VITAMINA K – FITOMENADIONE

Vitamina K – Fitomenadione

Definizione, struttura e forme chimiche

Come da definizione di tutte le sostanze denominate “vitamine”, il fitomenadione è una molecola che è necessario introdurre nell’ organismo dall’ esterno, in quanto il corpo umano è incapace di sintetizzarla a partire da altre molecole.

Con la dizione “vitamina K”, in realtà, si fa riferimento a un insieme di molecole lievemente differenti le une dalle altre ma accomunate da una struttura di base (due anelli aromatici condensati, con due gruppi chetonici) che deriva dal 2-metil-1,4-naftochinone, molecola a sua volta derivata dal naftalene. Esistono infatti tre forme diverse di vitamina K:

  • Vitamina K1 o fillochinone: la più rappresentata nella dieta e di origine vegetale. Dal punto di vista della struttura chimica, essa presenta una lunga catena laterale isoprenoide insatura a partenza dal C3 della struttura di base.

  • Vitamina K2: di origine batterica. Tra gli altri, uno dei batteri produttori è Escherichia Coli, normalmente presente nel microbiota intestinale.

  • Vitamina K3 o menadione: origine sintetica, in forma liposolubile o idrosolubile.

Vitamina K o fitomenadione

Struttura chimica della vitamina K o fitomenadione

Fonti di apporto alimentare e dose raccomandata

Dove si trova la vitamina K? La vitamina K è piuttosto diffusa all’ interno del mondo alimentare, essendo presente in quantità significative in varie classi di cibi e nutrienti: vegetali, in particolare ortaggi (spinaci, verza, broccoli, cavolo, cime di rapa) e altra frutta e verdura. Altri alimenti ricchi di vitamina K sono legumi e uova, e in misura minore anche cereali, carne e latticini.

Oltre all’ assunzione esogena (alimentare), la vitamina K che l’organismo assorbe deriva anche dalla produzione della flora batterica intestinale.

Secondo l’ EFSA (European Food Safety Authority), una dose adeguata di vitamina K è pari a 1 microgrammo per kg di peso corporeo; tuttavia, non vi sono studi veri e propri che siano riusciti a determinare la quantità di vitamina K da una parte prodotta dai batteri endogeni e dall’altra quella presente negli alimenti, pertanto la dose raccomandata è in realtà indicativa.

Assorbimento, immagazzinamento e metabolismo

In quanto molecola liposolubile (per la struttura chimica aromatica e isoprenoide), la vitamina K è assorbita secondo le normali modalità di assorbimento dei grassi. Pertanto, il suo assorbimento avviene a livello dell’ intestino tenue e del colon (in particolare la K2), ed è dipendente dalla corretta funzionalità biliare e pancreatica. Infatti, in presenza di succo pancreatico (e quindi dell’ enzima lipasi) e della bile secreta dal fegato, la vitamina K viene emulsionata e inclusa nelle strutture di trasporto (chilomicroni) che la convogliano al fegato. In questa sede viene in parte utilizzata, in parte immagazzinata e in parte inclusa nelle particelle di VLDL e LDL che la trasportano ai tessuti periferici.

In realtà, nell’ organismo, la vitamina K ha un’ emivita (intervallo di tempo in cui si dimezza la sua concentrazione) di alcune ore, quindi piuttosto breve; essa viene infatti per larga parte utilizzata nell’ immediato per la sintesi di alcune molecole di elevata importanza.

Dal punto di vista del catabolismo, le molecole di vitamina K subiscono il processo di β-ossidazione e coniugazione con acido glucuronico e vengono escrete attraverso le urine.

Vegetali-alimenti-ricchi-vitamina-K

Vegetali, in particolare le brassicacee, sono ricchi di vitamina K e vanno assunti con attenzione nelle persone in terapia con anticoagulanti orali come il warfarin.

