Witamina D3 i K2 – jak wpływają na osteoporozę?

Osteoporoza jest uogólnioną chorobą metaboliczną kości, charakteryzującą się niską masą kostną i upośledzoną strukturą tkanki kostnej, prowadzącymi w konsekwencji do zwiększonej podatności na złamania. Co warto wiedzie o tej chorobie i jak możesz jej przeciwdziałać?

1. Przyczyny osteoporozy
2. Więcej o kościach
3. Tworzenie i gubienie kości – subtelna równowaga
4. Witamina D3 a osteoporoza
5. Witamina K2 a osteoporoza
6. D3 i K2 – zgrany duet
7. Czy witamina K2 jest rzeczywiście niebezpieczna dla osób starszych?
8. K2 – witamina seniora

Przyczyny osteoporozy

Obok wynikających z wieku deficytów hormonalnych, estrogenów u kobiet i androgenów u mężczyzn, główną przyczyną rozwoju osteoporozy są błędy dietetyczne, polegające na żywieniu z niedoborem składników pokarmowych, zaangażowanych w procesy kościotwórcze – białka, wapnia oraz witaminy D3 i K2. Ponieważ o roli witaminy K2 w leczeniu i profilaktyce osteoporozy wiemy dopiero od pewnego czasu, dlatego do niedawna podstawą leczenia i profilaktyki osteoporozy były preparaty zestawiające związki wapnia z witaminą D3. Dzisiaj zaś już w zasadzie standardowo dodawana jest tu również witamina K2.

Więcej o kościach

Kość jest rodzajem tkanki łącznej, zbudowanej głównie ze zmineralizowanej macierzy zewnątrzkomórkowej, tak więc ok. 90% masy kości osób dorosłych tworzą wapń i fosfor w postaci kryształów specyficznego minerału – hydroksyapatytu.

Podpora i ochrona

Szkielet tworzony przez tkankę kostną pełni przede wszystkim funkcję podporową, ochrania narządy wewnętrzne przed uszkodzeniami mechanicznymi, jak również stanowi magazyn niezbędnych do przebiegu czynności życiowych wszystkich tkanek jonów niektórych pierwiastków – przede wszystkim wapnia i fosforu. Dlatego też kości, na drodze utrzymywania prawidłowego obrotu jonów wapniowych, pośrednio biorą udział w regulacji funkcji życiowych wszystkich komórek i tkanek naszego organizmu.

Otóż w odpowiedzi na spadek poziomu wapnia w surowicy krwi, dochodzi do zwiększenia jego wchłaniania z pożywienia w przewodzie pokarmowym oraz wzrostu zwrotnej absorpcji jego jonów w cewkach nerkowych. Jednocześnie jednak wapń jest mobilizowany również do krwiobiegu z tkanki kostnej, poprzez wzrost resorpcji kości za pośrednictwem skoordynowanej aktywności ich elementów komórkowych – osteoblastów i osteoklastów.

Tworzenie i gubienie kości – subtelna równowaga

Głównym zadaniem osteoblastów, czyli komórek kościotwórczych, jest produkcja macierzy kostnej, składającej się przede wszystkim z kolagenu typu I oraz licznych białek niekolagenowych, która ulega następnie mineralizacji zależnej od wapnia i fosforu w postaci hydroksyapatytu.

Podstawową funkcją osteoklastów

Z kolei podstawową funkcją osteoklastów, nazywanych komórkami kościogubnymi, jest resorpcja kości. Na powierzchni osteoklastów znajduje się wiele wypustek cytoplazmatycznych, zwiększających powierzchnię ich styku z macierzą zewnątrzkomórkową kości. Osteoklasty wydzielają enzymy zakwaszające lokalnie środowisko kości, czego następstwem jest rozpuszczenie nieorganicznych składników macierzy zewnątrzkomórkowej z uwolnieniem do krwiobiegu wapnia i fosforu.

