Le vitamine k
Come spesso accade in medicina, anche la scoperta della vitamina K è avvenuta in modo casuale. Nel 1935 il biochimico danese Henrik Dam, effettuando degli studi sul colesterolo in polli alimentati con una dieta priva di grassi, constatò la presenza di emorragie in diversi organi. Quando alla dieta venivano aggiunte verdure e ortaggi, le emorragie, al contrario, non si verificavano. Considerando che l’assenza di un fattore alimentare era responsabile dei disturbi della coagulazione, Dam chiamò questa nuova vitamina “fattore della coagulazione”, abbreviato in “fattore K” dalla parola tedesca “koagulation”, che successivamente divenne “vitamina K”. Le ricerche sulla vitamina K valsero nel 1943 il premio Nobel per la medicina e la fisiologia a Henrik Dam e a Edward Doisy rispettivamente per la sua identificazione e per la scoperta della sua forma chimica.
Inizialmente e per molti anni si credette che la vitamina K fosse una sola molecola coinvolta unicamente nella regolazione della coagulazione sanguigna ma nelle decadi successive gli studi sulla vitamina K sono stati ulteriormente approfonditi fino a farci comprendere che la vitamina K è un gruppo di molecole che si presentano in molte forme differenti. Al momento si conoscono i seguenti sottotipi, ma si ritiene che ve ne siano altri non ancora isolati:
vitamina K1 (1 solo tipo), vitamina K2 (14 tipi) e vitamina K3 (1 solo tipo): le prime 2 sono liposolubili mentre la terza è idrosolubile.
Attualmente solo la vitamina K1 è considerata a tutti gli effetti una vitamina (cioè una sostanza che viene assunta preformata attraverso gli alimenti e la cui carenza provoca particolari malattie o disturbi) poiché le vitamine K2 e la K3 si formano per trasformazione dalla K1 in alcuni tessuti o nel tratto gastrointestinale degli animali e dell’uomo.
Vediamo le varie forme un po’ più nel dettaglio:
Vitamina K1
È chiamata Fillochinone o Fitomenadione e viene sintetizzata solo dalle piante o dalle alghe e partecipa alla fotosintesi clorofilliana. È presente in quantità significative in vari vegetali quali cavoli, spinaci, bietole, broccoli, cavoletti di bruxelles, cipolle, prezzemolo e asparagi. La cottura o la spremitura di questi cibi la rende maggiormente assorbibile, fino al doppio rispetto alle verdure mangiate crude. Ad esempio l’olio di semi di girasole è ricco di vitamina K1 altamente biodisponibile, a differenza dei semi in quanto tali. Dato che è una vitamina liposolubile ossia che si scioglie nei grassi, aggiungendo alla dieta piccole quantità di grassi viene meglio assorbita dal nostro tratto gastrointestinale mentre l ’esposizione ai raggi UV la inattiva (è importante non tenere l’olio o i succhi di verdure alla luce diretta). Inoltre, quando gli oli che contengono vitamina K1 vengono idrogenati, come nei procedimenti industriali di cottura dei cibi, fritti o cotti al forno, un’alta percentuale di vitamina K1 viene inattivata.
Ne deriva che chi si alimenta di preferenza di cibi preparati industrialmente e consuma scarse quantità di vegetali verdi è potenzialmente carente di vitamina K1 (da cui poi derivano gli altri tipi).
Vitamina K2
Questa sostanza, chiamata Menaquinone, non viene considerata una vitamina in senso stretto in quanto viene prodotta a partire dalla vitamina K1 ingerita, ovvero viene prodotta da alcuni batteri intestinali, come alcuni tipi di Escherichia Coli, e a livello di alcuni tessuti, come il pancreas e le pareti dei vasi arteriosi, a partire dalla vitamina K1 contenuta e fornita all’organismo dai vegetali a foglia verde. La vitamina K2 è ritenuta quindi la forma attiva della vitamina K1. La vitamina K2 va quindi considerata una vitamina essenziale per alcuni individui che non riescono a convertire adeguatamente la vitamina K1 in K2 e anche perché, in verità, l’efficienza di questa trasformazione da parte dei batteri intestinali è molto scarsa. Condizioni quali l’invecchiamento, alterazioni metaboliche che coinvolgono gli enzimi deputati alla metabolizzazione della vitamina K1, o alterazioni della flora batterica intestinale e/o malattie gastrointestinali ne riducono ulteriormente la formazione rendendo questa sostanza una Vitamina de facto. Le fonti alimentari di vitamina k2 sono rappresentate essenzialmente dalla carne animale, tuorlo d’uovo e latte ma è contenuta in alte quantità anche in cibi fermentati come lo yogurt, il kefir, il natto e i crauti. Negli animali, compreso l’uomo, la vitamina K è presente principalmente come vitamina K2. In base alla struttura chimica si distinguono 14 diverse varianti della vitamina K2; il sottotipo principale è la MK-4 che ne rappresenta il 90% del totale e si trova comunemente nei prodotti di origine animale. Altre forme, come la MK-7, sono predominanti negli alimenti fermentati come il natto.