Funzioni della vitamina K

A cosa serve la vitamina K? Qual’è la sua funzione? Dopo aver subito un processo di attivazione attraverso un enzima della classe delle reduttasi (con utilizzo di NADPH), la vitamina K è trasformata in una forma idrochinonica; funge, in questa forma, da cofattore nel processo di γ-carbossilazione di alcune importanti proteine.

La γ-carbossilazione consiste nell’ aggiunta di un gruppo carbossile (COO) a livello del carbonio in posizione gamma di un residuo amminoacidico di acido glutammico, con formazione appunto di acido gamma-carbossi-glutammico; grazie alla presenza di due carbossili contigui (che in condizioni fisiologiche, nell’organismo hanno carica negativa), si forma una sorta di “pinza” in grado di legare fortemente soprattutto gli atomi di calcio (caratterizzati da due cariche positive): tutto ciò è alla base dell’importanza del processo di γ-carbossilazione all’ interno del più ampio fenomeno dell’ emostasi e di altre fuzioni svolte dalle proteine gamma-carbossilate.

In particolare, le proteine che subiscono questo particolare processo sono:

  • Proteine coinvolte nella coagulazione: fattori della coagulazione come i fattori VII, IX, X, protrombina (fattore II), proteina C, proteina S e proteina Z

  • Osteocalcina, coinvolta sia nell’ organizzazione dell’ osso, sia in alcuni processi di formazione della memoria

  • Transtiretina, trasportatrice dell’ ormone tiroxina T4

  • Proteina gla della matrice (MGP), inibitrice del deposito di minerali nei tessuti

Durante il processo di γ-carbossilazione, la forma attiva della vitamina K – idrochinone – viene trasformato in epossido (etere ciclico a tre vertici, altamente instabile). In questa forma non ha attività, e pertanto è presente nell’organismo umano un meccanismo di ricostituzione attraverso l’ enzima vitamina K epossido reduttasi (VKOR); quest’ ultimo è l’ importantissimo bersaglio d’ azione del warfarin, uno dei principali anticoagulanti usati in medicina.

Proteine della coagulazione

Per quanto riguarda le proteine coinvolte nella coagulazione del sangue, esse appartengono alla via estrinseca (fattore VII), alla via intrinseca (fattore IX) e alla via comune (fattore X e protrombina), e portano, una volta che viene attivata la cascata coagulativa, alla formazione del coagulo di fibrina. Le proteine C, S e Z sono invece coinvolte nel processo che si oppone alla coagulazione sanguigna: la proteina C, usando come cofattore la proteina S, è in grado di degradare il fattore V e il fattore VIII (entrambi cofattori importanti per il processo coagulativo) e quindi di bloccare l’ attivazione della cascata coagulativa e la formazione di coaguli; il ruolo della proteina Z non è del tutto noto, ma agisce probabilmente nella degradazione del fattore Xa e XIa, in quanto funge da cofattore per l’ inibitore delle proteasi proteina Z – dipendente (protein Z – related protease inhibitor).

Osteocalcina

Questa proteina è prodotta principalmente dagli osteoblasti, cellule responsabili della deposizione di matrice ossea. Pertanto, essa viene utilizzata come marker del metabolismo osseo: un suo aumento indica una aumentata attività di deposizione di matrice ossea, e una sua diminuzione il contrario.

La sua sintesi dipende, oltre che dalla vitamina K, anche dalla vitamina D in forma attiva (1,25(OH)2 – colecalciferolo).

Transtiretina (TTR)

Precedentemente chiamata prealbumina, questa proteina è una molecola di trasporto per gli ormoni tiroidei (importante soprattutto a livello del liquido cerebro spinale) e per il retinolo.

La transtiretina, avendo un’ emivita di circa 3-5 giorni, viene utilizzata come indice di malnutrizione a media durata, mentre l’ albumina (emivita di circa 3 settimane) è un indice di lunga durata.

Carenza e ipervitaminosi

Grazie alla elevata disponibilità all’ interno del mondo alimentare e alla bassa quantità necessaria all’ organismo, gli stati carenziali sono strettamente legati a particolari condizioni (prima infanzia, problemi di malassorbimento, assunzione di anticoagulanti), e sono altrimenti estremamente rari.

