Phyllochinon

Phyllochinon oder Vitamin K₁ gehört zu den fettlöslichen K-Vitaminen. Im menschlichen Organismus spielt es unter anderem bei der Blutgerinnung eine wichtige Rolle. Zusammen mit Vitamin K₂ zählt es als Vitamer zu den K-Vitaminen.

Strukturformel
Allgemeines
Trivialname	Vitamin K1
Andere Namen	Phyllochinon Phytomenadion (INN) (Konakion®) Phytonadion (United States Pharmacopeia) 2-Methyl-3-phytyl-1,4-naphthochinon 2-Methyl-3-(3,7,11,15-tetramethyl-2-hexadecenyl)-1,4-naphthalendion
Summenformel	C31H46O2
CAS-Nummer	84-80-0
ATC-Code	B02BA01
Kurzbeschreibung	gelbe bis grüne, klare, viskose Flüssigkeit[1]
Vorkommen	Kohl, Spinat, Rosenkohl, Kohlsprossen
Physiologie
Funktion	Blutgerinnung, Knochenstoffwechsel, Photosynthese, Vitamin-K-Zyklus
Täglicher Bedarf	etwa 80 µg
Folgen bei Mangel	Verlangsamung der Blutgerinnung, bei Säuglingen Hirnblutungen, Verdauungsstörungen
Überdosis	nicht bekannt
Eigenschaften
Molare Masse	450,71 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig[1]
Dichte	0,984 g·cm−3 (20 °C)[1]
Schmelzpunkt	−20 °C[1]
Löslichkeit	fettlöslich, auch in Ethanol, Benzol, Chloroform, Ether löslich
Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
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Es kommt vor allem in den Chloroplasten von Grünpflanzen vor, aber auch in Grünalgen und manchen Cyanobakterien.^[2] Als normaler Bestandteil des Photosyntheseapparates und zum Teil in den Früchten tritt es in unterschiedlichen Konzentrationen auf. Bei der Photosynthese der Pflanzen ist es in der Elektronenübertragungskette im Photosystem I beteiligt.^[3]

Das Molekül besteht aus einem Methylnaphthochinon (Menadion) mit einer Phytylseitenkette. Bei Raumtemperatur stellt es eine viskose Flüssigkeit dar.

Geschichte

→ Hauptartikel: Abschnitt „Geschichte“ bei Vitamin K

Die Entdeckung des Vitamin K geht auf die Arbeiten des dänischen Forschers Henrik Dam zurück. Im Jahre 1943 erhielten er und Edward Adelbert Doisy – für die Aufdeckung der chemischen Natur des Vitamins K – den gemeinsamen Nobelpreis für Medizin. Die künstliche Synthese von Vitamin K₁ gelang erstmals Louis Frederick Fieser im Jahr 1939.

Namen

Vitamin K₁ ist die triviale Bezeichnung für 2-Methyl-3-phytyl-1,4-naphthochinon (auch α-Phyllochinon). Seinen Ursprung hat der Name Phyllochinon von dem Wort Phyllos, das Blatt. Der Buchstabe K wurde eingesetzt, nach dem Henrik Dam um 1935 aus getrockneten Luzerne-Blättern eine fettlösliche Substanz isolierte, die eine ausgleichende Wirkung auf die Blutgerinnung zeigte (Koagulations-Vitamin) und man es der Einfachheit halber dann Vitamin K nannte. Es ist ein Terpenoid.

Aufgabe/Funktion

→ Hauptartikel: Abschnitt „Funktionen beim Menschen“ bei Vitamin K

Die biologische Aktivität von Vitamin K ist auf seine Fähigkeit zurückzuführen, zwischen seinen oxidierten (Chinon) und reduzierten (Hydrochinon) Formen im Vitamin-K-Zyklus zu wechseln. Die wesentliche Bedeutung von Vitamin K liegt in seinem Beitrag zur posttranslationalen Einführung einer Carboxygruppe in die γ-Position von Glutamylresten spezifischer Proteine, wodurch sich deren Eigenschaften ändern. Seine wichtigste Funktion ist die Beteiligung an der Synthese verschiedener Blutgerinnungsfaktoren.

