Menachinon
Menachinon (MK) oder Vitamin K2 ist ein fettlösliches Vitamin, das als Vitamer zusammen mit Vitamin K1 zu den K-Vitaminen zählt. Es handelt sich um eine Gruppe an Substanzen, die als gemeinsames Grundgerüst eine 2-Methyl-1,4-naphthochinon-Struktur (Menadion) aufweisen. An dessen C3-Position ist eine Isoprenoid-Seitenkette unterschiedlicher Länge, weswegen sie auch MK-n bezeichnet werden (n für die Anzahl der Isoprenoid-Einheiten).
| Strukturformel | |||
|---|---|---|---|
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| Allgemeines | |||
| Trivialname | Vitamin K2 | ||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C11+5*nH8+8*nO2 (n = 4 … 13) | ||
| CAS-Nummer | 84-81-1 | ||
| PubChem | 5283547 | ||
| Kurzbeschreibung | gelbe Flüssigkeit | ||
| Vorkommen | Eigelb, Butter, Nattō | ||
| Physiologie | |||
| Funktion | Synthese von Prothrombin | ||
| Täglicher Bedarf | 0,065–0,08 mg/Tag | ||
| Folgen bei Mangel | Ekchymose, Petechien, Hämatome[1] | ||
| Überdosis | nicht bekannt | ||
| Eigenschaften | |||
| Molare Masse | nicht angebbar, da Stoffgemisch | ||
| Aggregatzustand | flüssig | ||
| Löslichkeit | fettlöslich | ||
| Sicherheitshinweise | |||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||
Vitamin K wird für die Synthese von Prothrombin, als Kofaktor im Osteocalcin-Stoffwechsel und Stoffwechsel der Matrix-Gla-Proteine benötigt. Namensgebend für die Vitamin-K-Gruppe war die indirekte Wirkung auf die Blutgerinnung (Koagulation).
Aufbau
BearbeitenBei den Menachinonen handelt es sich um eine Gruppe von Verbindungen, bei denen an der C3-Position des 2-Methyl-1,4-naphthochinon unterschiedlich lange Isoprenoid-Einheiten verknüpft sind. Die Anzahl dieser Einheiten wird mit n angezeigt (n = 4 bis 13), z. B. MK-7 oder MK-9.[3] Die Isoprenoid-Einheiten der Seitenkette natürlicher Menachinone liegen als all-E-Form vor. Bei synthetisch erzeugten Menachinonen kann die Isomerie abweichen, was die biologische Wirksamkeit reduziert oder inaktiviert (z. B. bei der mono-cis-Form bei MK-7).
Manche Bakterien synthetisieren Menachinone, bei denen eine oder mehrere Isoprenoid-Einheiten gesättigt sind. Die zusätzliche Anzahl der Wasserstoffe wird mit einem Suffix gekennzeichnet, z. B. MK-8(H2) oder MK-9(H4).
Vorkommen
BearbeitenMenachinone, insbesondere die Vertreter mit mittlerer oder langer Seitenkette (≥ MK-6),[4] werden fast ausschließlich von fakultativen oder obligaten Anaerobiern synthetisiert.[5] Je nach Bakterienstamm variiert die Anzahl der Isoprenoid-Einheiten.[3] Auch bei vielen Archaeen wurden Menachinone nachgewiesen.[6] MK-4 (Menatetrenon) wird nicht von Bakterien erzeugt, sondern ist eine ursprünglich aus Vitamin K1 metabolisierte Verbindung.[6] Sie kann daher auch im Menschen im Zuge der Vitamin K1-Verwertung gebildet werden.[4]
| Lebensmittel | MK-4 | MK-5 bis MK-9 |
|---|---|---|
| Nattō | 0 | 1103 |
| Hartkäse | 4,7 | 71,6 |
| Weichkäse | 3,7 | 52,8 |
| Sauerkraut | 0,4 | 4,4 |
| Schweinesteak | 2,1 | 1,6 |
| Eigelb | 31,4 | 0,7 |
| Butter | 15,0 | 0 |
| Salami | 9,0 | 0 |
| Hähnchenbrust | 8,9 | 0 |
| Eiklar | 0,9 | 0 |
| Makrele | 0,4 | 0 |
| Schokolade | 1,5 | 0 |
| Apfel | 0 | 0 |
| Brokkoli | 0 | 0 |
| Grünkohl | 0 | 0 |
| Olivenöl | 0 | 0 |
Es ist v. a. in tierischen Produkten enthalten, gerade die Leber enthält viel MK-4, MK-9 und MK-11. In Fleisch (Huhn) und Fleischprodukten kommt hauptsächlich MK-4 vor.[4] Zudem findet es sich in (Frisch-)Käse oder Quark. Dies liegt daran, dass zur Fermentation dieser Milchprodukte Bakterien zugegeben werden, die hauptsächlich MK-7 (Bacillus, Bacillus subtilis var. natto),[7] MK-8 (Laktobazillen) oder MK-9 (Propionibakterien) erzeugen[5]. Die größte natürliche Quelle an Vitamin K2 stellt das aus fermentierten Sojabohnen bestehende japanische Nattō dar.[5][4] Ferner ist auch Cheonggukjang, eine stark fermentierte Sojabohnenpaste aus Südkorea, reich an Vitamin K2.[7] Bei Eiern tritt insbesondere MK-4 auf, ferner findet sich Vitamin K2 in Schokolade, Brot oder Gewürzen. Dagegen sind Fischprodukte Vitamin K2-arm, mit Ausnahme von Aal.[3] Da Hefen im Gegensatz zu Bakterien keine Menachinone erzeugen, enthalten entsprechend fermentierte Produkte wie Bier kein Vitamin K2.
