由于维生素K1和维生素K2的主要结构存在差异,因此它们的吸收率、组织分布、生物利用度和健康效益都不相同,但总体上来说,维生素K2比维生素K1具有更好的健康效益,而维生素K2之间也同时存在着差异。
1.MK-4与MK-7
维生素K2中包括MK-7和MK-4,可以根据侧链上异戊二烯结构的个数进行分类,比如MK-4侧链上具有四个异戊二烯单元。以此类推,MK-7的侧链上则具有七个异戊二烯单元。
(MK-4和MK-7的结构以及侧链上的异戊二烯单元示意)
在动物体内,摄入的维生素K1能够在代谢中转化成维生素K2(MK-4),因此肉、蛋、奶等动物产品中的主要维生素K2形式是MK-4。而MK-7或更长链的MK-8、MK-9等则主要由细菌发酵产生[1]。
2.MK-7优于MK-4
具有不同长度的侧链使得短链的MK-4与长链的MK-7在被人体摄取后也表现出不同的特征。
MK-4吸收迅速,但是作用时间相比于长链的MK-7更短。
而MK-7的吸收效率高,生物利用度好,半衰期很长。在口服MK-7后的几天内都可以在血清中测到MK-7的存在,因此有助于发挥MK-7的健康益处。而服用MK-4后则不能在血清中测到相似的结果[2]。
侧链更长的MK-8和MK-9在人体内的循环半衰期更长,但是由于他们与脂肪的亲和性较高,生物利用度反而不如MK-7[3]。
除此之外,目前市面MK-4产品主要通过有机化学方法合成。虽然MK-7也可以通过人工合成,但是步骤较为复杂,顺式副产物较多。因此目前MK-7产品主要通过纳豆芽孢杆菌天然发酵产生。
因此当我们选择服用维生素K2补充剂来促进身体健康、预防或治疗某些疾病时,天然发酵的全反式MK-7相比于MK-4以及维生素K1具有更明显的优势。
3.天然发酵的全反式MK-7才具有生物活性
为何一定是全反式的维生素K2 MK-7才具有生物活性呢?这都是由于MK-7侧链上不饱和的烯烃的特征所决定的[4]。
当烯烃所连接的四个位点两个大基团在对角线(1、3位点)上时称为“反式”构型,能量较低;而两个大基团在同一侧(1、2位点)上时称为“顺式”构型。
而MK-7中的烯烃则以长链的形式存在,全反式的MK-7的分子为直线型,而非全反式或部分反式的MK-7分子则可能是扭曲的构型。
非直线型的结构削弱了顺式MK-7异构体与亚细胞结构(如维生素K2依赖酶和蛋白)相互作用的能力,因此降低了它们执行其生物功能的能力[5]。
有研究表明,非全反式的维生素K2仅表现出全反式维生素K2大约1%的生物活性[6]。这说明虽然顺式的MK-7对人体健康没有威胁,但是它本质上是一种无效的杂质[7]。
因此,在选择MK-7补充剂时,需要格外注意产品是否标注为天然发酵的全反式MK-7。
【小结】
维生素K2中,MK-7的生物利用度和吸收效率比MK-4要更高,并且半衰期更长,因此健康效益更好。需要注意的是,在选择MK-7相关产品时需要特别注意是产品否标注有“全反式”,因为仅有全反式的MK-7才是有效的MK-7。
【文章审核专家】
周建烈医学博士:
《今日维生素K2》网站和《今日维生素D》网站主编,中国老年学会骨质疏松委员会、中国保健协会专家委员会、中国老年学学会老年营养与食品专业委员会委员,美国营养学会会员,中国食品营养理事会理事。
从事临床外科和临床营养五十多年。主编国内首部《实用维生素矿物质补充剂手册》、《实用维生素矿物质安全手册》和《实用钙补充剂手册》,在中华医学会编著的国内首部《维生素矿物质补充剂在疾病防治中的临床应用:专家共识》、中华医学会继续医学教育教材《临床维生素D学》和《临床维生素K2学》担任主编。发表维生素矿物质、水解胶原蛋白和维生素K2学术论文五十多篇,为防治骨质疏松症和心脑血管疾病作出贡献。
参考文献
[1] Joline W J Beulens, Sarah L Booth, Ellen G H M van den Heuvel, Elisabeth Stoecklin, Athanasia Baka, Cees Vermeer, The role of menaquinones (vitamin K2) in human health[J]. British Journal of Nutrition, 2013, 110(08):1357-1368.
[2] Toshiro Sato , Leon J Schurgers, Kazuhiro Uenishi, Comparison of menaquinone-4 and menaquinone-7 bioavailability in healthy women[J]. Nutrition Journal, 2012, 11(1):93-93.
[3] Schurgers L J , Vermeer C . Determination of Phylloquinone and Menaquinones in Food[J]. Pathophysiology of Haemostasis & Thrombosis, 2000, 30(6):298-307.
[4] Knauer Thomas E, Metabolism and biological activity of cis- and trans-phylloquinone in the rat.[J]. Journal of Nutrition(12):1519-1524.
[5] Jerzy S , Wojciech B , Arkadiusz S . The application of multidimensional NMR analysis to cis/trans isomers study of menaquinone-7 (vitamine K2MK-7), identification of the (E,Z3,E2,ω)-menaquinone-7 isomer in dietary supplements[J]. Journal of Molecular Structure, 2018, 1171:449-457.
[6] Lowenthal J , Rivera G . Comparison of the activity of the cis and trans isomer of vitamin K1 in vitamin K-deficient and coumarin anticoagulant-pretreated rats[J]. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 1979, 209(3):330-333.
[7] Lal N , Berenjian A . Cis and trans isomers of the vitamin menaquinone-7: which one is biologically significant?[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2020, 104(12).
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