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Prävention

Osteoporose


Die Entdeckung von Vitamin-K-abhängigen Proteinen in den Knochen führte zu einer Erforschung der Rolle von Vitamin K beim Erhalt der Gesundheit der Knochen und der Verhinderung von osteoporotischen Frakturen im Verhältnis zur Nahrungsaufnahme von Vitamin K.

Nahrungsaufnahme von Vitamin K und osteoporotische Frakturen

Epidemiologische Studien konnten einen Zusammenhang zwischen einer geringen Aufnahme von Vitamin K und Knochenschwund im Alter (Osteoporose) demonstrieren. Die Nurses' Health Study beobachtete hierbei über 72.000 Frauen für eine Dauer von zehn Jahren. In einer Analyse dieser Kohortenstudie hatten Frauen, deren Vitamin-K-Versorgung im untersten Quintil (Fünftel) lag, ein 30% höheres Risiko für Hüftfrakturen als die übrigen Teilnehmerinnen, deren Vitamin-K-Versorgung in den höchsten vier Quintilen lag (23). Eine Studie mit mehr als 800 älteren Männern und Frauen, die in der Framingham Heart Study für eine Dauer von sieben Jahren ausgewertet wurde, stellte fest, dass Männer und Frauen, deren Nahrungsaufnahme von Vitamin K im höchsten Quartil (Viertel) lag, ein 65% geringeres Risiko von Hüftfrakturen hatten als solche mit einer Aufnahme im untersten Quartil (etwa 250 mcg am Tag gegenüber 50 mcg am Tag). Die Forscher fanden jedoch keinen Zusammenhang zwischen der ernährungsbedingten Vitamin-K-Aufnahme und der Knochendichte (BMD) (24). Andere Studien haben bislang keinen Zusammenhang zwischen der ernährungsbedingten Vitamin-K-Aufnahme und der Knochendichte oder Häufigkeit von Frakturen beobachtet (25, 26). Da die primäre Quelle für Vitamin K aus der Nahrung in der Regel grünes Blattgemüse ist, könnte eine hohe Aufnahme an Vitamin K auch lediglich ein Hinweis auf eine gesunde Ernährung sein, die reich an Gemüse ist (27).

Vitamin-K-abhängige Carboxylierung von Osteocalcin und osteoporotische Frakturen


Osteocalcin, ein für Knochen wichtiges Protein, das sich im Blutkreislauf findet, scheint Studien zufolge ein empfindlicher Marker für die Knochenbildung zu sein. Vitamin K ist für die Gamma-Carboxylierung von Osteocalcin verwantwortlich. Eine mangelnde Carboxylierung von Osteocalcin wirkt sich nachteilig auf dessen Fähigkeit aus, sich an Knochenmineralien zu binden, und der Grad der Gamma-Carboxylierung von Osteocalcin scheint ein empfindlicher Indikator für den Ernährungsstatus von Vitamin K zu sein (4). Eine höhere Menge von untercarboxyliertem Osteocalcin (ucOC) wurde bei postmenopausalen Frauen im Vergleich zu prämenopausalen Frauen festgestellt, sowie eine deutliche Erhöhung ab einem Alter von 70 Jahren. In einer Studie mit 195 stationär behandelten älteren Frauen war das relative Risiko von Hüftfrakturen sechs Mal höher bei denjenigen, die erhöhte ucOC-Werte zu Beginn der Studie aufwiesen (28). In einer deutlich größeren Stichprobe von 7.500 zu Hause lebenden älteren Frauen konnte die Menge an ucOC im Blutkreislauf ebenfalls das Risiko von Frakturen voraussagen (29). Obwohl ein Vitamin-K-Mangel die wahrscheinlichste Ursache des erhöhten ucOC-Gehalts im Blut zu sein scheint, dokumentierten Forscher auch eine inverse Beziehung zwischen den Vitamin-D- und den ucOC-Werten sowie eine deutliche Senkung der ucOC-Werte durch eine Ergänzung mit Vitamin D (7). Es ist auch möglich, dass erhöhte ucOC-Blutspiegel ein Marker für eine insgesamt schlechte Ernährung ist, einschließlich der Aufnahme von Vitamin D und Protein.

