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Vitamin K2 (Menachinon-7) verhindert den altersbedingten Abbau der trabekulären knöchernen Struktur

Die mit dem Alter zunehmende Osteoporose erhöht das allgemeine Frakturrisiko. Dies ist ein großes und wichtiges allgemeines Gesundheitsproblem bei einer alternden Bevölkerung. Vor allem Frauen tragen bereits während und nach der Menopause ein erhöhtes Risiko für einen vermehrten Knochenabbau. Osteocalcin (OC) ist das von Osteoblasten gebildete, noch uncarboxylierte Matrixprotein, das Vitamin K zur Aktivierung benötigt, um daraus einen gesunden Knochen zu bilden. In epidemiologischen Untersuchungen wurde bei einem vermehrt nachweisbaren uncarboxylierten Osteocalcin (ucOC – Surrogat-Marker für einen Vitamin K-Mangel) im Blut ein Zusammenhang zwischen Vitamin K-Mangel und dem Hüftfraktur-Risiko aufgezeigt. Mit ihrer randomisierten, kontrollierten Studie haben die Autoren den Zusammenhang zwischen Vitamin K2 (Menachinon-7), Vitamin D und der Knochenstruktur bei osteopenischen und postmenopausalen Frauen untersucht.

In die randomisierte, Placebo-kontrollierte Doppelblind-Studie wurden 148 gesunde Frauen im Alter zwischen 60 und 80 Jahren mit einer Osteopenie (T-Score für die Hüfte und lumbale Wirbelsäule von ≥ -1; bzw. > -2,5) aufgenommen. Ausschluss-Kriterien waren Rauchen und die Einnahme von Medikamenten, die den Knochenstoffwechsel beeinflussen (Vitamin D und Vitamin K) und Vitamin D-Mangel (<50nmol/L). Die Studie erstreckte sich über 12 Monate. Die Teilnehmer erhielten jeweils für 3 Monate als Studienmedikation einmal täglich entweder 375mg Vitamin K2 als Menachinon-7 (MK-7) oder ein Placebo. Alle Probanden erhielten zusätzlich Calcium (800 mg) und Vitamin D (38 mg). Primäres Ergebnisziel der Studie nach 3 Monaten war die Erfassung von Biomarkern des Knochenstoffwechsels, Osteocalcin, ucOC, Serum-Procollagen 1 N-terminales Propeptid (s-P1NP), der knochenspezifischen alkalischen Phosphatase und des Serum-C-terminalen Telopeptid 1 (s-CTx) für die Knochenresorption, sekundäres Ergebnisziel war die Erfassung von Veränderungen in der Knochendichte und -stärke nach 12 Monaten über eine DXA (dual x-ray absorptiometry) und eine hochauflösende Computertomographie (HRpQCT – high resolution peripheral Quantitative Computed Tomography). Beide Gruppen waren in ihrer Zusammensetzung und in ihren biochemischen Serum-Ausgangs-Markern für alkalische Phosphatase, OC und ucOC vergleichbar. Leichte Unterschiede fanden sich für s-P1NP und s-CTX.

Im Ergebnis verminderte sich nach 3 Monaten im Vergleich zur Placebo-Gruppe das mediane ucOC in der MK-7-Gruppe um 65,6%, nach 6 Monaten um 77%, nach einem Jahr um 70,3%. Vergleichbare Unterschiede ließen sich für Serum-Osteocalcin nachweisen, dass nach 6 Monaten in der MK-7-Gruppe um 23% und nach 12 Monaten um 18,8% im Vergleich zur Placebo-Gruppe (-2,5%) abgenommen hatte. Die Veränderungen im ucOC korrelierten nach 12 Monaten negativ mit dem Verlust der Knochenbälkchen und positiv mit der trabekulären Dicke. Die alkalische Knochen-Phosphatase hatte nach 12 Monaten in der MK-7-Gruppe im Vergleich zur Placebo-Gruppe um 4,1% zugenommen. In beiden Gruppen hatte Serum-25-Hydroxyvitamin D gleichermaßen zugenommen. Für P1NP und CTX konnten im Jahresverlauf keine Unterschiede zwischen der Interventions- und Placebo-Gruppe nachgewiesen werden. Dies galt auch für die Knochendichtemessungen und die HRpQCT nach 12 Monaten.

