiden. So besitzt Menachinon K-4 (n = 4) die höchste γ-Carboxy­lierungsaktivität aller K-Vitamine, und auch in den verschiedenen Lebensmitteln variiert der Gehalt der verschiedenen Menachinone ­(Menachinon K-4 bis K-10) beträchtlich [8]. Insbesondere in den verschiedenen Milchprodukten hängt der Gehalt an Menachinon K-4 entscheidend davon ab, welcher Bakterienstamm für die Fermentation verwendet wurde [8]. Neben der bekannten Bedeutung für die physiologische Blutgerinnung und Knochenfunktion gibt es in jüngster Zeit vermehrt Untersuchungen, die darauf hindeuten, dass γ-carboxylierte Proteine (sogenannte Gla-Proteine) auch in der Pathophysiologie der Atherosklerose eine wichtige Rolle spielen [9]. Angesichts der physiologischen Funktion der K-Vitamine im Rahmen der γ-Carboxylierung von Proteinen und vor dem Hintergrund der epidemiologischen Bedeutung atherosklerotischer Erkrankungen könnte sich hier ein neues Einsatzgebiet insbesondere für das besonders bioaktive Menachinon K-4 abzeichnen.

Bereits seit den 90er-Jahren wird vermutet, dass ein latenter Vitamin K-Mangel eine unzureichende Carboxylierung vaskulärer Matrixproteine bewirkt, wodurch die Kalzifizierung atherosklerotischer Läsionen beschleunigt und die Entstehung der koronaren Herzkrankheit begünstigt werden könnte [10]. Dieser Zusammenhang scheint sich in Form verstärkter Gefäßverkalkung unter der Therapie mit Vitamin-K-Antagonisten zu bestätigen [11]. Diese Hypothese zum Zusammenhang von Vitamin-K-Zufuhr und Atherosklerose wurde 2004 in der Rotterdam-Studie untersucht [12]: Dabei konnte gezeigt werden, dass eine überdurchschnittliche Zufuhr von Vitamin K2 mit der Nahrung mit einer reduzierten Atherosklerose-Rate sowie einer reduzierten kardiovaskulären und Gesamtmortalität assoziiert war. Interessanterweise zeigten sich diese positiven Assoziationen nur für das Vitamin K2, nicht jedoch für Vitamin K1, das ja im Körper eigentlich ausreichend in die Menachinone umgewandelt wird. Diese epidemiologischen Zusammenhänge konnten auch in weiteren Studien bestätigt werden [13, 14].

Tab.: Vitamin K in Lebensmitteln (Menge/100 g essbarem Anteil) [nach: „Lebensmittel für die Praxis“ Der kleine Souci – Fachmann – Kraut, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart, 5. Auflage 2011] 
Konzentrationsbereich
Lebensmittel
600 bis 1000 µg
  • Hühnerherz
  • Grünkohl
200 bis 600 µg
  • Traubenkernöl,
  • Sojamehl (Vollfett), Kichererbse (Samen, trocken)
  • Petersilie (Blatt), Portulak, Schnittlauch, Spinat, Broccoli (gekocht, abgetropft), Brunnenkresse, schwarzer Tee, Fenchel (Blatt), Rosenkohl
100 bis 200 µg
  • Rapsöl, Sojaöl, Kürbiskernöl
  • Weizenkeime
  • Mungobohne (Samen, trocken), Urdbohne (Linsenbohne, Samen, trocken), Linse (Samen, trocken)
  • Broccoli, Kopfsalat
50 bis 100 µg
  • Kalbsleber, Hühnerleber, Schweineleber, Rinderleber
  • Weizenkleie, Haferflocken, Hafer (ganzes Korn)
  • Erbsen (Samen, trocken)
  • Chinakohl, Weißkohl, Blumenkohl, Hagebutte, Pistazie
20 bis 50 µg
  • Olivenöl, Maiskeimöl, Weizenkeimöl
  • Seeohr
  • Mais (ganzes Korn), Weizenschrot (Typ 1700)
  • Sojabohne (Samen, trocken), Erbse (Samen, grün)
  • Porree (Lauch), Schnittbohnen, Sellerie (Knolle), Spargel, Bleichsellerie, Rotkohl, Kiwi, Johannisbeere (schwarz), Cashewnuss
  • Honig
10 bis 20 µg
  • Kakaobutter, Sesamöl, Walnussöl, Safloröl, Kokosfett
  • Rindfleisch, Schweinefleisch, (Muskel)
  • Möhre, Gurke, Rhabarber, Zucchini, Paprika, Avocado, Champignon, Weintraube, Johannisbeere (rot), Himbeere, Pekannuss
  • Kaffee (geröstet)
1 bis 10 µg
  • Sonnenblumenöl, Butterschmalz, Butter, Palmöl
  • Emmentaler Käse (45% Fett), Chester Käse, Hühnerei (gesamt)
  • Makrele
  • Hafermehl, Weizenvollkornbrot, Roggenbrot, Weißbrot
  • Limabohne, Leinsamen, Sesamsamen
  • Kohlrabi, Tomate, Tomatensaft, Zuckermais, Kartoffel, weiße Rübe, Pastinake, Pflaume, Erdbeere, Birne, Apfel, Apfelsine, Aprikose, Pfirsich, Kirsche (süß), Haselnuss, Walnuss
unter 1 µg
  • Erdnussöl
  • Frauenmilch, Kuhmilch, Joghurt (mind. 3,5% Fett), Hüttenkäse
  • Austern
  • Zwiebel, Aubergine, Rettich, Apfelmus, Traubensaft, Ananas (frisch und in Dosen), Wassermelone, Zitrone, Apfelsaft