È quindi condizione essenziale affinché la carne animale di cui ci nutriamo contenga buoni valori di vitamina K2, che gli animali da cui proviene siano nutriti a base di erba e non di mangimi e che non abbiano ricevuto antibiotici, che uccidono non solo i batteri patogeni ma anche i batteri che fanno parte del microbiota intestinale e svolgono azioni benefiche. La stessa cosa vale per la possibilità che ha l’uomo di produrre vitamina K2 a partire dai vegetali: le terapie antibiotiche ad ampio spettro riducono moltissimo questa possibilità rendendoci incapaci di utilizzare e trasformare la vitamina K1 ingerita.
In ogni caso i batteri intestinali contribuiscono per una percentuale molto bassa alla produzione di K2 all’interno del nostro intestino mentre la percentuale più alta è quella che si può ottenere dal cibo o dai supplementi.
vitamina K2
Fig.1. si può vedere la differenza tra i sottotipi di vitamina K. La VK1 è quella che si ritrova maggiormente nei cibi da cui viene assorbita per circa il 50% e ha prevalentemente un’attività a livello epatico nella sintesi dei fattori della coagulazione. La vitamina K2 si trova in misura decisamente minore nel cibo, viene assorbita discretamente ed è quella che ha la prevalente azione a livello extraepatico (apparato cardiovascolare, tessuto osseo, renale e di prevenzione nei confronti delle neoplasie).
Vitamina K3
Anche la vitamina k3 (Menadione), come la k2, non è considerata una vitamina in senso stretto, venendo anche questa trasformata a partire dalla K1 e K2. A differenza delle altre 2 non ci sono cibi che la contengono in quantità significative ma, se si analizzano il plasma o le urine alcune ore dopo l’ingestione di vitamina K1 o K2, la troviamo al suo interno, segno che viene trasformata a partire da queste due forme. Alcuni batteri intestinali possono produrre la vitamina K3 a partire dalle vitamine K1 e K2, oppure può essere sintetizzata a partire da altri composti.
L’utilizzo di vitamina K3 come integratore è stato proibito per l’uomo perché associata a effetti collaterali quali aumentata distruzione dei globuli rossi, aumentato stress ossidativo nei tessuti sebbene venga considerata utile nel supporto alle terapie antitumorali proprio per il suo effetto tossico nei confronti delle cellule (ne parleremo più avanti). Questo divieto non è presente per l’animale e infatti spesso negli allevamenti intensivi di bestiame viene aggiunta ai mangimi la vitamina K3, più economica rispetto alla K2. Nel caso in cui, a seguito di un’alterazione della flora batterica intestinale causata dalla terapia antibiotica (anche questa usanza comune negli allevamenti intensivi), gli animali non siano in grado di convertirla in vitamina K2 la loro carne conterrà alti quantitativi di questa vitamina la cui sicurezza per l’uomo non sembra ideale.
Che ruolo hanno queste vitamine nel mantenimento della nostra salute?
Oltre al fondamentale e conosciuto contributo alla coagulazione sanguigna le vitamine K hanno molte altre importanti azioni nel nostro corpo:
Attivazione di alcune proteine, chiamate per questo motivo vitamine K dipendenti. Tra queste possiamo ricordare alcune proteine coinvolte nel metabolismo del calcio come l’osteocalcina, che interviene nella formazione dell’osso, alcune proteine responsabili della mineralizzazione dei denti, e la nefrocalcina, che permette l’assorbimento renale del calcio;
Modula l’infiammazione inibendo alcune molecole come la prostaglandina E e l’interleuchina 6, risultando quindi una molecola importante in alcune patologie infiammatorie autoimmuni;
Interviene nei processi di proliferazione cellulare e nella modulazione della differenziazione, ovvero della “specializzazione”, delle cellule;
Effetti protettivi sul sistema nervoso, come la protezione del rivestimento dei nervi;
Effetti anti-tumorali inibendo la crescita delle cellule tumorali e favorendone l’autodistruzione;
Effetti protettivi sulla salute del cuore e dei vasi sanguigni, tramite l’azione sulla coagulazione del sangue, favorendo l’elasticità delle pareti delle arterie, attraverso la riduzione dell’infiammazione e inibendo il deposito del calcio sui tessuti molli come arterie, vene, valvole cardiache, pelle, cartilagini, e reni.