Photosynthese

Phyllochinon ist im Photosynthese-Reaktionszentrum Photosystem I enthalten, wo es in der Elektronenübertragungskette als sekundärer Elektronenakzeptor beteiligt ist.^[3] Es ist fest gebunden und entspricht funktionell Q_A im Photosystem II.

Vorkommen

Vitamin K₁ findet sich in den Lamellarmembranen der Chloroplasten in grünen Pflanzen. Der aromatische Ring der K-Vitamine wird im Shikimisäureweg gebildet. Im Körper ist das Vitamin K im Blutplasma vorhanden und in der Leber, Niere und Milz gespeichert.

Phyllochinon kommt insbesondere in grünen, blattförmigen Pflanzen vor, z. B. in grünem Gemüse (Rosenkohl, Grünkohl, Spinat, Brokkoli) oder Salaten.^[4] Auch Öle tragen zur Vitamin K₁-Versorgung bei.^[5] Dagegen haben Fleisch und Fisch mittlere Gehalte, Früchte sind eher Vitamin K₁-arm. Der angegebene Gehalt schwankt in verschiedenen Tabellenwerken zum Teil erheblich. Neben Problemen in der Analytik hängt der gemessene Gehalt auch von der Jahreszeit ab.^[4]

Vitamin K₁-Gehalt einiger Lebensmittel [µg/100 g]

Nahrungsmittel	Tabellenwerk Schek[5]	Tabellenwerk Souci/Fachmann/Kraut[6]
Nattō	34,7	kA
Hartkäse	10,4	2,6[7]
Weichkäse	2,6	kA
Sauerkraut	25,1	7,7
Schweinesteak	0,3	kA
Eigelb	2,1	(8,9)[8]
Butter	14,9	7,0
Salami	2,3	kA
Schlagsahne	5,1	kA
Eiklar	0	kA
Milch	0	0,5
Schwarzer Tee	0,3	262
Makrele	2,2	7,1
Grünkohl	817	817
Spinat	387	305
Brokkoli	156	155
Margarine	93,2	kA
Sojaöl	193	138
Rapsöl	127	150
Olivenöl	53,7	33
Schokolade	6,6	kA
Apfel	3,0	3,7
Banane	0,3	0,3

Bedarf

Die EFSA gibt als empfohlene Tagesdosis (Adequate Intake) für alle Alters- und Geschlechtsgruppen eine Aufnahmemenge von 1 µg/kg Körpergewicht Phyllochinon an.^[9] Sie differenziert hierbei aber nicht weiter zwischen der Aufnahme von Vitamin K₁ und K₂. Anhand Referenzkörpergewichte empfiehlt die EFSA Säuglingen zwischen 7 und 11 Monaten täglich etwa 10 µg Vitamin K, bei Personen über 18 Jahren etwa 70 µg.^[10] Anfang des Jahres 2017 wurde diese bereits im Jahre 1993^[5] formulierte Zufuhrempfehlung erneut bestätigt. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) gibt ähnliche Werte für die D-A-CH-Region an, unterscheidet aber bei Jugendlichen und Erwachsenen nach Geschlecht. So werden von 15 bis 51 Jahren 70 µg (Männer) bzw. 60 µg (Frauen) empfohlen. Im Alter erhöht sich der Bedarf: Bei ab 65-Jährigen liegt die Tagesempfehlung bei 80 µg (Männer) bzw. 65 µg (Frauen). Schwangere und Stillende sollen 60 µg täglich einnehmen.

Bei Neugeborenen wird zur Vermeidung von lebensbedrohlichen Blutungen durch einen möglichen Vitamin-K-Mangel so bald wie möglich die Gabe von Vitamin K₁ nach der Geburt, also noch im Kreißsaal, dringend empfohlen.^[11]

Das Bundesinstitut für Risikobewertung gibt eine Tagesverzehrempfehlung von Vitamin K₁ in Nahrungsergänzungsmitteln von maximal 80 µg an.^[9] Zudem sollen Personen, die gerinnungshemmende Medikamente (vom Cumarintyp) einnehmen, vor dem Verzehr von Vitamin K-haltigen Nahrungsergänzungsmitteln ärztlichen Rat einholen.

