Gibt es eine Verbindung zwischen der Vitamin K-Aufnahme und der Knochendichte?

Vitamin K ist für seinen Einfluss auf die Gerinnung bekannt. In der Nahrung wird es vor allem über grünes Blattgemüse (z.B. Grünkohl, Brokkoli, Spinat) aufgenommen. Während sich die Forschung bisher überwiegend auf die Blutgerinnung konzentriert hat, lassen seit einigen Jahren viele Studien erkennen, dass Vitamin K nicht nur die Blutgerinnung, sondern auch die Knochengesundheit, das kardio-vaskuläre Risiko und das Krebsrisiko über die Aktivierung Vitamin K-abhängiger Proteine beeinflusst. Die Vitamin K-Aufnahme über die Nahrung ist in den westlichen Ländern für die Funktion der Blutgerinnung (Aktivierung der Vitamin K-abhängigen Gerinnungsfaktoren in der Leber) meistens ausreichend. Mehrere, vor allem niederländische, Studien lassen jedoch vermuten, dass die Vitamin K-Aufnahme für die optimale Aktivität der vielen anderen, im Körper vorhandenen Vitamin K-abhängigen Eiweiße (Matrix-Gla-Proteine – MGP und Gas6-Proteine) nicht ausreicht. Eine längere Unterversorgung mit Vitamin K scheint ein Risikofaktor für altersbedingte degenerative Erkrankungen, Osteoporose, Herz-Kreislauf-Krankheiten und Krebs zu sein. Die bisherigen klinischen Studienergebnisse sind allerdings noch nicht konsistent.

In einer aktuellen Studie haben deshalb koreanische Autoren im Rahmen einer nationalen Gesundheits-Studie (The Korea National Health and Nutrition Examination Survey 2010-2011) den Zusammenhang zwischen der Vitamin K-Aufnahme und der Knochendichte an 2.785 Männern und 4.307 Frauen im Alter >19 Jahre untersucht.

In der Querschnitts-Analyse zeigte sich eine positive Beziehung zwischen der Vitamin K-Aufnahme und der Femur-Knochendichte.  Frauen wiesen im  oberen Drittelwert (oberer Terzil-Rang) der Vitamin K-Aufnahme eine wesentlich höhere Knochendichte im Femur und der lumbalen Wirbelsäule auf, als Frauen im unteren Drittelwert (p<0,05). Das Osteoporose-Risiko der Studienteilnehmer ging unter der Vitamin K-Aufnahme zurück. 

Insgesamt lassen die Ergebnisse den Schluss zu, dass eine niedrigere Vitamin K-Aufnahme mit einer geringeren Knochendichte verbunden ist.

Kommentar: Als Vitamin K wird eine Gruppe von hoch-lipophilen Molekülen bezeichnet, an deren Naphthochinon-Struktur poly-isoprenoide, in der Länge variable Seitenketten angehängt sind.  Vitamin K ist Ko-Faktor eines mikrosomalen Enzyms, der γ-glutamyl- carboxylase, das post-translational an Proteine gebundenes Glutamat (Gla) modifiziert und damit das Protein aktiviert.  Das beste Beispiel für die Wirksamkeit der mit der Carboxylierung verbundenen Eiweiß-Aktivierung bietet immer noch die Blutgerinnung.

Die Funktionen der meisten, nicht an der Gerinnung beteiligten, Matrix-Gla-Proteine konnten noch nicht endgültig gesichert werden. Bisherige Ergebnisse weisen jedoch auf eine vielfältige Rolle der Vitamin K-abhängigen Stützproteine bei der Knochenmineralisierung (Osteocalcin), der vaskulären Integrität (Osteoblasten), der kardio-vaskulären Mineralisierung, bei den Immunfunktionen und beim Hirnstoffwechsel (Gas6-Proteine) hin. Eine besondere Bedeutung von Vitamin K scheint, dem Knochenstoffwechsel und dem Osteoporose-Risiko zuzukommen. In einer japanischen Studie konnte ein Zusammenhang zwischen einem hohen Natto-Konsum  fermentierter Sojabohnen, die einen hohen Vitamin K-Gehalt (MK-7) besitzen, und einem geringeren Hüftfraktur-Risiko nachgewiesen werden.