W prawidłowych warunkach życiowych, czyli w stanie tzw. homeostazy, resorpcja kości – w równowadze z mechanizmem kościotwórczym – jest procesem pożądanym, zapewniającym odpowiednie modelowanie kości i utrzymanie ich właściwej wytrzymałości mechanicznej. Problem osteoporozy zaczyna się dopiero wtedy, kiedy tkanka kostna zostaje wytrącona ze stanu dynamicznej równowagi i procesy kościogubne zaczynają przeważać nad procesami kościotwórczymi.

Witamina D3 a osteoporoza

W swojej aktywnej formie witamina D3 jest hormonem steroidowym, nazywanym kalcytriolem. Z kolei kalcytriol jest jednym z hormonów zaangażowanych w procesy kościotwórcze. Kalcytriol nie jest jedynym hormonem steroidowym, utrzymującym równowagę dynamiczną tkanki kostnej. Ważne są tutaj również żeńskie estrogeny i męskie androgeny, które oddziałują pozytywnie na masę kostną głównie w ten sposób, że hamują aktywność kościogubnych osteoklastów.

Główna funkcja kalcytriolu

Główną funkcją biologiczną kalcytriolu w organizmie jest utrzymanie równowagi gospodarki wapniowo-fosforanowej. Odpowiednie stężenie jonów wapnia i fosforu w płynie pozakomórkowym, a także w tkance kostnej, jest niezbędne do prawidłowego przebiegu procesu mineralizacji kości. Regulacja tych procesów przez kalcytriol polega głównie na intensyfikacji aktywnego wchłaniania wapnia w przewodzie pokarmowym, uwalnianiu jonów wapniowych z kości oraz aktywacji ich absorpcji zwrotnej w nerkach.

Kontrola białek macierzy kostnej

Ponadto kalcytriol, poprzez oddziaływanie na różne populacje komórek kostnych, wpływa na funkcję metaboliczną tkanki kostnej, jak również utrzymuje właściwą proporcję pomiędzy resorpcją kostną a kościotworzeniem. Z jednej strony wiąże się on ze swoim receptorem jądrowym w osteoblastach, kontrolując kluczowe geny białek macierzy kostnej, z drugiej zaś aktywuje geny kodujące białka niezbędne do różnicowania osteoklastów i przebiegu procesu resorpcji kości.

Tak więc podstawowa fizjologiczna rola witaminy D3 związana jest z regulacją gospodarki wapniowo-fosforanowej organizmu oraz utrzymaniem prawidłowej budowy i funkcji kośćca, zarówno poprzez bezpośredni wpływ na komórki kostne, jak też działanie pośrednie poprzez jelita i nerki.

Witamina K2 a osteoporoza

Wpływ witaminy K2 na metabolizm tkanki kostnej obejmuje zarówno zjawiska o charakterze bezpośredniego oddziaływania na komórki kości, jak też wpływu pośredniego, m.in. przez katalizę reakcji karboksylacji reszt kwasu glutaminowego białek. Bezpośrednie mechanizmy wpływu witaminy K2 na metabolizm kostny to stymulacja genezy osteoblastów oraz hamowanie dojrzewania i różnicowania osteoklastów.

Wprawdzie pośrednim, jednak niezwykle istotnym, mechanizmem udziału witaminy K2 w metabolizmie kości jest wyżej wspomniana jej rola w karboksylacji reszt kwasu glutaminowego w pewnych szczególnych białkach. Taka modyfikacja molekuł białkowych jest niezbędna do uzyskania przez dane białko zdolności wiązania jonów wapnia – i stąd jej kluczowa rola w metabolizmie tkanki kostnej.

Białka charakterystyczne dla tkanki kostnej

Dotychczas poznano następujące białka, charakterystyczne dla tkanki kostnej, aktywowane przez witaminę K2: osteoklacynę, białko Gla macierzy kostnej (MGP), periostynę oraz białko bogate w grupy Gla (GRP).

