Coagulation disorders due to vitamin K deficiency and indirect anticoagulants

Abstract

Vitamins of group K, coagulation vitamins, or antihemorrhagic vitamins, are derivatives of 2-methyl-1,4-naphthoquinone. They are necessary for the synthesis of prothrombin in the liver, factors VII, IX and X, anticoagulant proteins C and S, osteocalcin in bone tissue, and gamma-carboxylated sperm and kidney proteins.

Full Text

Витамины группы К, витамины коагуляции, или антигеморрагические витамины, являются производными 2-метил-1,4-нафтохинона. Они необходимы для синтеза в печени протромбина, факторов VII, IX и X, антикоагуляционных протеинов С и S, остеокальцина в костной ткани и гамма-карбоксилированных белков сперматозоидов и почек.

Наиболее богаты витамином К зеленые растения, в которых он содержится в хлоропластах в виде филлохинона. Среди продуктов животного происхождения по уровню витамина К первое место занимает свиная печень. Синтезируется он и кишечными бактериями. Химическая природа препаратов витамина К, выделенных из люцерны и гниющей рыбной муки, оказалась неодинаковой; первой назван витамином К₁, другой — витамином К₂ (менахинон).

Рис. 1. Структура витамина К₂ (менахинона)

Менахинон — форма витамина К, обнаруженная в печени млекопитающих. Он является представителем большой семьи соединений с активностью витамина К. Имеются разные по длине и степени ненасыщенности длинной боковой цепи формы витамина К. Значение этих вариаций не выяснено.

Некоторые синтетические хиноны, отличающиеся от природных витаминов К, обладают различной антигеморрагической активностью. В нашей стране большое распространение нашел водорастворимый препарат викасол, однако его эффективность в последнее время подвергается сомнению [2], особенно в сравнении с витамином К.

После открытия витамина К прошло около 40 лет, прежде чем стал известен этап белкового синтеза, в котором он принимает участие. Витамин К в гидрохинонной форме выполняет роль кофермента карбоксилазы, осуществляющей карбоксилирование обычно рядом расположенных остатков глутаминовой кислоты в белках в остатки гамма-карбоксиглутаминовой кислоты.

Частично очищенный препарат карбоксилазы был выделен из солюбилизированных микросом печени коров. Посттрансляционная модификация гамма-карбоксилируемых белков происходит после проникновения этих секретируемых белков в эндоплазматический ретикулум гепатоцитов. Витамин К-зависимая карбоксилаза является интегральным белком, для функционирования которой необходимы СО₂ и O₂.

Протромбин, факторы VII, IX, X, протеины С и S синтезируются на рибосомах в форме предшественников, состоящих из аминокислотных остатков, обнаруженных в зрелых молекулах, и дополнительных лидерных последовательностей на N-конце полипептидных цепей. Лидерная последовательность содержит 20—30 довольно гидрофобных аминокислотных остатков, которые служат сигналом, требующимся для транслокации через эндоплазматическую мембрану, и которые обозначаются как пре-сегмент. В перечисленных белках (все они секреторные белки) пре-сегмент сопровождается кластером примерно из 15 аминокислотных остатков, которые называют про-сегментом. Общепринято считать, что последний требуется для распознавания нарождающейся белковой цепи витамин К-зависимой карбоксилазой. Первые остатки гамма-карбоксиглутаминовой кислоты в факторах свертывания крови, находящихся в крови, расположены в 6-м положении (факторы VII и X, протеины С и S) или в 7-м (протромбин и фактор IX), поэтому ясно, что пре-сегмент, как и про-сегмент, отщепляется в процессе созревания этих белков.

Рис. 2. Механизм реакции γ-карбоксилирования [6]

Возможен такой механизм реакции гамма-карбоксилирования (рис. 2), который предусматривает окисление гидрохинонной формы витамина К в гидропероксид [6]. Хинонная форма витамина К может переходить в гидрохинонную форму двумя независимыми путями, различающимися по воздействию на них непрямых антикоагулянтов. Первый путь катализируется витамин-К-эпоксидредуктазой и in vitro использует дитиотреитол для восстановления витамина К и его эпоксида. Этот путь расценивается как физиологически значимый для восстановления витамина К в печени. Он необратимо ингибируется препаратами кумаринового ряда, и витамин К₁ не может преодолеть торможение этого пути, достигнутое под действием варфарина и дикумарина. Второй путь катализируется пиридин-зависимыми дегидрогеназами печени. Он использует НАД/Ф/Н и мало подвержен действию кумаринов.

Передозировка и отравление препаратами кумаринов способны привести к фатальному кровотечению. В таких случаях высокие концентрации витамина К могут быть применимы в качестве антидота. Только второй путь гамма-карбоксилирования восстанавливается при использовании витамина К в качестве противоядия при отравлении непрямыми антикоагулянтами.

Небольшим антикоагуляционным действием обладают салициловая и ацетилсалициловая кислоты, имеющие близкую к витамину К химическую структуру.

Таким образом, при недостатке витамина К или при введении его антагонистов нарушается посттрансляционная модификация протромбина, факторов VII, IX, X, протеинов С и S. У человека и крупного рогатого скота по крайней мере часть промежуточных продуктов синтеза этих белков, не подвергаясь гамма-карбоксилированию, выделяется в кровоток в виде II, VII, IX и X (РІVКА — «protein in vitamin K absence», протеин, образующийся в отсутствие витамина К). У ряда других видов, в частности у собак, кроликов, крыс и морских свинок, РІVКА II в плазме крови почти не обнаруживается, а накопление промежуточных продуктов синтеза происходит в микросомальной фракции печени. РІVКА не способны к связыванию должным образом ионов кальция, которое необходимо для конформационного изменения в процессе свертывания крови. После приема непрямых антикоагулянтов у людей активность фактора VII снижается наиболее резко — на 10% в час, факторов IX и X — на 2% в час, протромбина — на 1 % в час. Это обусловлено различными скоростями распада данных проферментов в организме и соответствует интенсивности их синтеза в печени. На наш взгляд, причиной, лежащей в основе разных скоростей распада факторов II, VII, IX и X в организме, служит неодинаковое сродство их молекул к клеточным мембранам.

В нашей лаборатории было установлено, что при назначении в больших дозах непрямого антикоагулянта дикумарина происходит не только подавление синтеза гамма-карбоксилируемых факторов свертывания крови. но и накопление в крови и сосудистой стенке антикоагулянтов (антитромбинов III и II) Эти данные недавно были подтверждены и другими исследователями. Увеличение уровня антитромбинов мы склонны рассматривать как результат высвобождения их из комплекса с тромбином (точнее, невозможности образовывать комплекс с тромбином), ибо нарушается их естественное потребление в процессе скрытого внутрисосудистого свертывания крови [3, 4].

Хотя суточную потребность человека в витамине К трудно определить, было установлено, что для сохранения нормального свертывания крови у взрослых, лишенных этого витамина, требуется внутривенное введение приблизительно 0,03 мг в день.

Первичная недостаточность витамина К у человека чрезвычайно редка ввиду широкого его распространения в растительных и животных продуктах и синтеза кишечной микрофлорой. Децифит может наблюдаться у новорожденных, в частности в случае стерильности кишечника, так как плацента относительно плохо пропускает этот жирорастворимый витамин.

Гораздо чаще (при стеаторрее, вызванной закупоркой желчных путей, спру, поражении поджелудочной железы и др.) встречается вторичная недостаточность витамина К, при которой затрудняется всасывание липидов. Такого рода недостаточность может быть быстро устранена приемом внутрь солей желчных кислот или парентеральным введением витамина К.