Het belang van een goede vitamine K status

Vitamine K staat volop in de schijnwerpers. Zeer actueel is het verband dat is gelegd door onderzoekers uit Nijmegen tussen een erg lage vitamine K-status en een ernstig verloop van COVID-19 (Dofferhoff, 2020). Er is veel aandacht vanuit landelijke media voor dit onderzoek en de werking van vitamine K. Vitamine K is een vetoplosbaar vitamine dat essentieel is voor een optimale lichaamsfunctie. Lang is gedacht dat vitamine K uitsluitend belangrijk was voor de bloedstolling, maar met het ontdekken van andere isovormen van vitamine K kwamen ook andere functies aan het licht. Zo activeert vitamine K de vorming van sterk calciumbindende eiwitten die een rol hebben in het ontstaan van botstructuren en het behoud van gezonde bloedvaten. Gelet op de rol van vitamine K in de vorming van botten, heeft deze stof mogelijk  al vroeg in de evolutie een rol gehad in het ontstaan van gewervelde dieren. Vitamine K speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol in de preventie van hart- en vaatziekten en osteoporose. Ook zijn er aanwijzingen dat vitamine K betrokken is bij de aandoeningen diabetes mellitus type 2 en obesitas. Verderop in dit artikel wordt hierop dieper ingegaan.

Vitamine K1 en K2

Natuurlijk vitamine K komt voor in 2 vormen: vitamine K1 (fylloquinon) en vitamine K2 (menaquinon, afgekort MK) (Halder, 2019). Vitamine K1 is de overheersende vorm van vitamine K in de voeding. Vitamine K1 komt vooral voor in groene bladgroenten zoals spinazie, broccoli, peterselie, sla en kool en groene thee en algen. In bladgroente is het zeer sterk gebonden aan chlorofyl. Het lichaam kan slechts een klein deel vrijmaken uit de plant. Vitamine K2 wordt gesynthetiseerd door bacteriën en wordt voornamelijk aangetroffen in voedsel waar bacteriën deel uitmaken van het productieproces. De voornaamste bronnen van vitamine K2 zijn gefermenteerde producten, vlees en zuivelproducten zoals harde kazen. Er bestaan verschillende MK vormen van vitamine K2. De meest natuurlijke en effectieve vorm is MK-7 die geproduceerd wordt door fermentatie. In beperkte mate wordt vitamine K2 door onze darmbacteriën E. Coli en Bacteroïdes fragile in het ileum (dunne darm) en colon (dikke darm) geproduceerd. Toch wordt aangenomen dat zelfs kleine hoeveelheden vitamine K2 die zijn geproduceerd door darmbacteriën een aanzienlijke invloed kunnen hebben op de gezondheid. Ook de diversiteit van de darmmicrobiota is hierin belangrijk (Altves, 2020). Een studie met patiënten met de ziekte van Crohn suggereert dat een afname in diversiteit van de darmmicrobiota kan leiden tot een daling van de vitamine K-productie (Wagatsuma, 2019). 
Vitamine K wordt uit de dunne darm voor 20-60% opgenomen met behulp van galzouten en vervolgens in het bloed gebonden aan VLDL-cholesterol voor transport naar de lever. In de lever wordt het omgezet in de actieve vorm. Vitamine K1 accumuleert grotendeels in de lever en wordt minder in circulatie gebracht dan vitamine K2. 

Functies van vitamine K

Zowel vitamine K1 als K2  werken als cofactor voor het enzym gamma-glutamylcarboxylase, dat zogenoemde Gla-groepen introduceert in vitamine K-afhankelijke eiwitten. Door dit proces van carboxylering verkrijgen de eiwitten hun biologische activiteit. Vitamine K1 is voornamelijk in de lever betrokken bij het activeren van stollingseiwitten en de anticoagulanten proteïne C, proteïne S en proteïne Z, die allen een rol hebben in de bloedstolling. Vitamine K2 wordt meer in de circulatie ingebracht en werkt voornamelijk buiten de lever. Het heeft een rol in de activatie van extra-hepatische vitamine K-afhankelijke eiwitten, zoals het matrix Gla protein (MGP) en osteocalcine. Deze Gla-eiwitten hebben een sterk calciumbindend domein, waardoor ze in staat zijn calcium te binden en daarmee vorming van calciumfosfaatkristallen te voorkomen. Gecarboxyleerd osteocalcine is het belangrijkste eiwit (na collageen) dat bij de botaanmaak in de botmatrix wordt ingebouwd en is daarmee essentieel voor sterke botten en tanden. Wetenschappelijke studies laten zien dat vitamine K, in synergisme met vitamine D dat de opname van calcium bevordert, van belang is voor een optimale botmineraaldichtheid en de kans op botbreuken verkleint (Van Ballegooijen, 2017). Een te lage inname van vitamine K kan bijvoorbeeld leiden tot een zogenoemde lage-energie-botbreuk bij kinderen of adolescenten in de groei (Popko, 2018). 

