Vitamin K ist bekanntlich ein wesentlicher Faktor der Blutgerinnung. Daher auch der Name Vitamin K, der sich von dem deutschen Begriff für Gerinnung (Koagulation) ableitet. Nährstoffe und Vitamine, darunter Vitamin D, Vitamin C und seit kurzem auch Vitamin K, spielen aber auch eine wichtige Rolle bei der Erhaltung einer optimalen Knochengesundheit, insbesondere bei älteren Erwachsenen (1). In jüngster Zeit ist das Interesse an Vitamin K gestiegen. Epidemiologische Studien deuten nämlich darauf hin, dass ein Vitamin-K-Mangel mit mehreren Krankheiten in Verbindung gebracht wird, darunter Osteoporose und Atherosklerose (2).

Vitamin K ist keine einzelne Verbindung, sondern ein Begriff für viele ähnliche Verbindungen, die die physiologische Funktion dieses Vitamins haben. Sie haben eine gemeinsame Struktur, den 2-Methyl-1,4-Naphthochinon-Kern, der auch als Menadion bekannt ist. Die einfachste Form, die nur diesen Kern enthält, wird als Vitamin K3 bezeichnet. Im Gegensatz zu den natürlichen Formen ist K3 hydrophil und wird nicht über die Nahrung aufgenommen. Es fungiert jedoch als Zwischenprodukt im menschlichen Stoffwechsel (3).

Mit der Nahrung aufgenommenes Vitamin K stammt entweder aus pflanzlichen Quellen (in Form von Vitamin K1, bekannt als Phyllochinon [Phytomenadion, Phytonadion]) oder häufiger aus tierischen Quellen in Form von Vitamin K2 (Menachinon, allgemein abgekürzt als MK). Vitamin K4 wird mit anderen synthetischen Formen von Vitamin K in Verbindung gebracht. Dabei kann es sich um eine reduzierte Form von Vitamin K3 (Menadiol) oder seine Esterformen (z. B. Diacetat-Vitamin K3) handeln.

Vitamin K2 und Knochengesundheit

Vitamin K2, die aktivierte Form von Vitamin K, soll die Heilung von Knochenbrüchen fördern, eine therapeutische Wirkung auf Osteoporose haben und die Knochenresorption hemmen (4,5). Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Vitamin K die Osteoblastogenese und Osteoklastogenese über den Nuklearfaktor κB (NF-κB) reguliert. Die NF-κB-Signalübertragung übt zwei Funktionen aus: Einerseits stimuliert sie die Entwicklung und Resorption von Osteoklasten, andererseits hemmt sie die Differenzierung und Aktivität von Osteoblasten. Vitamin K2 verhindert die NF-κB-Aktivierung auf eine γ-Carboxylierung-unabhängige Weise, was zur Knochenbildung führt, und die Knochenresorption verringert (6). Ein hoher Nutzen der K-Vitamine in der Primärprävention und Therapie scheint nicht nur bei Knochen- sondern auch bei Gefässkrankheiten vorzuliegen (7).