Una carenza di vitamina K nella prima infanzia è favorita dalle scarse capacità di trasporto della placenta nei confronti di questa vitamina, dall’ assente produzione batterica endogena nel neonato (per sterilità del tratto intestinale) e da un’ eventuale ridotta quantità presente nel latte materno. Questa carenza può provocare la “malattia emorragica classica del neonato” (VKDB), che ha un’ incidenza dello 0,25 – 1,7 % ma il cui rischio è pressoché azzerato dalla somministrazione di vitamina K1 o dall’ integrazione nella dieta dei neonati.

Nei bambini e negli adulti, la carenza può essere conseguente a uno stato malassorbitivo dovuto a varie patologie dell’ intestino (morbo celiaco, colite ulcerosa, fibrosi cistica), oppure a un problema epatico con ridotta produzione di bile.

Le manifestazioni conseguenti a una carenza si rifanno alle proteine sopracitate: potranno quindi essere presenti manifestazioni emorragiche di varia entità (dalle petecchie alle emorragie intracraniche), potrà instaurarsi uno stato osteoporotico (che talvolta precede i sanguinamenti), e infine potranno svilupparsi calcificazioni a livello vascolare.

Uno stato emorragico viene normalmente indagato attraverso i test di PT (tempo di protrombina) e aPTT (tempo di tromboplastina parziale attivata), che verificano l’ efficacia dell’ attivazione rispettivamente della via estrinseca e della via intrinseca della cascata della coagulazione. Nel caso di carenza di vitamina K, sebbene entrambe le vie di attivazione siano coinvolte (FVII e FIX, rispettivamente via estrinseca e via intrinseca), il test che si allunga di durata è il tempo di protrombina, mentre l’ aPTT risulta, perlomeno inizialmente, di durata normale. Questo è dovuto al fatto che il fattore VII ha un’ emivita estremamente breve, ed è pertanto il primo a decrescere dal punto di vista quantitativo; successivamente, si eleverà anche il tempo di tromboplastina parziale attivata.

Per quanto concerne invece uno stato di ipervitaminosi Kche può conseguire ad un sovradosaggio di integratori o di Konakion, ovvero di eccessiva assunzione, esso non provoca alcuno stato patologico nel caso delle vitamine K1 e K2, mentre può instaurarsi una anemia emolitica per l’ elevato stress ossidativo provocato da eccessi di menadione (vitamina K3).

Vitamina K e farmaci

Come si è detto, uno dei principali farmaci anticoagulanti, il warfarin (nome commerciale: Coumadin), è un inibitore della ricostituzione della vitamina K, e proprio attraverso questo meccanismo esso agisce impedendo il corretto sviluppo della cascata coagulativa. Il warfarin viene utilizzato principalmente nelle condizioni di fibrillazione atriale e di trombosi venosa profonda per impedire la formazione di coaguli potenzialmente mortali. Al contrario di quanto si potrebbe pensare, non è stata trovata una correlazione tra l’uso prolungato di warfarin e uno stato di osteoporosi.

Il principio di funzionamento del warfarin è sfruttato anche per il fatto che esso può essere contrastato, in caso di emorragie, dalla somministrazione di vitamina K (che funziona quindi da antidoto); per la maggior parte degli altri farmaci anticoagulanti non è invece disponibile un antidoto.

Anche gli stati di carenza di vitamina K, e quindi la presenza di emorragie, in particolare nel neonato, vengono facilmente trattati con la somministrazione di vitamina K.

Il farmaco utilizzato è il Konakion, che è appunto vitamina K1, e viene somministrato come profilassi immediatamente dopo la nascita tramite iniezione intramuscolare (1 mg) oppure tramite somministrazione orale in goccie (2 mg). Viene inoltre utlizzato come intrgratore alimentare in caso di carenza nutrizionale.

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