Zwar vermögen Bakterien des Mikrobioms im Darm MK-8 (Enterobakterien), MK-10 und MK-11 (Bacteroides) zu bilden, aber diese werden kaum aufgenommen,[5] weil im Darm die zur Aufnahme nötigen Lipasen und Gallensäuren fehlen.
Beschreibung
BearbeitenVitamin K2 (Menachinon) ist nach Prüfung durch die europäische Aufsichtsbehörde EFSA im Jahr 2009 neben Vitamin K1 (Phyllochinon) zur Verwendung in europäischen Lebensmittel- und Nahrungsergänzungszubereitungen zugelassen.[8] Ferner wurden positive Health Claims für Vitamin K veröffentlicht.[9] Aufgrund unzureichender Dokumentation wurden eingereichte Health Claims bezüglich des Schutzes der Gefäße vor Arteriosklerose von der EFSA abgelehnt.
Forschung
BearbeitenErste Hypothesen bezüglich einer Verminderung von Gefäßverkalkung und Sterblichkeit durch eine ausreichende Aufnahme von Menachinon basieren auf Daten aus der Rotterdam-Studie aus dem Jahr 2004.[10] Hier wurde allerdings nicht, wie in kontrollierten klinischen Studien, Menachinon verabreicht, sondern über Fragebögen erfasst, was die an der Studie beteiligten Personen an Nahrung und darüber hinaus an Vitaminen zu sich nahmen. Aus der täglichen Nahrungszufuhr hat man über Daten zum Menachinon-Gehalt der Lebensmittel die durchschnittlichen Tagesmengen errechnet. Das relative Risiko für Herzkreislauferkrankungen war in den mittleren und oberen Terzilen im Vergleich zu dem Terzil mit dem geringsten Menachinonkonsum verringert. Gleiches fand sich für die Gesamttodesrate. Für die Zufuhr von Phyllochinon, d. h. Vitamin K1, konnte in der Rotterdam-Studie kein Zusammenhang mit der Rate von Herzkreislauferkrankungen oder Sterblichkeit gezeigt werden. Daher wurde die Hypothese aufgestellt, dass eine ausreichende Zufuhr von Menachinon für die Prävention von Herzkreislauferkrankungen bedeutsam sein könnte.
Eine Meta-Studie aus dem Jahr 2020 untersuchte Interventionsstudien mit Vitamin K1 und K2. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass Vitamin K nicht konsistent das Fortschreiten von Kalzifizierung verhindert, vor Arteriosklerose schützt oder die Arteriensteifigkeit positiv beeinflusst.[11]
Bedarf
BearbeitenDie EFSA gibt als empfohlene Tagesdosis (Adequate Intake) für alle Alters- und Geschlechtsgruppen eine Aufnahmemenge von 1 µg/kg Körpergewicht Phyllochinon an.[12] Sie differenziert hierbei aber nicht weiter zwischen der Aufnahme von Vitamin K1 und K2. Anhand Referenzkörpergewichte empfiehlt die EFSA Säuglingen zwischen 7 und 11 Monaten täglich etwa 10 µg Vitamin K, bei Personen über 18 Jahren etwa 70 µg.[4] Anfang des Jahres 2017 wurde diese bereits im Jahre 1993 formulierte Zufuhrempfehlung erneut bestätigt. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) gibt ähnliche Werte für die D-A-CH-Region an, unterscheidet aber bei Jugendlichen und Erwachsenen nach Geschlecht. So werden von 15 bis 51 Jahren 70 µg (Männer) bzw. 60 µg (Frauen) empfohlen.[12] Im Alter erhöht sich der Bedarf: Bei ab 65-Jährigen liegt die Tagesempfehlung bei 80 µg (Männer) bzw. 65 µg (Frauen). Schwangere und Stillende sollen 60 µg täglich einnehmen.
Das Bundesinstitut für Risikobewertung gibt eine Tagesverzehrempfehlung von Vitamin K2 in Nahrungsergänzungsmitteln von maximal 25 µg an.[12] Zudem sollen Personen, die gerinnungshemmende Medikamente einnehmen, vor dem Verzehr von Vitamin K-haltigen Nahrungsergänzungsmitteln ärztlichen Rat einholen.