Vitamin K2 und Atherosklerose

Trotz der jüngsten medizinischen Fortschritte sind Atherosklerose und damit Gefässerkrankungen nach wie vor die häufigste Todesursache weltweit. Atherosklerose ist ein aktiver Prozess und resultiert aus dem Ungleichgewicht zwischen kalkfördernden und -hemmenden Faktoren (8). In den letzten zwei Jahrzehnten wurde eine Reihe von Proteinen entdeckt, die Kalzium-Ionen binden können, und die meisten von ihnen haben ein gemeinsames Merkmal, nämlich die gamma-Carboxyglutaminsäure-reiche Domäne (Gla). Da die Gla-Reste durch ein Enzym, das Vitamin K als Kofaktor verwendet, biologisch aus proteingebundenen Glutaminsäureresten umgewandelt werden, werden alle diese Proteine als Vitamin-K-abhängige Proteine bezeichnet. Das Matrix Gla Protein MGP ist ein Vitamin-K-abhängiges Protein, das nachweislich eine Rolle beim Schutz vor ektopischer Verkalkung spielt (9). Die Carboxylierung des zirkulierenden MGP spiegelt dessen Fähigkeit wider, die Verkalkung in Gefäßen zu hemmen und das Risiko für koronare Herzkrankheit und Sterblichkeit zu mindern (10,11). Eine neuere Metaanalyse kommt zur Schlussfolgerung, dass die Vitamin-K-Einnahme mit einem geringeren Risiko für koronare Herzkrankheit und Gesamtmortalität assoziiert ist (12). Dagegen konnten grosse randomisierte klinische Studien keine positive Wirkung der Vitamin-D3-Supplementierung bei der Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zeigen (13,14). Vitamin-K-Supplementierung kann diese unerwünschte Wirkung von überschüssigem Vitamin D auf die Verkalkung ausgleichen, wie durch einen geringeren Kalzium- und Phosphorgehalt in Aorta und Niere gezeigt wurde (15). Der Promotor des MGP-Gens enthält ein Vitamin-D-Response-Element, das die Expression von MGP nach der Einnahme von Vitamin D um das Zwei- bis Dreifache erhöht (16,17). Die Hochregulierung von MGP durch Vitamin D benötigt Vitamin K zur vollständigen Aktivierung von MGP für optimales Funktionieren. Dies bedeutet, dass die Kombination von Vitamin K und Vitamin D Schutz vor fortschreitender Gefäßverkalkung, kardiovaskulären Erkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Gesamtmortalität bieten könnte (17).

INTRICATE (konzentrierte Zunahme von Vitamin K2 und D3)

Die INTRICATE (18) ist eine Proof-Of-Concept-Studie, die den Einfluss einer kombinierten Vitamin-K2- und Vitamin-D3-Supplementierung auf die Mikroverkalkung bei Karotis-Atherosklerose mittels hybrider Natrium-[18F] Fluorid-Positronenemissions-Tomographie (PET)/Magnetresonanztomographie (MRI) untersuchen soll. Probanden mit asymptomatischer Erkrankung der Halsschlagader auf mindestens einer Seite des Halses werden in die Studie aufgenommen. Der primäre Endpunkt ist die Veränderung des Na[18F] F-PET/MRI (Ausgangswert vs. nach 3 Monaten) in der Behandlungsgruppe im Vergleich zur Placebogruppe. Sekundäre Endpunkte sind Veränderungen der Plaque-Zusammensetzung und der Blut-Biomarker. Die Ziele der INTRICATE-Studie sind: Untersuchung der therapeutischen Wirkung der kombinierten Einnahme von Vitamin K2 und D3 auf die verte-brale Knochenmineraldichte bei postmenopausalen Frauen mit Osteopenie und Osteoporose.

Es gibt Hinweise darauf, dass Kalzium nicht nur für die Entwicklung einer maximalen Knochenmasse wichtig ist, sondern auch zur Verringerung des Knochenschwunds bei Frauen nach der Menopause. Man geht davon aus, dass Vitamin D und Kalzium (und möglicherweise Vitamin K) für die Vorbeugung von Knochenschwund und Knochenbrüchen von entscheidender Bedeutung sind. Entsprechend fanden Matsunaga und Mitarbeiter eine synergistische Wirkung von Vitamin D und K bei der Verringerung des Knochenverlusts bei ovarektomierten Ratten (18).

Fazit

Vitamin K ist bekannt als wesentlicher Faktor in der Blutgerinnung. Vitamin K zeigt aber auch einen hohen Nutzen in der Primärprävention von Knochen. Es soll die Heilung von Knochenbrüchen fördern, eine therapeutische Wirkung auf Osteoporose haben und die Knochenresorption hemmen. Vitamin K scheint aber auch einen Nutzen in der Primärprävention von Gefässkrankheiten zu haben.

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