Menachinon K-4 als Nahrungsergänzungsmittel

Die physiologische Bedeutung von Menachinon K-4 ist also unstrittig [8]; daneben zeichnet sich Menachinon K-4 dadurch aus, dass es als einziges Menachinon nicht durch Bakterien des Darmmikrobioms gebildet werden kann, sondern erst in den einzelnen Organen aus pflanzlichem Phyllochinon gebildet wird [15]. Vor diesem Hintergrund werden zunehmend auch entsprechende Nahrungsergänzungsmittel in den Handel gebracht; beworben und vermarktet werden sie insbesondere im Internet als „Wunderwaffe“ gegen „Osteoporose, Atherosklerose, Herzinfarkt, Schlaganfall und Krebserkrankungen“ [16]. Auch wenn die (patho)physiologischen Zusammenhänge zumindest teilweise plausibel sind und die bisherigen epidemiologischen Studien auf ein möglicherweise vorhandenes präventives Potenzial von Menachinon K-4 hindeuten, so ist doch Zurückhaltung angezeigt: Die gesundheitsbezogenen Aussagen zu Menachinon K-4 beruhen überwiegend auf tierexperimentellen Daten bzw. auf nicht-interventionellen Beobachtungsstudien. Unklar ist ebenfalls, ob nicht auch die vom Darmmikrobiom gebildeten Menachinone in Menachinon K-4 umgewandelt werden können bzw. wie der absorptive und metabolische Zusammenhang der einzelnen Menachinone ist [17]. Aussagekräftige und methodisch geeignete Interventionsstudien zum Effekt einer Supplementation mit Menachinon K-4 auf klinisch relevante Endpunkte fehlen dagegen bis heute. Die aktuelle Datenlage ist für eine wissenschaftlich valide Beurteilung des präventiven oder therapeutischen Stellenwerts daher nicht ausreichend [8, 17]. Immerhin scheint durch die Supplemente aber keine akute Gesundheitsgefahr zu bestehen: selbst bei sehr hohen Dosierungen ist keine Toxizität von Phyllochinon oder Menachinonen bekannt [2, 18]. Auf eine unspezifische Substitution mit Vitamin-K2-­Präparaten – erst Recht in Verbindung mit nicht belegten Gesundheitsversprechen – sollte aufgrund der bislang nicht nachgewiesenen Wirksamkeit dennoch verzichtet werden. |

Literatur

[1] Bentley R, Meganathan R. Biosynthesis of vitamin K (menaquinone) in bacteria. Microbiol Rev 1982;46:241-280

[2] Ledochowski M. Klinische Ernährungsmedizin. 2010;Springer Heidelberg

[3] Klinke R et al. Physiologie. 6. Auflage 2009; Thieme Stuttgart

[4] Biesalski HK et al. Ernährungsmedizin. 4. Auflage 2010; Thieme Stuttgart

[5] Conly JM, Stein K. The production of menaquinones (vitamin K-2) by intestinal bacteria and their role in maintaining coagulation homeostasis. Prog Food Nutr Sci 1992;16:307-343

[6] Suttie JW. The importance of menaquinones in human nutrition. Annu Rev Nutr 1995;15:399-417

[7] Booth SL. Vitamin K: food composition and dietary intakes. Food Nutr Res 2012;56

[8] Walther B, Karl JP, Booth SL et al. Menaquinones, Bacteria, and the Food Supply: The Relevance of Dairy and Fermented Food Products to Vitamin K Requirements. Adv Nutr 2013;4:463-473

[9] Booth SL. Roles for vitamin K beyond coagulation. Annu Rev Nutr 2009;29:89-110

[10] Karsenty G. Spontaneous calcification of arteries and cartilage in mice lacking matrix GLA protein. Nature 1997;386:78-81

[11] ChatrouML, Winckers K, Hackeng TM et al. Vascular calcification: the price to pay for anticoagulation therapy with vitamin K-antagonists. Blood Rev 2012;26:155-166

[12] Geleijnse JM, Vermeer C, Grobbee DE et al. Dietary Intake of Menaquinone Is Associated with a Reduced Risk of Coronary Heart Disease: The Rotterdam Study. J Nutr 2004;134:3100-3105

[13] Fusaro M, Noale M, Viola V et al. Vitamin K, Vertebral Fractures, Vascular Calcifications, and Mortality: VItamin K Italian (VIKI) Dialysis Study. JBMR 2012;27:2271-2278

[14] Beulens JW, Bots ML, Atsma F et al. High dietary menaquinone intake is associated with reduced coronary calcification. Atherosclerosis 2009;203:489-493

[15] Okano T, Shimomura Y, Yamane M et al. Conversion of phylloquinone (vitamin K1) into menaquinone-4 (vitamin K2) in mice: two possible routes for menaquinone-4 accumulation in cerebra of mice. J Biol Chem 2008;283:11270-11279

[16] www.runnersworld.de; http://www.runnersworld.de/ernaehrung/vitamin-k2-neuigkeiten-fuer-laeufer.320026.htm; abgerufen am 21. September 2015

[17] Beulens JW, Booth SL, van den Heuvel EG et al. The role of menaquinones (vitamin K2) in human health. Br J Nutr 2013;110:1357-1368

[18] Bresson JL, Flynn A, Heinonen M et al. Vitamin K2 added for nutritional purpose in foods for particular nutritional uses, food supplements and foods intended for the general population. EFSA J 2008;822:1-31

Autor

Prof. Dr. rer. nat. Martin Smollich, Fachapotheker für Klinische Pharmazie, Studiengangsleiter Clinical Nutrition, B.Sc., Mathias Hochschule Rheine