In zachte weefsels is MGP nodig voor een optimale kwaliteit van elastine en collageen. MGP zorgt er namelijk voor dat de elastine en collageen vezels niet verkalken. De laatste jaren is er veel meer inzicht gekomen in de rol van vitamine K2 in vaatwandbiologie. Zo laat een vitamine K2-suppletiestudie zien dat vitamine K2 (MK-7) vaatwandverkalking kan voorkomen, maar ook de elasticiteit van verstijfde bloedvaten kan herstellen (Knapen, 2015). Hiermee wordt het oorzakelijke verband tussen vitamine K2 en hart- en vaatziekten versterkt.   

Vitamine K tekorten worden onderschat

Een tekort aan vitamine K blijkt een veelvoorkomend probleem. Maar liefst 1 op de 3 mensen blijken vitamine K insufficiënt te zijn (Riphagen, 2017). Een te lage vitamine K inname via de voeding is een van de mogelijke risicofactoren. De prevalentie van vitamine K insufficiëntie was nog hoger (48%) bij ouderen en patiënten met chronische aandoeningen, zoals diabetes mellitus type 2, hypertensie, nierziekten en hart- en vaatziekten.

Vitamine K in COVID-19

Op dit moment zijn er onderzoeken gaande naar het verband tussen longcomplicaties bij patiënten met de ernstige ziekte COVID-19 als gevolg van infectie met het SARS-CoV-2-virus en vitamine K. Eerder werd bij patiënten met een chronische obstructieve longziekte (COPD) al een relatie gevonden tussen een lage vitamine K-status en een verhoogde afbraak van elastine (Piscaer, 2019). Recent hebben onderzoekers aangetoond dat ernstig zieke COVID-19 patiënten of patiënten die zijn overleden aan COVID-19, een veel ernstiger vitamine K-tekort hadden dan degenen met een milder verloop van de ziekte of dan gezonde mensen (Dofferhoff, 2020). De onderzoekers leggen uit dat COVID-19 enorme ontstekingen veroorzaakt in de longen, waardoor de elastische vezels die betrokken zijn bij de ademhaling beschadigd raken. Het lichaam probeert als reactie daarop meer beschermend MGP-eiwit aan te maken voor die vezels, maar heeft daarvoor extra vitamine K nodig. Iemand met een vitamine K-tekort loopt dus meer risico op longcomplicaties. Bovendien veroorzaakt het virus bij veel patiënten bloedstollingsproblemen en bloedproppen die onder meer kunnen vastlopen in de longen (longembolie). Ook bij deze gebeurtenissen spelen factoren een rol die in hun werking afhankelijk kunnen zijn van voldoende vitamine K. Of de inname van extra vitamine K een gunstig effect heeft op het beloop van COVID-19 moet verder onderzocht worden.

Vitamine K in diabetes mellitus en obesitas

Diabetes mellitus type 2 patiënten blijken baat te hebben bij suppletie van vitamine K (Li, 2018). Een grote prospectieve studie met meer dan 30.000 Nederlandse volwassen mannen en vrouwen laat zien dat zowel inname van vitamine K1 als K2 bijdragen aan het reduceren van het risico op diabetes. Een inname van 10 mcg extra vitamine K2 per dag reduceert het risico op diabetes met 7% (Beulens, 2010). Vitamine K2 activeert osteocalcine, waarvan in vitro is aangetoond dat het de proliferatie van bètacellen in de alvleesklier bevordert die betrokken zijn bij insulineproductie (Hussein, 2018). Ook adiponectine, een hormoon dat door vetcellen wordt geproduceerd, neemt toe na vitamine K suppletie, wat de insulinegevoeligheid verbetert. Het precieze mechanisme wordt nog onderzocht, maar verondersteld wordt dat osteocalcine samen met leptine en adiponectine een rol speelt in het glucosemetabolisme (Li, 2018). In een gerandomiseerde, placebogecontroleerde studie met diabetespatiënten met overgewicht blijkt bovendien dat vitamine K een gunstig effect kan hebben op de vaatwand. Cosuppletie van vitamine K (MK-7), vitamine D en calcium leidde tot vermindering van vaatwanddikte en verbeterde de metabole status bij diabetespatiënten die reeds een verdikte carotis intima media (als maat voor atherosclerose) hadden ontwikkeld (Asemi, 2016).  