Vitamin-K-Antagonisten (Gerinnungshemmer) und osteoporotische Frakturen


Bestimmte orale gerinnungshemmende Mittel, wie z. B. Warfarin sind bekannterweise Vitamin-K-Antagonisten. In mindestens zwei Studien wurde die chronische Anwendung von Warfarin im Hinblick auf das Risiko von Frakturen bei älteren Frauen untersucht. Eine der Studien zeigte keinen Zusammenhang zwischen der Langzeit-Behandlung mit Warfarin und einem Risiko für Frakturen (30), während die andere Studie ein deutlich höheres Risiko für Frakturen der Rippen und Wirbelsäule bei Warfarin-Nutzern im Vergleich zu Nichtnutzern zeigte (31). Zusätzlich wurde in einer Studie an älteren Patienten mit Vorhofflimmern berichtet, dass eine langfristige Behandlung mit Warfarin im Zusammenhang mit einem signifikant höheren Risiko für osteoporotische Frakturen bei Männern, aber nicht bei Frauen steht (32). Eine Meta-Analyse der Ergebnisse von 11 veröffentlichten Studien kam zu dem Schluss, dass eine Therapie mit oralen Gerinnungshemmern mit einer geringen Reduktion der Knochendichte am Handgelenk und keiner deutlichen Veränderung der Knochendichte an Hüfte oder Wirbelsäule in Zusammenhang steht (33).

Vitamin K zur Therapie von Osteoporose


Eine Ergänzung mit Vitamin K in Höhe von 1.000 mcg Phylloquinon (Vitamin K1) täglich für zwei Wochen (mehr als das Zehnfache der aktuellen Tagesdosis für Vitamin K) führte zu einer Reduzierung der ucOC-Blutspiegeln bei postmenopausalen Frauen sowie Erhöhungen mehrerer biochemischen Marker für die Knochenbildung. In Japan zeigten Interventionsstudien bei Dialyse-Patienten und Frauen mit Osteoporose mit sehr hohen pharmakologischen Dosen (45 mg / Tag) an Menatetrenone (MK-4) eine erhebliche Reduktion des Knochenschwunds (34, 35). MK-4 ist nicht in signifikanten Mengen in der Nahrung vorhanden, kann aber in kleinen Mengen von Menschen aus Phylloquinon synthetisiert werden. Eine kürzlich durchgeführte Meta-Analyse von sieben japanischen randomisierten kontrollierten Studien brachte eine MK-4-Ergänzung in Zusammenhang mit einer erhöhten Knochendichte (BMD) und seltenerem Vorkommen von Frakturen (36). Die Meta-Analyse berichtet, dass eine Ergänzung mit MK-4 das Risiko von Wirbelfrakturen um 60 %, von Hüftfrakturen um 77 % und von anderen Frakturen um 81 % verringert, wobei alle Zusammenhänge statistisch signifikant waren. Sechs der einzelnen Studien gaben 45 mg MK-4 täglich, während eine lediglich eine tägliche Dosis von 15 mg verwendete (36). Die Dosis in Höhe von 45 mg MK-4 wurde auch in einer neueren, auf drei Jahre angelegten, placebokontrollierten Studie mit 325 postmenopausalen Frauen verwendet. Diese Studie fand heraus, dass eine Ergänzung mit 45 mg MK-4-Maßnahmen die Knochenstärke im Vergleich zum Placebo verbesserte (38). Die Dosen, die in den meisten Studien verwendet wurden, waren etwa 500 Mal höher als die aktuelle Tagesdosis (RDA) für Vitamin K. Einige Experten sind sich nicht sicher, ob die Auswirkungen solch hoher Dosen von MK-4 nur auf eine reine Wirkung als Vitamin zurückzuführen sind.