Regulacja procesu mineralizacji kości

Osteokalcyna bierze udział w regulacji procesu mineralizacji kości i utrzymaniu homeostazy wapniowej. Osteokalcyna zwiększa wydzielanie testosteronu przez komórki jąder, a jej receptory wykazują również powinowactwo do hormonów androgenowych, co dobrze tłumaczy podatność na osteoporozę starszych mężczyzn z obniżonym poziomem androgenów. Stężenie osteokalcyny we krwi jest ważnym wskaźnikiem aktywności osteoblastów, a tym samym aktywności procesu kościotwórczego oraz stopnia mineralizacji kości. Każda cząsteczka osteokalcyny, biorąc udział w tworzeniu kryształów hydroksyapatytu, może związać w swojej strukturze białkowej 5 jonów wapniowych.

Białko wiążące wapń

O MGP wiemy dotąd jedynie tyle, że jest białkiem wiążącym wapń i uczestniczy w kontroli mineralizacji macierzy zewnątrzkomórkowej tkanki kostnej. Periostyna, nazywana również czynnikiem swoistym dla osteoblastów, jest białkiem wydzielanym do macierzy zewnątrzkomórkowej kostniejącej tkanki łącznej. Ogólnie periostyna bierze udział w przebudowie struktury substancji macierzy zewnątrzkomórkowej tkanki kostnej.

Nie tylko tkanka kostna

Z kolei GRP jest białkiem o wyjątkowo dużej zawartości karboksylowanych reszt kwasu glutaminowego w cząsteczce, czyli szczególnie wrażliwym na wahania stężenia witaminy K2. Jest czynnikiem zapobiegającym kalcyfikacji (zwapnieniu) tkanek miękkich, polegającej na gromadzeniu się hydroksyapatytu w innych tkankach ludzkiego organizmu, niż tkanka kostna, szczególnie w tkankach miękkich okołostawowych, w ścianach naczyń krwionośnych, w mięśniu i zastawkach serca oraz w spojówkach oczu.

Kalcyfikacja tkanek miękkich - czym grozi?

To niezwykle ważne zadanie, albowiem kalcyfikacja tkanek miękkich leży u podłoża wielu chorób, szczególnie chorób wieku późnego, jest elementem procesu starzenia się organizmu oraz patologią niezwykle silnie powiązaną ze śmiertelnością z przyczyn sercowo-naczyniowych. Białku GRP przypisywana jest też funkcja ważnego czynnika przeciwzapalnego.

D3 i K2 – zgrany duet

Dlaczego razem?

Tak więc w zgodzie z aktualnym stanem wiedzy, przy problemach z osteoporozą, witamina D3 i K2 zdecydowanie powinny być zawsze podawane łącznie. Należy zwrócić uwagę, że obie te witaminy działają jednokierunkowo na procesy kościotwórcze, a przeciwstawnie na procesy kościogubne. Ponieważ witamina D3 aktywizuje jednocześnie procesy kościotwórcze i kościogubne, stosując ją w wysokich dawkach, w leczeniu lub profilaktyce osteoporozy, nie możemy mieć pewności, czy nie przeważy jej aktywność kościogubna – i tak już w przypadku osteoporozy wysoka. Witamina K2 zapobiega właśnie wystąpieniu takiej niekorzystnej relacji, hamując procesy kościogubne.

Wzmacnianie i ochrona?

I druga bardzo ważna sprawa – obie witaminy wzmacniają wzajemnie swoje działania ochronne względem tkanki kostnej (przeciwosteoporotyczne), a jednocześnie witamina K2 chroni naczynia krwionośne oraz inne tkanki miękkie przed kalcyfikacją, która potencjalnie mogłaby być niepożądanym efektem stosowania zbyt wysokich dawek witaminy D3.