Eine tolerierbare obere Einnahmemenge (Tolerable Upper Intake Level) wurde aufgrund unzureichender Daten nicht abgeleitet.[12]
Biosynthese
BearbeitenDie mikrobielle Biosynthese von Menachinon ähnelt der Synthese von Vitamin K1 (Phyllochinon) in grünen Pflanzen und Algen:
- das aromatische Grundgerüst wird im Zuge des Shikimisäureweges gebildet, wichtiger Metabolit ist dabei das Chorismat.[13] Über mehrere Zwischenschritte entsteht daraus 1,4-Dihydroxy-2-naphthoat.
- die Isoprenoid-Seitenkette wird in Escherichia coli und anderen Bakterien über den Methylerythritolphosphatweg gebildet.[13] Hierbei kondensieren Isopentenylpyrophosphate an Dimethylallylpyrophosphat, wobei schließlich ein Polyprenylpyrophosphat (z. B. Octaprenylpyrophosphat) entsteht. In Lactococcus lactis wird die Seitenkette über den Mevalonatweg synthetisiert.[14]
Siehe auch
BearbeitenLiteratur
Bearbeiten- Otto Isler: Über die Vitamine K1 und K2. In: Angewandte Chemie, Bd. 71 (1959), Heft 1, S. 7–15, doi:10.1002/ange.19590710103.
- M. J. Shearer, X. Fu, S. L. Booth: Vitamin K nutrition, metabolism, and requirements: current concepts and future research. In: Advances in nutrition (Bethesda, Md.). Band 3, Nummer 2, März 2012, S. 182–195, doi:10.3945/an.111.001800. PMID 22516726. PMC 3648719 (freier Volltext)
Weblinks
BearbeitenEinzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Dieu-Thu Nguyen-Khoa: Vitamin K Deficiency: Practice Essentials, Physiology, Etiology. 2017 (medscape.com [abgerufen am 24. März 2021]).
- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ a b c Přemysl Mladěnka et al.: Vitamin K - sources, physiological role, kinetics, deficiency, detection, therapeutic use, and toxicity. In: Nutrition Reviews. Band 80, Nr. 4, 10. März 2022, S. 677–698, doi:10.1093/nutrit/nuab061, PMID 34472618, PMC 8907489 (freier Volltext).
- ↑ a b c d e Dominique Turck et al.: Dietary reference values for vitamin K. In: EFSA Journal. Band 15, Nr. 5, Mai 2017, doi:10.2903/j.efsa.2017.4780, PMID 32625486, PMC 7010012 (freier Volltext).
- ↑ a b c d e Alexandra Schek: Vitamin K – ein Update, Teil 1. In: Ernährungs-Umschau. 14. November 2017, abgerufen am 30. März 2022.
- ↑ a b Gilles J. Basset et al.: Phylloquinone (Vitamin K1): Occurrence, Biosynthesis and Functions. In: Mini Reviews in Medicinal Chemistry. Band 17, Nr. 12, 2017, S. 1028–1038, doi:10.2174/1389557516666160623082714, PMID 27337968.
- ↑ a b Min-Ji Kang, Kwang-Rim Baek, Ye-Rim Lee et al.: Production of Vitamin K by Wild-Type and Engineered Microorganisms. In: Microorganisms. Band 10, Nr. 3, 3. März 2022, S. 554, doi:10.3390/microorganisms10030554, PMID 35336129, PMC 8954062 (freier Volltext) – (englisch).
- ↑ efsa.europa.eu: Vitamin K2 added for nutritional purposes in foods for particular nutritional uses, food supplements and foods intended for the general population and Vitamin K2 as a source of vitamin K added for nutritional purposes to foodstuffs, in the context of Regulation (EC) N° 258/97 – Scientific Opinion of the Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies. doi:10.2903/j.efsa.2008.822.
- ↑ Verordnung (EU) Nr. 432/2012 der Kommission vom 16. Mai 2012
- ↑ J. M. Geleijnse et al.: Dietary intake of menaquinone is associated with a reduced risk of coronary heart disease: the Rotterdam Study. In: The Journal of nutrition. Band 134, Nummer 11, November 2004, S. 3100–3105, PMID 15514282.
- ↑ Caitlyn Vlasschaert et al.: Vitamin K Supplementation for the Prevention of Cardiovascular Disease: Where Is the Evidence? A Systematic Review of Controlled Trials. In: Nutrients. Band 12, Nr. 10, 23. September 2020, doi:10.3390/nu12102909, PMID 32977548, PMC 7598164 (freier Volltext).
- ↑ a b c d Höchstmengenvorschläge für Vitamin K in Lebensmitteln inklusive Nahrungsergänzungsmitteln. (PDF) BfR, abgerufen am 30. März 2022.
- ↑ a b c R. Meganathan, Ohsuk Kwon: Biosynthesis of Menaquinone (Vitamin K2) and Ubiquinone (Coenzyme Q). In: EcoSal Plus. Band 3, Nr. 2, August 2009, doi:10.1128/ecosalplus.3.6.3.3, PMID 26443765, PMC 4172378 (freier Volltext).
- ↑ Min-Ji Kang et al.: Production of Vitamin K by Wild-Type and Engineered Microorganisms. In: Microorganisms. Band 10, Nr. 3, 3. März 2022, S. 554, doi:10.3390/microorganisms10030554, PMID 35336129, PMC 8954062 (freier Volltext).