Langfristige klinischen Studien mit einer Phylloquinon-Ergänzung in Dosen, die durch eine Nahrungsaufnahme erreichbar sind (200-1000 mcg / Tag), berichten von gemischten Ergebnissen in Bezug auf die Auswirkungen auf die Knochendichte (39-41). Eine Ergänzung mit Phylloquinon in dieser Höhe schien älteren Personen, die auch Vitamin D und Kalzium zu sich nahmen, nicht zu helfen (41). Daher gelten die Beweise für einen Zusammenhang zwischen einer Vitamin-K-reichen Ernährung und der Knochengesundheit bei Erwachsenen als schwach. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die physiologische Funktion der Vitamin-K-abhängigen Proteine in den Knochen und die Mechanismen, durch die Vitamin K Auswirkungen auf Knochengesundheit und das Risiko osteoporotischer Knochenfrakturen hat, zu ergründen (7).

Vaskuläre Kalzifizierung und Herz-Kreislauf-Erkrankungen


Eines der Anzeichen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist die Bildung von atherosklerotischen Plaques in der Gefäßwand. Die Verkalkung von atherosklerotischen Plaques tritt beim Fortschreiten der Krankheit ein und führt zu einer verringerten Elastizität der betroffenen Gefäße und zu einem erhöhten Risiko für Gerinnselbildung, welches die häufigste Ursache für einen Herzinfarkt oder Schlaganfall ist. Eine prospektive Kohortenstudie mit 807 Männern und Frauen im Alter von 39 bis 45 Jahren, konnte keinen Zusammenhang zwischen der ernährungsbasierten Vitamin-K1-Aufnahme und koronarer Verkalkung feststellen, welche durch Elektronenstrahl-Computertomographie (CT) gemessen wurde (42). Außerdem stand in einer Querschnitt-Studie von 1.689 Frauen im Alter von 49 bis 70 Jahren eine Vitamin-K1-Aufnahme nicht im Zusammenhang mit der Verkalkung von Arterien der Brust (43). Eine populationsbasierte Studie an postmenopausalen Frauen im Alter von 60 bis 79 Jahren konnte jedoch feststellen, dass Frauen im Alter von 60 bis 69 mit Verkalkungen der Aorta eine niedrigere Vitamin-K-Zufuhr als diejenigen ohne Aorta-Verkalkungen besaßen, dies konnte jedoch nicht eindeutig für ältere Frauen festgestellt werden (44). Der Mechanismus, mit dem Vitamin K die Mineralisierung der Knochen unterstützt, aber die Mineralisierung (Verkalkung) der Gefäße hemmt, ist nicht vollständig erforscht. Eine Hypothese stützt sich auf die Funktion des Matrix-Gla-Proteins (MGP). Es hat sich gezeigt, dass   
MGP die Verkalkung von Knorpel und Knochen in der frühen embryonalen Entwicklung hemmt. Einige Forscher vermuten, dass eine hohe Menge an MAP, die sich in verkalkten Gefäßen finden lässt, eine Verteidigung gegen die Gefäßverkalkung darstellen könnte, dass aber eine unzureichende Vitamin-K-Ernährung zu einer mangelnden Carboxylierung und somit fehlender Aktivierung von MGP führt. Daher könnte eine zu geringe Aufnahme von Vitamin K das Risiko von Gefäß-Verkalkungen erhöhen (45). Eine Unterstützung für diese Hypothese kommt aus einer kleinen Studie, welche konformationsspezifische Antikörper gegen MGP benutzte, um zu prüfen, ob eine beeinträchtigte Carboxylierung von MGP möglicherweise zur arteriellen Verkalkung beiträgt. Bei gesunden Probanden konnte kein untercarboxyliertes MGP (ucMGP) in der innersten Auskleidung der Carotis (Halsschlagader) entdeckt werden. Im Gegensatz dazu lag die Mehrheit des MGP in der Auskleidung der Halsschlagader von Patienten mit Atherosklerose in der untercarboxylierten Form (ucGMP) vor (46). Die ucMGP-Blutspiegel können in Personen mit erhöhtem Atheroskleroserisiko durch die Ablagerung von ucMGP in verkalkten Bereichen der Gefäße erniedrigt sein (47). Weitere Forschung wird notwendig sein, um die Mechanismen und Rolle von Knochen-Proteinen wie MGP im menschlichen atherosklerotischen Plaque zu klären.


 

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