In een obesitas diermodel was vitamine K in staat de totale hoeveelheid vet en het serum triglyceridengehalte te reduceren (Sogabe, 2011). Mogelijk werkt dit via het enzym vitamine K epoxide reductase complex subunit 1 like 1 (VKORC1L1), dat adipogenese (de vorming van vetcellen) bevordert. Downregulatie van VKORC1L1 geeft hogere vitamine K levels en voorkomt mogelijk vetcelvorming. In een recente studie in 214 gezonde vrouwen zorgde vitamine K2 suppletie gedurende 3 jaar voor een toename van adiponectine (dat beschermend werkt) en een afname van gewicht en abdominaal en visceraal vet.  

Verminderde aanmaak en opname van vitamine K

Naast een onvoldoende inname van vitamine K-rijk voedsel en onderliggende aandoeningen, kan het vitamine K metabolisme ook verstoord worden door factoren zoals het gebruik van antibiotica die onder meer vitamine K-producerende darmbacteriën kunnen doden, het gebruik van antistollingsmiddelen (bijvoorbeeld warfarine) die het hergebruik van vitamine K blokkeren en polymorfismen die een verhoogde behoefte aan vitamine K tot gevolg hebben.

Optimaliseren van vitamine K

De adequate inname (gedefinieerd als het niveau van inname waarvan aangenomen kan worden dat het in de behoefte van vrijwel alle mensen voorziet) is door de Gezondheidsraad (Gezondheidsraad, 2018) gebaseerd op de hoeveelheid vitamine K die nodig is voor een optimale bloedstolling (dit is 70 mcg per dag), maar laat alle andere functies van vitamine K buiten beschouwing. Een adequate vitamine K-inname die voorziet in maximale extra-hepatische activatie van vitamine K-afhankelijke eiwitten, bedraagt naar schatting 400-1000 mcg vitamine K (K1 en K2) per dag voor gezonde volwassenen. Er zijn goede testmethoden beschikbaar voor zowel het meten van vitamine K1 als K2 in het bloed, waardoor tekorten opgespoord kunnen worden en meer gerichte aanbevelingen gedaan kunnen worden. Denk hierbij aan het adviseren van vitamine K-rijk voedsel, een gevarieerd eetpatroon en het ondersteunen van een goede darmmicrobiota.

Kennis in de praktijk

Een optimale vitamine K1 en K2 status is belangrijk in het handhaven van onze fysiologische processen, zoals bloedstolling, botstofwisseling en vaatwandbiologie, en ter voorkoming van (complicaties bij) ziekten. Naast specifiek voedings- en leefstijladvies (zoals het nuttigen van bladgroenten, gefermenteerde producten en het onderhouden van een goede darmmicrobiota), kan desgewenst suppletie met vitamine K1 en K2 (bij voorkeur MK-7) worden toegepast om aan een adequate inname te voldoen. Vitamine D3 kan bovendien ondersteunend werken in een supplement omdat het de opname van calcium bevordert. De opname van vitamine K wordt bevorderd door het supplement in te nemen tijdens of vlak na een vetrijke maaltijd. Voor de specifieke werking van vitamine K, mogelijke contra-indicaties en/of interacties met geneesmiddelen, verwijzen wij u naar onze monografieën.

Referenties:

Altves, S., Yildiz, H. K., & Vural, H. C. (2020). Interaction of the microbiota with the human body in health and diseases. Bioscience of Microbiota, Food and Health, 39(2), 23–32. https://doi.org/10.12938/bmfh.19-023

Asemi, Z., Raygan, F., Bahmani, F., Rezavandi, Z., Talari, H. R., Rafiee, M., Poladchang, S., Mofrad, M. D., Taheri, S., Mohammadi, A. A., & Esmaillzadeh, A. (2016). The effects of vitamin D, K and calcium co-supplementation on carotid intima-media thickness and metabolic status in overweight type 2 diabetic patients with CHD. British Journal of Nutrition, 116(2), 286–293. https://doi.org/10.1017/S0007114516001847

Beulens, J. W. J., van der A, D. L., Grobbee, D. E., Sluijs, I., Spijkerman, A. M. W., & van der Schouw, Y. T. (2010). Dietary phylloquinone and menaquinones intakes and risk of type 2 diabetes. Diabetes Care, 33(8), 1699–1705. https://doi.org/10.2337/dc09-2302

Ding, Y., Cui, J., Wang, Q., Shen, S., Xu, T., Tang, H., Han, M., & Wu, X. (2018). The Vitamin K Epoxide Reductase Vkorc1l1 Promotes Preadipocyte Differentiation in Mice. Obesity, 26(8), 1303–1311. https://doi.org/10.1002/oby.22206