Czy witamina K2 jest rzeczywiście niebezpieczna dla osób starszych?

Czasami możemy spotkać się z opinią, że witamina K2 nie powinna być uzupełniana przez osoby w starszym wieku, albowiem może zagęszczać ich krew i na tej drodze powodować problemy z układem krążenia. Jest to jednak opinia mylna, a płynący z niej wniosek szkodliwy. W rzeczywistości bowiem witamina K2 obniża gęstość krwi, a pogląd przeciwny jest po prostu efektem pewnego nieporozumienia.

Źródła nieporozumienia

Źródłem nieporozumienia są leki przeciwzakrzepowe, zwane inaczej antykoagulantami, z grupy antagonistów witaminy K. Leki te blokują witaminę K2, która jest niezbędna do aktywacji białek biorących udział w procesie krzepnięcia krwi. Stosując te leki, nie wolno przyjmować witaminy K2, gdyż ta, co logiczne, obniża ich aktywność. Leki z tej grupy bywają stosowane przy zakrzepicy, a że zakrzepica dotyka głównie seniorów, stąd pewnie błędne uogólnienie, że osoby starsze nie powinny uzupełniać witaminy K2.

Współczesna medycyna

Niemniej współczesna medycyna odchodzi już od antagonistów witaminy K, przechodząc preferencyjnie na antykoagulanty z innych grup, o innych mechanizmach działania przeciwzakrzepowego, albowiem długotrwałe blokowanie aktywności witaminy K może sprzyjać kalcyfikacji tkanek miękkich.

Ponieważ witamina K2 jest faktycznie czynnikiem niezbędnym do przebiegu procesu krzepnięcia krwi w przypadku uszkodzenia naczyń krwionośnych urazem lub uciskiem na skutek unieruchomienia, które może prowadzić do rozwoju zakrzepicy, stąd pewnie błędne przekonanie, że może ona sprzyjać zakrzepicy, albo przynajmniej wzrostowi gęstości krwi. W procesie tym witamina K2 jest niezbędna do tworzenia białkowych czynników krzepnięcia krwi, przez co wykazuje aktywność przeciwkrwotoczną.

Natomiast zdrowe ścianki nieuszkodzonych naczyń krwionośnych niejako same dbają o odpowiednią gęstość krwi – optymalną dla swobodnego jej obiegu w układzie krwionośnym – operując białkami przeciwkrzepliwymi, działającymi dokładnie odwrotnie do białek biorących udział w procesie krzepnięcia. A do aktywności białek przeciwkrzepliwych niezbędna okazuje się właśnie witamina K2.

Wnioski dotyczące witaminy K2

W rzeczywistości więc odpowiedni poziom witaminy K2 sprzyja utrzymaniu właściwej gęstości krwi. Z tego samego powodu nawet bardzo wysokie dawki witaminy K2, jak dowodzą badania, nie sprzyjają wzrostowi gęstości i krzepliwości krwi, pozostając całkowicie bezpieczne dla układu krążenia i ogólnej kondycji zdrowotnej. A nawet odwrotnie – w niedawno opublikowanych opracowaniach naukowych pojawiły się dowody na to, że suplementacja witaminy K2 może zapobiegać rozwojowi zakrzepicy.

K2 – witamina seniora

W świetle wyników badań naukowych, wbrew krzywdzącej opinii, witamina K2 jest suplementem szczególnie przydatnym dla zdrowia seniorów. Obok bowiem skuteczności w walce z osteoporozą, przyjmowanie witaminy K2 poprawia w znacznym stopniu elastyczność naczyń krwionośnych osób starszych, szczególnie dotkniętych wysoką sztywnością tętnic, związaną z ich zaawansowaną kalcyfikacją.

Autor: Sławomir Ambroziak      

Źródła:

• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9944083/     
• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7926526/
• https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/abstract/10.1160/TH14-08-0675
• https://www.mdpi.com/2673-5601/1/1/3