Die Anzahl der Knochenbälkchen war in der Tibia in der Interventionsgruppe unverändert geblieben, während sie in der Placebo-Gruppe abgenommen hatte. Auch der Abstand der Knochenbälkchen war in der Interventions-Gruppe unverändert geblieben, hatte aber in der Placebo-Gruppe zugenommen. In der hochauflösenden Computertomographie und in der Knochendichte konnten keine signifikanten Unterschiede nachgewiesen werden.

Im Ergebnis sind die Unterschiede in der Knochenarchitektur in der Placebo-Gruppe mit den altersbedingten Knochenveränderungen in der Trabekula-Struktur und mit ihrem zunehmenden Verlust und der Verdickung der verbleibenden Trabekulae vereinbar. Die Ergebnisse lassen erkennen, dass MK-7 die Knochenstruktur erhalten kann.

Kommentar:

Mit ihrer randomisierten, Placebo-kontrollierten Studie konnten die Autoren zeigen, dass die Supplementierung mit MK-7 zusammen mit Vitamin D und Calcium die Knochenstruktur im Alter positiv beeinflussen kann. Die in der Placebo-Gruppe beobachtete Verringerung der trabekulären Struktur mit Zunahme des Abstands zwischen den einzelnen Bälkchen und ihrer Verdickung wurde bereits für postmenopausale Frauen beschrieben. In einer Studie von Knapen et al. verringerte eine hohe K1 und K2 (MK-7) Supplementierung nach der Menopause über 3 Jahre den altersbedingten Knochenabbau. MK-7 führte zu einem Abfall des ucOC, verminderte den Höhenverlust der unteren thorakalen Wirbelsäule und verringerte den Abfall der Knochendichte und Knochenstärke. Der Zusammenhang zwischen MK-7-Supplementierung und der damit verbundenen Aktivierung (Carboxylierung) des Vitamin K abhängigen Proteins Osteocalcin und dem Abfall des uncarboxylierten Osteocalcins im Serum (s-ucOC) konnte auch von weiteren Studienautoren nachgewiesen werden. Nicht in allen Studien konnte unter alleiniger Supplementierung mit MK-7 eine Verringerung des Knochenverlustes dokumentiert werden. Die Autoren glauben, dass der beobachtete Abfall des ucOC und die Aktivierung des Osteocalcins durch MK-7 bei gleichzeitiger Gabe von Vitamin D und Calcium den Erhalt der Tibia-Knochenstruktur in der Interventionsgruppe erklären kann.

Text: Dr. med. Jürgen Hower, Facharzt für Kinder- und Jugendmedizin
Quellen: Apalset, EM et al. Intake of vitamin K1 and K2 and risk Health Study. Bone 2011 Nov; 49(5): 990-995
Torbergsen, AC et al. Vitamin K1 and 25(OH)D are independently and synergistically associated with a risk for hip fracture in an elderly population: a case control study. Clin Nutr 2015 Feb; 34(1): 101-106
Rønn, SH et al. Vitamin K2 (menaquinone-7) prevents age-related deterioration of trabecular bone microarchitecture at the tibia in postmenopausal women. Eur J Endocrinol 2016 Dec; 541-549
Knapen, MH et al. Vitamin K2 supplementation improves hip bone geometry and bone strength indices in postmenopausal women. Osteoporos Int Jul; 18(7): 963-972
Emaus, N et al. Vitamin K2 supplementation does not influence bone loss in early postmenopausal women: a randomized double-blind placebo-controlled trial. Osteoporos Int 2010 Oct; 21(10): 1731-1740
Kavaliak, CE et al. Characterizing microarchitectural changes at the distal radius and tibia in postmenopausal women using HR-pQCT. Osteoporosis Int 2014 Aug; 25(8): 2057-2066

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