Dofferhoff, A. S. M., Piscaer, I., Schurgers, L. J., Walk, J., Ouweland, J. M. W. van den, Hackeng, T. M., Lux, P., Maassen, C., Karssemeijer, E. G. A., Wouters, E. F. M., & Janssen, R. (2020). Reduced Vitamin K Status as A Potentially Modifiable Prognostic Risk Factor in COVID-19. https://doi.org/10.20944/preprints202004.0457.v1

Gezondheidsraad (2018). Kernadvies Voedingsnormen voor vitamines en mineralen voor volwassenen. Geraadpleegd van: https://www.gezondheidsraad.nl/documenten/adviezen/2018/09/18/gezondheidsraad-herziet-voedingsnormen-voor-volwassenen

Halder, M., Petsophonsakul, P., Akbulut, A. C., Pavlic, A., Bohan, F., Anderson, E., Maresz, K., Kramann, R., & Schurgers, L. (2019). Vitamin K: Double Bonds beyond Coagulation Insights into Differences between Vitamin K1 and K2 in Health and Disease. International Journal of Molecular Sciences, 20(4), 896. https://doi.org/10.3390/ijms20040896

Hussein, A. G., Mohamed, R. H., Shalaby, S. M., & Abd El Motteleb, D. M. (2018). Vitamin K2 alleviates type 2 diabetes in rats by induction of osteocalcin gene expression. Nutrition (Burbank, Los Angeles County, Calif.), 47, 33–38. https://doi.org/10.1016/j.nut.2017.09.016

Knapen, M. H. J., Braam, L. A. J. L. M., Drummen, N. E., Bekers, O., Hoeks, A. P. G., & Vermeer, C. (2015). Menaquinone-7 supplementation improves arterial stiffness in healthy postmenopausal women. A double-blind randomised clinical trial. Thrombosis and Haemostasis, 113(5), 1135–1144. https://doi.org/10.1160/TH14-08-0675

Knapen, M. H. J., Jardon, K. M., & Vermeer, C. (2018). Vitamin K-induced effects on body fat and weight: Results from a 3-year vitamin K2 intervention study. European Journal of Clinical Nutrition, 72(1), 136–141. https://doi.org/10.1038/ejcn.2017.146

Li, Y., Chen, J. P., Duan, L., & Li, S. (2018). Effect of vitamin K2 on type 2 diabetes mellitus: A review. Diabetes Research and Clinical Practice, 136, 39–51. https://doi.org/10.1016/j.diabres.2017.11.020

Piscaer, I., van den Ouweland, J. M. W., Vermeersch, K., Reynaert, N. L., Franssen, F. M. E., Keene, S., Wouters, E. F. M., Janssens, W., Vermeer, C., & Janssen, R. (2019). Low Vitamin K Status Is Associated with Increased Elastin Degradation in Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Journal of Clinical Medicine, 8(8), 1116. https://doi.org/10.3390/jcm8081116

Popko, J., Karpinski, M., Chojnowska, S., Maresz, K., Milewski, R., Badmaev, V., & Schurgers, L. J. (2018). Decreased Levels of Circulating Carboxylated Osteocalcin in Children with Low Energy Fractures: A Pilot Study. Nutrients, 10(6). https://doi.org/10.3390/nu10060734

Riphagen, I. J., Keyzer, C. A., Drummen, N. E. A., De Borst, M. H., Beulens, J. W. J., Gansevoort, R. T., Geleijnse, J. M., Muskiet, F. A. J., Navis, G., Visser, S. T., Vermeer, C., Kema, I. P., & Bakker, S. J. L. (2017). Prevalence and Effects of Functional Vitamin K Insufficiency: The PREVEND Study. Nutrients, 9(12), 1334. https://doi.org/10.3390/nu9121334

Sogabe, N., Maruyama, R., Baba, O., Hosoi, T., & Goseki-Sone, M. (2011). Effects of long-term vitamin K1 (phylloquinone) or vitamin K2 (menaquinone-4) supplementation on body composition and serum parameters in rats. Bone, 48(5), 1036–1042. https://doi.org/10.1016/j.bone.2011.01.020

Van Ballegooijen, A. J., Pilz, S., Tomaschitz, A., Grübler, M. R., & Verheyen, N. (2017). The Synergistic Interplay between Vitamins D and K for Bone and Cardiovascular Health: A Narrative Review. International Journal of Endocrinology, 2017, 1–12. https://doi.org/10.1155/2017/7454376

Wagatsuma, K., Yamada, S., Ao, M., Matsuura, M., Tsuji, H., Iida, T., Miyamoto, K., Oka, K., Takahashi, M., Tanaka, K., & Nakase, H. (2019). Diversity of Gut Microbiota Affecting Serum Level of Undercarboxylated Osteocalcin in Patients with Crohn’s Disease. Nutrients, 11(7). https://doi.org/10.3390/nu11071541

Monografie Vitamine K (K1 en K2) Natura Foundation