Mangelerscheinungen und Überdosierungen

→ Hauptartikel: Abschnitt „Mangelerscheinung (Hypovitaminosen)“ bei Vitamin K

→ Hauptartikel: Abschnitt „Überdosierungen (Hypervitaminosen)“ bei Vitamin K

Insgesamt sind bei normaler Ernährung ernstere Hypovitaminosen und Avitaminosen selten (wenn man den Bedarf nicht nach den Erfordernissen einer Osteoporoseprophylaxe etc. bemisst, die wesentlich höhere Dosen erfordert).^[12][5]

Eine tolerierbare obere Einnahmemenge (Tolerable Upper Intake Level) wurde aufgrund unzureichender Daten nicht abgeleitet.^[9]

Bei Überdosierung können selten allergische Überempfindlichkeitsreaktionen auftreten.^[12]

Antagonisten

Warfarin: Vitamin-K-Antagonist

Dicumarol: Vitamin-K-Antagonist

Vitamin K ist zur Synthese von Gerinnungsfaktoren (Prothrombin) unerlässlich. Die Gegenwart von Vitamin-K-Antagonisten (z. B. Warfarin, Dicumarol) klärte die Wirkungsweise dieses Vitamins erstmals auf. So führte das in verdorbenem Klee vorhandene Dicumarol zu lebensgefährlichen Blutungen bei Rindern. Warfarin findet auch als Rattengift Verwendung. Mit Dicumarol gefütterte Kühe besitzen ein abnormes Prothrombin, das anders als das normale Prothrombin kein Ca²⁺ mehr bindet. Dies kommt durch die Änderung einer Aminosäure im Prothrombin zustande.

Als Medikament zur Blutgerinnungshemmung wird häufig Phenprocoumon als Antagonist verwendet.

Biosynthese

Biosynthese von Vitamin K₁ in Pflanzen.^[13]

Nur Landpflanzen, Grünalgen und manche Cyanobakterien können die Biosynthese von Phyllochinon durchführen.^[2]

• In Pflanzen entsteht das aromatische Grundgerüst im Zuge des Shikimisäureweges aus Chorismat, die Reaktionen finden in den Plastiden und Peroxisomen statt und münden in der Bildung von 1,4-Dihydroxy-2-naphthoat. Insgesamt ähnelt die Biosynthese Phyllochinons der von Menachinon (Vitamin K₂) in E. coli.

• Die Phytylseitenkette kann aus zwei metabolischen Zweigen erzeugt werden. Entweder werden Dimethylallylpyrophosphat und drei Molekülen Isopentenylpyrophosphat über Zwischenschritte zu Geranylgeranylpyrophosphat umgesetzt, nach Reduktion mittels NADPH entsteht Phytylpyrophosphat. Dieses wird an den Aromaten kondensiert, so dass eine Vorstufe zum Phyllochinon entsteht. Weitere Reduktionen und die Anlagerung von Methyl aus SAM bilden daraus Phyllochinon. Alternativ kann Phytylpyrophosphat auch aus dem Abbau von Chlorophyllen gewonnen werden.

Handelsnamen

Monopräparate

KA-Vit (D), Konakion (D, A, CH)

Kombinationspräparate

FrekaVit (D), Vitalipid (D, A, CH)

Weblinks

• Vitamin K in Lebensmitteln (PDF), Deutsche Herzstiftung, Mai 2020^[14]
• Vitamin K-Produkte – was ist sinnvoll?, Verbraucherzentrale, 11. Oktober 2021
• Uwe Gröber und Klaus Kisters: Ein altes Vitamin in neuem Licht, Deutsche Apotheker Zeitung, 22. Mai 2014

Literatur

• O. Isler: Über die Vitamine K₁ und K₂. In: Angewandte Chemie. Band 71, Nr. 1, 1959, S. 7–15, doi:10.1002/ange.19590710103.
• Dietary reference values for vitamin K (PDF, englisch), EFSA, 22. Mai 2017, doi:10.2903/j.efsa.2017.4780.