Esaminiamo alcune di queste importanti azioni in modo un po’ più approfondito:
Vitamina K e Osso
Questa vitamina ha la capacità di attivare l’osteocalcina (la proteina che fa si che il calcio si depositi nel tessuto osseo), di ridurre la produzione e la proliferazione degli osteoclasti (le cellule che distruggono il tessuto osseo) , di stimolare la sintesi di proteine con funzione plastica per l’osso (come l’osteopontina e l’osteoprotogerina), in vitro ha mostrato avere azione di stimolo sugli osteoblasti (le cellule che appongono nuovo osso e collagene) e riducendone la morte programmata.
La vitamina k2 è stata usata in Giappone per molti anni come farmaco (col nome di Glakay) per la prevenzione e la terapia dell’osteoporosi, prevenzione o regressione delle calcificazioni cardiovascolari e prevenzione antitumorale.
Studi clinici hanno dimostrato la superiorità della vitamina K2 (sia MK4 che MK7) rispetto al placebo nel migliorare la resistenza dell’osso e ridurre l’incidenza di fratture e anche di rallentare la progressione verso l’osteoporosi (valutata attraverso Densitometria ossea).
Per quanto riguarda il metabolismo del calcio la vitamina D e la K hanno azione sinergica, ossia lavorano assieme verso un obiettivo comune: la vitamina D aumenta l’assordimento intestinale di calcio e stimola l’espressione della forma attiva dell’Osteocalcina.
La vitamina K ha inoltre un’azione complementare rispetto ai Bifosfonati (farmaci comunemente utilizzati nella terapia dell’osteoporosi) e contribuisce a rendere l’osso più resistente se associata a questa terapia.
Integrare la vitamina K può essere indicato anche nelle persone giovani e durante la crescita, se la loro dieta è carente di cibi contenenti questa vitamina, per massimizzare la densità ossea e migliorare la salute dentale dei ragazzi.
Vitamina K e Apparato Cardiovascolare
Come anticipato la vitamina K interviene nel normale funzionamento del sistema cardio-vascolare tramite la sua azione sulla coagulazione del sangue e attraverso il mantenimento dell’elasticità delle pareti arteriose grazie all’inibizione della loro calcificazione. La sua funzione si esplica quindi nel ridurre la formazione delle placche aterosclerotiche e nel prevenire l’irrigidimento delle pareti arteriose, riducendo così il rischio cardio-vascolare. Interviene altresì nella riduzione dell’infiammazione e dello stress ossidativo.
Vitamina K e Tumori
Studi in vitro, ovvero svolti su cellule al di fuori degli organismi viventi, hanno attribuito alla vitamina D anche attività anti-tumorale, con un meccanismo diverso a seconda della sottoforma di vitamina K, ovvero K1, K2 o K3. Proprio quest’ultima sembrerebbe avere un ruolo più attivo, tramite la sua azione di ossidazione delle cellule tumorali che ne favorirebbe la morte programmata. Tale azione è stata dimostrata su cellule di tumori mammari, dell’utero, della prostata, della vescica e di tumori delle cellule del sangue e della pelle.
Questo meccanismo fa annoverare la vitamina K3 più tra le sostanze chemioterapiche che tra gli integratori ed è il motivo per cui non è consigliato di assumere la vitamina K3 come integratore di vitamina K. Molti studi hanno osservato un effetto positivo della terapia combinata tra vitamina K3 con Vitamina C nel ridurre le dimensioni del tumore prostatico.
Uno studio epidemiologico condotto sulla popolazione olandese ha mostrato una riduzione dal 14 al 28% del rischio di qualsiasi tipo di tumore in chi integrava vitamina K2 all’alimentazione. Studi condotti in vitro sulla Vitamina K2 hanno infatti dimostrato attività antitumorale nei confronti di cellule di tumore epatico, colorettale, polmonare, tessuto linfatico, epidermoide, mammario, osteosarcoma, glioma e su cellule leucemiche con un meccanismo di induzione della morte cellulare programmata (apoptosi), riduzione della formazione di vasi all’interno della massa tumorale (processo chiamato neoangiogenesi, attraverso cui il tumore riesce a nutrirsi) e attraverso altri meccanismi che alla fine conducono all’aumentata morte delle cellule tumorali.
Abbiamo quindi chiaro, dopo aver letto quanto scritto sopra, che la maggior parte della popolazione occidentale industrializzata è carente di vitamina K (soprattutto di vitamina K2) e chi assume farmaci anticoagulanti come il Warfarin (che deve il suo meccanismo d’azione proprio all’antagonismo nei confronti della Vitamina K1) ancora di più. Quali sono quindi i rischi per la salute per una carenza di questo gruppo di vitamine?