Nicht immer wird Vitamin K in den westlichen Ländern in ausreichender Menge aufgenommen. In einer repräsentativen spanischen Verzehrstudie wiesen von 1068 Probanden (521 Männer, 547 Frauen, Alter zwischen 17 bis 60 Jahre) etwa 30% eine unzureichende  Vitamin K-Aufnahme auf. Die Vitamin K-Aufnahme nahm mit dem Alter, dem Gewicht und der Größe zu. Vitamin K stammte überwiegend aus Gemüse (45%), gefolgt von Fetten und Ölen (13%), Hülsenfrüchten (12%), Fleisch (11%), Cerealien (5%) und Früchten (5%).

Die Ergebnisse der koreanischen Studie von Kim et al.  lassen einen positiven Zusammenhang zwischen der Vitamin K-Aufnahme und der Knochendichte erkennen. In einer Studie von Booth et al. wurde ein Zusammenhang zwischen niedrigen Vitamin K-Serumspiegeln und dem Hüftfraktur-Risiko nachgewiesen. Shea et al. haben den Zusammenhang zwischen dem Vitamin K-Status und einer Osteoarthritis untersucht. Probanden mit einer Knorpelschädigung und einem Meniskus-Schaden wiesen eher einen niedrigen Vitamin K-Spiegel auf. In einer  aktuellen, norwegischen Studie von Torbergsen et al. zeigte sich ein unabhängiger synergistischer Zusammenhang zwischen dem Hüftfraktur-Risiko, dem Vitamin K1- und dem 25(OH)D-Blutspiegel.

Die meisten bisherigen epidemiologischen Untersuchungen lassen über den Einfluss auf die Blutgerinnung hinaus einen Zusammenhang zwischen dem Vitamin K-Status und der Osteoporose vermuten. Eine unzureichende Aktivierung (Carboxylierung) von Osteocalcin scheint, die Kalkeinlagerung in den Knochen negativ zu beeinflussen, was möglicherweise zu einer ektopischen Kalzium-Einlagerung in den Weichteilen führt. Nur bei einem ausreichenden Vitamin K-Status und bei aktiviertem Osteocalcin scheint, Kalzium in das Knochengewebe eingelagert zu werden, vielleicht dann weniger in die übrigen Gewebe (z.B. Gefäßwände, Knorpel, Herz-, Lungen- und Nierengewebe).

Die positiven Eigenschaften eines ausreichenden Vitamin K-Status auf den Glucose-Stoffwechsel, die Insulin-Resistenz (über aktiviertes Osteocalcin), auf die Krebsprävention, die ektopische Verkalkung und die Kognition werden vermutet, konnten jedoch noch nicht gesichert werden. Es dürfte noch eine Weile dauern, bis wir über mehr verlässliche Daten zu Vitamin K  verfügen, die eine allgemeine Prävention sinnvoll erscheinen lassen.

Text: Dr. med. Jürgen Hower, Facharzt für Kinder- und Jugendmedizin
Quelle: Kim, MS et al. Dietary intake of vitamin K in relation to bone mineral density in Korea adults: The Korea National Health and Nutrition Examination Survey (2010-2011). J Clin Biochem Nutr 2015 Nov, 57(3): 223-227
Kaneki, M et al. Japanese fermented soybean food as the major determinant of the large geographic difference in circulating levels of vitamin K2: possible implications for hip fracture risk. Nutrition 2001 Apr, 17(4): 315-321
Ortega Anta RM et al.  Vitamin K adequacy in a representative sample of Spanish adults. Nutr Hosp 2014 Jan 1, 29(1): 187-195
Booth, SL et al.  Vitamin K intake and bone mineral density in women and men. Am J Clin Nutr 2003, 77: 512-516
Shea, MK et al. The association between vitamin K status and knee osteoarthritis features in older adults: The Health, Aging and Body Composition Study. Osteoarthritis Cartilage 2015 Mar, 23(3): 370-378
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

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