Abbiamo visto l’importanza della VK per la salute dell’osso e dei denti, del sistema cardiovascolare e per la prevenzione dei tumori e quindi una carenza di VK si manifesterà con riduzione della massa ossea fino all’osteoporosi, aumentato rischio di tumori e di malattie cardiovascolari, ma vi sono anche altre condizioni patologiche che possono essere favorite da una sua carenza:
Alterazioni nella maturazione delle cartilagini;
Accelerata degenerazione dei dischi intervertebrali;
Alterazioni a livello del tessuto connettivo;
Riduzione dell’elasticità della pelle;
Riduzione della secrezione di insulina e insulino-resistenza;
Aumentato rischio di formazione di calcoli renali;
Inadeguata protezione cerebrale dall’ossidazione;
Peggioramento dei sintomi della fibrosi cistica;
Riduzione della produzione di testosterone.
Dosi raccomandate
Ci sono non poche discordanze riguardo alle dosi consigliate di vitamina K e ciò è dovuto per lo più al fatto che queste raccomandazioni valgono essenzialmente per la vitamina K1, coinvolta nei processi coagulativi e non tengono in conto la necessità di vitamina K2 per il mantenimento della salute.
È comunque importante differenziare tra dosi preventive e dosi terapeutiche.
Per una prevenzione efficace la letteratura ci dice che un dosaggio di VK1 di1-2 mg al giorno sembra efficace per prevenire osteoporosi e rigidità delle pareti arteriose (in uno studio è stata analizzata di una dose di 5 mg/die ed è stato vista una significativa riduzione del rischio di fratture). Per quanto riguarda la VK2 una dose che va dai 60 ai 165 mcg/die sembra essere ragionevole a scopo preventivo (mediamente 120 mcg/die) ed è la dose media che assume la popolazione giapponese che si alimenta frequentemente con il natto. Nelle donne in perimenopausa sembra opportuno aumentare questa dose a 240 mcg/die.
Se invece parliamo di dosi terapeutiche le dosi dovranno essere necessariamente un po’ più alte, a seconda della situazione da trattare considerando comunque l’alto profilo di sicurezza dimostrato da queste sostanze: la vitamina K2 non ha attualmente mostrato alcun effetto collaterale nell’uomo. Studi sugli animali hanno rivelato assenza di effetti tossici con la somministrazione di Vitamina K2 MK-7 fino alla dose altissima di 2g/kg. Per quanto riguarda la VK2 MK-4 è stata somministrata per anni in Giappone per il trattamento combinato dell’osteoporosi alle dosi di 45-90 mg/die senza nessun effetto avverso riportato.
Tra le varie forme di VK2 da poter assumere in commercio si trovano essenzialmente integratori a base di VK2 MK4 e MK7: i primi sono derivati sintetici, e non animali, della VK2 mentre i secondi derivano dal natto.
La MK7 è più economica e ha un’emivita maggiore della MK4 per cui può essere assunta tranquillamente 1 volta al giorno mentre la MK4, avendo un tempo di dimezzamento nel plasma di poche ore, va assunta 3 volte al giorno per mantenere un livello costante nel sangue.
L’ideale è assumerla in perle gelatinose o olio perché liposolubile, e durante i pasti, per aumentarne l’assorbimento.
Pazienti in terapia con warfarin: questi farmaci bloccano la vitamina K1 e quindi impediscono la cascata coagulativa inibendo la formazione dei fattori della coagulazione che dipendono proprio dalla VK1 per formarsi. Coloro che assumono queste terapie non possono alimentarsi con cibi che contengono alte dosi di VK1 proprio perché questa interferirebbe con la capacità del farmaco di inibire la coagulazione e quindi ne ridurrebbero l’efficacia: per questo chi assume questi farmaci deve controllare la coagulazione molto spesso. Sebbene gli anticoagulanti di questo tipo riducano la formazione del coagulo a lungo termine determinano un rischio alto di aterosclerosi e osteoporosi proprio a causa della carenza anche di VK2. Gli studi confermano che per questi pazienti integrare 50 mcg di VK2 permette loro di evitare questi effetti collaterali senza interferire con l’efficacia della terapia, riducendo anche le fluttuazioni della capacità coagulativa del sangue causate dalla dieta! [G. K. Schwalfenberg. Vitamins K1 and K2: The Emerging Group of Vitamins Required for Human Health. Journal of Nutrition and Metabolism, 2017]
www.dottfrancescamichelucci.it/le-vitamine-k/
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